分布式光伏发电项目投资决策分析

□文/王 悦 海日古丽·斯干旦

（天津商业大学经济学院 天津）

［提要］为应对全球变暖，世界各国以全球协约的方式减少温室气体的排放。秉承共建人类命运共同体的态度，我国于2020年9月22日宣布将提高贡献力度，力争于2030年前完成“碳达峰”、2060年前完成“碳中和”。太阳能发电无排放、无噪音、技术完善、安全可行，是未来最清洁、可靠的能源。我国太阳能资源分布均匀，拥有巨大的开发潜能。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费。河南永威安防公司以“合同能源管理，余电上网”模式参与分布式光伏发电项目。本文基于财务视角，以河南永威安防公司为例，对企业分布式光伏发电决策进行成本-收益分析，从而为类似的经济组织提供决策参考。

在技术不断进步的背景下，光伏能源得到国家大力发展和支持，河南永威安防公司管理层以及发展战略部门深刻意识到公司目前所拥有的厂房屋顶，由于长时间被闲置，造成了资源的浪费，如何才能更高效的利用闲置资源，为公司创造价值，这个关键性的问题在寻找解决方案的同时相关部门期望能够合理采取分布式光伏发电项目来达到资源的最大化利用。影响光伏发电效益的因素有且不限于系统安装成本、上网电价、补贴、贷款利息及系统发电量等。对光伏发电项目进行分析之后发现，电价对此项目的投资回报所带来的影响更为显著。本文将从一系列的研究中选择最适合河南永威公司的投资方案，为解决高效利用闲置资源提供科学、合理的决策方案。

一、案例公司背景及技术优势

（一）案例公司背景。河南永威安防公司是一家拥有31条生产线的亚洲规模最大的高压装饰板生产企业。公司经营防火材料、防弹产品的研发、生产、销售。公司是河南省的规模以上企业。公司自建厂房的屋顶目前全部闲置，可利用面积约30，000平方米，屋顶较为平整。若能采取现有的环保清洁能源项目，不仅能够为公司带来经济利益，也促使公司成为绿色能源企业的标杆，增强企业的社会效益。

（二）分布式光伏发电

1、分布式光伏发电的内涵。分布式光伏发电主要采取的设备是光伏电阻，简单来说是把光能转化为电能。在太阳光辐照下，太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳发出的光能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，接入配电室经由并网柜完成并网，直接供给用户负载，若有多余电力则直接反馈给公用电网。阴雨天或夜晚，当系统不产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时，由公用电网向用户负载供电基本上我们可以根据设备的串联或者并联来加以改变发电功率的大小。分布式光伏发电在组装中可以极大地缩短建设时间，可以根据需求建立在屋顶上，可以有效地减少对房屋面积的占用，最重要的是在使用及维护过程中定时定点进行除尘即可。

2、分布式光伏发电的优势

（1）为能源企业增加绿色能源供给，带来经济效益和社会效益。有效利用建筑闲置屋面，享受电价优惠政策，节省企业电费支出。利用太阳能资源，替代和减少化石能源，有利于企业树立节能减排的良好社会形象。

（2）光伏组件是天然的隔热板，隔热保温，减少制冷和取暖费用。光伏屋顶电站与屋面基层间形成的空气缓冲层能在夏季为光伏组件散热，在冬季阻止室内热量散失，起到隔热保温的作用。

（3）光伏组件对原有的金属屋顶起到保护作用，延长厂房使用寿命。安装光伏屋顶电站后，防止阳光、雨水对屋顶的侵蚀，延缓了屋顶的使用寿命，减少了屋顶维护、更换所产生的费用。

（4）建设周期短，建设期间对企业生产影响小。分布式光伏发电项目建设周期约为11周左右，建设期间对于厂房生产影响小，对于企业来说获取能源花费的时间较短。

（5）太阳能资源“取之不尽、用之不竭”，被认为是未来最有发展前景的资源。我国太阳能资源丰富、分布较为均匀，太阳能资源近乎“取之不尽，用之不竭”。此外，太阳能资源受市场不稳定因素影响较小。

（6）“十四五”期间着重推进“双碳”工作，政府在分布式光伏发电项目上给予政策扶持。中央层面积极推进大规模、高质量发展光伏工作；地方层面通过推进整县屋顶分布式光伏试点、财政补贴等方式促进光伏发电项目运行。

二、分类讨论

（一）分布式光伏发电项目模式。屋顶分布式光伏发电项目运营模式可以分为四类：（1）自建电站，发电全部并网；（2）自建自用，余电上网；（3）合同能源管理，发电全部并网；（4）合同能源管理，余电上网。其中，前两类属于自建模式，后两类属于合同能源管理模式。案例公司属于（4）模式，只对（4）模式进行论述。

“合同能源管理，余电上网”模式下的单位净收益。“合同能源管理，余电上网”的经营模式为，在合同期内，合同公司筹资建设屋顶光伏发电项目，合作公司拥有该项目的所有权，以电费打折的方式将节能收益的一部分分享给能源使用单位；合同期满后，项目所有权无偿转移至能源使用单位。该模式下，能源使用单位的净收益=合同期内优惠电费收益+合同期满后节省电费收益+合同期满后并网收益=合同期内能源使用单位用电量×与合同公司的协议电价+国家电网市价×合同期满后能源使用单位用电量+国家电网收购电价×合同期满后并网电量。

（二）屋顶分布式光伏发电项目经济效益评价指标

1、静态评价指标

（1）投资回收期（P）。评价项目投资回收能力的指标是投资回收期。在不考虑资金时间价值的情况下，项目的净收益冲抵初始投资所需要的时间。其特点是没有考虑资金的时间价值。用t表示屋顶光伏发电系统的投资回收期，Ct是第t期的光伏发电系统的净现金流入，C0是光伏发电系统的初始投资额，则有：

其中，T为累计净现金流量为正的最小年份。

（2）投资回报率（ROI）。评价项目获利能力的指标是投资回报率。在不考虑资金时间价值的情况下，项目方案正常生产年份中，单位投资每年所创造的年净收益额。其特点是没有考虑资金的时间价值，ROI越大，项目盈利能力越强。用NI表示项目在生命周期内的净收益总额，用TI表示屋顶光伏发电总投资，则有：

2、动态评价指标

（1）净现值。评价项目盈利能力的重要指标是净现值，即投资方案所产生的净现金流量以既定的资金成本率为折现率折现之后与初始投资额现值的差额。与静态指标不同，该指标考虑到资金的时间价值，更贴近实际情况。净现值大于零则方案可行，且净现值越大，方案越可行，投资效益越优。用NCFt表示光伏发电系统第t期的净现金流量，i表示折现率，n是预计的光伏发电系统的使用年限，则有：

（2）内含报酬率。评价项目可行性的相对数指标是内含报酬率，指项目的净现值为零时的折现率，即某项投资处于盈亏平衡点时的折现率。其特点是考虑了资金的时间价值，具有动态性。内含报酬率越高，偿债能力越强，项目的盈利性越好。已知基准贴现率，当内含报酬率大于基准贴现率，偿债能力强，项目可行；反之，则不可行。用NCFt表示光伏发电系统第t期的净现金流量，i表示折现率，n是预计的光伏发电系统的使用年限，则有：

三、屋顶分布式发电项目技术经济评价指标体系的应用

（一）合同能源管理模式下节能收益分享方案

1、电费打折方式分享节能收益。合作企业以电费打折的形式分享节能收益。消纳方使用光伏电，供能方根据消纳方每月使用电量电费单价进行打折：

（高峰用电量×甲方向电网购高峰时电价0.9425）×85%

（平时用电量×甲方向电网购电平时电价0.6142）×85%

（谷时用电量×甲方向电网购电谷时电价0.2925）×85%

为便于计算相对收益，测算采取客户白天峰时、平时的加权平均：用电价格为0.7619元/度（峰值电价0.9425×45%+平值电价0.6142×55%），假设该项目所发电量基本100%自发自用，能源使用企业享受85%的光伏用电优惠，度电优惠=0.7619×15%=0.1143元/度。合作企业实际收益0.7619×85%=0.6476元/度。

2、碳排放收益分成的方式分享节能收益。合作公司与能源使用公司按照5∶5分成的方式分享节能收益。根据2021年全国碳排放交易均价40元/吨得出：年均碳排放收益=76，120元，25年折扣电费总收入=1，903，000元。限于篇幅，本文在后续进行净现值、投资回收期以及内含报酬率时并未将碳排放收益考虑在内。

3、其他隐性收益。新能源发电质量高、谐波少，可减少用户原变压器的负载损耗；光伏组件作为隔热板，顶层空调节能20%～30%，减少企业的制冷支出；光伏组件对原有的金属屋顶起到保护作用，屋顶防水老化速度减缓20%～40%；屋顶大修次数在25年内减少1～2次，减少屋顶维护费用；在国家大力推进“双碳”目标的背景下，光伏发电亦可彰显企业积极承担社会责任，帮助提升企业形象；有效避免高能耗企业用电被实行惩罚性电价，可大大节省企业电费。

（二）分布式光伏发电项目年发电量测算

1、地理区位。河南永威安防公司所在的焦作市位于河南省西北部，北依太行山，南临黄河，总面积约为4，071平方千米。在焦作北部太行山南麓分布着约500平方千米的山前岗地和砾石倾斜平地，地质坚硬稳固，地层耐力巨大，且近邻矿点、水源、交通干线和城镇，是极为理想的工业用地，同时也非常适宜建造高层建筑。从分布式光伏发电项目而言，河南省焦作市是较为理想的地理区位。

2、气候气象。焦作市属温带季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，四季分明，年均气温12.8°C～14.8°C。7月最热，月均气温为27°C～28°C；1月最冷，月均气温为-3°C～1°C；历史极端最高43.6°C（1966年6月22日），历史最低气温-22.4°C（1990年2月1日）。焦作市逐月气温如图1所示。（图1）

图1 焦作市逐月气温特征图

本项目地位于北纬35.18°，东经112.89°，从美国国家航空航天局（NASA）官方网站上得到的气象数据如表1所示。（表1）

表1 方位角0°时倾斜面上月平均太阳辐照一览表（单位：kWh/m2/day）

根据表1中美国国家航空航天局（NASA）官方网站上得到的气象数据可知，倾角为6度时，日均峰值日照时数为4.15h/D。太阳电池第一年衰减率（即光致衰减率）约为2.5%，第2～25年每年衰减率为0.7%，由此综合计算可估算年发电量，如表2所示。（表2）

表2 估计的年发电量一览表

（三）基于财务视角对分布式光伏发电项目投资决策分析。在暂不考虑节约标煤所得奖励补助，也不考虑运维支出的情况下，计算光伏发电系统的投资收益明细，如表3所示。（表3）

表3 河南永威安防公司分布式光伏发电收益明细一览表

假定贴现率为4%，通过公式计算得河南永威安防公司的净现值为6，303，231.01万元。由于项目由合作公司投资建设，能源使用公司无须投入资金，所以对于河南永威安防公司来说该项目投资收益率内部收益率趋于无穷大。

通过公式计算得合同能源管理公司的投资回收期为10.22年，合同能源管理公司的净现值为11，223，010.85万元，内部收益率为7.7%。此外，光伏发电的后续维护成本较低，分析过程中忽略不计。（表4）

表4 合作公司分布式光伏发电收益明细一览表

综上，分布式光伏发电基于就近发电，就近消纳的原则，将太阳能直接转化为电能，不仅为能源使用企业提供数十载的发电量经济收益，并助力国家“双碳”目标实现。本文基于财务视角研究及分析了“合同能源管理，余电上网”的光伏发电模式，目前更具可行性。因为光伏发电项目投资成本大，投资回收期长，采用合同能源模式运营屋顶光伏发电系统，相关的公司与用户之间的合同期限也很长。因此，会产生很多不可抗力因素，增加自身的风险，对于合同能源管理运营模式的风险及可实施性有待深入研究。