湖南省分布式光伏發電經濟性及支持政策研究

張武軍

(中國能源建設集團湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

湖南省分布式光伏發電經濟性及支持政策研究

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

張武軍

(中國能源建設集團湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

結合湖南省太陽能資源條件和光伏發電發展現狀，提出分布式光伏發電經濟性分析模型?；趪易钚碌碾妰r補貼政策、湖南省一般工商業用電價格及結構，對省內分布式光伏發電項目按自發自用比例100%、80%和50%這3種模式進行投資效益測算。同時，為帶動光伏產業發展、調整能源結構，參照周邊省份相關經驗，對湖南省分布式光伏發電補貼方案進行研究，建議在國家政策基礎上，出臺省內電價支持政策，并對補貼效果進行分析。

分布式光伏發電；建設成本；內部收益率；等效年發電小時；補貼政策

1 光伏發電發展現狀

太陽能屬于清潔可再生能源，太陽能光伏發電是我國重要的戰略性新興產業，大力推進光伏發電應用對優化能源結構、保障能源安全、改善生態環境、轉變城鄉用能方式具有重大戰略意義。

湖南省太陽能資源條件一般，屬于全國四類地區，年太陽總輻射在3 200～4 600 MJ/m2之間，年平均日照小時數為1 457 h，從總體上看，東部日照資源較西部豐富，東北部的環洞庭湖地區以及湘南的永州、郴州地區相對較豐富，光伏發電年等效利用小時數900 h左右。近年來，在國家 “金太陽”、“光伏建筑一體化”等示范工程建設的推動下，湖南省光伏發電項目取得了一定成果。截至2014年 6月底，全省光伏發電項目已投產 292 MW，在建155 MW，擬建253 MW，均為分布式光伏發電，另有岳陽平江、永州零陵等部分地面光伏電站正在開展前期工作。目前，湖南省太陽能電池組件、多晶硅加工、系統集成、設計咨詢等光伏垂直產業鏈已全面拉通，涌現出了一批有代表性的光伏企業，但由于太陽能資源總體欠優，光伏發電年等效利用小時數較新疆、甘肅等資源富集省份低1 000 h左右，制約了光伏發電大規模發展；另一方面，光伏發電項目單位成本較高，投資回收期較長，開發單位缺乏投資積極性。

為應對美國、歐盟對我國光伏產品 “雙反”調查，推動國內光伏產業持續健康發展，2013年7月，國務院出臺了 《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》 (國發 〔2013〕24號)〔1〕，國家發改委、財政部、國家能源局等相關部委也陸續出臺了一系列支持政策〔2－4〕，上海、江蘇、江西等省在國家政策基礎上，進一步出臺了細化的扶持政策和措施。2014年9月，國家能源局發布 《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》(國能新能〔2014〕406號)〔4〕，鼓勵因地制宜利用廢棄土地、荒山荒漠、農業大棚、灘涂、魚塘、湖泊等建設就地消納的分布式光伏電站；對35 kV及以下電壓等級接入電網、單個項目容量不超過2萬kW且所發電量主要在并網點變電臺區消納的光伏電站項目，納入分布式光伏發電規模指標管理。文中參考國內外分布式光伏發電的相關研究成果和經驗〔5〕，在對湖南省分布式光伏發電項目經濟性分析測算的基礎上，提出了支持分布式光伏發電發展的政策措施和建議。

2 數學建模

2.1 年發電量

太陽能光伏發電系統主要由太陽能電池方陣、控制器和逆變器等組成，年發電量是光伏發電系統經濟性分析的重要指標，與系統所在地的太陽能資源以及系統裝機容量密切相關。光伏發電系統總功率由太陽能輻射參數和負載確定，實際輸出功率還與光伏陣列表面的灰塵及長期使用后性能的衰減系數、蓄電池庫倫效率及逆變器效率密切相關〔10－12〕。分布式光伏發電系統的年發電量為

式中 Ey為太陽能光伏發電系統年有效發電量(kWh/年)；P為總的峰值功率 (W)；η＝ηbηif為太陽能光伏陣列輸出的峰瓦功率轉換成交流功率的總效率，一般取0.6～0.87(其中ηb為蓄電池庫倫效率，取0.8～0.92；ηi為逆變器效率，取0.9～0.96；f為衰減及灰塵等性能衰減系數，取0.8～0.98)；DT(y)為年峰值日照時數。

2.2 系統初始總投資

光伏發電系統總投資為

式中 IC為太陽能光伏發電系統初始總投資 (萬元)；P為光伏電池陣列的峰值功率 (W)；C0為單位容量光伏電池的價格 (元/W)；A為光伏電池陣列以外的總投資系數，表示為〔13〕

式中 A1為蓄電池相對光伏電池陣列的投資系數；A2為控制器、逆變器相對于光伏電池陣列的投資系數；A3為支架、電纜等輔助設施相對于光伏電池陣列的投資系數；A4為施工、運輸等其他費用相對于光伏電池陣列的投資系數。

由式 (2)可知，光伏發電系統總投資可近似線性化，并與電站裝機規模成正比。2010年以來，隨著光伏組件及相關設備材料價格大幅下降 (圖1)，光伏發電系統的單位裝機總投資相應大大降低。

圖1 2010年以來光伏組件和多晶硅價格曲線

2.3 運行費用

光伏發電系統的單位發電量運行費用為式中 OCy為光伏發電系統單位發電量的運行費用(元/kWh)；α為相對于光伏電池陣列的運行費用系數，一般取0.005～0.015；n為系統有效使用年限，取n＝20～25年。

3 經濟性分析

從湖南省資源條件、土地總量、電網條件和國家政策看，光伏發電宜以分布式為主，重點在工業園區、商業聚集區和公共設施區等負荷集中、電價高的區域，利用建筑屋頂及附屬場地建設一批就地消納的分布式光伏發電項目，主要接入10 kV及以下電壓等級電網，按 “自發自用、余電上網”或“全額上網”兩種模式運營。此外，鼓勵用分布式光伏發電指標，因地制宜利用荒山或與農業大棚等結合，建設容量不超過2萬kW、接入35 kV及以下電壓等級的光伏發電項目。

3.1 電價分析

1)上網電價

2014年8月，國家發改委印發 《關于疏導環保電價矛盾有關問題的通知》 (發改價格 [2014] 1908號)，決定自9月1日起在保持銷售電價總水平不變的情況下，適當降低燃煤發電企業上網電價，騰出的電價空間用于進一步疏導環保電價矛盾。按新政策調整后，湖南省現行火電標桿電價為0.494 0元/kWh，居全國第二位，僅次于廣東省。

2)工商業銷售電價

目前，湖南省一般工商業用電價格按照接入電網電壓等級分為不滿1 kV，1～10 kV，35～110 kV和220 kV及以上4檔。2013年，湖南省一般工商業用電量合計 206.6億 kWh，用電平均價格為0.888元/kWh，其中:接入1～10 kV電壓等級用電量163億kWh，占78.9%；接入1 kV以下或10 kV以上電壓等級用電量43.6億kWh，占21.1%，具體如表1所示。

表1 2013年全省一般工商業用電結構表

3)綜合電價

國家分布式光伏發電政策鼓勵屋頂所有者自行投資建設或合同能源管理公司集中連片開發分布式光伏發電項目，降低建設與運營成本，所發電量以自用為主，余量送入電網?？紤]分布式光伏發電系統發電量100%，80%和50%自用3種模式，剩余電量上網，銷售電價按湖南省不滿1 kV一般工商業目錄電價0.886元/kWh、上網電價按現行火電標桿電價0.4940元/kWh測算，對應的綜合電價見表2。

表2 不同比例上網電量模式下電價測算表

由表2可知，分布式光伏發電系統發電量100%自用時，綜合電價為0.886元/kWh；80%自用時，綜合電價為 0.808元/kWh；50%自用時，綜合電價為0.69元/kWh。電站自發自用比例越高，電價優勢越明顯。

3.2 等效發電利用小時

按照太陽能輻射量大小，全國大致可分為5類地區，見表3。

湖南省太陽能資源條件一般，屬全國四類地區，但仍有一定的利用價值，全年太陽總輻射量在3 200～4 600 MJ/m2之間，年平均日照小時數為1 457 h。結合湖南的太陽能資源參數、光照特點以及已投運的興業太陽能湘潭九華示范區20.8 MW集中連片光伏發電項目運行實際情況，當分布式光伏發電系統綜合效率系數η取0.60時，由式 (1)計算得知，裝機1 MW的分布式光伏發電系統年發電量為874 200 kWh，折合等效年發電利用小時約為874 h。

表3 全國太陽能資源分布表

3.3 國家補貼政策

2009年，為促進國內光伏發電產業技術進步和規?；l展，財政部、科技部、國家能源局聯合實施了 “金太陽示范工程”，對光伏發電項目實施初始投資補貼政策。截至2012年底，湖南省共爭取國家 “金太陽示范工程”項目443 MW。另一方面，在政策實施過程中，尤其在項目審批、補貼發放和后期監管上，出現了一系列問題，業主申報項目時積極主動、補貼發放后推進緩慢、甚至有個別業主轉手變賣項目，工程實際進展不理想。2013年初，國家層面已決定不再對 “金太陽示范工程”進行新增申請審批。

2013年7月國務院出臺 《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》 (國發 〔2013〕24號)〔1〕后，國家相關部委相繼出臺了新一輪的光伏發電支持政策。2013年8月，國家發改委印發 《關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》(發改價格 〔2013〕1638號)〔2〕，明確對分布式光伏發電實行按照全電量補貼的政策，電價補貼標準為0.42元/kWh，補貼期限原則上為20年，并根據成本變化適時調整補貼標準。

3.4 投資效益測算

1)邊界條件

影響分布式光伏發電投資效益的因素較多，主要考慮以下邊界條件:

①分布式光伏發電系統發電量考慮 100%，80%和50%自用3種模式，剩余電量上網。

②以1兆瓦單位裝機項目進行測算，等效年發電利用小時取900 h。

③項目收益期按25年、固定資產折舊按15年測算。

④國家電價補貼按 0.42元/kWh，補 20年考慮。

2)測算結果

分布式光伏發電項目3種模式下的投資效益測算結果見表4。國家電價補貼實施前，分布式光伏發電項目投資收益較差，即使在綜合電價較高的模式1(100%自發自用)下，投資回收期仍高達24.3年，項目回報率低，開發單位沒有投資積極性。國家補貼0.42元/kWh、補貼20年的政策實施后，3種模式下對應的分布式光伏發電項目投資回收期分別縮短至13.1年、14.1年和16.0年，投資效益大大改善，企業積極性明顯提高。

表4 分布式光伏發電項目投資效益測算表

4 省內支持政策研究

2013年下半年以來，國家關于分布式光伏發電的支持政策逐漸明朗，特別是電價補貼政策實施后，項目開發單位躍躍欲試，在申報2014年年度建設計劃時非常積極，湖南省獲得國家能源局批復的分布式光伏發電年度指標達到200 MW。但另一方面，由于湖南省太陽能資源條件相對較差，光伏發電利用小時數較低，總體收益不高，離開發單位的預期仍有一定差距，2014年以來，分布式光伏發電項目總體進展緩慢。為拉動省內光伏產業發展、調整能源結構、促進節能減排，需研究省內分布式光伏發電的支持政策。

4.1 周邊省份經驗

近年來，為促進光伏產業健康發展，上海、江蘇、江西、浙江、安徽、河南等多省在國家現行政策基礎上，進一步出臺細化的扶持政策和措施。主要有:

1)上海市。2014年出臺，對納入國家年度建設規模范圍內的分布式光伏發電項目實行度電補貼:工商業用戶0.25元/kWh，個人用戶0.4元/kWh。

2)江蘇省。2012年出臺，對2012－2015年間新投產非國家財政補貼的地面、屋頂、建筑一體化光伏發電項目，上網電價分別為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年出臺，納入 “萬家屋頂光伏發電示范工程”的項目享受省專項資金補助，一期工程補貼4元/W，二期工程暫定3元/W。

4)浙江省。2013年出臺，對光伏發電項目所發電量，實行按照電量補貼的政策，補貼標準為0.1元/kWh。在此基礎上，杭州、嘉興、溫州、桐鄉等市進一步出臺市 (區)級補貼政策和方案。

5)安徽省合肥市。2013年出臺，對使用當地生產組件、逆變器的新建光伏發電項目，補貼0.25元/kWh給運營企業；對委托專業公司管理的屋頂、光電建筑一體化電站，補貼0.02元/kWh給管理公司；連續補貼15年。家庭投資建設光伏發電項目等，按裝機容量一次性補貼2元/W，不再享受市級度電補貼政策。

6)河南省洛陽市。2014年出臺，對2015年底前建成并網發電、且優先使用市內企業生產的組件的分布式光伏發電項目，按其裝機容量給予0.1元/W獎勵，連續獎勵3年。

4.2 省內方案研究

目前，國家和周邊省市對分布式光伏發電實行補貼，主要有初始投資補貼和度電補貼兩類方式。

按照湖南省分布式光伏發電發展規劃，預計2014－2018年新增分布式光伏發電裝機1 000 MW。結合周邊省份經驗和省內財力情況，對分布式光伏發電項目3種自用比例模式下的兩類補貼方式分別進行測算，其中初始投資補貼考慮 1元/W，2元/W和3元/W共3種補貼額度，電價補貼考慮0.10元/kWh，0.20元/kWh和0.30元/kWh共3種補貼額度，測算結果見表5。

表5 湖南省分布式光伏發電補貼方案測算表

初始投資補貼有利于減輕投資者融資壓力，降低發電成本，縮短投資回收期，但財政負擔較重；度電補貼有利于項目可持續運營，促進投資者內部挖潛，提高項目收益，且財政負擔相對較輕。為提高企業的積極性，確保項目運營的可持續性，建議湖南省可按照適度激勵的原則，在國家度電補貼基礎上，對使用省內光伏組件的分布式光伏發電項目，實行電價補貼:2014年投產項目的發電量，省內補貼 0.2元/kWh，補貼期限按 10年考慮；2015－2017年投產項目補貼標準根據成本變化適時調整。

4.3 補貼效果分析

若省內對分布式光伏項目發電量補貼0.2元/kWh、補貼10年，自發自用比例在50%～100%區間時，據測算，項目投資回收期約11.0～13.2年，基本可達到項目開發單位的合理預期，可大大提高其投資積極性。按2014～2018年新增1 000 MW分布式光伏發電項目考慮，省財政補貼總額17.3億元；在項目運營期間，湖南省可獲國家電價補貼70.5億元，拉動光伏產業產值約45億元，增加電量供應210億kWh左右。

5 結論建議

2014年8月初，國家能源局在浙江嘉興組織召開了分布式光伏發電現場交流會，9月出臺了《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》 (國能新能 〔2014〕)，進一步明確將重點支持分布式光伏發電的發展。湖南省太陽能資源條件一般，但仍有一定利用價值，為轉變發展方式、帶動產業發展、調整能源結構，應搶抓國家大力發展光伏發電產業的重要機遇，在國家政策的基礎上，研究出臺省內支持政策，簡化審批程序，實行電價補貼。參照國家及周邊省份經驗，建議對使用省內組件的分布式光伏項目發電量補貼0.2元/kWh，補貼10年。同時，在國際國內應用市場、光伏組件價格等外部環境不發生較大波動的情況下，建議盡量保持政策的持續性和穩定性，推動湖南省光伏發電產業加快發展。

〔1〕國發 〔2013〕24號 關于促進光伏產業健康發展的若干意見〔S〕.2013.

〔2〕國家發展和改革委員會.發改價格 〔2013〕1638號，關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知 〔S〕.2013.

〔3〕國家財政部.財建 〔2013〕390號，關于分布式光伏發電實行按照電量補貼政策等有關問題的通知 〔S〕.2013.

〔4〕國家能源局.國能新能 〔2014〕406號，關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知 〔R〕.2014.

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10.3969/j.issn.1008-0198.2015.02.016

TM615.2

B

1008-0198(2015)02-0051-05

張武軍 (1980)，男，湖南常德人，高級工程師，博士，主要從事電力系統規劃、新能源發電技術及政策研究。

2014-11-20 改回日期:2015-01-05