長沙地區分布式光伏發電系統投資收益估算

吳春 朱明遠

摘 要：本文針對長沙地區的實際情況，對日照條件、建設安裝成本、政策補貼和電價進行了分析，并提出了長沙地區的分布式光伏發電用戶的投資收益估算方法，可供長沙地區個人、企業投資光伏時作為參考。結果表明，針對目前長沙地區的氣候條件和當前政策補貼，2020年后投資分布式光伏發電項目回報率較低。

關鍵詞：光伏發電;發電量;建設成本;政策補貼;效益

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0167-02

太陽能是一種潛力巨大且永不枯竭的新能源，太陽能的清潔性、安全性和存在的普遍性，使得它成為了人類最理想的替代能源。中國這個能源消費大國的一次能源儲量遠遠低于世界平均水平，這就使得中國發展光伏發電的需求尤為緊迫。由于國內太陽電池/組件的產業規模和技術水平都相繼提高，加上國際市場和國家利好政策的推波助瀾，使得中國光伏產業的發展勢頭強勁[1]。

我國目前較熱門的分布式光伏發電，其發電設施建設在用戶的場地附近，以用戶側自發自用、多余電量上網這種方式運行[2]。這種光伏發電方式因地制宜、就近利用，可充分利用日照資源豐富地區的太陽能資源，替代和減少一次能源的消耗。分布式光伏發電系統可應用在農村、牧區、山區等日照資源豐富的偏遠地區，發展中城市或中小型商業區附近。

影響分布式光伏發電項目效益的因素很多，主要有項目當地日照條件、發電用途和性質、建設安裝成本、政策補貼、電價[3]。如何較為準確的預測光伏發電效益是一項必須做卻又不易做的工作，其中的難點是對發電量的把握，而現階段對項目效益有著最大影響的是地方對光伏項目的配套補貼。由于中國幅員遼闊，各地的光照條件以及政府對光伏產業的扶持力度都不盡相同，因此本文將針對湖南長沙地區實際情況對以上各因素進行分析，并進行項目的收益估算。

1 日照條件與發電量

日照條件最大程度的影響光伏發電系統的發電量，發電效率和光伏發電系統的壽命周期也是相關的因素。

根據國家氣象局風能太陽能評估中心最新提出的劃分標準，我國太陽能資源地區共分為四類，從一類地區到四類地區，日照資源遞減[4]。長沙夏冬季長，春秋季短，而春夏多陰雨，秋季太陽能資源尚可，屬于三類地區，為日照資源一般帶。全年輻射量約為4200～5400MJ/m2，該熱量等效于140～180kg標準煤燃燒所發出的熱量。根據湖南省統計局歷年公布的湖南統計年鑒，可查到長沙近幾年的日照時數，將2015至2019年的日照時數進行統計分析，可估算得長沙近年來平均日照數為1686/1519h，年輻射量為4300、3874MJ/m2左右[5]。

光伏電站發電量的計算公式為：

理論年發電量=年平均太陽輻射總量×電池總面積×光電轉換效率。

設計單位一般以功率為單位進行系統整體估算，因此發電量的計算公式也為：

理論年發電量=年平均日照數×系統功率×光電轉換效率[6]。

但由于諸多因素的影響，光伏電站的發電量都達不到該理論計算值，實際的計算結果為：實際年發電量=理論年發電量×實際發電效率。考慮大氣透明度和不同功率等級的逆變器的實際效率，一般認為整機的初始綜合發電效率為0.8。系統實際運行時的發電效率與組件表面的清潔、設備的故障率、電站的管理有很大關系，且隨著使用時間的增長，其發電效率會有所下降。大多財務研究模型認為系統的發電效率開始三年每年遞減約5%，而后逐漸衰減，20年后發電量約減為80%[7-8]。

2 發電用途

分布式光伏發電系統所發電量是自發自用還是發電上網，所產生的經濟效益不同。自用是用于工業生產還是用于生活照明，效益也有差別。

由于自發自用時對應的電價為工業電價和生活用電電價，而上網后的售電電價為燃煤脫硫上網標桿電價，前者一般較高，因此所發電量自己全部消納比發電上網效益更高。自用時若用于工業，由于工業電價比生活電價更高，將節省更多的電費，產生更高的效益。

3 建設安裝成本

對于中小型光伏發電系統，其成本來源主要為建設安裝，湖南現有的光伏發電系統基本都安裝在屋頂，所以土地成本可以省去。光伏電站的設計費和后續的運行維護費用較少，粗略計算時可以忽略。電站每千瓦需要10m2左右的電池板，綜合來看，各種費用總和為1W 8～12元，一般理論計算采用10元/W的標準。

光伏發電系統所發電量如果僅是自用，還需加裝蓄電池組，這是由于長沙地區的陰雨天氣較多，蓄電池組可以在陽光充足時儲存電量，供陰雨天氣使用。但蓄電池組成本較高，會占到整個光伏發電系統成本的1/3。若系統并網運行，則不用配備蓄電池，可在電量富足時自動上網出售給電力公司。根據政策規定，光伏發電系統的入網改造費用大部分由電力部門承擔，入網所需的關口計量和發電計量用電能表也由電力部門免費提供（6MW），用戶只需承擔電源系統的建設安裝維護部分。

4 政策補貼

4.1 國家政策

按照發改價格〔2020〕511號《國家發展改革委關于2020年光伏發電上網電價政策有關事項的通知》，采用自發自用余電上網模式的工商業分布式光伏發電補貼標準為0.05元/kW·h，全額上網的也不應高于0.05，居民用戶全發電量補貼標準為0.05元/kW·h。

4.2 當地政策

湖南省財政廳、發改委2017年《湖南省分布式光伏發電電價補貼實施細則》，以及長沙市人民政府辦公廳2015年印發的《關于加快分布式光伏發電應用的實施意見》，長沙地區投資建設光伏發電系統共有以下政策補貼：

（1）對使用本省生產的太陽能電池板、逆變器等光伏組件，但未享受中央財政補助且通過驗收的分布式光伏發電項目，實行電價補貼。

（2）居民建設自有屋頂分布式光伏發電項目的，自發自用電量不納入階梯電價適用范圍。

（3）2014年1月1日～2019年10月31日前投產且符合相關規定，省內補貼0.2元/kW·h，補貼期限為10年。其中：2016年底以前投產的項目補貼期間為2017年1月1日～2019年12月31日，2017年1月1日及以后投產的項目補貼期間為項目投產運行日至2019年12月31日。

（4）在長沙注冊企業投資新建并于2014年至2020年期間建成并網發電的分布式光伏發電項目，根據項目建成后的實際發電量，除按政策享受國家和省補貼外，自并網發電之日起按其實際發電量由市財政再給予0.1元/kW·h的補貼，補貼期為5年。

但應注意，已享受過“金太陽示范工程”和“光電建筑一體化”等中央財政補助的項目，不再享受本省、市統籌的電量補貼。

5 當地電價

根據湖南省發改委《關于再次降低我省一般工商業電價有關問題的通知》（湘發改價商〔2019〕407號），由湖南省電網銷售電價表可知，湖南地區居民生活用電電價為0.5880元/kW·h（電壓等級不滿1kV），一般工商業及其他用電0.6803元/kW·h（電壓等級1～10kV）。湖南省目前標桿上網電價為0.4720、0.45元/kW·h，也即分布式光伏剩余發電量上網電價為0.45元/kW·h。

由以上五個因素的分析結果，可進行分布式光伏發電系統的效益估算。本文引入一個范例來進行具體說明。2020年，長沙某企業擬在廠房屋頂投資新建一套分布式光伏發電系統，裝機有效面積約為100m2，投資功率為10kW。算得光伏發電項目投資收益基礎數據如下所示：

（1）成本=10000×10=100000元;

（2）首年發電量=年平均日照數×系統功率×光電轉換效率×實際發電效率=1519×10×0.7×0.8=8506kW·h;

（3）系統壽命約為25年，根據系統發電效率隨時間變化規律，推算系統總發電量=178625kW·h;

（4）補貼=國家補貼+省補貼+市補貼=178625×0.08（國家級）+0（省級）+8506×0.1+8506×0.95×0.1+8506×

0.90×0.1+8506×0.85×0.1+8506×0.85×0.1（市級補貼5年）=8931.3+16521.9+4293.45≈18160.2元;

（5）若全部自用，總效益=總電量×一般工商業電價+補貼=178625×0.6803+18160.2≈139678.8元;

（6）若全部上網，效益=總電量×燃煤機組標桿電價+補貼=178625×0.45+18160.2≈98541.5元;

（7）若為居民用戶新建該項目，自用部分電價為0.5880元，全部自用時總效益=178625×0.588+178625×0.08=119321.5元。若全部上網，效益=總電量×燃煤機組標桿電價+補貼=178625×0.45+178625×0.08=94671.3元。

以上計算結果為企業或居民用戶的自身經濟效益，光伏系統還可產生巨大的環境效益。由國家統計局數據每度電可折合成0.404kg標準煤，因此該10kW光伏項目在運行周期內可節約72t標準煤，減排二氧化硫1.62t，保護林地約270畝。

以上分析結果的前提是上述政策補貼保持不變，從近幾年的形勢政策來看，光伏的政策補貼力度在持續下降。因此，綜合來看，現階段國家及長沙地區分布式光伏發電的補貼水平不算高，而長沙地區的日照水平也較差，因此從2020年起建設分布式光伏發電系統并投運的項目，收益率并不高。企業或居民用戶，自發自用或上網賣出，都需在整個運行期才可基本收回成本，項目的收益期較短。

參考文獻

[1] 劉保松，劉曉光，劉慶超.現行條件下我國光伏發電盈利分析[J].發電技術，2015，161（36）：43-45.

[2] 韋瑋.分布式光伏發展形勢及其發電模式探討[J].科技創新與應用，2019（35）：39-40.

[3] 張欣.分布式光伏發電項目綜合效益評價研究[D].北京：華北電力大學，2014.

[4] 潘進軍，江瀅，郭鵬，等.中國太陽能資源和環境氣象因子影響分析[J].科技導報，2014，32（20）：15-21.

[5] 鄒林林，范昱.湖南省長沙市總輻射日照氣溫分析[J].北京農業，2015（6）：43-45.

[6] 俞晟，羅剛.影響并網光伏系統發電量的因素[J].建筑電氣，2014（11）：38-43.

[7] 彭科翔，郭少臣，李智毅.光伏發電技術發展與前景分析[J].中國設備工程，2020（8）：169-170.

[8] 申衛華，江浩，亢超群.太陽能光伏發電環境效益研究[J].電力與能源，2014（5）：627-631.

收稿日期：2020-03-10

作者簡介：吳春（1989—），女，湖南瀏陽人，碩士，講師，主要從事供電公司員工培訓及電力職業教育工作。