上海地区晶硅光伏发电项目的可行性及发展前景

2011-10-15俞国勤杨涌文姜未汀王育飞潘卫国

电力与能源 2011年6期

俞国勤，杨涌文，姜未汀，王育飞，刘隽，潘卫国

（1.上海电力技术与管理学院，上海 200025；2.上海电力学院，上海 200090）

0 引言

发展光伏发电不能仅仅局限于作为示范体现节能减排的效果，推广光伏发电技术的应用取决于项目的经济性，要能为投资者带来经济效益。目前光伏发电的成本还比较高，尽管目前政府对光伏发电进行了经济补贴，但是要大规模推广，最终还是要靠技术进步降低光伏发电的成本。

目前，光伏发电采用的太阳能电池最成熟的是晶硅电池与薄膜电池。晶硅电池的发电效率较高，但成本也很高。上海是一个现代化大城市，土地资源比较紧张，大规模推广光伏发电的途径是发展屋顶光伏发电，要求光伏发电装置有较高的发电效率，所以主要还是采用晶硅电池。薄膜电池发电效率虽然低一些，但成本也比较低，不过随着近年来晶硅电池价格的不断走低，薄膜电池的价格优势也在不断缩小，因此不是上海地区光伏发电的首选方案。

目前，制约光伏发电发展的主要因素是设备投资大、发电成本太高。

本文将对上海地区晶硅光伏发电的可行性及发展前景进行探讨。

1 上海地区太阳能资源概况［1］

上海位于长江中下游地区，属于太阳能辐射量资源三、四类地区，年日照时数1 600～2 400h，年辐射总量4 200～5 000MJ／m2，相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。采用目前普通的光伏组件产品，每1kW的晶硅光伏电池的年发电量为1 067kWh左右，2007年和2008年的年总发电量分别为1 053kWh及1 083kWh。

根据赵春江等人对3kW家用型太阳能光伏发电PV系统并网后的运行和监测结果［2］，上海地区光伏发电全年发电量的分布见图1，可以看到，6月份的发电量较少，这是因为上海6月份为多雨季节，阴雨天较多。

图1 上海地区每1kW的晶硅光伏电池的年发电

2 项目的回收期分析

本文以100kW的晶硅光伏电池系统为例，分析上海地区晶硅光伏发电项目的经济性。光伏发电的运行维护成本较低，发电成本主要取决于项目的建设成本，由于项目初投资大回收期长，对于投资者来说就不得不考虑资金筹措的成本。太阳能发电作为清洁能源，可以带来很好的环境效益，这种效益目前可以用碳排放指标交易的方法得到体现，因此分析时应当考虑碳排放指标的影响。

2011年8月，我国单晶硅组件和多晶硅组件产品价格接近8.6元／W。光伏阵列防雷汇流箱购置和安装费按5 000元计算，光伏逆变器按2 500元／kW计算，其他费用按3 000元／kW计算，100kW的光伏项目的建设成本为141.5万元。晶硅太阳能电池的额定使用寿命为25年，但是使用20年后的效率会衰减至正常效率的80%，所以1kW光伏组件的年发电量1 067kWh需要修正，修正后为954kWh，100kW项目年均发电量为95 400kWh。根据国家发改委2011年8月1日的通知，我国（除西藏外）的太阳能光伏发电标杆上网电价为1元／kWh。项目投入运行后年均收益为95 400元。

晶硅技术项目经济性分析如下：

1）静态投资回收期 100kW的光伏项目的建设成本为141.5万元，项目投入运行后年均收益为95 400元，静态投资回收期为14.8年。

2）自有资金回收期如果初投资采用自有资金，5年期以上存款利率按5.25%计算，回收期：

3）银行贷款如果采用银行贷款筹集资金，5年期以上贷款利率按6.8%计算，建设成本为141.5万元，每年的利息为96 220元，超过了年均收益为95 400元，因此投资无法收回。

4）CDM机制的影响如果考虑通过CDM机制卖出碳排放指标，根据国家发改委规定，二氧化碳保护价是10欧元／t，按每发1kWh电排放二氧化碳0.997kg计算，则100kW晶硅项目年发电95 400kWh，碳排放指标收益约为8 650元，加上年均售电收益95 400元，总收入为104 050元，这样静态投资回收期可以缩短到13.6年。如果资金性质为自有资金，动态投资回收期减少到24.5年；如果资金为银行贷款，动态投资回收期为39.2年。

通过对晶硅技术经济性比较可以得到，虽然静态投资可以在15年内收回，但是从投资的角度看，还必须计入资金筹集的成本考虑动态投资回收期。分析结果表明，如果采用银行贷款筹集资金，项目每年的净收益是不能偿还该年份所产生的贷款利息，即使通过CDM机制增加收入，回收期39.2年远远超过设备的寿命25年，资金也无法收回。如果采用自有资金，考虑到存款可以得到的收益，回收期为29.5年，通过CDM机制增加收入回收期减少到24.5年，资金也无法收回。综上所述，按照目前的情况，如果没有政府的政策扶持和经济贴补，投资者建设光伏发电项目将无利可图。

3 光伏发电在“十二五”期间的应用前景

影响晶硅光伏发电系统收益的因素，一般有光伏发电设备的建设（包括光伏组件、逆变器、辅材及其安装）投资及其资本利率，以及光伏电池的发电量、上网电价等。根据目前的情况，从投资角度来看，上海地区晶硅光伏发电技术的推广不具可行性。然而随着技术进步，晶体硅太阳能电池的制造成本正在迅速降低，常规能源短缺造成的电力价格不断上涨，光伏发电在经济性上最终将有能力与传统能源竞争。这里对光伏组件、逆变器的价格以及上网电价的变动对项目的经济可行性进行探讨。

3.1 晶硅组件和逆变器价格

把晶硅组件价格分别导入动态投资回收期计算公式，可以得到图2的晶硅组件价格与上海地区晶硅光伏发电系统动态投资回收期的关系。从图2可以看到，就上海地区的辐射情况而言，当光伏组件产品价格在6元／W左右的情况下，可在25年以内回收投资。3.5元／W的情况下，15年左右可以回收投资，要达到10年回收投资的目标，那么光伏组件的价格必须降低到1.25元／W。

根据相关资料预测了光伏组件与逆变器在十二五期间的价格变动趋势，计算了上海光伏投资的动态回收期，结果见图3。

图2 晶硅组件价格与动态投资回收期

图3 晶硅组件、逆变器价格预测与动态投资回收期

可以看到，上海地区在未来4年的光伏投资动态回收期分别为32年、22年、17年和14年，即到2015年上海地区晶硅光伏系统开始具有投资价值。图3还给出了拉萨地区十二五期间的光伏发展前景。拉萨地区的太阳能资源非常丰富，修正后每1kW的光伏组件年发电量为1 564 kWh，远高于上海的954kWh。由此计算，拉萨地区在十二五期间的光伏投资动态回收期分别为14.5年、11.7年、9.6年、8.3年和7.2年，可以说，不考虑其他因素，就在现行的组件价格、上网电价来说，目前拉萨地区已经具有晶硅光伏系统的实际投资价值，可以大规模推广与普及。

3.2 上网电价

目前，我国的光伏发电上网电价已经统一为1元／kWh。根据图3的分析结果，这个价格对于太阳能辐射量一、二类地区，如拉萨已经满足光伏发电的投资回报要求，但是对于上海这样的三、四类地区，这样的电价不足于光伏发电推广。从图4上网电价与动态投资回收期的关系可以看到，如果2011年上海地区上网电价为1.6～1.8元／kWh，那么15年内才能回收投资；如果上海地区上网电价维持在1元／kWh，那么只有到2015年，光伏组件和逆变器等设备价格足够低时，才可保证在15年内回收成本。