俞國(guó)勤,楊涌文,姜未汀,王育飛,劉 雋,潘衛(wèi)國(guó)
(1.上海電力技術(shù)與管理學(xué)院,上海 200025;2.上海電力學(xué)院,上海 200090)
發(fā)展光伏發(fā)電不能僅僅局限于作為示范體現(xiàn)節(jié)能減排的效果,推廣光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用取決于項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性,要能為投資者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。目前光伏發(fā)電的成本還比較高,盡管目前政府對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼,但是要大規(guī)模推廣,最終還是要靠技術(shù)進(jìn)步降低光伏發(fā)電的成本。
目前,光伏發(fā)電采用的太陽(yáng)能電池最成熟的是晶硅電池與薄膜電池。晶硅電池的發(fā)電效率較高,但成本也很高。上海是一個(gè)現(xiàn)代化大城市,土地資源比較緊張,大規(guī)模推廣光伏發(fā)電的途徑是發(fā)展屋頂光伏發(fā)電,要求光伏發(fā)電裝置有較高的發(fā)電效率,所以主要還是采用晶硅電池。薄膜電池發(fā)電效率雖然低一些,但成本也比較低,不過(guò)隨著近年來(lái)晶硅電池價(jià)格的不斷走低,薄膜電池的價(jià)格優(yōu)勢(shì)也在不斷縮小,因此不是上海地區(qū)光伏發(fā)電的首選方案。
目前,制約光伏發(fā)電發(fā)展的主要因素是設(shè)備投資大、發(fā)電成本太高。
本文將對(duì)上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電的可行性及發(fā)展前景進(jìn)行探討。
上海位于長(zhǎng)江中下游地區(qū),屬于太陽(yáng)能輻射量資源三、四類地區(qū),年日照時(shí)數(shù)1 600~2 400h,年輻射總量4 200~5 000MJ/m2,相當(dāng)于140~170kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。采用目前普通的光伏組件產(chǎn)品,每1kW的晶硅光伏電池的年發(fā)電量為1 067kWh左右,2007年和2008年的年總發(fā)電量分別為1 053kWh及1 083kWh。
根據(jù)趙春江等人對(duì)3kW家用型太陽(yáng)能光伏發(fā)電PV系統(tǒng)并網(wǎng)后的運(yùn)行和監(jiān)測(cè)結(jié)果[2],上海地區(qū)光伏發(fā)電全年發(fā)電量的分布見(jiàn)圖1,可以看到,6月份的發(fā)電量較少,這是因?yàn)樯虾?月份為多雨季節(jié),陰雨天較多。
圖1 上海地區(qū)每1kW的晶硅光伏電池的年發(fā)電
本文以100kW的晶硅光伏電池系統(tǒng)為例,分析上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。光伏發(fā)電的運(yùn)行維護(hù)成本較低,發(fā)電成本主要取決于項(xiàng)目的建設(shè)成本,由于項(xiàng)目初投資大回收期長(zhǎng),對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)就不得不考慮資金籌措的成本。太陽(yáng)能發(fā)電作為清潔能源,可以帶來(lái)很好的環(huán)境效益,這種效益目前可以用碳排放指標(biāo)交易的方法得到體現(xiàn),因此分析時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮碳排放指標(biāo)的影響。
2011年8月,我國(guó)單晶硅組件和多晶硅組件產(chǎn)品價(jià)格接近8.6元/W。光伏陣列防雷匯流箱購(gòu)置和安裝費(fèi)按5 000元計(jì)算,光伏逆變器按2 500元/kW計(jì)算,其他費(fèi)用按3 000元/kW計(jì)算,100kW的光伏項(xiàng)目的建設(shè)成本為141.5萬(wàn)元。晶硅太陽(yáng)能電池的額定使用壽命為25年,但是使用20年后的效率會(huì)衰減至正常效率的80%,所以1kW光伏組件的年發(fā)電量1 067kWh需要修正,修正后為954kWh,100kW項(xiàng)目年均發(fā)電量為95 400kWh。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委2011年8月1日的通知,我國(guó)(除西藏外)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)為1元/kWh。項(xiàng)目投入運(yùn)行后年均收益為95 400元。
晶硅技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析如下:
1)靜態(tài)投資回收期 100kW的光伏項(xiàng)目的建設(shè)成本為141.5萬(wàn)元,項(xiàng)目投入運(yùn)行后年均收益為95 400元,靜態(tài)投資回收期為14.8年。
2)自有資金回收期 如果初投資采用自有資金,5年期以上存款利率按5.25%計(jì)算,回收期:
3)銀行貸款 如果采用銀行貸款籌集資金,5年期以上貸款利率按6.8%計(jì)算,建設(shè)成本為141.5萬(wàn)元,每年的利息為96 220元,超過(guò)了年均收益為95 400元,因此投資無(wú)法收回。
4)CDM機(jī)制的影響 如果考慮通過(guò)CDM機(jī)制賣出碳排放指標(biāo),根據(jù)國(guó)家發(fā)改委規(guī)定,二氧化碳保護(hù)價(jià)是10歐元/t,按每發(fā)1kWh電排放二氧化碳0.997kg計(jì)算,則100kW晶硅項(xiàng)目年發(fā)電95 400kWh,碳排放指標(biāo)收益約為8 650元,加上年均售電收益95 400元,總收入為104 050元,這樣靜態(tài)投資回收期可以縮短到13.6年。如果資金性質(zhì)為自有資金,動(dòng)態(tài)投資回收期減少到24.5年;如果資金為銀行貸款,動(dòng)態(tài)投資回收期為39.2年。
通過(guò)對(duì)晶硅技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較可以得到,雖然靜態(tài)投資可以在15年內(nèi)收回,但是從投資的角度看,還必須計(jì)入資金籌集的成本考慮動(dòng)態(tài)投資回收期。分析結(jié)果表明,如果采用銀行貸款籌集資金,項(xiàng)目每年的凈收益是不能償還該年份所產(chǎn)生的貸款利息,即使通過(guò)CDM機(jī)制增加收入,回收期39.2年遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)備的壽命25年,資金也無(wú)法收回。如果采用自有資金,考慮到存款可以得到的收益,回收期為29.5年,通過(guò)CDM機(jī)制增加收入回收期減少到24.5年,資金也無(wú)法收回。綜上所述,按照目前的情況,如果沒(méi)有政府的政策扶持和經(jīng)濟(jì)貼補(bǔ),投資者建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目將無(wú)利可圖。
影響晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)收益的因素,一般有光伏發(fā)電設(shè)備的建設(shè)(包括光伏組件、逆變器、輔材及其安裝)投資及其資本利率,以及光伏電池的發(fā)電量、上網(wǎng)電價(jià)等。根據(jù)目前的情況,從投資角度來(lái)看,上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電技術(shù)的推廣不具可行性。然而隨著技術(shù)進(jìn)步,晶體硅太陽(yáng)能電池的制造成本正在迅速降低,常規(guī)能源短缺造成的電力價(jià)格不斷上漲,光伏發(fā)電在經(jīng)濟(jì)性上最終將有能力與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)。這里對(duì)光伏組件、逆變器的價(jià)格以及上網(wǎng)電價(jià)的變動(dòng)對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行探討。
把晶硅組件價(jià)格分別導(dǎo)入動(dòng)態(tài)投資回收期計(jì)算公式,可以得到圖2的晶硅組件價(jià)格與上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)投資回收期的關(guān)系。從圖2可以看到,就上海地區(qū)的輻射情況而言,當(dāng)光伏組件產(chǎn)品價(jià)格在6元/W左右的情況下,可在25年以內(nèi)回收投資。3.5元/W的情況下,15年左右可以回收投資,要達(dá)到10年回收投資的目標(biāo),那么光伏組件的價(jià)格必須降低到1.25元/W。
根據(jù)相關(guān)資料預(yù)測(cè)了光伏組件與逆變器在十二五期間的價(jià)格變動(dòng)趨勢(shì),計(jì)算了上海光伏投資的動(dòng)態(tài)回收期,結(jié)果見(jiàn)圖3。
圖2 晶硅組件價(jià)格與動(dòng)態(tài)投資回收期
圖3 晶硅組件、逆變器價(jià)格預(yù)測(cè)與動(dòng)態(tài)投資回收期
可以看到,上海地區(qū)在未來(lái)4年的光伏投資動(dòng)態(tài)回收期分別為32年、22年、17年和14年,即到2015年上海地區(qū)晶硅光伏系統(tǒng)開(kāi)始具有投資價(jià)值。圖3還給出了拉薩地區(qū)十二五期間的光伏發(fā)展前景。拉薩地區(qū)的太陽(yáng)能資源非常豐富,修正后每1kW的光伏組件年發(fā)電量為1 564 kWh,遠(yuǎn)高于上海的954kWh。由此計(jì)算,拉薩地區(qū)在十二五期間的光伏投資動(dòng)態(tài)回收期分別為14.5年、11.7年、9.6年、8.3年和7.2年,可以說(shuō),不考慮其他因素,就在現(xiàn)行的組件價(jià)格、上網(wǎng)電價(jià)來(lái)說(shuō),目前拉薩地區(qū)已經(jīng)具有晶硅光伏系統(tǒng)的實(shí)際投資價(jià)值,可以大規(guī)模推廣與普及。
目前,我國(guó)的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)已經(jīng)統(tǒng)一為1元/kWh。根據(jù)圖3的分析結(jié)果,這個(gè)價(jià)格對(duì)于太陽(yáng)能輻射量一、二類地區(qū),如拉薩已經(jīng)滿足光伏發(fā)電的投資回報(bào)要求,但是對(duì)于上海這樣的三、四類地區(qū),這樣的電價(jià)不足于光伏發(fā)電推廣。從圖4上網(wǎng)電價(jià)與動(dòng)態(tài)投資回收期的關(guān)系可以看到,如果2011年上海地區(qū)上網(wǎng)電價(jià)為1.6~1.8元/kWh,那么15年內(nèi)才能回收投資;如果上海地區(qū)上網(wǎng)電價(jià)維持在1元/kWh,那么只有到2015年,光伏組件和逆變器等設(shè)備價(jià)格足夠低時(shí),才可保證在15年內(nèi)回收成本。
圖4 上網(wǎng)電價(jià)與動(dòng)態(tài)投資回收期
通過(guò)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的分析,對(duì)上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電技術(shù)的可行性及發(fā)展前景進(jìn)行了探討,通過(guò)對(duì)各種情況和條件下的投資回收期分析,可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:
1)從動(dòng)態(tài)投資回收期的角度來(lái)看,上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)的回收期相當(dāng)長(zhǎng),幾乎不具有投資和普及性的可行性。
2)單從晶硅組件的價(jià)格而言,只有降低到3.5元/W才能使回收期在15年以內(nèi),隨著晶硅組件價(jià)格的下降,基于對(duì)十二五期間晶硅組件及逆變器價(jià)格的預(yù)測(cè),上海地區(qū)在未來(lái)4年的光伏投資動(dòng)態(tài)回收期分別為32年、22年、17年和14年,即到2015年上海地區(qū)晶硅光伏系統(tǒng)才開(kāi)始具有實(shí)際的投資價(jià)值,參見(jiàn)圖4。
3)對(duì)于拉薩這樣的太陽(yáng)能輻射量一、二類地區(qū)而言,在現(xiàn)行的組件價(jià)格、上網(wǎng)電價(jià)等價(jià)格體系下,已經(jīng)具有大規(guī)模推廣與普及的可行性。
4)根據(jù)十二五期間上海地區(qū)上網(wǎng)電價(jià)與動(dòng)態(tài)投資回收期的分析,建議政府根據(jù)地區(qū)分別適用不同的光伏上網(wǎng)電價(jià),并逐年根據(jù)實(shí)際情況降低。
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