浅谈光伏发电工程造价管理

仰玉伟

摘要：光伏发电技术是洁净能源的关键技术，是未来再生能源开发的新潮流，虽然目前光伏发电的工程造价仍高于常规燃料，但其潜在的巨大市场已得到了全球的广泛认可，被看作是二十一世纪最有希望的替代燃料。光伏发电的工程造价是影响其发电运营的关键因素，由于光伏工程造价的降低对于太阳能光伏发电技术的发展有着积极的影响，所以通过分析技术变化的情况，就能够有助于判断需要使用什么技术，并且怎样去促进技术的发展。而本文将根据光伏行业发展的特性，对降低光伏发电工程造价的策略展开研究。

关键词：光伏产业；组件工程造价；工程造价

光伏发电是清洁能源的关键领域，是中国未来能源开发的主流。虽然目前光伏发电的工程造价还远高于传统燃料发电，但由于其潜在的巨大市场价值已得到了全球的广泛认可，被看作是中国二十一世纪初最有希望的替代燃料，也有望成为主力能源之一。但鉴于中国光伏领域开发历程短暂、理论研发力度相对薄弱，目前中国光电科技的总体水平依然不高，太阳能动力电池设备和元件的效率和产品质量技术水平依然普遍不及全球先进水准，对先进高效率的太阳能动力电池设备和高纯硅材料制造工艺的研究发展等领域也还滞后于欧日等强国，许多设备仍主要依靠海外进口。所以，目前中国光伏行业仍主要依赖市场需求推动而不是技术发展推动，没有强劲的内在竞争力。光伏发电在国内外都还不具有市场竞争力，它的应用发展需要依赖资金扶持，这严重限制了其规模化成长。

一、光伏发电的原理及技术

（一）光伏发电的基本原理和分类

早在1839年，法国自然科学家埃德蒙·贝克雷尔就认为，光线可以使半导体材料的各个部分之间形成电位差，而这个问题后来就叫作“光生伏打效应”，又称“光伏效应”。太阳能光伏发电的关键和最基础的过程就是采用光伏效应理论，利用太阳能照射于光伏电池上而形成电流。当阳光照射到地球表面后，会产生三个状态转变：反射、吸收和发散，而其中只有吸收的阳光才可以形成有效电流。

当太阳光照耀在太阳光伏电池上时，因为能量被吸收，从而破坏了原有的硅（SilicoN）和硼（BoroN）甚至磷（PhosPhorous）的分子之间和电子间的平衡状态，从而形成了内部电場，又叫作内电势，当正电荷聚集在P区，而负电性聚集在N区，就发生了P-N结，当P-N结吸引光电子，而破坏了他们内部建立的平衡状态，当电子移动到N区，空洞就出现，从而形成了0.5V的开路电压，这就叫作光生伏打效应，这样电位差就使得电流在电路中流过，从而产生直流电能。若干光伏电池（Cell）构成模块（Modules），若干模块连接一起（string）构成太阳能池面（Pannel），若干光伏电池面面（Panel）排列结合一起，构成光伏电池阵列（Array）。

因此光伏电池技术开发也是整个光伏发电体系中十分重要的技术，目前的太阳能电池中大部分为硅电池，硅占据了全部硅电池的百分之九十以上，用的硅是提纯度为“11个9”的纯度，比半导体或者硅芯片只少“2个9”，而又由于提纯硅晶格中成分差异，又分成了多晶硅和单晶硅，所以单晶硅与多晶硅的电池能转化效果也是不相同的。因此不同厂家的，不同成分构成的太阳能电池的转换率是不一样的，而且光伏组件的工程造价在光伏发电系统中的整体工程造价上，也是占有非常高的比重，在60%以上。

光伏发电拥有能量转化过程较少、资源蕴含量取之不竭、燃料品质高、建造周期短、发电方式接近零排放等优点。尤其是从20世纪70年代开始，由于行业的不断研究和设备投资，技术创新，政府政策补贴支持和绿色能源与环保意识的增强，光伏发电作为世界最重要的电能资源，相对于传统的一次性世界能源供求，已经变得更加安全与稳定。

（二）光伏发电的技术特征

一套完善的并网式光伏发电体系，应该分为四大子系统。一是太阳能电池阵列装置，二是控制与直流一交易逆变装置和追踪装置，三是监控装置SCADA，四是汇流箱、变压器和UPS系统及其附属设备。

离网型光伏管理系统和并网型最大的差别就是没有接入到市政公共输电网络中，它是直接从用户侧给负荷电力，所以整个管理系统的能量交换部分也是相同的，只不过在传递能量时候，直接连接到负荷上去，而没有进入市政公共输电网络，另外还有很关键的地方就是在大规模的离网式光伏管理系统中，必须有蓄电池组件或是另外的储能单元管理系统。

二、我国光伏发电及上网现状

光伏发电也是可再生能源，因为它具有许多的优势，比如资源的充裕度和未来潜在的经济效益等，是一类洁净再生能源，具有适用范围应用广泛、长寿命和免维护性等特点。不过它还是有许多问题必须去正视与克服。

1.在晶体硅太阳能电池的产业链中，部分原料和技术与装备均被外国所垄断，而国内太阳能公司则大多集中于动力电池的生产与开发，同时装备和技术研发也与国外水平脱节；并且由于国内目前硅产品提炼工艺大大滞后于发达国家水平，硅产品制造数量极少，无法形成规模效益，也没有市场优势，所以中国国内大量的动力电池制造项目都必须从海外引进，工程造价也长期居高不下。所以，对于中国光电材料公司而言，一方面，必须增加研究投资，做好工艺准备和技术创新，进一步提升光能传输效率，不能仅仅进行单纯来料制造。另一方面，做好上下游并购与整合，建立规模企业，减少整个产品的制造工程造价。

2.由于太阳在辐射光照时的周期性，因为光伏发电系统只能在有阳光的时段内，发电设备才可以正常工作发电，所以，白昼黑夜，一年四季春夏秋冬对光伏发电系统的负载影响都很大，所以如果将光伏发电系统并网，那么，供电系统还需要设置一定容积的发电厂保持旋转备用状态，因为光伏并网发电体系不具有调峰和调频功能，这将对供电系统的早峰负载和晚峰负载产生冲击。但是光伏并网发电体系新增的发电容量，并没有降低对传统旋转组的依赖程度，所以供电系统还需要给光伏发电系统提供大量的旋转备用发电机组，来处理早峰和晚峰的调峰问题。所以光伏并网发电系统向国家电网供电，是以将电能使用小时数降低为代价的。这当然是发电商所不希望见到的。还有，由于昼夜变化，以及东西部时间差和季节的变动，对供电产生的巨大影响。因为日照和负荷之间出现的周期性，光伏技术并网发电率的提高也并没有降低对供电装机容量的要求。

3.由于地理环境或者说自然气象环境的限制，太阳能日照辐射量的改变，或者说自然环境的各类变化，均会导致电力负载的变化，因此如果说某个光伏网络的现场上空阴雨，雾天或是空气污染严重，这就会使得光伏在线的总发电量减少。在这些情形下，电网将以牺牲经济方式的代价，来确保电网的安全平稳运转。

4.关于连接国内电网的基础建设，中国目前并不鼓励较大型的光伏开发的电力接入和计价交换。但针对在输供电侧连接，则问题不少；不过凡是可以大面积使用的，在用户侧连接的，情况也比较严重，举个实例，就说电表的情况，因为中国境内的电表都是单向的，不支持双向，所以一旦从用户侧连接供电，虽然确实给电网输送了电能，不过针对供电局来说，因为电表的记录就是你在消费电能时，是要收费的，并不能补偿给你所提供的电能。另外的情况还是因为电网的安全管理和降耗措施所导致的输电工程造价变动等情况。

5.由于光能转化效率和容量能力的限制，和常规的能源一样，太阳能电池的光能转化效果也是不尽如人意，这就要求光电领域的公司开展不断的、更有效的技术投入，以提高光伏电池的转化效能。因为光伏发电只是DC/AC的光能转化系统，不是传统发电机组的转动惯量，而是变速器的励磁系统，这样大功率、高电流和长距离地由荒漠地区向都市进行电能传递，会对交流输电设备造成技术上和安全性等几个方面的难题，而专门作为利用光电技术并网发电的输电网络，则因为使用效益低下，会对太阳能的使用产生影响。作为借道和兼顾输入光伏并网发电系统功率的输电网络，因负载效率降低，而变得非常的不稳定。因此无论是通过高压交流还是低直流输出，光伏并网发电站均需要安装专门进行无功调压设备。至于对供电系统稳定性的影响，目前还并未看到有关的具体资料。因此光伏并网发电将对供电系统的平稳运营起到多大的作用，目前还不明确。

三、影响光伏发电工程造价的产业特点及政策

（一）光伏发电产业的规模经济特性

规模经济是指增加了产品数量而导致效益提高的情况，体现的是生产要素的集聚水平和效益之间的联系。通过分配就能够提高生产效率，而规模越来越大的公司，其分配也必然越来越精细，这也就形成了专业性和精细分配。由于生产的人员专业程度增加，利用这种聚集效应，提高效率。另外规模企业合理承担研究支出，通过研究支出的扩大，实现创新与开发，提高质量，提高效率与产能，增强产品竞争力，推动产品的成长。

规模经济的最大优点就是：形成巨大的原材料采购网络平台，信息技术和共享，使单位购入的釆购工程造价下降；对管理者、工程项目科技人员和车间设备生产线人才的专门分配与精简，提高工作效率；利于大规模的技术开发经费的投资，推进新产品开发，强化科技模仿和技术创新工作，提高企业竞争力；对工业生产过程实行了规范的整合和规范，促进产业集成与管理。虽然由于生产能力的提高，企业一般的工程造价也会出现降低。但这并不只是代表着工业生产规模越大越好，而是由于规模经济要求的是能够取得良好效益的生产模式。如果公司产品范围拓展到超出规定的范围，边际价值就会逐步减少，或者跌破趋于零，甚至转为负数，造成市场不稳定状态。

（二）光伏产业一体化特性

经济学中，将产业链的几个组成部分的经营发展策略称为纵向一体化。纵向一体化是指企业在两种可能的发展方向上拓展的经营服务的一个发展策略，又分为前向一体和后面一体。前向一体策略指企业自行对本企业商品的再加工，或自然资源的综合利用，或企业成立自身的营销机构来推销本企业的商品或业务。后面一体则指企业自行提供制造已有商品或业务必须的所有或组成部分原料以及半成品。

（三）纵向一体化的优势

1.经济性。釆取这种策略时，公司的对外市场活动将产生以下经济效益：对内管理具备协调的经济效益；信息的经济性；节约工程造价的经济性；维护社会关系的经济效益。

2.有助于开发技术。在特定情形下，纵向一体化创造了更加掌握上游及下游经营关键核心技术的机遇。这些技术信息系统对基础生产经营技术的探索和发展十分关键。如许多领域内的零件生产企业正在发展前向一体化系统。它将有助于掌握零件是怎样完成组装的技术信息。

3.确保供应与需求。纵向一体化可以保证公司在商品供給短缺时期获得足够的供给，并在总需求较低时期能有一条顺畅的产品出口途径。也就是说，通过纵向整合可以降低上下游之间随意终止交易的价格不确定性。当然，在交易的整个流程中，公司内部转让价格也需要及时和市场衔接。

4.影响公司或消费者的价格谈判功能。假如企业在与供货商或客户做生意时，供货商和客户都具有很强的价值谈判能力，而他们的投资收益又高于资本的机会工程造价（机会工程造价：想要获得某些物品所必须舍弃的物品），那么，即便他不会获得任何利益，他们也应该去做。因为一体化损害了对方的价格谈判功能，这不但会压低采购工程造价（后向一体化），甚至增加费用（前向一体化），而且还可能通过减少讨价还价的成本来增加效益。

5.增强差异化能力。纵向一体化可以通过在管理层掌握的区域内创造一些额外利润，从而提高本企业区别于其他公司的差异化水平。

6.提高进入壁垒。公司通过实施一体化战略，从而让产业的新入者趋之若鹜，避免了竞争者直接踏入本公司的业务范畴。同时公司也通过实行一体化战略，不但维持了自身原来的经营，同时拓展了营销业务，同时还有效控制了所属产业的竞争程度，使公司的产品定价具有了更大的自主性，进而获取最大的收益。

7.进入高回报领域。公司现在利用的企业及客户有很大的利益，这表明其从事的领域属于非常规可以进入的领域。在这些前提下，公司采用纵向整合，能够增加公司的收益，并能够提出更具有竞争性的价值。

8.避免被排挤。一旦与竞争对手们合作成为纵向一体化集团，一体化就具备了防御作用。由于与竞争对手的广泛一体化，可以取得很多的来源或者获得一些称心的市场或零售机会。

四、光伏组件工程造价构成及影响因素

（一）光伏发电系统的主要工程造价及构成

光伏发电的造价主要决定于初期投入的多少，目前光伏发电设备的初期投入一般为1.5万元/kw～2.5万元/kw，至于与此相应的运营维护费、融资利息、政府税收政策以及其他影响，一般均属不敏感限制因素，对整个体系的光伏电造价作用也不大。在同样太阳能利用情况下，在限制太阳能光伏开发造价的众多要素中，太阳能光伏组件的价格与质量是最为关键的要素。每一个太阳能光伏电池组件的造价大约占总初期投入的百分之六十以上，其价格也直接决定了其在总投入中的份额；另外，太阳能光伏组件的质量也产生了系统整体的开发量。此外，管理与能量转换系统的造价、项目投入等都是制约光伏发电造价的要素。

（二）光伏发电的组件工程造价及构成

太阳能光伏组件一般由太阳能光伏技术电池片组成，将其封闭在一块充满了氮气，上面都是玻璃的不锈耐酸钢体外壳内，就形成了一种组件。太阳能光伏电池一般分成晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池二个类别，以晶体硅电池为主（包含多晶硅和单品硅光伏电池），其产业化规模很大、制造技术比较完善、商品化程度很高，也是目前的主流产品；以薄膜电池为辅，工艺技术还不完全成熟、产业化规模也相应较小。

（三）影响光伏发电工程造价的主要因素

太阳能组件电池的能量转换效率，对光伏发电的综合发电效益也有很大影响。从理论来说，GaAs太阳电池的极限效能也要超过任何太阳电池的极端效能，因此GaAs太阳能电池组件的禁带长度约在1.4eV，与地面太阳光光谱能力的最值极为相近。从工艺技术水平与加工水平角度看。在不同的工艺水平，电池的效果当然也就有所不同，但为什么原材料几乎都相同，而制作出来的电池效果却差异巨大呢，原因也在于此。水平也自然就与技术设备、技术水平有着很大的关联，一般来讲技术设备越先进，工艺技术也越先进，电池效果自然也越高（工艺技术是技术设备的产品，不是设备工艺根本无法达到）。

五、光伏发电工程造价策略

（一）中国光伏行业成长的潜能很大，也离不开政府的支持

未来十年，世界太阳能光伏发电交易市场预计仍会处于上升趋势，范围将会更加广阔，交易市场的经济性进一步提高，同时中国光伏发电交易市场也已开始大规模启动，中国太阳能光伏产业未来发展将具备更加强大的市场发展保障能力。“十二五”时期，中国光伏产业未来发展将具备更加强大的市场发展保障能力。从外在角度看，一方面，未来发展新能源与可再生能源产业已经成为中国未来发展战略性新兴产业的重要着力点，其发展将会获得更加大的经济发展保障。另一方面，国内外太阳能光伏发电交易市场也已经开始大规模启动，市场潜力空间巨大，国内外市场需求强大；从内因分析，国内外太阳能光电产业已形成较为突出的规模、集群和工程造价效益，企业全球实力突出，这都将促进中国光电制造行业的不断健康成长。

不管从近期还是长远来看，中国光伏发电领域都已开始大规模起步，在未来将有望继续高速成长，并有望为中国国内光伏行业发展带来良好的环境保障。从近期看来，中国太阳能发电项目规模将有望不断增加。其中，国家第二轮光伏电站特许权招标工程、西藏光伏电站项目将持续实施；用户光伏系统以及独立光伏电站项目将进一步缓解中国非电力人员聚集区域的供电问题，而上述项目的启动与建设也将拓展中国光伏发电市场空间。从长期的角度看，中国太阳能光伏发电市场空间巨大、发展潜力极大，将具备至少上亿千瓦的市场潜力。

光伏发电企业的发展离不开国家产业政策的扶持，“十二五”时期，尽管国家光伏发电产业优惠政策尚不完备，但从近期来看，还将不断深入、光伏招标项目规模还将不断增加；就长远发展而言，国家可能适时推出太阳能光伏发电项目上网电价优惠政策，而以上的這些优惠政策都将为中国未来光伏发电领域的发展带来一系列的政策保障。

（二）继续增强中国光伏发电的核心技术，打破高端制造设备进口的格局

就整个光伏产业链上的多晶硅材料生产而言，国内企业单位生产能耗大约为200kwh/kg，国外先进水平约为100～120kwh/kg，较国外先进水平约高出20%～30%。就制造技术设备而言，晶体硅电池用的很多高端技术设备仍需进口，而国产薄膜太阳能电池设备数量和技术与海外市场差异较大，许多公司的薄膜制造技术装备仍由海外市场进口，因此产业化步伐较慢。就太阳能光伏电池及其辅助材料而言，主要产品仍以仿制进出口产品居多。所以，中国光伏行业虽然取得了很大进步，但是国内光伏产品和相关材料公司的技术与海外一样，还是比较薄弱，工艺也缺乏全面创新，产品数量还比较少，总体的国际竞争力还是有限。

（三）识别工程造价下降的关键驱动因素，配套促进工程造价下降的产业政策

根据中国光伏行业发展的特征，其产业链中包括了技术提升、生产制造、生产经验的提高、市场使用规模的增加等，各种因素对光伏建设工程造价降低的程度均具有一定的影响，光伏发电工程造价中最关键的因素是组件建设工程造价，而组件光能转化效果对于组件建设工程造价降低也有着关键意义。就产品建设工程造价而言，中国太阳能电池组件公司有着较为突出的产品建设工程造价优势。

不过这种工程造价优势会因为科学技术的影响改变，案例分析表明通过研究投入的知识累积与创新，可以提升电池组部件的转换效能，减少组件的建造工程造价，所以国内必须认识科技与研究投资对减少组装建造工程造价的重要性，大力开展配套建造工程造价降低的产业政策，促使公司进行科技投资与研究。同时，也需要看到中国目前仍处在光伏发电规模化发展的起步阶段，必须及时推出电价的关键税收补偿优惠政策，并加强对行业发展的支持力度和调控力量，彻底改变中国国内太阳能光伏发电系统行业对国内外市场价格依赖性的根本困局。此外，中国光伏发电市场的商业化发展还需要现有电力系统，市场价格与调度等环节的显著提升，还需要与现代电力系统市场及其他参与者之间的密切配合。

六、结语

光伏发电技术是清洁电源的核心领域，是未来能源领域的主流。随着世界各国光伏发电政策的逐步成熟，以及国内产业结构的逐步完善。中国在光伏领域的基础建设上完成了新的历史性跨越，但同时也面临着不容忽视的社会、环境与技术挑战，中国的光伏行业还存在着工程造价高昂、技术推广困难、管理缺乏经验等困难。而太阳能光伏发电的工程造价则是影响中国太阳能发电系统企业正常运营的重要因素，工程造价的降低对光伏发电技术的开发具有良好的影响。

参考文献：

[1]祁睿.光伏发电工程造价管理探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2017（20）：46.

[2]李博，陈国龙，吕忠华等.光伏发电站无功系统设计[J].东北电力技术，2018，39（03）：60-62.

（作者单位：国能陈家港发电有限公司）