分散式風電經濟效益探討

文 | 黃冬明，封延松，丁逸楓，楊麗琴，申悅辰，莫海寧

分散式風電的概念自2009年提出以來，國家陸續出臺了一系列政策扶持分散式風電發展。依據國家能源局的規定，分散式風電項目是指位于負荷中心附近，不以大規模遠距離輸送為目的，所產生的電力就近接入當地電網進行消納的風電項目。2018年補充規定了分散式風電項目是指所產生電力可自用，也可上網且在配電系統平衡調節的風電項目。分散式風電項目開發建設應按照“統籌規劃、分步實施、本地平衡、就近消納”的總體原則推進。

發展分散式風電將有助于解決大規模風電接入電網的安全性問題；分散式風電項目臨近負荷中心，利于消納，因此就能有效地避免“棄風”問題；解決了遠距離輸送電力帶來的能源損耗問題；不占用指標額度，由各省單獨審批；一般不新建高壓升電站，按就近消納原則，節省輸配線路和設備投資，可減少變壓損耗；裝機容量較小，占地面積小，建設周期短，選址較靈活等。因此，分散式風電開發正逐漸成為風電產業新的增長點。

本文主要論述了分散式風電場開發流程、約束條件以及關鍵問題；結合兩個分散式風電場，分析了關鍵技術并進行了經濟評價；通過對比分析，提出了分散式風電場開發的七大策略和相關建議。

關鍵因素

雖然“分散式風電”的概念早在2009年就已提出，并且從2011年開始，國家也陸續出臺一系列政策支持分散式風電發展，由于種種因素的阻礙，政策的發布并未帶來期待的結果。經過仔細梳理，發現分散式風電開發滯后與多種因素相關。

一、開發流程

按照開發流程，可分為風能資源的前期勘測、接入條件和消納能力調查、機組選型、成本控制4個關鍵點。

（一）風能資源的前期勘測

風電開發企業應對擬選區域的風能資源進行評估，可通過測風塔、場外塔、氣象站數據、中尺度數據等進行分析，熟悉場區風能資源情況?？梢詫鹘y測風塔測風數據與激光雷達多點測風數據建立相關性，減少測風塔數量，從而在保證準確評估風能資源情況的前提下，降低成本；另外，可以發展中尺度仿真模式，對整場風能資源進行降尺度分析。

（二）接入條件的調查

分散式風電接入電壓等級應為110千伏及以下，并在110千伏及以下電壓等級內消納，不向110千伏的上一級電壓等級電網反送電。因此電網接入條件決定了分散式風電開發規模，項目開發企業應充分對擬開發區域的110kV及以下接入線路、位置及容量進行調查，確定合理的開發容量，最佳的電纜敷設方式。在高耗電企業周邊建設分散式電場，以便靠近負荷，就近消納；靠近集中式風電場，利用現有升壓、輸配電設施，避免輸送線路重復投資，從速并入電網，降低項目投資成本。

（三）機組選型

與集中式風電開發不同，分散式風電裝機規模小，機組選型尤為重要。應根據不同地形、資源及建設條件等情況合理選擇機型，不僅要考慮機組與電網的協調性、機組的適應性，更需要結合建設條件、施工成本、監測系統及后期運維等進行綜合考慮。在保證安全運行和全生命周期可靠性的前提下，通過優化配置，降低機型成本；采用大葉輪、大兆瓦機型，捕捉更多風能，增加收入。

（四）成本控制

項目投資成本是影響分散式風電開發的重要因素。開發企業應從機組選型、道路建設、施工組織等多方面對成本進行控制，合理開發資源的同時，提高項目收益。合理優化配置，降低機型成本。

選用大兆瓦機型，降低單位兆瓦成本；與當地政府和村民合作，簡化流程，降低基建、征地成本，以及實際操作中會遇到的額外支出，例如與當地政府和村民協商征地費用，集電線路占地采用“只補不征”模式。

二、約束條件

國家正式發布鼓勵分散式風電政策已多年，分散式風電市場一直未見起色，目前多數已建成投運的示范項目，發展成效并不顯著。雖然有政策助力，但仍存在征地成本高、并網接入難、投資收益差、定義不明晰等難題。

（一）技術方面

分散式風電項目呈現多樣化，對機組的適應性提出了個性化要求，整機廠商對市場研究不足，尤其是在定制化風電機組標準方面比較欠缺，需要企業加大技術創新力度。

（二）觀念方面

風電開發思路的轉變，不是簡單的建設模式的變化，而是風電行業的深層次理念轉變。

三、困難來源

筆者認為，限制分散式風電項目開發的關鍵性因素按照困難來源可以分為企業因素和非企業因素兩方面：

（一）企業方面的原因

（1）開發成本相對較高。分散式接入風電項目容量較小，單位開發成本相對較高。另外，分散式風電的開發，主要是利用低風速資源，但適用于低風速地區的風電機組制造成本也相對更高?！冻擎偼恋厥褂枚悤盒袟l例》第四條規定， 土地使用稅每平方米年稅額如下：大城市1.5元至30元；中等城市1.2元至24元；小城市0.9元至18元；縣城、建制鎮、工礦區0.6元至12元。

（2）國內風電投資主體單一，絕大部分是國有企業，對投資少、規模小的分散式風電投資積極性不高。

（3）未能形成較為完善的分散式風電技術標準體系和管理規范來指導分散式風電的整體開發工作。

（4）非技術成本高。

土地：農用地轉為建設用地，土地成本上漲較快；

開發周期長：土地性質涉及諸如國土、林業、水利、交通等多部門，管理界限存在交叉，對土地性質的界定又存在不同，風電開發企業需與多政府部門協調確認，開發周期拉長。

（二）非企業方面的原因

（1）分散式風電概念定義不明確，目前的定義過于寬泛，容易導致各方認識上出現分歧。相對大型集中風電項目，分散式風電，投入產出比會嚴重失衡，需要提供更多的公共服務。

（2）部門協調、征地等難題較多，審批環節復雜，項目建設也缺少可借鑒的經驗。各省區分散式風電規劃編制和電力消納研究滯后，有關部門引導不夠。

（3）分散式風電的推動沒有和縣域經濟的發展結合起來，尤其是和廣大農村、農戶的利益沒有切實結合起來，未得到地方有關部門支持。

（4）環保與水保工作因素。在建設中確實給當地造成了一定的生態破壞，這直接導致部分省份收緊了風電開發政策。

（5）補貼機制不夠完善，主要體現為補貼資金缺口持續擴大，補貼拖欠周期長。

案例分析

為了更好的理解分散式風電，下文以案例來進行分析。

如何篩選案例呢？分散式風電相對集中式有較大的不同：（1）找負荷：配電網和用戶的消納是判斷項目可行的標準之一，分散式風電在110千伏及以下電壓等級消納，向更高電壓等級輸送的“分散式”不是分散式。中東部區域有電力負荷穩定的工業園區、產業園區、大型工廠乃至經濟技術開發區和高新技術產業開發區，這些區域是分散式風電的理想用戶；（2）開發商可用本公司的自有用地或租用其他公司土地，采用“自發自用，余電上網”；（3）快速準確估算風資源，土地緊張，立塔測風成本高，以海量數據和云計算估算風資源：基于中尺度數值與小尺度數值模式，結合鄰近測風塔數據進行模擬校核；（4）選擇適宜的風電機組：智能風電機組，低風速風電機組；（5）單個打捆項目的規模不超過5萬千瓦。

根據以上5條分散式的特點，篩選項目A和項目B進行分析。

A項目：該風電場位于中國東部平原地帶，靠近用戶，測風塔100米高度年平均風速為5.15 m/s，風功率密度為 131.8W/m2；測風塔50米高度年平均風速為3.88m/s，風功率密度為59.95W/m2?；炷了芨?20米，單臺容量3.0MW機組共3臺，年等效滿負荷小時數為1739小時。風電機組出口電壓690V。上網電價：風電場屬于四類資源區，含稅電價為0.57元/千瓦時。

B項目：該風電場位于中國東部平原地帶，靠近用戶，100米高度年平均風速為5.17m/s，平均海拔3～5米。塔筒采用140米柔塔，單臺容量3.0MW機組共3臺，年等效滿負荷小時數為1705小時。風電機組出口電壓10kV。自發自用含稅電價為0.6元/千瓦時。

一、項目經濟評價

結合分散式風電的特點，綜合運用項目經濟評價理論，構建適用于分散式風電的財務評價模型，計算項目投資的投資回收期、凈現值、內部收益率，進行敏感性分析。

（一）財務評價依據

關于概算編制原則及依據，執行國家能源局發布的《陸上風電場工程設計概算編制規定及費用標準》（NB/T31011—2011）及配套《陸上風電場工程概算定額》（NB/T31010—2011）。主要系統特征及工程量由各專業設計人員提供，包括：發電量、機組選型、風電機組基礎設計、電氣系統規格、控制系統規格、消防系統等。主要設備價格、材料價格、施工成本、其他費用等數據，通過詢價或參考以往項目案例的數值確定。

依據國家能源局發布的《風電場項目經濟評價規范》（NBT 31085—2016），國家發展改革委、建設部發改投資[2006]1325號文《關于印發建設項目經濟評價方法與參數（第三版）的通知》以及國家頒發現行的有關財、稅規定，進行費用和效益計算，考察項目的獲利能力、清償能力等財務狀況，以判斷項目在財務上的可行性。

（二）評價基礎數據

資金籌措與貸款條件：資本金占項目總投資的20%，其余貸款年利率為4.9%；流動資金按30元/千瓦估算，其中30%為鋪底流動資金，70%為貸款，貸款年利率為4.35%。計算期21年，其中建設期半年。折舊年限15年。固定資產殘值比例為5%。電場定員5人，人均年工資10萬元，福利勞保系數為63%，材料費20元/千瓦,其他費用30元/千瓦。

（三）財務評價結果

項目A：全投資所得稅后的內部收益率為6.8%，回收期為11.20年；資本金內部收益率為11.22%；度電成本為0.38元/千瓦時。

項目B：全投資所得稅后的內部收益率為6.71%，回收期為11.27年；資本金內部收益率為10.94%；度電成本為0.4元/千瓦時。

表1 項目A敏感性分析表

表2 項目B敏感性分析表

從敏感性分析表中可以看出，對收益影響比較大的因素依次為投資、電價、發電利用小時數、風電機組價格、貸款利率。為了提高收益，在選擇項目時，應優先選擇用戶用電量大且電價高的地方；在前期分析風能資源時，應精準計算，防止誤差導致的效益減少；在施工中，應落實資金籌措計劃，在建設中加強管理，控制投資的增加，確保工程如期發電。

二、項目A和項目B對比

（一）風能資源情況

A項目，測風塔100米高度年平均風速為5.15 m/s，風能資源具有一定的開發價值。

B項目，該分散式風電場的平均風速在100米高度約為5.17m/s，在140米高度平均風速能夠達到5.69m/s，平均海拔3～5米，風能資源有一定的開發價值。

（二）商務模式及收益率

A項目采用全額上網模式，電價為0.57元/千瓦時；B項目采用自發自用模式，電價為0.60元/千瓦時。A項目、B項目資本金內部收益率分別約為11.22%和10.94%。

財務評價主要分析：全部投資財務內部收益率、項目資本金財務內部收益率、全部投資財務凈現值、資本金財務凈現值、投資回收期等指標。

A和B項目的經濟性對比情況如表3所示。

（三）融資模式

新能源項目融資目前主要采取銀行信貸、股權融資和融資租賃。銀行貸款，使用方便靈活，資金量充足，融資時間短,但信譽要求較高，對一些中小型企業有較大難度。股權融資，占用的是股權資本，還債壓力小。

表3 項目A和B經濟性對比表

表4 風電機組對比表

A分散式風電項目，由項目業主公司投資建設及運營，獨立的主機商提供風電機組；B分散式風電項目，由風電機組主機商投資建設及運營，且采用自己的風電機組。

（四）技術特點

關于分散式風電場的機組選型，需要考慮成本、可靠性、安全性、技術創新、發電小時數等因素。表4對比了項目A和項目B風電機組的部分參數。

大葉輪和高塔筒：在正切變的場合，可采用高塔筒提升發電量，項目A、項目B全部采用高塔筒來提升發電量。A、B項目的塔架高度分別為120m和140m，年等效滿負荷小時數分別為1739小時（平均風速5.15m/s）、1705小時（平均風速5.17m/s）。另外，兩個風電場皆采用大葉輪，提升發電量；在采用大葉輪和高塔筒的機型時，必須保證技術可靠和成本可控。

中壓風電機組：B項目采用10kV中壓風電機組，省去箱變，節省電纜，局部成本有所下降，經過產品不斷優化，可靠性提高，其經濟性有提升的空間。

表5 電價下調和單位千瓦投資對比表

提升經濟效益策略

為了保證分散式風電場的經濟效益，應從建設投資、機組選型、風電場選址、電價、新商業模式、金融模式等方面著手，降低成本，減小風險。

一、分散式風電重點放在IV類資源區

根據計算分析得，I、II、III、IV類資源區在其他條件不變前提下（以50MW風電場為例，保證收益率為12%），電價降低，年等效滿負荷小時數分別需要提高（315、205、195、95）h；單位千瓦造價分別需要降低（1002、760、770、440）元，可以看到電價調整對I、II、III、IV類資源區的影響依次減小。故IV類資源區受電價下調影響最小，I類資源區面臨的局勢較為艱難。

我國低風速資源非常豐富，可利用的低風速資源面積約占全國風能資源區的68%，且接近電網負荷中心，主要集中在福建、廣東、廣西、安徽、湖南、湖北、江西、四川和云貴地區，但目前僅開發了不到7%。

二、“大容量”機型可有效降低風電開發成本

在風電場總裝機容量一定的條件下，從經濟方面考慮，大型的風電機組的綜合成本更低一些。小容量風電機組存在產業鏈不完整、研發成本高等缺陷，分散式初期市場還是會以保有量大、運維成熟的2.0～3MW機組為主流，通過技術升級如風電機組的10kV輸出、箱變內置等，降低風電場成本。

三、合理選擇風電機組臺數（大風電機組的前提下）

5臺或5臺以下項目單位投資較高、投資風險大，除非發電量等建設條件非常好，否則不建議投資；5～10臺項目單位投資相對較低，是分散式風電場重點投資領域；11～16臺項目單位投資變化不大，結合電力消納、接入點等因素，也可考慮分區建設。

對于3MW的機型，研究分析分散式風電場單位千瓦投資趨勢圖，如圖1所示。

圖1 分散式項目3MW風電場投資趨勢圖

四、風切變較大的項目，適當提高塔筒高度

是否采用高塔筒，需綜合考慮成本、發電量、技術可靠性及風險：高塔筒會導致塔筒和基礎的成本增加，如高塔筒帶來的發電量足夠高能夠抵消成本增加的影響，那么風電場的經濟效益會變好。因而對于風切變較大的風電場，在經濟性好和可靠性高的情況下，應該適當提高塔筒高度。

五、采取“自發自用、跨網售電、余電上網”模式

由于風電標桿上網電價較低，如IV類地區2018年標桿上網電價為0.57元/千瓦時（含標煤上網電價和財政補貼），采用“自發自用、跨網售電、余電上網”模式，即風電機組產生的電能優先滿足周邊負荷需求，多余的電能通過中高壓線路輸送至較遠的用戶端。如還有多余的電能再上網，那么“自發自用”和“跨網售電”部分電量可以享受約0.6～1.1元/千瓦時的售電電價，還可以享受約0.1～0.2元/千瓦時的財政補貼（補貼額度為該地區風電標桿上網電價與燃煤火電標桿上網電價的差額），可以較大幅度提高分散式風電的投資收益，增加的收益可按比例與用能單位分享，同時也提高了各方對分散式風電的支持力度。

六、吸引民營資本投資

國內風電投資主體單一，絕大部分是國有資本，投資少的分散式風電在效益和規模上無法與集中式風電相較。而對于大型的央企來說，它們的開發成本攤算到單位功率上是增加的，因此會造成其對分散式風電投資積極性不足，而這或許正是民營企業在這個領域的機遇。

分散式風電對并網的負荷水平、短路容量和裝機容量要求不高，運行維護成本低，度電成本低，同時其占地面積小、投資規模小、建設周期短、收益穩定，業內人士認為，民營資本可以在分散式風電項目開發上一試拳腳。引導各類社會資本參與到分散式風電建設中來，鼓勵以“能源合同管理”模式引進投資方建設和運營，使投資主體更加多元化。

七、簡化審批流程、提高政府和電網的支持力度

分散式風電開發涉及能源局、發展改革委、環保局等審批，還有電網公司電力接入批復，目前各部門協調、征地等極其繁瑣，審批環節復雜，嚴重影響項目的開發進度和成本。建議政府與電網公司借鑒國外的成功經驗，簡化審批手續，規范開發流程。

結論

從本文分析看，分散式風電項目開發是可行的，有較大的市場。通過簡化審批流程，采用新的用電模式“自發自用、跨網售電、余電上網”，選擇智能型風電機組，建立高效項目管理機制，鼓勵民營投資等措施，能保證分散式項目開發順利進行。

攝影：蘇雷