湖南省分布式光伏发电经济性及支持政策研究

2015-03-16张武军

湖南电力 2015年2期

关键词：电价湖南省分布式

张武军

(中国能源建设集团湖南省电力勘测设计院，湖南长沙 410007)

湖南省分布式光伏发电经济性及支持政策研究

Study on economy and support policy of distributed photovoltaic power in Hunan

张武军

(中国能源建设集团湖南省电力勘测设计院，湖南长沙 410007)

结合湖南省太阳能资源条件和光伏发电发展现状，提出分布式光伏发电经济性分析模型。基于国家最新的电价补贴政策、湖南省一般工商业用电价格及结构，对省内分布式光伏发电项目按自发自用比例100%、80%和50%这3种模式进行投资效益测算。同时，为带动光伏产业发展、调整能源结构，参照周边省份相关经验，对湖南省分布式光伏发电补贴方案进行研究，建议在国家政策基础上，出台省内电价支持政策，并对补贴效果进行分析。

分布式光伏发电；建设成本；内部收益率；等效年发电小时；补贴政策

1 光伏发电发展现状

太阳能属于清洁可再生能源，太阳能光伏发电是我国重要的战略性新兴产业，大力推进光伏发电应用对优化能源结构、保障能源安全、改善生态环境、转变城乡用能方式具有重大战略意义。

湖南省太阳能资源条件一般，属于全国四类地区，年太阳总辐射在3 200～4 600 MJ/m2之间，年平均日照小时数为1 457 h，从总体上看，东部日照资源较西部丰富，东北部的环洞庭湖地区以及湘南的永州、郴州地区相对较丰富，光伏发电年等效利用小时数900 h左右。近年来，在国家 “金太阳”、“光伏建筑一体化”等示范工程建设的推动下，湖南省光伏发电项目取得了一定成果。截至2014年 6月底，全省光伏发电项目已投产 292 MW，在建155 MW，拟建253 MW，均为分布式光伏发电，另有岳阳平江、永州零陵等部分地面光伏电站正在开展前期工作。目前，湖南省太阳能电池组件、多晶硅加工、系统集成、设计咨询等光伏垂直产业链已全面拉通，涌现出了一批有代表性的光伏企业，但由于太阳能资源总体欠优，光伏发电年等效利用小时数较新疆、甘肃等资源富集省份低1 000 h左右，制约了光伏发电大规模发展；另一方面，光伏发电项目单位成本较高，投资回收期较长，开发单位缺乏投资积极性。

为应对美国、欧盟对我国光伏产品 “双反”调查，推动国内光伏产业持续健康发展，2013年7月，国务院出台了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》 (国发〔2013〕24号)〔1〕，国家发改委、财政部、国家能源局等相关部委也陆续出台了一系列支持政策〔2－4〕，上海、江苏、江西等省在国家政策基础上，进一步出台了细化的扶持政策和措施。2014年9月，国家能源局发布《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》(国能新能〔2014〕406号)〔4〕，鼓励因地制宜利用废弃土地、荒山荒漠、农业大棚、滩涂、鱼塘、湖泊等建设就地消纳的分布式光伏电站；对35 kV及以下电压等级接入电网、单个项目容量不超过2万kW且所发电量主要在并网点变电台区消纳的光伏电站项目，纳入分布式光伏发电规模指标管理。文中参考国内外分布式光伏发电的相关研究成果和经验〔5〕，在对湖南省分布式光伏发电项目经济性分析测算的基础上，提出了支持分布式光伏发电发展的政策措施和建议。

2 数学建模

2.1 年发电量

太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、控制器和逆变器等组成，年发电量是光伏发电系统经济性分析的重要指标，与系统所在地的太阳能资源以及系统装机容量密切相关。光伏发电系统总功率由太阳能辐射参数和负载确定，实际输出功率还与光伏阵列表面的灰尘及长期使用后性能的衰减系数、蓄电池库伦效率及逆变器效率密切相关〔10－12〕。分布式光伏发电系统的年发电量为

式中 Ey为太阳能光伏发电系统年有效发电量(kWh/年)；P为总的峰值功率 (W)；η＝ηbηif为太阳能光伏阵列输出的峰瓦功率转换成交流功率的总效率，一般取0.6～0.87(其中ηb为蓄电池库伦效率，取0.8～0.92；ηi为逆变器效率，取0.9～0.96；f为衰减及灰尘等性能衰减系数，取0.8～0.98)；DT(y)为年峰值日照时数。

2.2 系统初始总投资

光伏发电系统总投资为

式中 IC为太阳能光伏发电系统初始总投资 (万元)；P为光伏电池阵列的峰值功率 (W)；C0为单位容量光伏电池的价格 (元/W)；A为光伏电池阵列以外的总投资系数，表示为〔13〕

式中 A1为蓄电池相对光伏电池阵列的投资系数；A2为控制器、逆变器相对于光伏电池阵列的投资系数；A3为支架、电缆等辅助设施相对于光伏电池阵列的投资系数；A4为施工、运输等其他费用相对于光伏电池阵列的投资系数。

由式 (2)可知，光伏发电系统总投资可近似线性化，并与电站装机规模成正比。2010年以来，随着光伏组件及相关设备材料价格大幅下降 (图1)，光伏发电系统的单位装机总投资相应大大降低。

图1 2010年以来光伏组件和多晶硅价格曲线

2.3 运行费用

光伏发电系统的单位发电量运行费用为式中 OCy为光伏发电系统单位发电量的运行费用(元/kWh)；α为相对于光伏电池阵列的运行费用系数，一般取0.005～0.015；n为系统有效使用年限，取n＝20～25年。

3 经济性分析

从湖南省资源条件、土地总量、电网条件和国家政策看，光伏发电宜以分布式为主，重点在工业园区、商业聚集区和公共设施区等负荷集中、电价高的区域，利用建筑屋顶及附属场地建设一批就地消纳的分布式光伏发电项目，主要接入10 kV及以下电压等级电网，按 “自发自用、余电上网”或“全额上网”两种模式运营。此外，鼓励用分布式光伏发电指标，因地制宜利用荒山或与农业大棚等结合，建设容量不超过2万kW、接入35 kV及以下电压等级的光伏发电项目。

3.1 电价分析

1)上网电价

2014年8月，国家发改委印发《关于疏导环保电价矛盾有关问题的通知》 (发改价格 [2014] 1908号)，决定自9月1日起在保持销售电价总水平不变的情况下，适当降低燃煤发电企业上网电价，腾出的电价空间用于进一步疏导环保电价矛盾。按新政策调整后，湖南省现行火电标杆电价为0.494 0元/kWh，居全国第二位，仅次于广东省。

2)工商业销售电价

目前，湖南省一般工商业用电价格按照接入电网电压等级分为不满1 kV，1～10 kV，35～110 kV和220 kV及以上4档。2013年，湖南省一般工商业用电量合计 206.6亿 kWh，用电平均价格为0.888元/kWh，其中:接入1～10 kV电压等级用电量163亿kWh，占78.9%；接入1 kV以下或10 kV以上电压等级用电量43.6亿kWh，占21.1%，具体如表1所示。

表1 2013年全省一般工商业用电结构表

3)综合电价

国家分布式光伏发电政策鼓励屋顶所有者自行投资建设或合同能源管理公司集中连片开发分布式光伏发电项目，降低建设与运营成本，所发电量以自用为主，余量送入电网。考虑分布式光伏发电系统发电量100%，80%和50%自用3种模式，剩余电量上网，销售电价按湖南省不满1 kV一般工商业目录电价0.886元/kWh、上网电价按现行火电标杆电价0.4940元/kWh测算，对应的综合电价见表2。

表2 不同比例上网电量模式下电价测算表

由表2可知，分布式光伏发电系统发电量100%自用时，综合电价为0.886元/kWh；80%自用时，综合电价为 0.808元/kWh；50%自用时，综合电价为0.69元/kWh。电站自发自用比例越高，电价优势越明显。

3.2 等效发电利用小时

按照太阳能辐射量大小，全国大致可分为5类地区，见表3。

湖南省太阳能资源条件一般，属全国四类地区，但仍有一定的利用价值，全年太阳总辐射量在3 200～4 600 MJ/m2之间，年平均日照小时数为1 457 h。结合湖南的太阳能资源参数、光照特点以及已投运的兴业太阳能湘潭九华示范区20.8 MW集中连片光伏发电项目运行实际情况，当分布式光伏发电系统综合效率系数η取0.60时，由式 (1)计算得知，装机1 MW的分布式光伏发电系统年发电量为874 200 kWh，折合等效年发电利用小时约为874 h。

表3 全国太阳能资源分布表

3.3 国家补贴政策

2009年，为促进国内光伏发电产业技术进步和规模化发展，财政部、科技部、国家能源局联合实施了 “金太阳示范工程”，对光伏发电项目实施初始投资补贴政策。截至2012年底，湖南省共争取国家 “金太阳示范工程”项目443 MW。另一方面，在政策实施过程中，尤其在项目审批、补贴发放和后期监管上，出现了一系列问题，业主申报项目时积极主动、补贴发放后推进缓慢、甚至有个别业主转手变卖项目，工程实际进展不理想。2013年初，国家层面已决定不再对 “金太阳示范工程”进行新增申请审批。

2013年7月国务院出台《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》 (国发〔2013〕24号)〔1〕后，国家相关部委相继出台了新一轮的光伏发电支持政策。2013年8月，国家发改委印发《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》(发改价格〔2013〕1638号)〔2〕，明确对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为0.42元/kWh，补贴期限原则上为20年，并根据成本变化适时调整补贴标准。

3.4 投资效益测算

1)边界条件

影响分布式光伏发电投资效益的因素较多，主要考虑以下边界条件:

①分布式光伏发电系统发电量考虑 100%，80%和50%自用3种模式，剩余电量上网。

②以1兆瓦单位装机项目进行测算，等效年发电利用小时取900 h。

③项目收益期按25年、固定资产折旧按15年测算。

④国家电价补贴按 0.42元/kWh，补 20年考虑。

2)测算结果

分布式光伏发电项目3种模式下的投资效益测算结果见表4。国家电价补贴实施前，分布式光伏发电项目投资收益较差，即使在综合电价较高的模式1(100%自发自用)下，投资回收期仍高达24.3年，项目回报率低，开发单位没有投资积极性。国家补贴0.42元/kWh、补贴20年的政策实施后，3种模式下对应的分布式光伏发电项目投资回收期分别缩短至13.1年、14.1年和16.0年，投资效益大大改善，企业积极性明显提高。

表4 分布式光伏发电项目投资效益测算表

4 省内支持政策研究

2013年下半年以来，国家关于分布式光伏发电的支持政策逐渐明朗，特别是电价补贴政策实施后，项目开发单位跃跃欲试，在申报2014年年度建设计划时非常积极，湖南省获得国家能源局批复的分布式光伏发电年度指标达到200 MW。但另一方面，由于湖南省太阳能资源条件相对较差，光伏发电利用小时数较低，总体收益不高，离开发单位的预期仍有一定差距，2014年以来，分布式光伏发电项目总体进展缓慢。为拉动省内光伏产业发展、调整能源结构、促进节能减排，需研究省内分布式光伏发电的支持政策。

4.1 周边省份经验

近年来，为促进光伏产业健康发展，上海、江苏、江西、浙江、安徽、河南等多省在国家现行政策基础上，进一步出台细化的扶持政策和措施。主要有:

1)上海市。2014年出台，对纳入国家年度建设规模范围内的分布式光伏发电项目实行度电补贴:工商业用户0.25元/kWh，个人用户0.4元/kWh。

2)江苏省。2012年出台，对2012－2015年间新投产非国家财政补贴的地面、屋顶、建筑一体化光伏发电项目，上网电价分别为2012年1.3元/kWh，2013年1.25元/kWh，2014年1.2元/kWh和2015年1.15元/kWh。

3)江西省。2013年出台，纳入 “万家屋顶光伏发电示范工程”的项目享受省专项资金补助，一期工程补贴4元/W，二期工程暂定3元/W。

4)浙江省。2013年出台，对光伏发电项目所发电量，实行按照电量补贴的政策，补贴标准为0.1元/kWh。在此基础上，杭州、嘉兴、温州、桐乡等市进一步出台市 (区)级补贴政策和方案。

5)安徽省合肥市。2013年出台，对使用当地生产组件、逆变器的新建光伏发电项目，补贴0.25元/kWh给运营企业；对委托专业公司管理的屋顶、光电建筑一体化电站，补贴0.02元/kWh给管理公司；连续补贴15年。家庭投资建设光伏发电项目等，按装机容量一次性补贴2元/W，不再享受市级度电补贴政策。

6)河南省洛阳市。2014年出台，对2015年底前建成并网发电、且优先使用市内企业生产的组件的分布式光伏发电项目，按其装机容量给予0.1元/W奖励，连续奖励3年。

4.2 省内方案研究

目前，国家和周边省市对分布式光伏发电实行补贴，主要有初始投资补贴和度电补贴两类方式。

按照湖南省分布式光伏发电发展规划，预计2014－2018年新增分布式光伏发电装机1 000 MW。结合周边省份经验和省内财力情况，对分布式光伏发电项目3种自用比例模式下的两类补贴方式分别进行测算，其中初始投资补贴考虑 1元/W，2元/W和3元/W共3种补贴额度，电价补贴考虑0.10元/kWh，0.20元/kWh和0.30元/kWh共3种补贴额度，测算结果见表5。

表5 湖南省分布式光伏发电补贴方案测算表

初始投资补贴有利于减轻投资者融资压力，降低发电成本，缩短投资回收期，但财政负担较重；度电补贴有利于项目可持续运营，促进投资者内部挖潜，提高项目收益，且财政负担相对较轻。为提高企业的积极性，确保项目运营的可持续性，建议湖南省可按照适度激励的原则，在国家度电补贴基础上，对使用省内光伏组件的分布式光伏发电项目，实行电价补贴:2014年投产项目的发电量，省内补贴 0.2元/kWh，补贴期限按 10年考虑；2015－2017年投产项目补贴标准根据成本变化适时调整。

4.3 补贴效果分析

若省内对分布式光伏项目发电量补贴0.2元/kWh、补贴10年，自发自用比例在50%～100%区间时，据测算，项目投资回收期约11.0～13.2年，基本可达到项目开发单位的合理预期，可大大提高其投资积极性。按2014～2018年新增1 000 MW分布式光伏发电项目考虑，省财政补贴总额17.3亿元；在项目运营期间，湖南省可获国家电价补贴70.5亿元，拉动光伏产业产值约45亿元，增加电量供应210亿kWh左右。

5 结论建议

2014年8月初，国家能源局在浙江嘉兴组织召开了分布式光伏发电现场交流会，9月出台了《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》 (国能新能〔2014〕)，进一步明确将重点支持分布式光伏发电的发展。湖南省太阳能资源条件一般，但仍有一定利用价值，为转变发展方式、带动产业发展、调整能源结构，应抢抓国家大力发展光伏发电产业的重要机遇，在国家政策的基础上，研究出台省内支持政策，简化审批程序，实行电价补贴。参照国家及周边省份经验，建议对使用省内组件的分布式光伏项目发电量补贴0.2元/kWh，补贴10年。同时，在国际国内应用市场、光伏组件价格等外部环境不发生较大波动的情况下，建议尽量保持政策的持续性和稳定性，推动湖南省光伏发电产业加快发展。

〔1〕国发〔2013〕24号关于促进光伏产业健康发展的若干意见〔S〕.2013.

〔2〕国家发展和改革委员会.发改价格〔2013〕1638号，关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知〔S〕.2013.

〔3〕国家财政部.财建〔2013〕390号，关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知〔S〕.2013.

〔4〕国家能源局.国能新能〔2014〕406号，关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知〔R〕.2014.

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