淺談光伏發電工程造價管理

仰玉偉

摘要：光伏發電技術是潔凈能源的關鍵技術，是未來再生能源開發的新潮流，雖然目前光伏發電的工程造價仍高于常規燃料，但其潛在的巨大市場已得到了全球的廣泛認可，被看作是二十一世紀最有希望的替代燃料。光伏發電的工程造價是影響其發電運營的關鍵因素，由于光伏工程造價的降低對于太陽能光伏發電技術的發展有著積極的影響，所以通過分析技術變化的情況，就能夠有助于判斷需要使用什么技術，并且怎樣去促進技術的發展。而本文將根據光伏行業發展的特性，對降低光伏發電工程造價的策略展開研究。

關鍵詞：光伏產業；組件工程造價；工程造價

光伏發電是清潔能源的關鍵領域，是中國未來能源開發的主流。雖然目前光伏發電的工程造價還遠高于傳統燃料發電，但由于其潛在的巨大市場價值已得到了全球的廣泛認可，被看作是中國二十一世紀初最有希望的替代燃料，也有望成為主力能源之一。但鑒于中國光伏領域開發歷程短暫、理論研發力度相對薄弱，目前中國光電科技的總體水平依然不高，太陽能動力電池設備和元件的效率和產品質量技術水平依然普遍不及全球先進水準，對先進高效率的太陽能動力電池設備和高純硅材料制造工藝的研究發展等領域也還滯后于歐日等強國，許多設備仍主要依靠海外進口。所以，目前中國光伏行業仍主要依賴市場需求推動而不是技術發展推動，沒有強勁的內在競爭力。光伏發電在國內外都還不具有市場競爭力，它的應用發展需要依賴資金扶持，這嚴重限制了其規?；砷L。

一、光伏發電的原理及技術

（一）光伏發電的基本原理和分類

早在1839年，法國自然科學家埃德蒙·貝克雷爾就認為，光線可以使半導體材料的各個部分之間形成電位差，而這個問題后來就叫作“光生伏打效應”，又稱“光伏效應”。太陽能光伏發電的關鍵和最基礎的過程就是采用光伏效應理論，利用太陽能照射于光伏電池上而形成電流。當陽光照射到地球表面后，會產生三個狀態轉變：反射、吸收和發散，而其中只有吸收的陽光才可以形成有效電流。

當太陽光照耀在太陽光伏電池上時，因為能量被吸收，從而破壞了原有的硅（SilicoN）和硼（BoroN）甚至磷（PhosPhorous）的分子之間和電子間的平衡狀態，從而形成了內部電場，又叫作內電勢，當正電荷聚集在P區，而負電性聚集在N區，就發生了P-N結，當P-N結吸引光電子，而破壞了他們內部建立的平衡狀態，當電子移動到N區，空洞就出現，從而形成了0.5V的開路電壓，這就叫作光生伏打效應，這樣電位差就使得電流在電路中流過，從而產生直流電能。若干光伏電池（Cell）構成模塊（Modules），若干模塊連接一起（string）構成太陽能池面（Pannel），若干光伏電池面面（Panel）排列結合一起，構成光伏電池陣列（Array）。

因此光伏電池技術開發也是整個光伏發電體系中十分重要的技術，目前的太陽能電池中大部分為硅電池，硅占據了全部硅電池的百分之九十以上，用的硅是提純度為“11個9”的純度，比半導體或者硅芯片只少“2個9”，而又由于提純硅晶格中成分差異，又分成了多晶硅和單晶硅，所以單晶硅與多晶硅的電池能轉化效果也是不相同的。因此不同廠家的，不同成分構成的太陽能電池的轉換率是不一樣的，而且光伏組件的工程造價在光伏發電系統中的整體工程造價上，也是占有非常高的比重，在60%以上。

光伏發電擁有能量轉化過程較少、資源蘊含量取之不竭、燃料品質高、建造周期短、發電方式接近零排放等優點。尤其是從20世紀70年代開始，由于行業的不斷研究和設備投資，技術創新，政府政策補貼支持和綠色能源與環保意識的增強，光伏發電作為世界最重要的電能資源，相對于傳統的一次性世界能源供求，已經變得更加安全與穩定。

（二）光伏發電的技術特征

一套完善的并網式光伏發電體系，應該分為四大子系統。一是太陽能電池陣列裝置，二是控制與直流一交易逆變裝置和追蹤裝置，三是監控裝置SCADA，四是匯流箱、變壓器和UPS系統及其附屬設備。

離網型光伏管理系統和并網型最大的差別就是沒有接入到市政公共輸電網絡中，它是直接從用戶側給負荷電力，所以整個管理系統的能量交換部分也是相同的，只不過在傳遞能量時候，直接連接到負荷上去，而沒有進入市政公共輸電網絡，另外還有很關鍵的地方就是在大規模的離網式光伏管理系統中，必須有蓄電池組件或是另外的儲能單元管理系統。

二、我國光伏發電及上網現狀

光伏發電也是可再生能源，因為它具有許多的優勢，比如資源的充裕度和未來潛在的經濟效益等，是一類潔凈再生能源，具有適用范圍應用廣泛、長壽命和免維護性等特點。不過它還是有許多問題必須去正視與克服。

1.在晶體硅太陽能電池的產業鏈中，部分原料和技術與裝備均被外國所壟斷，而國內太陽能公司則大多集中于動力電池的生產與開發，同時裝備和技術研發也與國外水平脫節；并且由于國內目前硅產品提煉工藝大大滯后于發達國家水平，硅產品制造數量極少，無法形成規模效益，也沒有市場優勢，所以中國國內大量的動力電池制造項目都必須從海外引進，工程造價也長期居高不下。所以，對于中國光電材料公司而言，一方面，必須增加研究投資，做好工藝準備和技術創新，進一步提升光能傳輸效率，不能僅僅進行單純來料制造。另一方面，做好上下游并購與整合，建立規模企業，減少整個產品的制造工程造價。

2.由于太陽在輻射光照時的周期性，因為光伏發電系統只能在有陽光的時段內，發電設備才可以正常工作發電，所以，白晝黑夜，一年四季春夏秋冬對光伏發電系統的負載影響都很大，所以如果將光伏發電系統并網，那么，供電系統還需要設置一定容積的發電廠保持旋轉備用狀態，因為光伏并網發電體系不具有調峰和調頻功能，這將對供電系統的早峰負載和晚峰負載產生沖擊。但是光伏并網發電體系新增的發電容量，并沒有降低對傳統旋轉組的依賴程度，所以供電系統還需要給光伏發電系統提供大量的旋轉備用發電機組，來處理早峰和晚峰的調峰問題。所以光伏并網發電系統向國家電網供電，是以將電能使用小時數降低為代價的。這當然是發電商所不希望見到的。還有，由于晝夜變化，以及東西部時間差和季節的變動，對供電產生的巨大影響。因為日照和負荷之間出現的周期性，光伏技術并網發電率的提高也并沒有降低對供電裝機容量的要求。

3.由于地理環境或者說自然氣象環境的限制，太陽能日照輻射量的改變，或者說自然環境的各類變化，均會導致電力負載的變化，因此如果說某個光伏網絡的現場上空陰雨，霧天或是空氣污染嚴重，這就會使得光伏在線的總發電量減少。在這些情形下，電網將以犧牲經濟方式的代價，來確保電網的安全平穩運轉。

4.關于連接國內電網的基礎建設，中國目前并不鼓勵較大型的光伏開發的電力接入和計價交換。但針對在輸供電側連接，則問題不少；不過凡是可以大面積使用的，在用戶側連接的，情況也比較嚴重，舉個實例，就說電表的情況，因為中國境內的電表都是單向的，不支持雙向，所以一旦從用戶側連接供電，雖然確實給電網輸送了電能，不過針對供電局來說，因為電表的記錄就是你在消費電能時，是要收費的，并不能補償給你所提供的電能。另外的情況還是因為電網的安全管理和降耗措施所導致的輸電工程造價變動等情況。

5.由于光能轉化效率和容量能力的限制，和常規的能源一樣，太陽能電池的光能轉化效果也是不盡如人意，這就要求光電領域的公司開展不斷的、更有效的技術投入，以提高光伏電池的轉化效能。因為光伏發電只是DC/AC的光能轉化系統，不是傳統發電機組的轉動慣量，而是變速器的勵磁系統，這樣大功率、高電流和長距離地由荒漠地區向都市進行電能傳遞，會對交流輸電設備造成技術上和安全性等幾個方面的難題，而專門作為利用光電技術并網發電的輸電網絡，則因為使用效益低下，會對太陽能的使用產生影響。作為借道和兼顧輸入光伏并網發電系統功率的輸電網絡，因負載效率降低，而變得非常的不穩定。因此無論是通過高壓交流還是低直流輸出，光伏并網發電站均需要安裝專門進行無功調壓設備。至于對供電系統穩定性的影響，目前還并未看到有關的具體資料。因此光伏并網發電將對供電系統的平穩運營起到多大的作用，目前還不明確。

三、影響光伏發電工程造價的產業特點及政策

（一）光伏發電產業的規模經濟特性

規模經濟是指增加了產品數量而導致效益提高的情況，體現的是生產要素的集聚水平和效益之間的聯系。通過分配就能夠提高生產效率，而規模越來越大的公司，其分配也必然越來越精細，這也就形成了專業性和精細分配。由于生產的人員專業程度增加，利用這種聚集效應，提高效率。另外規模企業合理承擔研究支出，通過研究支出的擴大，實現創新與開發，提高質量，提高效率與產能，增強產品競爭力，推動產品的成長。

規模經濟的最大優點就是：形成巨大的原材料采購網絡平臺，信息技術和共享，使單位購入的釆購工程造價下降；對管理者、工程項目科技人員和車間設備生產線人才的專門分配與精簡，提高工作效率；利于大規模的技術開發經費的投資，推進新產品開發，強化科技模仿和技術創新工作，提高企業競爭力；對工業生產過程實行了規范的整合和規范，促進產業集成與管理。雖然由于生產能力的提高，企業一般的工程造價也會出現降低。但這并不只是代表著工業生產規模越大越好，而是由于規模經濟要求的是能夠取得良好效益的生產模式。如果公司產品范圍拓展到超出規定的范圍，邊際價值就會逐步減少，或者跌破趨于零，甚至轉為負數，造成市場不穩定狀態。

（二）光伏產業一體化特性

經濟學中，將產業鏈的幾個組成部分的經營發展策略稱為縱向一體化。縱向一體化是指企業在兩種可能的發展方向上拓展的經營服務的一個發展策略，又分為前向一體和后面一體。前向一體策略指企業自行對本企業商品的再加工，或自然資源的綜合利用，或企業成立自身的營銷機構來推銷本企業的商品或業務。后面一體則指企業自行提供制造已有商品或業務必須的所有或組成部分原料以及半成品。

（三）縱向一體化的優勢

1.經濟性。釆取這種策略時，公司的對外市場活動將產生以下經濟效益：對內管理具備協調的經濟效益；信息的經濟性；節約工程造價的經濟性；維護社會關系的經濟效益。

2.有助于開發技術。在特定情形下，縱向一體化創造了更加掌握上游及下游經營關鍵核心技術的機遇。這些技術信息系統對基礎生產經營技術的探索和發展十分關鍵。如許多領域內的零件生產企業正在發展前向一體化系統。它將有助于掌握零件是怎樣完成組裝的技術信息。

3.確保供應與需求?？v向一體化可以保證公司在商品供給短缺時期獲得足夠的供給，并在總需求較低時期能有一條順暢的產品出口途徑。也就是說，通過縱向整合可以降低上下游之間隨意終止交易的價格不確定性。當然，在交易的整個流程中，公司內部轉讓價格也需要及時和市場銜接。

4.影響公司或消費者的價格談判功能。假如企業在與供貨商或客戶做生意時，供貨商和客戶都具有很強的價值談判能力，而他們的投資收益又高于資本的機會工程造價（機會工程造價：想要獲得某些物品所必須舍棄的物品），那么，即便他不會獲得任何利益，他們也應該去做。因為一體化損害了對方的價格談判功能，這不但會壓低采購工程造價（后向一體化），甚至增加費用（前向一體化），而且還可能通過減少討價還價的成本來增加效益。

5.增強差異化能力?？v向一體化可以通過在管理層掌握的區域內創造一些額外利潤，從而提高本企業區別于其他公司的差異化水平。

6.提高進入壁壘。公司通過實施一體化戰略，從而讓產業的新入者趨之若鶩，避免了競爭者直接踏入本公司的業務范疇。同時公司也通過實行一體化戰略，不但維持了自身原來的經營，同時拓展了營銷業務，同時還有效控制了所屬產業的競爭程度，使公司的產品定價具有了更大的自主性，進而獲取最大的收益。

7.進入高回報領域。公司現在利用的企業及客戶有很大的利益，這表明其從事的領域屬于非常規可以進入的領域。在這些前提下，公司采用縱向整合，能夠增加公司的收益，并能夠提出更具有競爭性的價值。

8.避免被排擠。一旦與競爭對手們合作成為縱向一體化集團，一體化就具備了防御作用。由于與競爭對手的廣泛一體化，可以取得很多的來源或者獲得一些稱心的市場或零售機會。

四、光伏組件工程造價構成及影響因素

（一）光伏發電系統的主要工程造價及構成

光伏發電的造價主要決定于初期投入的多少，目前光伏發電設備的初期投入一般為1.5萬元/kw～2.5萬元/kw，至于與此相應的運營維護費、融資利息、政府稅收政策以及其他影響，一般均屬不敏感限制因素，對整個體系的光伏電造價作用也不大。在同樣太陽能利用情況下，在限制太陽能光伏開發造價的眾多要素中，太陽能光伏組件的價格與質量是最為關鍵的要素。每一個太陽能光伏電池組件的造價大約占總初期投入的百分之六十以上，其價格也直接決定了其在總投入中的份額；另外，太陽能光伏組件的質量也產生了系統整體的開發量。此外，管理與能量轉換系統的造價、項目投入等都是制約光伏發電造價的要素。

（二）光伏發電的組件工程造價及構成

太陽能光伏組件一般由太陽能光伏技術電池片組成，將其封閉在一塊充滿了氮氣，上面都是玻璃的不銹耐酸鋼體外殼內，就形成了一種組件。太陽能光伏電池一般分成晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池二個類別，以晶體硅電池為主（包含多晶硅和單品硅光伏電池），其產業化規模很大、制造技術比較完善、商品化程度很高，也是目前的主流產品；以薄膜電池為輔，工藝技術還不完全成熟、產業化規模也相應較小。

（三）影響光伏發電工程造價的主要因素

太陽能組件電池的能量轉換效率，對光伏發電的綜合發電效益也有很大影響。從理論來說，GaAs太陽電池的極限效能也要超過任何太陽電池的極端效能，因此GaAs太陽能電池組件的禁帶長度約在1.4eV，與地面太陽光光譜能力的最值極為相近。從工藝技術水平與加工水平角度看。在不同的工藝水平，電池的效果當然也就有所不同，但為什么原材料幾乎都相同，而制作出來的電池效果卻差異巨大呢，原因也在于此。水平也自然就與技術設備、技術水平有著很大的關聯，一般來講技術設備越先進，工藝技術也越先進，電池效果自然也越高（工藝技術是技術設備的產品，不是設備工藝根本無法達到）。

五、光伏發電工程造價策略

（一）中國光伏行業成長的潛能很大，也離不開政府的支持

未來十年，世界太陽能光伏發電交易市場預計仍會處于上升趨勢，范圍將會更加廣闊，交易市場的經濟性進一步提高，同時中國光伏發電交易市場也已開始大規模啟動，中國太陽能光伏產業未來發展將具備更加強大的市場發展保障能力?！笆濉睍r期，中國光伏產業未來發展將具備更加強大的市場發展保障能力。從外在角度看，一方面，未來發展新能源與可再生能源產業已經成為中國未來發展戰略性新興產業的重要著力點，其發展將會獲得更加大的經濟發展保障。另一方面，國內外太陽能光伏發電交易市場也已經開始大規模啟動，市場潛力空間巨大，國內外市場需求強大；從內因分析，國內外太陽能光電產業已形成較為突出的規模、集群和工程造價效益，企業全球實力突出，這都將促進中國光電制造行業的不斷健康成長。

不管從近期還是長遠來看，中國光伏發電領域都已開始大規模起步，在未來將有望繼續高速成長，并有望為中國國內光伏行業發展帶來良好的環境保障。從近期看來，中國太陽能發電項目規模將有望不斷增加。其中，國家第二輪光伏電站特許權招標工程、西藏光伏電站項目將持續實施；用戶光伏系統以及獨立光伏電站項目將進一步緩解中國非電力人員聚集區域的供電問題，而上述項目的啟動與建設也將拓展中國光伏發電市場空間。從長期的角度看，中國太陽能光伏發電市場空間巨大、發展潛力極大，將具備至少上億千瓦的市場潛力。

光伏發電企業的發展離不開國家產業政策的扶持，“十二五”時期，盡管國家光伏發電產業優惠政策尚不完備，但從近期來看，還將不斷深入、光伏招標項目規模還將不斷增加；就長遠發展而言，國家可能適時推出太陽能光伏發電項目上網電價優惠政策，而以上的這些優惠政策都將為中國未來光伏發電領域的發展帶來一系列的政策保障。

（二）繼續增強中國光伏發電的核心技術，打破高端制造設備進口的格局

就整個光伏產業鏈上的多晶硅材料生產而言，國內企業單位生產能耗大約為200kwh/kg，國外先進水平約為100～120kwh/kg，較國外先進水平約高出20%～30%。就制造技術設備而言，晶體硅電池用的很多高端技術設備仍需進口，而國產薄膜太陽能電池設備數量和技術與海外市場差異較大，許多公司的薄膜制造技術裝備仍由海外市場進口，因此產業化步伐較慢。就太陽能光伏電池及其輔助材料而言，主要產品仍以仿制進出口產品居多。所以，中國光伏行業雖然取得了很大進步，但是國內光伏產品和相關材料公司的技術與海外一樣，還是比較薄弱，工藝也缺乏全面創新，產品數量還比較少，總體的國際競爭力還是有限。

（三）識別工程造價下降的關鍵驅動因素，配套促進工程造價下降的產業政策

根據中國光伏行業發展的特征，其產業鏈中包括了技術提升、生產制造、生產經驗的提高、市場使用規模的增加等，各種因素對光伏建設工程造價降低的程度均具有一定的影響，光伏發電工程造價中最關鍵的因素是組件建設工程造價，而組件光能轉化效果對于組件建設工程造價降低也有著關鍵意義。就產品建設工程造價而言，中國太陽能電池組件公司有著較為突出的產品建設工程造價優勢。

不過這種工程造價優勢會因為科學技術的影響改變，案例分析表明通過研究投入的知識累積與創新，可以提升電池組部件的轉換效能，減少組件的建造工程造價，所以國內必須認識科技與研究投資對減少組裝建造工程造價的重要性，大力開展配套建造工程造價降低的產業政策，促使公司進行科技投資與研究。同時，也需要看到中國目前仍處在光伏發電規模化發展的起步階段，必須及時推出電價的關鍵稅收補償優惠政策，并加強對行業發展的支持力度和調控力量，徹底改變中國國內太陽能光伏發電系統行業對國內外市場價格依賴性的根本困局。此外，中國光伏發電市場的商業化發展還需要現有電力系統，市場價格與調度等環節的顯著提升，還需要與現代電力系統市場及其他參與者之間的密切配合。

六、結語

光伏發電技術是清潔電源的核心領域，是未來能源領域的主流。隨著世界各國光伏發電政策的逐步成熟，以及國內產業結構的逐步完善。中國在光伏領域的基礎建設上完成了新的歷史性跨越，但同時也面臨著不容忽視的社會、環境與技術挑戰，中國的光伏行業還存在著工程造價高昂、技術推廣困難、管理缺乏經驗等困難。而太陽能光伏發電的工程造價則是影響中國太陽能發電系統企業正常運營的重要因素，工程造價的降低對光伏發電技術的開發具有良好的影響。

參考文獻：

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[2]李博，陳國龍，呂忠華等.光伏發電站無功系統設計[J].東北電力技術，2018，39（03）：60-62.

（作者單位：國能陳家港發電有限公司）