張武軍

(中國能源建設集團湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

湖南省分布式光伏發(fā)電經(jīng)濟性及支持政策研究

Study on economy and support policy of distributed photovoltaic power in Hunan

張武軍

(中國能源建設集團湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

結(jié)合湖南省太陽能資源條件和光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀，提出分布式光伏發(fā)電經(jīng)濟性分析模型。基于國家最新的電價補貼政策、湖南省一般工商業(yè)用電價格及結(jié)構(gòu)，對省內(nèi)分布式光伏發(fā)電項目按自發(fā)自用比例100%、80%和50%這3種模式進行投資效益測算。同時，為帶動光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，參照周邊省份相關(guān)經(jīng)驗，對湖南省分布式光伏發(fā)電補貼方案進行研究，建議在國家政策基礎上，出臺省內(nèi)電價支持政策，并對補貼效果進行分析。

分布式光伏發(fā)電；建設成本；內(nèi)部收益率；等效年發(fā)電小時；補貼政策

1 光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

太陽能屬于清潔可再生能源，太陽能光伏發(fā)電是我國重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，大力推進光伏發(fā)電應用對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、改善生態(tài)環(huán)境、轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)用能方式具有重大戰(zhàn)略意義。

湖南省太陽能資源條件一般，屬于全國四類地區(qū)，年太陽總輻射在3 200～4 600 MJ/m2之間，年平均日照小時數(shù)為1 457 h，從總體上看，東部日照資源較西部豐富，東北部的環(huán)洞庭湖地區(qū)以及湘南的永州、郴州地區(qū)相對較豐富，光伏發(fā)電年等效利用小時數(shù)900 h左右。近年來，在國家 “金太陽”、“光伏建筑一體化”等示范工程建設的推動下，湖南省光伏發(fā)電項目取得了一定成果。截至2014年 6月底，全省光伏發(fā)電項目已投產(chǎn) 292 MW，在建155 MW，擬建253 MW，均為分布式光伏發(fā)電，另有岳陽平江、永州零陵等部分地面光伏電站正在開展前期工作。目前，湖南省太陽能電池組件、多晶硅加工、系統(tǒng)集成、設計咨詢等光伏垂直產(chǎn)業(yè)鏈已全面拉通，涌現(xiàn)出了一批有代表性的光伏企業(yè)，但由于太陽能資源總體欠優(yōu)，光伏發(fā)電年等效利用小時數(shù)較新疆、甘肅等資源富集省份低1 000 h左右，制約了光伏發(fā)電大規(guī)模發(fā)展；另一方面，光伏發(fā)電項目單位成本較高，投資回收期較長，開發(fā)單位缺乏投資積極性。

為應對美國、歐盟對我國光伏產(chǎn)品 “雙反”調(diào)查，推動國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，2013年7月，國務院出臺了 《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》 (國發(fā) 〔2013〕24號)〔1〕，國家發(fā)改委、財政部、國家能源局等相關(guān)部委也陸續(xù)出臺了一系列支持政策〔2－4〕，上海、江蘇、江西等省在國家政策基礎上，進一步出臺了細化的扶持政策和措施。2014年9月，國家能源局發(fā)布 《關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》(國能新能〔2014〕406號)〔4〕，鼓勵因地制宜利用廢棄土地、荒山荒漠、農(nóng)業(yè)大棚、灘涂、魚塘、湖泊等建設就地消納的分布式光伏電站；對35 kV及以下電壓等級接入電網(wǎng)、單個項目容量不超過2萬kW且所發(fā)電量主要在并網(wǎng)點變電臺區(qū)消納的光伏電站項目，納入分布式光伏發(fā)電規(guī)模指標管理。文中參考國內(nèi)外分布式光伏發(fā)電的相關(guān)研究成果和經(jīng)驗〔5〕，在對湖南省分布式光伏發(fā)電項目經(jīng)濟性分析測算的基礎上，提出了支持分布式光伏發(fā)電發(fā)展的政策措施和建議。

2 數(shù)學建模

2.1 年發(fā)電量

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣、控制器和逆變器等組成，年發(fā)電量是光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟性分析的重要指標，與系統(tǒng)所在地的太陽能資源以及系統(tǒng)裝機容量密切相關(guān)。光伏發(fā)電系統(tǒng)總功率由太陽能輻射參數(shù)和負載確定，實際輸出功率還與光伏陣列表面的灰塵及長期使用后性能的衰減系數(shù)、蓄電池庫倫效率及逆變器效率密切相關(guān)〔10－12〕。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量為

式中 Ey為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)年有效發(fā)電量(kWh/年)；P為總的峰值功率 (W)；η＝ηbηif為太陽能光伏陣列輸出的峰瓦功率轉(zhuǎn)換成交流功率的總效率，一般取0.6～0.87(其中ηb為蓄電池庫倫效率，取0.8～0.92；ηi為逆變器效率，取0.9～0.96；f為衰減及灰塵等性能衰減系數(shù)，取0.8～0.98)；DT(y)為年峰值日照時數(shù)。

2.2 系統(tǒng)初始總投資

光伏發(fā)電系統(tǒng)總投資為

式中 IC為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)初始總投資 (萬元)；P為光伏電池陣列的峰值功率 (W)；C0為單位容量光伏電池的價格 (元/W)；A為光伏電池陣列以外的總投資系數(shù)，表示為〔13〕

式中 A1為蓄電池相對光伏電池陣列的投資系數(shù)；A2為控制器、逆變器相對于光伏電池陣列的投資系數(shù)；A3為支架、電纜等輔助設施相對于光伏電池陣列的投資系數(shù)；A4為施工、運輸?shù)绕渌M用相對于光伏電池陣列的投資系數(shù)。

由式 (2)可知，光伏發(fā)電系統(tǒng)總投資可近似線性化，并與電站裝機規(guī)模成正比。2010年以來，隨著光伏組件及相關(guān)設備材料價格大幅下降 (圖1)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位裝機總投資相應大大降低。

圖1 2010年以來光伏組件和多晶硅價格曲線

2.3 運行費用

光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位發(fā)電量運行費用為式中 OCy為光伏發(fā)電系統(tǒng)單位發(fā)電量的運行費用(元/kWh)；α為相對于光伏電池陣列的運行費用系數(shù)，一般取0.005～0.015；n為系統(tǒng)有效使用年限，取n＝20～25年。

3 經(jīng)濟性分析

從湖南省資源條件、土地總量、電網(wǎng)條件和國家政策看，光伏發(fā)電宜以分布式為主，重點在工業(yè)園區(qū)、商業(yè)聚集區(qū)和公共設施區(qū)等負荷集中、電價高的區(qū)域，利用建筑屋頂及附屬場地建設一批就地消納的分布式光伏發(fā)電項目，主要接入10 kV及以下電壓等級電網(wǎng)，按 “自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”或“全額上網(wǎng)”兩種模式運營。此外，鼓勵用分布式光伏發(fā)電指標，因地制宜利用荒山或與農(nóng)業(yè)大棚等結(jié)合，建設容量不超過2萬kW、接入35 kV及以下電壓等級的光伏發(fā)電項目。

3.1 電價分析

1)上網(wǎng)電價

2014年8月，國家發(fā)改委印發(fā) 《關(guān)于疏導環(huán)保電價矛盾有關(guān)問題的通知》 (發(fā)改價格 [2014] 1908號)，決定自9月1日起在保持銷售電價總水平不變的情況下，適當降低燃煤發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電價，騰出的電價空間用于進一步疏導環(huán)保電價矛盾。按新政策調(diào)整后，湖南省現(xiàn)行火電標桿電價為0.494 0元/kWh，居全國第二位，僅次于廣東省。

2)工商業(yè)銷售電價

目前，湖南省一般工商業(yè)用電價格按照接入電網(wǎng)電壓等級分為不滿1 kV，1～10 kV，35～110 kV和220 kV及以上4檔。2013年，湖南省一般工商業(yè)用電量合計 206.6億 kWh，用電平均價格為0.888元/kWh，其中:接入1～10 kV電壓等級用電量163億kWh，占78.9%；接入1 kV以下或10 kV以上電壓等級用電量43.6億kWh，占21.1%，具體如表1所示。

表1 2013年全省一般工商業(yè)用電結(jié)構(gòu)表

3)綜合電價

國家分布式光伏發(fā)電政策鼓勵屋頂所有者自行投資建設或合同能源管理公司集中連片開發(fā)分布式光伏發(fā)電項目，降低建設與運營成本，所發(fā)電量以自用為主，余量送入電網(wǎng)?？紤]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量100%，80%和50%自用3種模式，剩余電量上網(wǎng)，銷售電價按湖南省不滿1 kV一般工商業(yè)目錄電價0.886元/kWh、上網(wǎng)電價按現(xiàn)行火電標桿電價0.4940元/kWh測算，對應的綜合電價見表2。

表2 不同比例上網(wǎng)電量模式下電價測算表

由表2可知，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量100%自用時，綜合電價為0.886元/kWh；80%自用時，綜合電價為 0.808元/kWh；50%自用時，綜合電價為0.69元/kWh。電站自發(fā)自用比例越高，電價優(yōu)勢越明顯。

3.2 等效發(fā)電利用小時

按照太陽能輻射量大小，全國大致可分為5類地區(qū)，見表3。

湖南省太陽能資源條件一般，屬全國四類地區(qū)，但仍有一定的利用價值，全年太陽總輻射量在3 200～4 600 MJ/m2之間，年平均日照小時數(shù)為1 457 h。結(jié)合湖南的太陽能資源參數(shù)、光照特點以及已投運的興業(yè)太陽能湘潭九華示范區(qū)20.8 MW集中連片光伏發(fā)電項目運行實際情況，當分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合效率系數(shù)η取0.60時，由式 (1)計算得知，裝機1 MW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量為874 200 kWh，折合等效年發(fā)電利用小時約為874 h。

表3 全國太陽能資源分布表

3.3 國家補貼政策

2009年，為促進國內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步和規(guī)?；l(fā)展，財政部、科技部、國家能源局聯(lián)合實施了 “金太陽示范工程”，對光伏發(fā)電項目實施初始投資補貼政策。截至2012年底，湖南省共爭取國家 “金太陽示范工程”項目443 MW。另一方面，在政策實施過程中，尤其在項目審批、補貼發(fā)放和后期監(jiān)管上，出現(xiàn)了一系列問題，業(yè)主申報項目時積極主動、補貼發(fā)放后推進緩慢、甚至有個別業(yè)主轉(zhuǎn)手變賣項目，工程實際進展不理想。2013年初，國家層面已決定不再對 “金太陽示范工程”進行新增申請審批。

2013年7月國務院出臺 《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》 (國發(fā) 〔2013〕24號)〔1〕后，國家相關(guān)部委相繼出臺了新一輪的光伏發(fā)電支持政策。2013年8月，國家發(fā)改委印發(fā) 《關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》(發(fā)改價格 〔2013〕1638號)〔2〕，明確對分布式光伏發(fā)電實行按照全電量補貼的政策，電價補貼標準為0.42元/kWh，補貼期限原則上為20年，并根據(jù)成本變化適時調(diào)整補貼標準。

3.4 投資效益測算

1)邊界條件

影響分布式光伏發(fā)電投資效益的因素較多，主要考慮以下邊界條件:

①分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量考慮 100%，80%和50%自用3種模式，剩余電量上網(wǎng)。

②以1兆瓦單位裝機項目進行測算，等效年發(fā)電利用小時取900 h。

③項目收益期按25年、固定資產(chǎn)折舊按15年測算。

④國家電價補貼按 0.42元/kWh，補 20年考慮。

2)測算結(jié)果

分布式光伏發(fā)電項目3種模式下的投資效益測算結(jié)果見表4。國家電價補貼實施前，分布式光伏發(fā)電項目投資收益較差，即使在綜合電價較高的模式1(100%自發(fā)自用)下，投資回收期仍高達24.3年，項目回報率低，開發(fā)單位沒有投資積極性。國家補貼0.42元/kWh、補貼20年的政策實施后，3種模式下對應的分布式光伏發(fā)電項目投資回收期分別縮短至13.1年、14.1年和16.0年，投資效益大大改善，企業(yè)積極性明顯提高。

表4 分布式光伏發(fā)電項目投資效益測算表

4 省內(nèi)支持政策研究

2013年下半年以來，國家關(guān)于分布式光伏發(fā)電的支持政策逐漸明朗，特別是電價補貼政策實施后，項目開發(fā)單位躍躍欲試，在申報2014年年度建設計劃時非常積極，湖南省獲得國家能源局批復的分布式光伏發(fā)電年度指標達到200 MW。但另一方面，由于湖南省太陽能資源條件相對較差，光伏發(fā)電利用小時數(shù)較低，總體收益不高，離開發(fā)單位的預期仍有一定差距，2014年以來，分布式光伏發(fā)電項目總體進展緩慢。為拉動省內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、促進節(jié)能減排，需研究省內(nèi)分布式光伏發(fā)電的支持政策。

4.1 周邊省份經(jīng)驗

近年來，為促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，上海、江蘇、江西、浙江、安徽、河南等多省在國家現(xiàn)行政策基礎上，進一步出臺細化的扶持政策和措施。主要有:

1)上海市。2014年出臺，對納入國家年度建設規(guī)模范圍內(nèi)的分布式光伏發(fā)電項目實行度電補貼:工商業(yè)用戶0.25元/kWh，個人用戶0.4元/kWh。

2)江蘇省。2012年出臺，對2012－2015年間新投產(chǎn)非國家財政補貼的地面、屋頂、建筑一體化光伏發(fā)電項目，上網(wǎng)電價分別為2012年1.3元/kWh，2013年1.25元/kWh，2014年1.2元/kWh和2015年1.15元/kWh。

3)江西省。2013年出臺，納入 “萬家屋頂光伏發(fā)電示范工程”的項目享受省專項資金補助，一期工程補貼4元/W，二期工程暫定3元/W。

4)浙江省。2013年出臺，對光伏發(fā)電項目所發(fā)電量，實行按照電量補貼的政策，補貼標準為0.1元/kWh。在此基礎上，杭州、嘉興、溫州、桐鄉(xiāng)等市進一步出臺市 (區(qū))級補貼政策和方案。

5)安徽省合肥市。2013年出臺，對使用當?shù)厣a(chǎn)組件、逆變器的新建光伏發(fā)電項目，補貼0.25元/kWh給運營企業(yè)；對委托專業(yè)公司管理的屋頂、光電建筑一體化電站，補貼0.02元/kWh給管理公司；連續(xù)補貼15年。家庭投資建設光伏發(fā)電項目等，按裝機容量一次性補貼2元/W，不再享受市級度電補貼政策。

6)河南省洛陽市。2014年出臺，對2015年底前建成并網(wǎng)發(fā)電、且優(yōu)先使用市內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的組件的分布式光伏發(fā)電項目，按其裝機容量給予0.1元/W獎勵，連續(xù)獎勵3年。

4.2 省內(nèi)方案研究

目前，國家和周邊省市對分布式光伏發(fā)電實行補貼，主要有初始投資補貼和度電補貼兩類方式。

按照湖南省分布式光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃，預計2014－2018年新增分布式光伏發(fā)電裝機1 000 MW。結(jié)合周邊省份經(jīng)驗和省內(nèi)財力情況，對分布式光伏發(fā)電項目3種自用比例模式下的兩類補貼方式分別進行測算，其中初始投資補貼考慮 1元/W，2元/W和3元/W共3種補貼額度，電價補貼考慮0.10元/kWh，0.20元/kWh和0.30元/kWh共3種補貼額度，測算結(jié)果見表5。

表5 湖南省分布式光伏發(fā)電補貼方案測算表

初始投資補貼有利于減輕投資者融資壓力，降低發(fā)電成本，縮短投資回收期，但財政負擔較重；度電補貼有利于項目可持續(xù)運營，促進投資者內(nèi)部挖潛，提高項目收益，且財政負擔相對較輕。為提高企業(yè)的積極性，確保項目運營的可持續(xù)性，建議湖南省可按照適度激勵的原則，在國家度電補貼基礎上，對使用省內(nèi)光伏組件的分布式光伏發(fā)電項目，實行電價補貼:2014年投產(chǎn)項目的發(fā)電量，省內(nèi)補貼 0.2元/kWh，補貼期限按 10年考慮；2015－2017年投產(chǎn)項目補貼標準根據(jù)成本變化適時調(diào)整。

4.3 補貼效果分析

若省內(nèi)對分布式光伏項目發(fā)電量補貼0.2元/kWh、補貼10年，自發(fā)自用比例在50%～100%區(qū)間時，據(jù)測算，項目投資回收期約11.0～13.2年，基本可達到項目開發(fā)單位的合理預期，可大大提高其投資積極性。按2014～2018年新增1 000 MW分布式光伏發(fā)電項目考慮，省財政補貼總額17.3億元；在項目運營期間，湖南省可獲國家電價補貼70.5億元，拉動光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約45億元，增加電量供應210億kWh左右。

5 結(jié)論建議

2014年8月初，國家能源局在浙江嘉興組織召開了分布式光伏發(fā)電現(xiàn)場交流會，9月出臺了《關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》 (國能新能 〔2014〕)，進一步明確將重點支持分布式光伏發(fā)電的發(fā)展。湖南省太陽能資源條件一般，但仍有一定利用價值，為轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，應搶抓國家大力發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的重要機遇，在國家政策的基礎上，研究出臺省內(nèi)支持政策，簡化審批程序，實行電價補貼。參照國家及周邊省份經(jīng)驗，建議對使用省內(nèi)組件的分布式光伏項目發(fā)電量補貼0.2元/kWh，補貼10年。同時，在國際國內(nèi)應用市場、光伏組件價格等外部環(huán)境不發(fā)生較大波動的情況下，建議盡量保持政策的持續(xù)性和穩(wěn)定性，推動湖南省光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。

〔1〕國發(fā) 〔2013〕24號 關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見〔S〕.2013.

〔2〕國家發(fā)展和改革委員會.發(fā)改價格 〔2013〕1638號，關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知 〔S〕.2013.

〔3〕國家財政部.財建 〔2013〕390號，關(guān)于分布式光伏發(fā)電實行按照電量補貼政策等有關(guān)問題的通知 〔S〕.2013.

〔4〕國家能源局.國能新能 〔2014〕406號，關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知 〔R〕.2014.

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10.3969/j.issn.1008-0198.2015.02.016

TM615.2

B

1008-0198(2015)02-0051-05

張武軍 (1980)，男，湖南常德人，高級工程師，博士，主要從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、新能源發(fā)電技術(shù)及政策研究。

2014-11-20 改回日期:2015-01-05