光伏發電項目LCOE模型的應用分析

劉 江，胡 萍

(1.東方電氣風電股份有限公司，四川 德陽 618000；2.四川工程職業技術學院，四川 德陽 618000)

現階段，國內光伏行業的營銷手段通常是低價中標，項目投資者也更傾向于選擇成本造價更低的投資方案。為提高并網光伏發電項目的經濟效益，確保投資收益，對項目進行全面的投資分析十分必要。

國內光伏項目的上網電價為國家發改委制定的標桿電價，在評估并網光伏發電項目時，通常以財務內部收益率(IRR)作為衡量項目投資經濟性的主要指標；歐美等發達國家的光伏項目多采用競價機制來確定上網電價，在項目前期未明確上網電價時，故采用平準化電力成本(levelized cost of electricity, LCOE)進行評估分析[1-2]。目前，我國關于并網光伏發電系統的LCOE研究還不夠深入，對LCOE的應用和理解經常出現偏差。通常容易出現的錯誤是簡單地將財務報表的成本費用度電化和不考慮了資金的時間成本，或照搬國外文獻中的公式而不進行調整。

隨著我國光伏行業不斷發展，電力改革不斷深入，國家能源局擬全面實施以競爭方式配置光伏項目資源，未來LCOE指標必將逐步納入投資項目的評價體系中[3]。

1 平準化度電成本分析方法

1.1 全生命周期成本

平準化度電成本(LCOE)是對項目全生命周期內的成本和發電量進行平準化后計算得到的發電成本，即全生命周期內的成本現值與發電量現值的比值。LCOE在國際上使用較多，是用于評估不同項目、不同地域、不同規模的發電成本的有效方法。全生命周期成本，是指項目在運營期間所發生的全部成本，它包括項目建設費、運行費用、維護費用等，如表1所示。

表1 光伏項目全生命周期成本構成

1.2 LCOE數學模型

LCOE在國際上被廣泛用于新能源發電項目技術成本的評估，由于無須預測發電企業在未來的現金流情況，因此對投資項目發電成本的預測較為有效。

關于LCOE的計算模型[4]，其分析的基礎是基于電站全生命周期內其成本凈現值等于收入凈現值，基本計算模型如式(1)所示：

(1)

式中：N為光伏電站運營期，年；i為折現率；Cn為第n年的總成本；En為第n年的發電量；Bn為第n年的其他收入或補貼；Un為單位發電成本，即是LCOE。

(2)

1.2.1 通用LCOE模型

通用LCOE模型考慮了全生命周期內的折舊抵稅效應及殘值回收影響，將成本分為初始投資、運維成本、固定資產殘值、折舊抵稅[5]，LCOE計算模型如下：

(3)

式中：N為光伏電站運營年限；i為折現率；I0為項目初始投資；VR為光伏電站殘值；Dn為第n年的折舊費用；An為第n年運維成本；En為第n年的發電量；T為企業所得稅率。

通用模型剔除了稅收政策的影響，適用于不同稅收政策的國家或地區之間平準化度電成本的對比。針對國內光伏投資項目評價來說，上述模型未考慮增值稅抵扣、銷售稅金及附加、所得稅等因素對度電成本的影響，使用該模型計算結果帶入光伏項目經濟評價模型中，計算出的IRR都小于預期值。

1.2.2 修正LCOE模型

除考慮光伏項目的初始投資、運維成本、固定資產殘值、折舊抵稅外，結合國內實際情況，修正LCOE模型計入了進項稅抵扣、財務成本、各類稅費等因素影響[6]，修正LCOE公式為：

(4)

式中：VDn為設備進項稅抵扣額；nv為進項稅抵扣周期；An為第n年運維成本；Fn為財務成本；Tn為各類稅費。

2 實例研究

2.1 LCOE測算

以甘肅酒泉地區建設的并網光伏發電項目為例，進行光伏項目LCOE分析，主要邊界條件如下：酒泉光伏電站項目裝機容量50 MW，運營期25年，靜態總投資20 600萬元，建設成本4 120元/kW，建設期利息為403.76萬元，項目動態總投資21 003.76萬元；自有資金比例20%，銀行貸款80%，貸款利率4.9%，還本付息年限按照15年計算，采用等額本金還款方式；首年發電量7 334萬kWh，系統效率80%；組件首年衰減率2%，次年至運營期末年平均衰減率0.7%，綜合限電等因素，運營期等效利用小時數1 320 h/年；固定資產折舊年限15年，殘值率5%，年折舊費為1 195.77萬元，殘值為944.03萬元。年均運維成本240萬元；企業所得稅率25%，增值稅稅率13%，折現率取值7%。

根據本文建立的光伏項目LCOE成本分析修正模型式(4)計算，酒泉光伏發電項目的度電成本為0.230 4元/kWh，上述公式的計算電價為所得稅后電價，且不含增值稅。在此基礎上，推算的含稅度電成本為0.260 3 元/kWh。

2.2 項目敏感性分析

通過分析影響平準化度電成本的關鍵要素，重點選取項目投資(單瓦造價)、發電量(等效利用小時數)、運維成本、融資成本為不確定性因素，對其變化±5%、±10%的情況進行敏感性分析。以本項目為例，LCOE受上述關鍵因素變化影響及其單變量敏感性分析如表2和圖1所示。

表2 LCOE單變量因素敏感性關系

圖1 LCOE單因素敏感性關系

由圖1可以看出，在本項目其他因素不變的情況下，等效利用小時數與LCOE呈負向關系，其變化對LCOE影響最大；單瓦造價與LCOE呈正向關系，其變化對LCOE影響次之。等效利用小時數提高和單瓦造價的下降都會降低本項目的LCOE。另外，可以看到，項目長期貸款利率、運維成本與LCOE也分別呈正向關系，兩者變化對LCOE也存在一定影響，但從敏感性分析圖中可以看出，項目長期貸款利率變化、運維成本變化對LCOE的影響沒有等效利用小時數和單瓦造價那么顯著，其中運維成本在總成本的占比僅為17%左右，其變化對LCOE的影響力最弱。

2.3 折現率的影響

除上述四大影響因素外，折現率選取的大小對項目度電成本也有重要影響。折現率取決于項目資本，反映的是項目投資風險和因為該投資所失去的機會成本。在本次測算中，根據國家發改委和建設部聯合發布的《建設項目經濟評價方法與參數》，將社會折現率定為8%，若將LCOE折現率調整為6%，在其余假定條件不變的情況下，LCOE將下調至0.246 6，見表3。

表3 折現率對LCOE的影響

可以看出，折現率每下降1%，LCOE將產生2%～3%的變化。目前，光伏項目迎來全面平價時代，光伏行業發展愈加成熟，項目收益和風險性均有所下降。此外，全球超低利率趨勢持續，我國長期貸款基準利率從2008年最高峰7.74%下調至目前LPR利率4.65%，降幅近40%。目前，新能源開發商已經普遍下調項目收益率。因此，關于折現率如何選取，建議以項目資金成本為基礎，根據行業收益率和項目風險等因素來綜合考慮。

3 項目平價開發

3.1 降低項目技術投資成本

隨著國家發改委不斷下調光伏發電上網標桿電價，以及政策倒逼光伏企業不斷加大研發投入，增強技術創新能力，光伏平價上網已在不同地區、不同應用場景得以實現。光伏制造商不斷加強自主核心技術的研發，全面掌握產業上游硅料，中游組件，下游逆變器、電站等核心關鍵技術，部件國產化程度不斷提高，設備性能不斷提升，整個光伏市場的不斷增大使得設備銷售單價不斷降低。

此外，光伏產業建立了完善的建設運行服務體系，光伏電站規劃設計、功率預測、施工安裝、運行維護等專業服務化成熟度不斷提高，系統開發成本不斷降低，目前光伏開發的單位千瓦造價已屢創新低，大EPC報價范圍在3.05～5.19元/W之間[7-8]。

3.2 擇優選取優質資源進行開發

根據太陽能各資源區的資源稟賦，結合該地區脫硫煤標桿上網電價，以等效利用小時數和單位造價為主要研究對象，分析不同區域實現平價上網的邊界條件，合理控制項目開發成本，見表4。

表4 三北地區光伏平價項目投資邊界

3.3 降低項目非技術投資成本

光伏初設投資的非技術成本主要包括土地租金和稅費、電網接入費用、基礎設施費、交易成本、前期開發費用、各種攤派以及融資成本等，約占初始投資的10%～20%[9-10]。隨著技術提升，光伏整體技術投資成本下降很快，但是非技術投資成本卻對光伏項目的整體成本下降形成了很大的阻礙，非技術投資成本是多方利益博弈的體現，很大程度上要依賴國家政策的調整來落實項目建設條件，優化投資建設和運營環境，全面降低各項非技術成本。

3.4 提升運維管理水平

運維成本主要包含材料費、人工工資及福利費、修理費及保險費等，通過精細化、數字化、智能化的運營管理模式，科學合理降本增效，在提升光伏電站發電量的同時，有效降低材料費和修理費的支出、攤薄人工費、保險費、其他費用等部分固定費用，從而改善光伏電站的收益，降低度電成本。

4 結 語

本文構建了光伏項目平準化度電成本模型，以甘肅酒泉地區的光伏電站為算例，對本文模型進行驗證，進而識別影響光伏發電項目平準化度電成本的主要因素。其敏感性分析結果表明面，影響案例平準化度電成本的首要因素是項目發電能力(等效利用小時數)，其次是項目建設成本(單瓦造價)，再次是融資成本(貸款利率)，運維成本變化對LCOE的影響相對較弱。傳統的項目財務評價指標IRR以期望收益作為評價標準，而LCOE指標不反映項目投資者的期望收益，是一個成本范疇的評價指標，在上網電價未知的情況下，能夠利用LCOE模型測算項目全生命周期的平準化度電成本，為項目投資決策提供有力的支撐性依據，是對項目傳統經濟評價方法的重要補充。