光伏發電項目LCOE的研究與思考

收稿日期：2023-04-21

通信作者：李康（1985—），男，碩士、工程師，主要從事電力工程造價及技術經濟性方面的工作。274018336@qq.com

DOI： 10.19911/j.1003-0417.tyn20230421.01 文章編號：1003-0417（2024）04-05-06

摘 要：針對光伏發電項目的平準化度電成本（LCOE）展開研究，介紹了其相關概念，分析了其各個影響因素；并有針對性地提出了降低LCOE的相關方法和建議。研究結果顯示：1）在目前的市場行情下，光伏發電項目LCOE的3個組成部分中，初始投資部分LCOE的占比最大，達到了72%～76%；2）發電量是項目LCOE非常敏感的影響因素，應尋找光照資源條件較好的地區建設光伏發電項目，并且減少棄光率，提升上網電量，有助于降低項目LCOE；3）折現率對項目LCOE的影響很大，但其與項目本身無關，主要取決于行業的基準收益率和項目投資者設定的項目預期收益率；4）光伏發電系統年衰減率和運維成本對項目LCOE的影響不大；5）尋找融資利率低的貸款可在一定程度上降低項目LCOE；6）降低項目初始投資和提升發電量是降低項目LCOE最主要的兩個途徑，也是光伏工作者最需要努力的兩個方向。以期研究結果可為光伏發電技術的發展和光伏發電項目的開發建設提供參考。

關鍵詞：光伏發電項目；平準化度電成本；初始投資；發電量

中圖分類號：TM615/TK9 文獻標志碼：A

0" 引言

隨著人們對環境保護和可持續發展的認識和關注度逐漸增強，對新能源的需求也日益增加，因此，針對新能源發電項目平準化度電成本（LCOE）的研究已成為當前新能源領域的研究熱點之一。光伏發電作為新能源發電形式中一個重要組成部分，LCOE是其與其他能源發電形式競爭的核心指標，無論是在學術研究方面，還是在對項目實際經濟性進行測算方面，分析項目的LCOE都具有非常重要的意義[1]。本文對光伏發電項目LCOE的概念進行介紹，對影響LCOE的各個因素進行分析，并提出降低LCOE的相關方法和建議。

1" LCOE的相關概念和影響因素

1.1" LCOE的相關概念

LCOE最早于1995年由美國國家可再生能源實驗室（NREL）提出[2]，是對項目全生命周期內的成本和發電量進行平準化后計算得到的發電成本，即其為全生命周期內成本現值與全生命周期內發電量現值的比值，是考慮了資金和發電量的時間價值的動態量化指標。LCOE不僅合理剔除了不同發電技術在初始投資和發電量方面的差異，且在一定程度上剔除了由各種財務和稅收方面差異造成的影響，能夠真實反映不同類型能源和產品下各種發電技術方案的經濟性。LCOE常被用于比較和評估不同能源發電形式的綜合經濟效益，具有很強的實用價值。

光伏發電項目的LCOE是指光伏發電項目全生命周期內單位發電量的綜合成本，即光伏發電項目在全生命周期所有成本與全部發電量的比值，其計算式可表示為：

CLOE=" I0+" " Pn" " +" " An" " " " " " " " "Yn" " " " "-1" （1）

（1+i）n" " " " "（1+i）n" " " " " " " " "（1+i）n

式中：CLOE為光伏發電項目的平準化度電成本；I0為光伏發電項目的初始投資；Pn為光伏發電項目第n年的利息；An為光伏發電項目第n年的運營成本；Yn為光伏發電項目第n年的發電量；i為折現率，反映資金的時間成本。

根據式（1）可將光伏發電項目的LCOE理解成3個組成部分：1）光伏發電項目初始投資相關部分的LCOE，即初始投資部分的LCOE，用LCOE（I0，C）表示；2）光伏發電項目利息相關部分的LCOE，即財務成本部分的LCOE，用LCOE（PC）表示；3）光伏發電項目運營成本相關部分的LCOE，即運維成本部分的LCOE，用LCOE（AC）表示。

1.2" 光伏發電項目LCOE的影響因素

從式（1）可以看出，項目的初始投資、融資方式、運維成本、年發電量、折現率等因素都會對其LCOE產生影響；而且每個影響因素都是獨立的，其變化均會對LCOE產生影響。因此，在分析每個影響因素時，均必須先假設其余因素未發生變化。下文將根據目前的市場行情，設定不同的場景，分別討論這些影響因素對光伏發電項目LCOE的影響。

2" 光伏發電項目LCOE分析

假設某光伏發電項目采用標準場景，其具備以下條件：1）裝機容量為100 MW；2）初始投資為4.50元/W；3）運維成本為每年0.05元/W；4）首年等效滿發小時數為1600 h，不考慮限電因素；5）光伏發電系統的年衰減率為0.50%，該值是指從項目的第2～25年考慮的衰減率，因為首年衰減率已在首年等效滿發小時數中體現；6）折現率取8%；7）融資比例取項目建設總投資的80%，融資利率取4.90%，還款方式為15年等額本息還款。

2.1" 項目LCOE各組成部分的占比

計算該光伏發電項目中初始投資分別為3.00、3.50、4.00、4.50、5.00元/W時，項目LCOE及其各組成部分的占比，計算結果如表1所示。

從表1可以看出：

1）在目前的市場行情下，初始投資部分的LCOE在項目LCOE中的占比約為72.00%～76.00%，是項目LCOE最主要的組成部分。

2）隨著初始投資的增加，財務成本部分的LCOE也等比例增加。財務成本部分的LCOE在項目LCOE中的占比相對穩定，約為15.00%～16.00%。

3）運維成本部分的LCOE均為0.0326元/kWh，其不隨初始投資的變化而變化。但隨著初始投資的增加，項目LCOE的值顯著增加，運維成本部分的LCOE的占比卻呈下降趨勢。該部分的LCOE不是項目LCOE的重要組成部分，其占比僅約為10.00%。

4）初始投資從5.00元/W降至3.00元/W時，項目LCOE可下降約0.15元/kWh。因此，若要降低項目LCOE，降低初始投資仍是努力的主要方向。

2.2" 首年等效滿發小時數對項目LCOE的影響

計算該光伏發電項目中首年等效滿發小時數分別為1000、1200、1400、1600、1800、2000 h時對應的項目LCOE，計算結果如表2所示。

從表2可以看出：

1）隨著首年等效滿發小時數的增加，項目LCOE先迅速下降，但下降到一定值后下降幅度趨于平緩。這是因為隨著首年等效滿發小時數的增加，初始投資部分的LCOE、財務成本部分的LCOE及運維成本部分的LCOE會隨著發電量的增加而攤銷降低。

2）當該光伏發電項目的首年等效滿發小時數為1600 h時，其全生命周期理論總發電量為該光伏發電項目首年等效滿發小時數為1000 h時對應的全生命周期理論總發電量的8/5（即1.6倍），所以此首年等效滿發小時數下的項目LCOE恰好為首年等效滿發小時數為1000 h時項目LCOE的5/8（即LCOE下降了37.5%）；其他首年等效滿發小時數也遵從這樣的規律。

3）當首年等效滿發小時數從1000 h提升到2000 h，項目LCOE降低至原來的1/2，低于0.30元/kWh。這說明首年等效滿發小時數是項目LCOE非常敏感的影響因素。因此，應尋找光照資源條件比較好的地區建設光伏發電項目，可以有效降低其LCOE。

2.3" 光伏發電系統年衰減率對項目LCOE的影響

計算該光伏發電項目的光伏發電系統年衰減率分別為0.30%、0.40%、0.50%、0.60%、0.70%、0.80%時對應的項目LCOE，計算結果如表3所示。

從表3可以看出：光伏發電系統年衰減率從0.80%下降至0.30%時，項目LCOE及其各組成部分的變化均不明顯，項目LCOE僅降低了0.0158元/kWh，降幅約為4.22%。這是因為光伏發電系統年衰減率本身值不大，而且第2～25年內光伏發電量還要考慮折現，因此光伏發電系統年衰減率對項目LCOE的影響不大。但隨著技術的持續進步，在不增加建設成本的前提下，降低光伏發電系統年衰減率可以進一步降低項目LCOE。

2.4" 折現率對項目LCOE的影響

計算該光伏發電項目中折現率分別為5%、6%、7%、8%、9%、10%時對應的項目LCOE，計算結果如表4所示。

從表4可以看出：

1）隨著折現率增大，項目LCOE的增長趨勢變化顯著。但折現率是一個設定值，與項目本身無關，主要取決于行業的基準收益率和項目投資者設定的項目預期收益率。不同投資商的資金構成不同，其所采用的折現率也不盡相同。NB/T 10394—2020《光伏發電系統效能規范》中提到，折現率可選5%、8%或長期國債利率計算。國家發展改革委編寫的《建設項目經濟評價方法與參數》中提到，新能源項目融資前基準收益率取5%，融資后基準收益率取8%。通常情況下，光伏發電項目在計算LCOE時折現率按8%計算。

2）經過對比分析發現，財務成本部分的LCOE和運維成本部分的LCOE基本穩定，而初始投資部分的LCOE變化非常明顯。這主要是因為發電量的折現值會隨著折現率的提高而變小，從而導致初始投資部分LCOE的分攤變大。而財務成本部分的LCOE和運維成本部分的LCOE每年的折現率會和發電量的折現率抵消，因此，財務成本部分的LCOE和運維成本部分的LCOE受折現率的影響很小。可以推斷，這一趨勢在項目初始投資較大或首年等效滿發小時數較大時會更為明顯。

2.5" 融資利率對項目LCOE的影響

計算該光伏發電項目中融資利率分別為1.9%、2.9%、3.9%、4.9%、5.9%、6.9%時對應的項目LCOE，計算結果如表5所示。

從表5可以看出：

1）融資利率只影響項目LCOE中財務成本部分的LCOE。在其余邊界條件不變的情況下，融資利率每增加1%，項目LCOE增加0.0118元/kWh，這說明由融資利率的變化導致的項目LCOE的增加呈線性變化。

2）在項目建設中，爭取到融資利率低的貸款也可以在一定程度上降低項目LCOE。

3）根據式（1），若項目不融資，則財務成本部分的LCOE為零。但這并不意味著要盡量降低融資比例來降低項目LCOE；相反，應盡可能的提升融資比例。因為提升融資比例可通過最大程度利用財務杠桿效應，提升資本金內部收益率，降低項目投資風險。

3" 降低光伏發電項目LCOE的幾點思考

提升光伏發電項目競爭力的實質就是降低光伏發電項目的LCOE。由前文分析可知，降低光伏發電項目LCOE最主要的途徑就是降低項目的初始投資和提升發電量。

3.1" 降低項目的初始投資

光伏發電項目的初始投資主要包括光伏發電系統的初始投資、變電輸電系統的初始投資、土地成本、項目開發成本。降低項目初始投資可通過以下幾個途徑實現：

1）光伏組件是光伏發電項目的主要組成部分，其成本約占光伏發電項目建設總投資的50%以上。近幾年，隨著太陽電池技術的成熟和批量化生產，光伏組件價格已降至較低水平。若太陽電池或光伏組件技術上無突破性更新迭代，再加上通貨膨脹和上游產品的制約，光伏組件價格很難再有大幅下降的可能。因此，一方面需要繼續研發新的技術路線，另一方面需要進一步在光伏發電系統優化設計方面節約成本。比如，采用高電壓、大光伏子陣、高容配比來降低建設光伏發電系統的投資成本。高電壓可以提高線路的載流量，能有效節約電纜使用量。采用大光伏子陣、高容配比的設計方案，可減少整個項目的光伏子陣數量，從而有效節約箱變的使用量，降低建設光伏發電系統的成本[3]。

2）對于大基地光伏發電項目而言，其可通過規模效應攤銷送出線路及項目開發在單位裝機容量上的費用，從而降低項目的單位裝機容量成本。

3）選擇征地和租金相對便宜的偏遠地區也可在一定程度上降低光伏發電項目的土地成本。但因為運輸條件欠佳，可能會增加部分建設成本，需要在土地成本和運輸成本之間找到平衡點。

3.2" 提升項目的發電量

提升項目的發電量可以從以下途徑實現：

1）選擇太陽能資源好的地區投資建設光伏發電項目是提升其發電量的首要保證。通常，中國北方地區，尤其是西北地區擁有較好的太陽能資源，而且土地價格相對便宜，很適合投資建設光伏發電項目。此外，應減少棄光率，盡量提高上網電量。

2）項目建設過程中的質量控制也是影響發電量的重要因素。比如：選擇高效光伏組件并避免其被遮擋；設備采購應選擇符合行業標準的廠家；施工過程中需保證光伏支架采用的是項目所在地的最佳傾角。

3）良好的運維管理是項目發電量的保障[4]。比如，定期檢測光伏組件的輸出性能，關注因老化、熱斑等原因引起的光伏組件功率衰減問題，及時采取調整或更換措施，及時清理對光伏陣列產生陰影遮擋的雜草、樹木、泥漿、鳥糞、沙塵等。同時還需保持光伏組件的良好通風，因為光伏組件表面溫度升高，其輸出功率會下降，也會影響發電量。但是良好的運維會導致運維成本增加，根據前文分析可知，發電量是比運維成本更敏感的影響因素。因此，通過少量增加運維成本來帶動發電量增加更具有經濟性。

4" 結論

本文針對光伏發電項目的LCOE展開了研究，介紹了其相關概念，分析了其各影響因素，并針對性地提出了降低LCOE的相關方法和建議，得出以下結論：1）在目前市場行情下，光伏發電項目LCOE的3個組成部分中，初始投資部分LCOE的占比最大，達到了72%～76%；若要降低初始投資，不僅可以降低初始投資部分的LCOE，還可以降低財務成本部分的LCOE，這對降低項目LCOE有顯著效果。2）發電量是項目LCOE非常敏感的影響因素，應尋找光照資源條件較好的地區建設光伏發電項目，并減少棄光率，提升上網電量，這樣有助于降低項目LCOE。3）折現率對項目LCOE的影響很大，但其與項目本身無關，主要取決于行業的基準收益率和項目投資者設定的項目預期收益率。4）光伏發電系統年衰減率和運維成本對項目LCOE的影響不大。5）尋找融資利率低的貸款可在一定程度上降低項目LCOE。6）降低項目初始投資和提升發電量是降低項目LCOE最主要的兩個途徑，也是光伏工作者最需要努力的兩個方向。

[參考文獻]

[1] 潘瑩，遲東訓. 中國燃煤發電、大型光伏項目度電成本比較與預測[J]. 中外能源，2017，22（6）：1-7.

[2] 魏智超. LCOE與項目投資IRR指標對比研究：基于可再生能源項目[J]. 山東工商學院學報，2021，35（5）：92-98.

[3] 崔楠，吳洪寬.提高“容配比”是降低光伏發電成本的最有效方法[J].太陽能，2018（12）：20-24.

[4] 王淑娟，景芳毅.從度電成本分析光伏平價的路徑[J].太陽能，2016（8）：9-16.

Research and Reflection on LCOE for PV Power Generation Projects

Li Kang

（China Sinogy Electric Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200061，China）

Abstract：This paper conducts research on the LCOE of PV power generation projects，introduces its related concepts，and analyzes its various influencing factors，targeted proposes relevant methods and suggestions to reduce LCOE. The research results show that：1） In the current market situation，among the three components of LCOE in PV power generation projects，LCOE of the initial investment part accounts for the largest proportion，reaching 72%～76%. 2） Power generation capacity is a very sensitive influencing factor for project LCOE，and it is necessary to seek areas with better solar resource conditions to build PV power generation projects. Reducing the curtailment rate and increasing the amount of electricity connected to the grid can help reduce project LCOE. 3） The discount rate has a significant impact on the project LCOE，but it is not related to the project itself and mainly depends on the industry's benchmark rate of return and the expected rate of return set by project investors. 4） The annual attenuation rate and operation and maintenance costs of PV power generation systems have little impact on project LCOE. 5）" Finding loans with low financing rates can to some extent reduce project LCOE. 6） Reducing initial investment and increasing power generation capacity are the two main ways to reduce the project LCOE，and they are also the two directions that PV workers need to strive for the most. In the hope that this study results can provide reference for the development of PV power generation technology and the construction of PV power generation projects.

Keywords：PV power generation projects；LCOE；initial investment；power generation capacity