分布式光伏發電經濟性及政策分析

邵漢橋，張籍，張維

(國網湖北省電力公司經濟技術研究院，武漢市 430077)

0 引言

太陽能屬于清潔能源，推廣利用太陽能光伏發電，可以減少煤炭、石油等一次能源消耗，對于優化能源結構、促進節能減排、防治大氣污染具有重大意義。當前，國內光伏產業產能過剩，歐美等國又相繼采取貿易保護措施限制我國光伏產品出口，加快分布式光伏發電推廣應用對我國光伏產業健康發展也具有積極意義。為此，國家能源局制定了《太陽能發電發展“十二五”規劃》，提出至2015年我國分布式光伏發電裝機規模將達到20 GW，并陸續出臺了一系列政策。2013年7月，國務院正式印發《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》，明確提出了積極開拓國內光伏市場，促進光伏產業健康快速發展。財政部2013年7月發布了《關于分布式光伏發電實行按照電量補貼政策等有關問題的通知》，健全了補貼和發放機制，確保補貼及時足額發放。國家發改委2013年8月發布《關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》，對分布式光伏發電按照全電量補貼，電價補貼標準定為0.42元/(kW·h)。國家電網公司也出臺《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》，全面服務分布式發電入網，后續又出臺《關于做好分布式電源并網服務工作的意見》，擴大了分布式電源接入的種類，并將服務對象由企業擴充到自然人。

黃健在屋頂陽光發電的政策研究中，提出了一種以太陽能資源來計算分布式光伏發電系統年發電量的方法［1］;李芬等以武漢某分布式光伏發電系統為對象，研究了氣象條件對分布式光伏發電系統的影響［2］;王斯成在分布式光伏發電政策現狀及發展趨勢研究中，提出了分布式光伏發電成本曲線和制定光伏發電分區電價的考慮因素［3］;金強、史梓男等應用國民經濟評價方法對光伏發電項目的國民經濟性進行了評價［4］。

本文將分布式光伏發電分為居民和工商業兩類，選取多個典型地區來對分布式光伏發電進行經濟性分析，來判斷其是否具有投資價值。運用對比分析、敏感性分析等方法，研究太陽能資源、電價、補貼等多種因素對分布式光伏發電經濟性的影響，并提出完善政策配套的建議。

1 居民分布式光伏發電經濟性分析

1.1 經濟性分析算例

以1臺裝機容量3 kW的分布式光伏發電系統為例，分析該系統在武漢地區居民屋頂安裝使用的經濟性。

分布式光伏發電系統的年發電量是經濟性分析的重要指標，與系統所在地的太陽能資源以及系統裝機容量有關。分布式光伏發電系統的年發電量為

式中:Q為光伏系統年發電量，kW·h;Ht為太陽能年輻射量，kW·h/m2;H為標準太陽福射強度，kW/m2;P為光伏發電系統的裝機容量，kW;C為傾斜光伏組件輻射量系數;η為發電系統綜合影響系數［1-5］。

對于武漢地區，Ht約為1300 kW·h/m2，C一般為1.05～1.15［3］，取為C=1.1。對于并網發電系統，η一般為72% ～78%，取η=75%。由公式(1)得到該系統的年發電量為3219 kW·h。

按照國家發改委制定的分布式光伏發電補貼標準，分布式光伏發電系統自用有余上網的電量，由電網企業按照當地燃煤機組標桿上網電價收購。湖北省當前脫硫標桿上網電價為0.4582元/(kW·h)，因此在武漢余量上網電價為0.8782元/(kW·h)。

下面將居民分布式光伏發電系統所發電量分為100%上網、50%上網和100%居民自用這3種情況，對其進行經濟性分析。

1.1.1 分布式光伏發電系統100%的發電量上網

(1)年售電收入。若分布式光伏發電系統的發電量100%上網，則年售電收入為0.8782元/(kW·h)×3219 kW·h=2827元。

(2)年凈收益。考慮到居民分布式光伏發電系統在運行中需要定期清潔維護，相關支出為50元/(kW·a)，則本系統在運行期間每年需支出150元，所以年凈收益為2677元。

(3)內部收益率。目前分布式光伏發電系統單位造價約為9元/W［3-4］，本光伏發電系統總造價為27000元。第1年現金流為－27000元+2677元=－24323元，以后每年只有現金收入2677元。假設本分布式光伏發電系統使用年限為20年，可得出內部收益率為 8.8%［6］。

(4)靜態投資回收期。靜態投資回收期=初始投資額÷年凈收益=27000元÷2677元/年=10.1年。

1.1.2 分布式光伏發電系統50%的發電量上網

(1)年售電收入。若分布式光伏發電系統50%的發電量作為自用電，50%的發電量上網，年售電收益A為

式中:P0為脫硫標桿上網電價，元/(kW·h);B為國家、省、市三級政府補貼額，元/(kW·h);P1、P2、P3為各檔階梯電價;Q1、Q2、Q3為各檔階梯電價內的自用電量。

湖北省武漢市居民用電階梯電價第一檔為每月0～180 kW·h，電價0.573元/(kW·h);第二檔為181～400 kW·h，電價0.623元/(kW·h);第三檔為401 kW·h及以上，電價0.873元/(kW·h)。

(2)年凈收益。依照式(2)計算得到在武漢地區本居民分布式光伏發電系統50%的發電量作為自用電時年售電收益為3009元，扣除運行維護費用后，年凈收益為2859元。

(3)內部收益率。同樣方法得出內部收益率為9.9%。

(4)靜態投資回收期。靜態投資回收期=初始投資額÷年凈收益=27000元÷2859元/年=9.4年。

1.1.3 分布式光伏發電系統100%的發電量自用

(1)年售電收入。若分布式光伏發電系統100%的發電量作為自用電，0%的發電量上網，年收益A為

(2)年凈收益。依照式(3)，計算得到在武漢地區，本居民分布式光伏發電系統100%的發電量作為自用電時，年售電收益為3246元，扣除運行維護費用后，年凈收益為3096元。

(3)內部收益率。同樣方法得出內部收益率為11.2%。

(4)靜態投資回收期。靜態投資回收期=初始投資額 ÷年凈收益 =27000元 ÷3096元/年 =8.7年。

1.2 多地區比較

依據太陽能資源豐富程度，全國劃分為4類地區［7-8］，各類地區的太陽能年輻射量與年平均日照當量差異較大。選取呼和浩特、天津、武漢、杭州、溫州、成都進行比較分析。采用武漢地區經濟性分析方法，分析比較本3 kW的居民分布式光伏發電系統在這幾個城市的經濟性，結果如表1所示。

表1 多地區居民分布式光伏發電經濟性對比Tab.1 Economic comparison of distributed photovoltaic generation for residents in different areas

1.3 敏感性分析

對于影響居民分布式光伏發電經濟性的關鍵因素，需要進行敏感性分析［9］。居民分布式光伏發電系統所發電量的上網比例對于其經濟性有較大影響，表1中分為發電量100%上網、50%上網和100%自用這3種情況進行敏感性分析，得到了不同情況下的經濟指標。

居民分布式光伏發電系統的年利用小時數對于其經濟性也有較大的影響，也需要進行敏感性分析。現以表1中居民分布式光伏發電系統在武漢地區的年利用小時數為基數，研究年利用小時數在增加10%、不變化和減小10%這3種情況下，居民分布式光伏發電經濟性，計算結果如表2所示。

1.4 經濟性分析結論

(1)由表1知，同一套居民分布式光伏發電系統，在不同地區的年凈收益、內部收益率、靜態投資回收期均有很大差異。除屬于太陽能資源第4類地區的成都外，居民分布式光伏發電系統在大部分地區的內部收益率能達到8%以上，靜態投資回收期為6～10年，內部收益率明顯高于銀行長期儲蓄利率，顯示項目具有良好的經濟性和較高的投資價值。

(2)不同地區的太陽能年輻射量和年日照時間差別，決定了各地區的年發電量，并影響了居民分布式光伏發電系統的內部收益率和靜態投資回收期，如呼和浩特、天津、武漢、成都分別屬于1～4類太陽能資源地區，在補貼政策相同的情況下，太陽能資源越豐富的地區，居民分布式光伏發電系統的內部收益率越高，靜態投資回收期越短。

表2 居民分布式光伏發電系統年利用小時數敏感性分析Tab.2 Sensitivity analysis on annual utilization hours of distributed photovoltaic generation for residents

(3)由于各省市燃煤機組脫硫標桿上網電價、階梯電價政策、對居民分布式光伏發電補貼政策的不同，對居民分布式光伏發電經濟性有重要影響。如溫州市大力支持分布式光伏發電應用，在系統投運前5年另外補貼0.3元/(kW·h)，使內部收益率達到17.2%，靜態投資回收期縮短到5.9年。而同屬太陽能資源第3類地區的武漢和杭州，在經濟性上存在較大差距。

(4)在研究居民分布式光伏發電系統發電量上網比例和年利用小時數這2個因素對居民分布式光伏發電經濟性的影響時，采用了敏感性分析方法［10］。結果表明，居民分布式光伏發電系統所發電量自用比例越大，則內部收益率越大，靜態投資回收期越短，項目經濟性越好。主要由于燃煤機組脫硫標桿上網電價低于居民用電電價，這也符合分布式光伏發電“自發自用，余量上網”的特點。在發電量上網比例相同的情況下，年利用小時數越高，則居民分布式光伏發電經濟性越好。以發電量50%上網為例，年利用小時數增長率為10%時內部收益率由8.8%增加到10.4%，增長率為18%，說明年利用小時數對于居民分布式光伏發電經濟性有顯著影響。

2 工商業分布式光伏發電經濟性分析

2.1 經濟性分析算例

以1臺裝機容量200 kW的分布式光伏發電系統為例，分析該系統在武漢地區工商業企業廠房屋頂安裝使用的經濟性。由式(1)得到該系統年發電量為214500 kW·h。

在分析工商業分布式光伏發電系統年收益時，也分為系統所發電量100%上網、50%上網和100%自用這3種情況。

2.1.1 分布式光伏發電系統100%的發電量上網

(1)年售電收入。若該分布式光伏發電系統的發電量100%上網，售出價與居民分布式光伏發電相同，為 0.8782元/(kW·h)，則年售電收入為0.8782元/(kW·h)×214500 kW=18.8萬元。

(2)年凈收益。該分布式光伏發電系統每年運行維護費用為1萬元。同時，國家財政部和國稅總局自2013年10月1日起至2015年12月31日，對分布式光伏上網售電實行增值稅即征即退50%的政策，即按8.5%征收增值稅，考慮到政府扶持光伏產業政策的長期性和連續性，測算期中每年均按8.5%考慮。因此年凈收益為(18.8－1)萬元/1.085=16.4萬元。

(3)內部收益率。該分布式光伏發電系統總造價為180萬元，年凈收益為16.4萬元。假設系統使用年限為20年，得出內部收益率為7.5%。

(4)靜態投資回收期。靜態投資回收期=初始投資額÷年凈收益=180萬元÷16.4萬元/年=11.0年。

2.1.2 分布式光伏發電系統50%的發電量上網

(1)年售電收入。若該分布式光伏發電系統50%的發電量作為自用電，50%的發電量上網，售電年收益A為

式中P4為一般工商業電價，元/(kW·h);

(2)年凈收益。武漢市一般工商業用電電價為0.983元/(kW·h)(1 kV以內)，依照式(4)計算得到在武漢地區本工商業分布式光伏發電系統50%的發電量作為自用電時年售電收益為24.5萬元，扣除運行維護費用1萬元和8.5%增值稅后，年凈收益為21.7萬元。

(3)內部收益率。同樣方法得出內部收益率為12.2%。

(4)靜態投資回收期。靜態投資回收期=初始投資額÷年凈收益=180萬元÷21.7萬元/年=8.3年。

2.1.3 分布式光伏發電系統100%的發電量自用

(1)年售電收入。若該分布式光伏發電系統100%的發電量作為自用電，0%的發電量上網，年收益A為

(2)年凈收益。依照式(5)計算得到在武漢地區本工商業分布式光伏發電系統100%的發電量作為自用電時年售電收益為30.1萬元，扣除運行維護費用1萬元和8.5%增值稅后，年凈收益為26.8萬元。

(3)內部收益率。同樣方法得出內部收益率為16.5%。

(4)靜態投資回收期。靜態投資回收期=初始投資額 ÷年凈收益 =200萬元 ÷25.9萬元/年 =6.7年。

2.2 多地區比較

分析比較200 kW的工商業分布式光伏發電系統在呼和浩特、天津、武漢、杭州、溫州、成都這幾個城市的經濟性，結果如表3所示。

表3 多地區工商業分布式光伏發電經濟性對比Tab.3 Economic comparison of distributed photovoltaic generation for industry and commerce in different areas

2.3 敏感性分析

對于影響工商業分布式光伏發電經濟性的關鍵因素，需要進行敏感性分析，方法與居民分布式光伏發電經濟性分析一致。工商業分布式光伏發電系統所發電量的上網比例對于其經濟性有較大影響，表3中得到了不同情況下的經濟指標。工商業分布式光伏發電系統的年利用小時數對于其經濟性也有較大的影響，用同樣方法進行敏感性分析，計算結果如表4所示。

2.4 經濟性分析結論

(1)由表3知，同一臺工商業分布式光伏發電系統，在第4類地區成都以外的大部分地區的內部收益率能達到7.5%以上，靜態投資回收期為5～11年，具有較高的投資價值。工商業分布式光伏發電系統的內部收益率和靜態投資回收期仍受使用地區太陽能資源的影響，在補貼政策相同的情況下，太陽能資源越豐富的地區，分布式光伏發電系統的內部收益率越高，靜態投資回收期越短。

表4 工商業分布式光伏發電系統年利用小時數敏感性分析Tab.4 Sensitivity analysis on annual utilization hours of distributed photovoltaic generation system for industry and commerce

(2)由于各省市燃煤機組脫硫標桿上網電價、一般工商業電價、對于工商業分布式光伏發電補貼政策的不同，對工商業分布式光伏發電系統的經濟性有重要影響。如浙江省、溫州市對工商業分布式光伏發電補貼分別為0.1元/(kW·h)和0.2元/(kW·h)，使得本工商業分布式光伏發電系統在溫州市的內部收益率最高達到19.7%，靜態投資回收期最短為5.7年，極大地提高了分布式光伏發電經濟性。

(3)在研究工商業分布式光伏發電系統發電量上網比例和年利用小時數這2個因素對居民分布式光伏發電經濟性的影響時，同樣采用了敏感性分析方法，結果與居民分布式光伏發電一致。由于一般工商業電價遠高于燃煤機組脫硫標桿上網電價和居民用電電價，使不同上網比例下的經濟性差別較大。以發電量50%上網為例，年利用小時數增漲率為10%時內部收益率由7.5%增加到8.6%，增長率為15%，說明年利用小時數對于工商業分布式光伏發電經濟性也有顯著影響。

3 存在的問題及其對策

3.1 審批流程

國家能源局發布《光伏電站項目管理暫行辦法》，將分布式光伏發電核準制簡化為備案制，具體備案辦法由省級人民政府制定［11］。但目前大部分省級備案方法均未出臺，地市相關政策更加延后。國家能源局要求實行備案制的各省項目規模要控制在各省年度指導規模指標范圍以內，而各省規模指標如何分配還不明確，這些都影響了光伏發電項目的審批進度。因此，必須加快國家政策在各個省市的具體落實，完善備案制相關政策，才能加快分布式光伏發電發展速度。

3.2 售電結算

居民分布式光伏發電的上網電量銷售給電網，但目前電網公司要求居民必須先開具增值稅發票才能從電網公司獲得相應的售電收入，但居民分布式光伏發電項目不能進行工商登記注冊，無法開具增值稅發票，目前大部分是以收條或普通發票代替，不利于居民分布式光伏發電并網的長期健康發展［12］。工商業分布式光伏發電中企業需承擔相應的增值稅等成本，雖然當前政策是增值稅減半至8.5%征收，但是有效期只有2年，后續相應政策需要盡早明確。

國家出臺的鼓勵分布式光伏發電的相關政策只是框架性文件，需要能源局與財政部等政府部門加強協調，進一步完善細化配套政策，明確發票和稅收等政策，促進分布式光伏發電的健康快速發展。

3.3 補貼

根據前面計算，當前分布式光伏發電的經濟性主要依靠各級政府的補貼。已出臺地方補貼政策的地區，光伏發電經濟性較好，投資回收期較短，反之未出臺地方補貼政策的地區，光伏發電僅依靠國家補貼，項目經濟性一般，投資回收期較長，投資風險較大。為此，建議各省市政府盡快完善地方補貼政策。

國家發改委文件中還指出會根據光伏發電發展規模、發電成本變化情況等因素，逐步調減補貼標準，這給分布式光伏發電帶來了較大的不確定性，一定程度上影響了投資者的信心。光伏行業最主要的補貼資金來自國家可再生能源發展基金，但基金規模與行業需求仍存在巨大缺口，如何拓寬資金來源，也是急需政府解決的問題。

國家能源局目前對全國光伏發電實行年度規模管理，部分省份分布式光伏項目配額較大，主要考慮到當地光伏產業發展水平和電力需求等因素。對于分布式光伏發電全國統一補貼為0.42元/(kW·h)，執行簡潔透明。參考政府對于集中式光伏電站全國分3類地區差異化補貼［13］，也可考慮對分布式光伏發電在政策上采取差異化補貼，與配額管理相結合，促進發展條件更好、需求更大的地區率先發展分布式光伏發電。

3.4 屋頂資源

本文分析的居民分布式光伏發電系統裝機容量為3 kW，基本滿足普通家庭的日常用電，需要的屋頂面積約為30 m2，占用面積較大，在農村獨棟獨戶房屋或者別墅較易找到合適屋頂。但城市中大多數是多層和高層建筑，一般只有頂樓住戶才可能利用如此大面積的屋頂，而且占用屋頂還需要與樓棟其他居民以及小區物業協調溝通，避免糾紛。政府部門需要在政策上引導制定高層建筑屋頂的產權和使用權的相關規定和管理辦法，同時，規劃、設計和施工中的屋頂，應將分布式光伏發電系統安裝需要提前納入考慮［14］。

而對于工商業分布式光伏發電主要是利用企業廠房屋頂，分為彩鋼和混凝土屋頂。彩鋼廠房屋頂一般壽命為15年，而分布式光伏發電系統的壽命為20～25年，也存在一定的矛盾，影響分布式光伏發電收益。同時，由于存在多家企業共用一個廠房屋頂的情況，需要完善廠房屋頂產權和使用權的相關配套政策，若企業發生停產轉移等導致用電量減小的情況也會影響收益。

3.5 商業模式

分布式光伏發電現在主要是自建模式，由擁有屋頂資源的居民或工商業企業來自發自用，余量上網，但這種模式不利于分布式光伏發電的快速發展［15］。需探索由光伏發電企業主導，合同能源管理、政府統一建設、租賃屋頂建設等多種模式，最終形成合理的市場商業模式。同時還需要完善結算方式相關規定，盡量由電網公司收繳電費，避免運營方與企業之間的糾紛。

4 結論

(1)居民和工商業分布式光伏發電在1、2、3類太陽能資源地區，內部收益率能達到8%以上，靜態投資回收期為5～11年，具有良好的經濟性和較高的投資價值。

(2)太陽能資源、政府補貼、分布式光伏發電上網比例、分布式光伏發電系統利用小時數等因素，對居民和工商業分布式光伏發電經濟性都有很大影響。

(3)工商業分布式光伏發電在同一地區以及相同上網比例條件下，經濟性優于居民分布式光伏發電，具有更好的投資收益。

(4)為促進我國光伏產業健康快速發展，還需要從審批流程、售電結算、補貼、屋頂資源、商業模式等多方面不斷完善。

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