劉維亮，范云其，李 峰，王 堯

（國網(wǎng)浙江海寧市供電有限公司，浙江 海寧 314400）

并網(wǎng)方式對分布式光伏發(fā)電項目成本與收益的影響

劉維亮，范云其，李 峰，王 堯

（國網(wǎng)浙江海寧市供電有限公司，浙江 海寧 314400）

目前，分布式光伏發(fā)電項目主要依靠補貼政策維持，度電成本高仍是制約光伏發(fā)電項目發(fā)展的主要因素。通過全壽命周期的方法，計算了不同并網(wǎng)方式的分布式光伏電站的度電成本和收益，分析了并網(wǎng)電壓等級和電量消納方式這2個敏感性因素對分布式光伏發(fā)電成本、收益的影響。敏感性分析結果顯示若要提高分布式光伏發(fā)電項目的收益率，應優(yōu)先采用光伏電量就地消納的方式，并盡量采用低壓并網(wǎng)。

分布式光伏；度電成本；并網(wǎng)方式；全壽命周期

0 引言

近幾年，隨著各級政府對光伏產業(yè)的政策扶持，分布式光伏發(fā)電項目發(fā)展迅猛。浙江省海寧市位于東部沿海地區(qū)，是分布式光伏發(fā)電項目示范區(qū)。截至2015年底，海寧市域并網(wǎng)光伏發(fā)電項目381個，并網(wǎng)裝機容量309.21 MW。這些分布式光伏并網(wǎng)項目涵蓋了各種電壓等級的多種并網(wǎng)方式。

補貼政策是暫時的，光伏產業(yè)的發(fā)展最終還是需要自身技術的不斷升級和度電成本的下降。影響光伏度電成本的因素有很多，并網(wǎng)方式的選擇是其中一個重要因素，同時也是一個可控因素。將并網(wǎng)方式對分布式光伏電站的度電成本的影響量化是這次研究的內容。量化分析結果對政府補貼政策的制定和光伏企業(yè)的投資方向選擇均有重要意義。在此以海寧市域內的分布式光伏發(fā)電項目為樣本進行分析。

1 并網(wǎng)方式劃分及投資分析

分布式光伏電站的并網(wǎng)方式的劃分，按照并網(wǎng)電壓等級分為低壓并網(wǎng)和高壓并網(wǎng)；按照電量的消納方式分為全部自用和余電上網(wǎng)；按照用戶屬性分為居民用戶和工商業(yè)用戶。

電量消納方式主要對光伏電價收益有影響，對投資成本沒有影響。因而，進行投資成本分析時，將現(xiàn)有的光伏發(fā)電項目樣本按照電壓等級劃分為以下3類。

1.1 高壓10（20）kV并網(wǎng)項目

此類分布式光伏項目的用戶均為工商業(yè)用戶，光伏裝機容量較大，超過了用戶受電容量，光伏電量無法在用戶內部消納，需要上送電網(wǎng)。如圖1所示，采用10 kV與20 kV高壓并網(wǎng)的分布式光伏電站主要組成部分包括：光伏組件、匯流箱、直流箱、逆變器、升壓變壓器、高壓開關柜等。此類項目由于裝機容量大、投資大，運營維護費用和貸款利息也是全壽命周期成本的重要組成部分。初期投資成本約為10元/W。

圖1 分布式光伏10（20）kV并網(wǎng)示意

1.2 低壓380 V并網(wǎng)項目

此類分布式光伏項目的用戶均為工商業(yè)用戶，光伏裝機容量一般不超過用戶受電容量。當光伏發(fā)電出力超過用戶負荷時，也存在光伏電量經(jīng)用戶變壓器升壓上送電網(wǎng)的情況。如圖2所示，該類項目采用380 V低壓并入用戶低壓側開關柜，與高壓并網(wǎng)項目相比，減少了升壓變壓器及高壓并網(wǎng)柜等。折算后，初始投資每瓦成本比高壓并網(wǎng)的光伏項目低0.4～0.6元，約為9.5元/W。

圖2 分布式光伏380 V并網(wǎng)示意

1.3 低壓220 V并網(wǎng)項目

此類項目均為居民家庭光伏項目。一般情況下，裝機容量較小，電量均在220 V低壓側消納。如圖3所示，此類項目結構簡單，其逆變器采用的是微型逆變器，直接安裝于光伏組件背面。然而因為規(guī)模較小，其單位成本也較高。例如，采用的微型逆變器相對單價較高，1.5～3元/W不等。且由于微型逆變器與光伏組件一起安裝于戶外。其實際使用壽命會大打折扣。此外，單位人工安裝費用等成本也較高。一般家庭光伏發(fā)電項目，容量在2～10 kW，其初始投資成本折算后約為12元/W。

圖3 分布式光伏220 V并網(wǎng)示意

2 發(fā)電量分析

分布式光伏發(fā)電項目的收益取決于發(fā)電量，發(fā)電量受到當?shù)靥柲苜Y源、光伏組件的效率、電站構成、運行方式、運行年限、電池表面清潔度、線路損耗等多種因素的影響。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效運行時間是能夠直觀地體現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量的參數(shù)。我國東部沿海地區(qū)，考慮到系統(tǒng)效率及太陽能輻射量等因素的影響，與建筑結合的光伏發(fā)電系統(tǒng)有效運行時間為1 200 h。不同地區(qū)因天氣情況不同，該數(shù)值亦有所不同。光伏電站隨著光伏組件等設備的老化，其有效運行時間也會降低。

選取海寧市區(qū)內并網(wǎng)運行時間在1～1.5年的項目為樣本，其中10 kV和20 kV項目各8個，380 V和220 V并網(wǎng)項目各16個，見表1。統(tǒng)計2015年3月25日—2016年3月24日的發(fā)電量，將發(fā)電量除以各項目的裝機容量，計算出各項目的年有效運行時間。年有效運行時間的數(shù)值也代表了單位裝機的年發(fā)電量。

表1 單位裝機年發(fā)電量統(tǒng)計

一般情況下，采用10/20 kV并網(wǎng)的分布式光伏項目，其裝機容量較大，大部分電量均是上送電網(wǎng)；采用380/220 V并網(wǎng)的項目，則因用戶負荷大小而不同，大部分項目電量均在用戶內部消納，少部分用戶負荷較輕，光伏電量主要通過上網(wǎng)消納。按照不同并網(wǎng)電壓等級和電量主要消納方式進行分類統(tǒng)計取平均值。

分布式光伏發(fā)電項目的單位發(fā)電量受電壓等級和主要消納方式的影響。高壓并網(wǎng)的項目和低壓并網(wǎng)但以上網(wǎng)為主的項目，單位發(fā)電量低；低壓并網(wǎng)且電量自用為主的項目，單位發(fā)電量高。主要原因就是在升壓過程中產生了較多損耗。低壓并網(wǎng)的項目發(fā)出電量要上送電網(wǎng)，也需要升壓的過程。

隨著光伏組件的老化，光伏電站的發(fā)電能力也將逐年下降。光伏組件設計使用壽命為25年，工商業(yè)用戶分布式光伏電站，其逆變器等設備安裝于室內，運行環(huán)境良好，一般可以達到設計使用壽命。而居民家庭光伏項目采用的微型逆變器，直接安裝在光伏組件的背面，受工藝及運行環(huán)境影響，其使用壽命大大縮短。全壽命周期內，以220 V并網(wǎng)的家庭光伏發(fā)電項目，總發(fā)電量較少。

3 度電成本及收益

分布式光伏發(fā)電項目的收益率受度電成本（單位電量成本）、電價和補貼政策的影響。

3.1 度電成本

分布式光伏發(fā)電項目度電成本的高低，取決于初始投資的大小。此外，安裝于工商業(yè)用戶的大容量分布式光伏電站，全壽命周期成本主要包括：光伏發(fā)電初期投資、光伏發(fā)電運維費用、貸款利息、損耗費用、停電損失費用、用戶配電網(wǎng)初期投資、用戶配電網(wǎng)運維費用。對于小型的家庭光伏發(fā)電項目，則不存在貸款利息、停電損失、運營維護等費用。

3.2 電價水平

光伏的電價水平跟用戶的性質和消納方式有關。工商業(yè)用戶的分布式光伏發(fā)電項目多采用合同能源方式，即由第三方投資者投資建設光伏電源，所發(fā)電量優(yōu)先滿足和光伏電源位于同一地點的用戶使用，多余電量上網(wǎng)，不足電量由電網(wǎng)企業(yè)按當?shù)劁N售電價向用戶提供。在這種模式下，光伏電站的合同電價低于網(wǎng)供電價，一般為0.65元/kWh左右。居民家庭光伏發(fā)電項目，自用部分可按照網(wǎng)供電價0.55元/kWh計算。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)自用有余上網(wǎng)的電量，由電網(wǎng)企業(yè)按照當?shù)厝济喊l(fā)電機組標桿上網(wǎng)電價收購，浙江省為0.445 3元/kWh。

3.3 補貼政策

現(xiàn)有的補貼政策主要包括以下3類：

（1）國家級：2013年，國家發(fā)改委出臺了《關于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產業(yè)健康發(fā)展的通知》，其中對分布式光伏發(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（含稅，下同），通過可再生能源發(fā)展基金予以支付，由電網(wǎng)企業(yè)轉付；其中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)自用有余上網(wǎng)的電量，由電網(wǎng)企業(yè)按照當?shù)厝济簷C組標桿上網(wǎng)電價收購。

（2）省級：浙江省在國家補貼基礎上再增加0.1 元/kWh。

（3）地市級：海寧市對市域內實施的光伏發(fā)電項目，經(jīng)申報批準，裝機達0.1 MW以上，在國家、省財政補貼基礎上，實行電價地方補貼。對在2014年底前建成的按0.35元/kWh標準給予補貼，連續(xù)補助5年，對屋頂資源提供方按裝機容量給予0.3元/W一次性補貼。

海寧市級補貼只有5年，且小型家庭光伏發(fā)電項目因容量達不到要求，無法享受補貼。將補貼折算至全壽命周期內，實際可享受補貼約0.08元/kWh。

3.4 收益分析

按照電壓等級和電量消納主要方式的不同，分別計算各類分布式光伏電站項目的度電成本及收益，如表2所示。由計算結果可知，樣本的度電成本均高于其電價，即項目本身都是虧損的。將補貼計入收益后，發(fā)電量自用為主的項目收益均超過了度電成本，其中低壓并網(wǎng)項目的收益率甚至超過20%。而裝機容量大，發(fā)電量大部分上送電網(wǎng)的項目，因上網(wǎng)電價較低，仍為虧損狀態(tài)。

實際收益率受到初始投資、年有效運行時間、運營期限、上網(wǎng)電價、補貼電價等多個因素的影響。以上各因素的單因素敏感性分析難以得出有效結論。在此，將以上各因素對實際收益率的復合影響整合為電量消納方式和并網(wǎng)電壓等級兩個敏感性因素進行分析。

敏感性分析結果：電量消納方式對實際收益率的影響大于并網(wǎng)電壓等級對實際收益率的影響。若要提高分布式光伏項目的收益率，應優(yōu)先采用光伏電量就地消納的方式，并盡量采用低壓并網(wǎng)。

表2 分布式光伏電站項目樣本度電成本與收益計算

圖4 敏感性分析

4 結語

現(xiàn)階段，東部沿海地區(qū)的分布式光伏發(fā)電項目的度電成本仍較高，主要原因在于初始投資較大。此外，度電成本還受到并網(wǎng)電壓等級和電量消納方式的影響。低壓并網(wǎng)、自用為主的項目度電成本較低；高壓并網(wǎng)、上網(wǎng)為主的項目度電成本較高。分布式光伏發(fā)電項目的收益因電價而異，就地消納的電價較高，而上網(wǎng)收購的電價較低。裝機容量大，部分電量需要上送電網(wǎng)的項目，在享受補貼后仍為虧損狀態(tài)。

從長遠的戰(zhàn)略角度來看，光伏發(fā)電的健康發(fā)展關系到未來的能源安全?，F(xiàn)階段的補貼政策是必要的。地方政府在制定光伏補貼政策時，應引導企業(yè)或個人選擇合理的容量，而不是一味鼓勵擴大規(guī)模。作為企業(yè)或個人，選擇合理的規(guī)模及并網(wǎng)方式，使光伏電量盡量在就地消納，可獲取更高的收益，才能促進光伏發(fā)電產業(yè)更加健康的發(fā)展。

[1]中國工程院項目組.可再生能源卷[M].北京：科學出版社，2011.

[2]蘇劍，周莉梅，李蕊.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的成本/效益分析[J].中國電機工程學報，2013，34（12）∶50-51.

[3]曹石亞，李瓊慧，黃碧斌，等.光伏發(fā)電技術經(jīng)濟分析及發(fā)展預測[J].中國電力，2012，8（12）∶64-68.

[4]黃海濤，顧群音，曹煒.分布式光伏上網(wǎng)電價國際經(jīng)驗及對我國的啟示[J].價格月刊，2014，44（5）∶1-4.

[5]高文祥，王明渝，王立健，等.光伏微型逆變器研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護與控制.2012，21（11）∶147-155.

（本文編輯：陸 瑩）

Influence of Grid-connection Mode on Cost and Benefit of Distributed PV Generation Project

LIU Weiliang，F(xiàn)AN Yunqi，LI Feng，WANG Yao

（State Grid Haining Power Supply Company，Haining Zhejiang 314400，China）

At present，distributed photovoltaic generation projects mainly rely on subsidies.The high kWh cost is still the main factor which restricts the development of the PV.In this paper，through the whole-life cycle method，the kWh cost and benefit of distributed PV under various grid connection modes are calculated. The influence of voltage level and consumption mode on cost and benefit of distributed PV generation is ana lyzed.The sensitivity analysis shows that local consumption of PV power and low-voltage grid integration should be adopted preferentially to improve profitability of distributed PV generation.

distributed PV；kWh cost；grid-connection modes；whole-life cycle

TM615

B

1007-1881（2016）11-0023-04

2016-08-22

劉維亮（1984），男，工程師，從事變電設計、光伏接入系統(tǒng)及配電網(wǎng)規(guī)劃工作。