以平价并网建设1000 GW西北部光伏电站

新加坡宏威科技 ■ 范继良

0 引言

你想过在中国西北部日照丰富的地区建设规模达1 000 GW的光伏电站吗？你想过通过金融和技术创新，使光伏发电比火电更便宜吗？你想过将来的某一天，中国可通过电网技术的突破向周边国家输出廉价的光伏电力吗？只要有梦想，一切可成真，本文将对这一幻想性命题进行实质性探讨。

我国是世界经济大国，也是能源消耗大国。尽管我们的人均能源消耗远低于美国，但14亿人口的庞大基础使我们的能源总消耗稳占世界第一位。随着经济进一步发展，预计未来20年中国的能源需求将以5%的复合年增长率上升。站在国家长远能源战略的角度，化石能源不可能长久依靠，地球的资源早晚耗尽，能支持人类长久生存和发展的只有太阳能。因此，必须尽早利用我们的基础工业优势，通过金融技术和经营模式的创新，使光伏发电比火电更便宜，加强我国的能源竞争优势。

我国每年耗电5万亿kWh，约占世界电力总消耗的 1/4，随着经济发展和更多电气化设施走进生活，20年后中国的电力总需求预计将达15万亿kWh/年。因此，用10～20年的时间建设1个1 000 GW的西北光伏电站，每年生产电力1.5万亿kWh，对电力供应作出补充是一个必须研究的课题。科学家估计，到本世纪末，太阳能将占人类能源总需求60%以上。要达到这一目标，光伏电力的成本必须降至可与火电竞争，同时还需研发各种储电技术和远程输电技术。要降低光伏发电成本，不能只从降低组件、支架和逆变器的生产成本出发，还应从延长设备的使用寿命、降低财务成本及回报要求的方向进行研究。不能将传统发电的经营思维直接套用在光伏上，应结合光伏发电独有的特点开辟新的道路。

由于太阳日照量非常稳定，因此，光伏发电的发电量是可预测的。光伏发电设备是静态设备，具有稳定性高、寿命长、维护少的特点。太阳光是免费的，因此，光伏发电的营运成本主要是电站环境的维护和组件的除尘费用，一般每年的营运保养成本占投资额的1%。越大型的电站，运营费用比率越低。当前的电站生命期设计为25年，而光伏组件的发电能力在25年期内衰减约为20%，且后续仍可发电。

1 通过建设百年电站降低发电成本

由当前情况看，光伏发电设备通过规模和生产优化降低成本的空间不大，通过提升转换效率使成本进一步下降也并非易事。然而，要在当前投资思维模式下实现发电端平价并网，光伏发电设备及安装成本必须在目前的基础上再降一半才有可能，但这对于技术成熟且已血流成河的光伏产业来说是一条走不通的道路。通过延长光伏发电设备的寿命从而降低折旧成本反而是一条可以探索的道路。

一般光伏电站的设计使用寿命为25年，这主要受支架、组件和逆变器寿命的影响。关于支架寿命的问题，国外已有EPC公司采用混凝土制作支架，设计使用寿命达50～100年，采用混凝土制作支架，不仅寿命长，还可就地取材，降低制作成本。而影响组件寿命的除了硅片和电池制作过程的因素外，封装技术也是重要的一环。外国有研究显示，在突破了封装技术后，组件寿命可达50年。采用双玻结构对晶硅及薄膜电池进行封装，并用玻璃溶液把边缘密封，可有效防止电池受氧和湿气的侵害，使组件寿命得到提升，同时也省略了晶硅组件的铝边框。水泥和玻璃都是产能过剩的行业，利用混凝土作支架和玻璃封装不仅可通过延长寿命来降低成本，同时也可帮助消化过剩产能。至于逆变器，使用寿命主要和器件有关。一般来说，电子器件的寿命很长，美国1977年发射的宇宙探测器“旅行者1号”已飞出了太阳系，仍和地面保持通讯。故此，通过方法和技术的改进，将电站寿命提升至50年是可行的。这是简单快捷降低度电成本的方法。

当前虽然存在西北地区大规模光伏电力消纳及输出问题，但随着投资的增加、技术的进步，储能技术瓶颈和远程输电技术瓶颈很快将会突破。文章提出建设1 000 GW西北电站，是从融资方式和商业模式出发并思考，并详细阐述以下逻辑：永久债券概念下的光伏发电成本实际是固定利息加上营运成本的年增长。因此，随着标杆电价的上升，光伏发电成本和标杆电价之间的差值越来越大(即利润空间增大)。在财务意义上来说，这为发展储能及补偿远程电网传输的损失提供了投资空间和基础，使光伏电力可发展成24 h的不间断能源。而具体电网输电的投资回报如何，需要这个行业更专业的回答。

2 通过金融创新降低发电成本

当前，我国光伏电站的融资主要是通过政策性银行的长期贷款，商业银行的态度仍然保守。融资成本高和融资难成为中国发展光伏发电的巨大障碍。在金融海啸前，欧洲银行为光伏发电融资，价格最低是EUROBOR加80基点；而德国的保险公司为当地光伏发电提供的15年期全风险发电保障，其成本约是投资额的1.5%。这些例子都说明光伏发电的风险相当低，只要有适当的政策配合，保证光伏发电全部上网，光伏发电的长期风险和国债是相当的。因此，资金价格也应和国债相差不远才合理。通过政策性银行为电站提供融资，其实际意义是由国家在高额的补贴电价上，进一步为光伏发电买单，在广义商业上，这都是对公共财政资源的占用，示范性质可以，商业意义不大。用高额补贴，再用国家贷款去为产能过剩的光伏产业买单，是犯了公共道德错误，还不如代替工厂把钱还银行贷款来得直接。公共财政只应用于光伏发电产业的导入期，长远的发展还需由市场解决。

在当前的技术条件下，是否存在一种商业模式和金融工具，使光伏发电的补贴可马上取消，并促使光伏发电进入平价并网阶段呢？答案是有，且可实现光伏发电低于标杆电价并网，以反映光伏发电工作时数低对电网资源造成的浪费。这一项工具及商业模式的引进，不仅不会降低组件价格，更可促进光伏企业的进一步扩大和发展。

永久债券是一种国外流行的融资工具，大企业以信用为基础发行的永久债券价格一般在6%～8%的利率之间。发行债券的企业并没有赎回的责任，只是支付利息。因此，在资产负债表上反映为股本，银行和保险公司便常用这一工具补充资本，以避免供股和增发对股东的摊薄。债券在市场自由流通，价格也随利率周期、企业风险等因素波动。投资者视永久债券为长期的低风险投资工具，并收取利息，在需要资金时再经市场退出。

永久债券为1 000 GW的光伏电站提供资本，是将投资者计算内部收益率的惯性思维转为存款收息的思维，以降低对收益率的要求；同时将电站还本付息的压力变成主要为付息的压力。电站只需在生命期内累积到再生或赎回资金即可，不会产生违约。而由财务角度看，发行永久债券的机构是以当前价格收购电站，但25年后才支付借回来的本金，用货币贬值原理看，25年后1元的购买力可能比不上今天的0.1元，这是变相低价收购电站，使光伏发电成本得以降低。随着并网价格的不断上升和发电成本的不断下降，未来新建电站的剩余现金流会更多，但发电规模的扩大却令永久债券的风险进一步降低，使利息下降，为永久债券的支付提供进一步保障，也推动发电成本进一步降低。由现金流管理的角度看，只要和债券对等的发电规模能永久维持，债券便可一直持续下去，而人类1 000年后还是要用电的。随着光伏发电成本的进一步下降和并网电价的自然上升，现金流的管理将变得越来越容易。这种以稳定现金流及发行者信用作为依靠的永久债券可由带有国家背景的主权光伏发电投资基金发行，以降低利率价格，并向市场收购光伏电站或以百年电站的形式要求电站建设商代建，业务形式可多样化。

以这种低风险的永久债券考虑，初期5%的利率可吸引投资者，而长期的趋势有机会低至3%，这相当于欧洲光伏电站的融资成本。以5%的利率及7元/W的收购价计算，电池的发电收益扣除营运成本只需0.35元/W即可达到永久债券发行的边际条件。假设大型电站装机量的营运成本为0.05元/W，代表光伏电池每年需产生0.4元/W的现金收益。以西北部地区每峰瓦光伏电池年发电量为1.5 kWh计算，相当于上网电价只要达到0.27元/kWh即可满足永久债券的支付条件。由于当前火力发电的上网标杆电价为0.3～0.5元/kWh，因此，债偿率达到1.2～2.0，并有条件赎回永久债券累积现金。因此，利用永久债券概念结合主权光伏基金，光伏发电于今天便可实现平价并网发电。以20年建设1 000 GW发电能力，以现价计，每年只需由资本市场吸收3500亿资金。以中国人民的个人储蓄总额44万亿元计算，只要人们明白了永久债券是何物，这笔钱是很容易筹集的。而永久债券和国债不同的地方在于流通性更强，在证券市场可随时变现赎回。其定期持有的收益率排除交易市场供需变化导致的波动外，固定收益即为发行时规定的年利率如5%、3%等。因此相对国债而言，在利率方面相当，但流动性更灵活，从而使其更有吸引力。

为了进一步说明问题，我们用25年电站及百年电站概念建立了两套模型。

图1 25年电站模型

图1中模型基础为：1)初始投资7元/W；2)永久债利率为5%；3)运维支出为每年0.05元/W，且年增长率为3%；4)售电电价为0.42元/kWh，且年增长率为3%；5)年发电量1.5 kWh/Wp；6)25年功率衰减20%。

由计算可得，到第25年的累计盈余资金为9.8元/W，超过7元/W投资的1.4倍。在实际操作中，基金可通过每年的回购提高永久债券的价格，降低息率，促使光伏发电成本进一步下降。由计算所得，光伏发电结合永久债券及主权基金的概念是可在当前的技术条件下实施平价并网的。

再通过模型鉴定百年电站的发电成本。和25年电站不同，百年电站无需预留现金作债券的赎回，因为50年或100年后的1元，可能比不上今天的0.01元。因此，将电站的剩余资源(例如玻璃、电缆中的铜等)出售已可获得赎回资金。但百年电站则要考虑期间组件和逆变器的更换。假如技术的进步令逆变器及组件的未来更换价格在今天的折现值只有现今价格的50%，寿命50年，可得到如图2所示的模型。

图2 百年电站模型

图2中模型基础为：1)初始投资7元/W；2)永久债利率为3%；3)运维支出为每年0.05元/W，且年增长率为3%；4)售电电价为0.42元/kWh，且年增长率为3%；5)年发电量1.5 kWh/Wp；6)50年功率衰减30%；7)第51年更换新组件和逆变器，更换价格的折现值为3.5元/W，折现率5%。

上网电价基本上满足债券本金的利息需求及运作开支即可。由这个角度出发，可计算出上网标杆电价和光伏发电之间的空间，如图3所示。

永久债券概念下的光伏发电成本实际是固定利息加上营运成本的年增长。因此，随着标杆电价的上升，光伏发电成本和标杆电价之间的差值越来越大。在财务意义上来说，这为发展储能及补偿远程电网传输的损失提供了投资空间和基础，使光伏电力可发展成24 h的不间断能源。

图3 上网标杆电价和光伏发电之间的空间

3 总结

光伏发电是未来支持人类生存和发展的主要能源。要快速降低光伏发电的成本，除了提升转换效率外，还可从延长模组、支架及逆变器等设备的寿命入手，降低每度电的折旧。除此之外，通过金融的创新引入永久债券的概念也是快速实施光伏发电平价并网的手段。由长远的角度看，永久债概念结合百年电站的概念是进一步降低发电成本的道路。光伏发电成本和标杆电价之间的剩余空间为引入储能及补偿西电东送的线损提供了基础，使光伏发电有条件进一步发展成为日夜不间断能源。光伏发电的稳定性高，现金流可预测也可依靠，由中长期的角度看，光伏发电的永久债等同于存款，息率低至3%仍具有吸引力。以此计算，当前技术及价格条件下的光伏发电，使用寿命为25年的电站，只需产生0.35元/W的年收益，即可满足债券发行要求的边际条件。以西北地区为例，这代表上网价格低于0.24元/kWh是具有竞争力的发电手段。假如采用百年电站概念，只需产生0.26元/W的年收益即可满足债券的边际条件，这相当于在发电量1.5 kWh/W的情况下，0.18元/kWh的上网价格即可满足要求。

作为国家能源战略的一个重要组成部分，光伏发电是大势所趋，政府需要承担起完善法规、融通智慧的责任，使未来我国不仅是能耗大国，也是领导人类走向新能源的责任大国。通过不断的汇集智慧，1 000 GW的光伏发电项目是可实施的，并在不需公共财政资源的补贴下实现平价并网。