我國新能源產業的成本及經濟效益分析
——以分布式光伏發電為例

宗媛

（江蘇龍騰工程設計股份有限公司 江蘇南京 210014）

隨著我國經濟結構的轉型，第三產業的發展表現出更加分散的能源需求[1]。分布式光伏已成為一種具有廣闊應用前景的發電技術，為能源市場和客戶帶來了顯著效益。發展分布式光伏基于我國實際國情和集中式光伏的經驗教訓的正確選擇[2]。通過大規模的政府補貼、減稅計劃或優惠的光伏電價等政策激勵措施，促進了分布式光伏的發展。光伏組件和逆變器成本的快速下降趨勢(預計未來幾年將繼續下降)使得在屋頂或立面上安裝光伏電站的經濟效益顯著，進一步促進了分布式光伏的發展。

近年來，分析分布式光伏的成本問題和經濟效益受到關注。目前，已有諸多學者對分布式光伏的成本和經濟效益進行了系列研究，以期對該問題進行有效管控，但研究呈現出零散與龐雜之勢，且缺乏對未來發展趨勢的系統分析和全面判斷。基于此，本文首先通過文獻調研，梳理了我國分布式光伏的成本構成。其次，基于分布式光伏技術與成本的內在關系，探討了未來的技術發展方向和成本變化趨勢。最后，通過平準化度電成本(Levelized Cost of Energy，LCOE)和內部收益率(Internal Rate of Return，IRR)兩個指標來衡量分布式光伏的經濟表現及其變化趨勢。根據以上分析提出了相關政策建議，以促進分布式光伏發電產業的持續發展。

1 成本

1.1 成本構成

分布式光伏的成本主要包括：投資成本、運維成本和財務成本[3]。

分布式光伏的投資成本由光伏組件成本、系統平衡成本(Balance of System， BOS)和其他成本組成。光伏組件成本是由原材料成本決定的，特別是硅料成本，電池加工/制造成本和模塊組裝成本。目前，對于傳統的分布式光伏項目，投資成本大約為5元/瓦。在投資成本中，光伏組件成本占投資成本的46%，所占比重最大，該成本主要與產業鏈中的硅材料、硅片和電池三個環節有關。系統平衡成本占總投資成本的30%，其中匯流箱、配電柜、并網成本相對較高。其他成本占投資成本的24%，然而由于對項目場地的屬性定義模糊，分布式光伏的其他成本難以衡量，需要結合具體項目來考慮。對于裝機容量較大的項目，可能需要對電纜、變電站和當地電網基礎設施進行額外的投資。

分布式光伏的運維成本主要包括電站折舊成本、人工成本、備用設備成本、設備維護成本等。低于10kW的系統維護成本可忽略不計，但對于MW級發電廠，維護成本通常占總投資的1%～3%[4]。目前主要有三種運維模式：資產委托、全方位服務委托、服務代理委托。

分布式光伏的財務成本是指投資期間的融資成本和發電后的稅收成本。對于資金不足的投資者，在投資分布式光伏電站時，需要考慮融資成本。

1.2 成本變化趨勢

隨著市場的完善和日趨成熟，分布式光伏投資的價值凸顯，吸引了大量企業和資本加入行業。與此同時，分布式光伏面臨的外部環境正在發生深刻變化。影響行業發展的不確定性已經超過了過去的任何時期。2018年，國家發改委發布《關于2018年光伏發電有關事項的通知》，首次將分布式光伏補貼從0.37元/千瓦時降至0.32元/千瓦時，并限制裝機規模。分布式光伏產業長期發展的邏輯在于平價后對傳統能源的替代和產業自身需求的自然增長。隨著補貼的減少，分布式光伏產業的技術進步必須提高，成本則必須進一步降低。

技術進步對分布式光伏成本降低的影響可從兩方面來理解：一方面，光伏組件價格的下降將直接降低分布式光伏的投資成本，光伏組件具有很高的學習速率。另一方面，組件轉換效率的提高意味著同一發電規模所需的模塊數量減少，間接降低了分布式光伏的系統平衡成本和運維成本。如果光伏組件的效率提高1%，光伏發電系統的價格將下降約17%[5]。

由于分布式光伏發電產業中各環節的效率提升手段不同，其成本降低的路徑也不同。由于硅料環節產能的擴大和凈化技術的進步，考慮到硅料環節的高毛利，硅料環節成本下降的壓力最小。對于硅片環節，主要取決于硅材料成本的降低，再加上金剛線切割和長晶技術來滿足成本降低的要求。對于電池環節，需要采用PERT、PERC技術來提高效率，應用多電網技術來減少銀漿消耗，以降低成本。對于光伏組件環節，通過推廣先進的組件封裝技術，提高整個生命周期內的單瓦發電量，從而降低最終的投資成本。對于系統平衡成本，主要通過應用跟蹤器，提高性能比來降低成本。

2 經濟性能

2.1 方法

分布式光伏發電產業發展的核心驅動力是光伏項目的IRR。只要能保證運營商的IRR達到有吸引力的水平(如8%或以上)，分布式光伏項目的投資收益就可以保持在較高水平。分布式光伏的新裝機需求得到保證，制造方和運營方便可以同時受益。本文計算了不同地區、不同運營模式下的內部收益率，然后計算了標桿上網電價和補貼下調對分布式光伏項目IRR的影響。

計算過程中采用的關鍵經濟技術參數如表1所示。三類太陽能資源區域的基本情況如表2所示。年小時數由軟件PVsyst計算。脫硫煤標桿電價和銷售電價在當地電網公司查詢，標桿上網電價數據從國家能源局獲得，地方補貼數據來自地方發改委頒布的政策。

表1 分布式光伏的經濟技術參數

表2 三類太陽能資源區域分布式PV的基本情況

其中，LCOE和IRR的計算過程如下：

(1)LCOE

LCOE指的是在發電站25年的生命周期內，總成本(投資+運營+維護+利息)與總發電量的比率。LCOE由下式求得：

式(1)中：It是第t年的投資成本，單位為元；Ot是第t年的運營成本，單位為元；Mt是第t年的維護成本，單位為元；Ft是第t年的利息支出，單位為元；r是第t年的折現率；T是項目的生命周期，單位為年。

(2)IRR

內部收益率由下式求得：

式(2)中：CIt是第t年的現金流入，由分布式光伏發電的年收入構成，單位為元。COt是第t年的現金流出，由初始投資和年運營維護成本組成，單位為元。

2.2 平準化度電成本分析

以呼和浩特(第一類)、北京(第二類)和上海(第三類)太陽能資源區域代表城市為例進行分析。通過計算得到這三個地區分布式光伏發電項目的LCOE分別為0.6790元/千瓦時、0.7905元/千瓦時和0.8470元/千瓦時。這說明太陽能資源越豐富，LCOE越低。我們還可以看到，北京和上海分布式光伏的LCOE低于當地工商業電價。這表明，從目前的技術水平和成本來看，用戶側已經能夠實現平價。從發電側看，三個地區分布式光伏的LCOE高于當地脫硫煤標桿電價。它揭示了在目前的技術水平下，分布式光伏在發電側仍難以實現平價。

2.3 內部收益率

2.3.1 三個地區的內部收益率比較

從圖1可知：

圖1 三個地區的IRR比較

(1)由于第一類和第二類太陽能資源區的光伏標桿上網電價相對較低，北京和呼和浩特的100%并網分布式光伏系統的內部收益率低于8%，電站的投資收益不佳。此外，其他分布式電站的內部收益率都大于8%。結果表明，在這三個地區投資分布式光伏項目具有良好的經濟效益，而北京是三個地區中最好的一個。

(2)與分布式光伏的LCOE不同，IRR與太陽能資源的豐富程度不成正比。雖然北京和上海的太陽能資源沒有呼和浩特豐富，但這兩個地區的分布式光伏電站的IRR要高于呼和浩特。這是因為除了國家補貼外，北京和上海還出臺了地方補貼政策來促進分布式光伏的發展，這在一定程度上彌補了太陽能資源的劣勢。這也說明，政府的補貼應根據地域差異來制定。對于太陽能資源較少的地區，增加地方補貼是吸引用戶投資分布式光伏的關鍵。

(3)對于用戶來說，不同的并網模式在投資收益上有很大的差別。自用比例越高，分布式光伏電站的內部收益率就越高。由于目前工商業電價高于脫硫煤標桿電價，節省的電費高于售電收入。在現行政策下，應根據自用電量合理確定項目規模，并盡可能通過提高自用比例來增加項目收益。

2.3.2 標桿上網電價變化下的IRR分析

2013年我國正式實施光伏電站標桿電價政策以來，上網電價逐年下調。這里，以上海工商業分布式光伏100%并網為例，分析了這一趨勢下的IRR變化。

從表3可以看出，當單位投資成本保持不變時，標桿電價每下降0.05元/千瓦時，IRR平均下降1.18%。當第三類資源區標桿電價下降到0.5元/千瓦時，如果單位投資成本為6.5元/瓦，IRR將低至3.57%，低于8%。如果單位投資成本可以降低到4.5元/瓦以下，IRR為8.21%，高于8%。這表明，單位投資成本的下降能夠抵消標桿上網電價的下降。

表3 標桿電價下跌時的IRR變化

2.3.3 補貼變化下的IRR分析

自2018年開始，分布式光伏項目補貼標準逐年下調。這里，以上海工商業分布式光伏50%自用為例，分析了這一趨勢下的IRR變化。

從表4可以看出，當單位投資成本保持不變時，政府補貼每下降0.05元/千瓦時，IRR平均下降0.93%。即使取消國家統一補貼，當分布式光伏系統單位投資成本降至5.5元/瓦時，IRR可以達到9.12%，投資回報仍然可觀。根據2.3.1的結論，自用的比例越高，IRR越高。因此，對于自用比例較高的分布式光伏電站，抵擋補貼下降的能力將更強。這表明，分布式光伏系統在保持穩定的技術進步的條件下，能夠擺脫政策的影響，實現項目自身的經濟性。

表4 政府補貼下降時的IRR變化

3 結論和政策建議

3.1 結論

綜上分析可知，分布式光伏在未來將具有巨大的投資價值和競爭力。分布式光伏產業發展的關鍵是由政府補貼轉向平價的市場需求驅動，分布式光伏技術的進步和成本的降低將為產業的發展創造新的機遇。

在北京和上海，分布式光伏發電的LCOE已經低于當地工商業電價，在用戶側已經實現了平價。此外，分布式光伏在這三類太陽能資源區都表現出良好的經濟效益和較高的IRR。對于自用比例較高的分布式光伏電站，經濟效益更好。

單位投資成本的降低對提高分布式光伏的經濟效益起到了積極作用。單位投資成本每降低0.5元/瓦，平均LCOE下降6.14%，平均IRR增加1.42%。隨著單位投資成本的降低，一方面，分布式光伏的LCOE將逐步接近脫硫煤標桿電價，預計到2025年將實現完全平價。另一方面，分布式光伏可以擺脫政策影響，實現項目自身的經濟性。

3.2 政策建議

本文通過對分布式光伏產業發展環境的分析，結合目前的技術和成本研究，提出以下政策建議：

(1)建立科學的技術標準，鼓勵技術創新。逐步提升分布式光伏產業的整體技術水平，實現光伏產品的全生命周期信息化管理。

(2)加快制定和實施分布式光伏運維標準，推進分布式光伏智能化集成和運維。同時，加強與分布式光伏發展密切相關的智能電網、微電網和儲能技術研究，推進配套措施，提高分布式光伏的競爭力。

(3)鼓勵各類金融機構優先發展分布式光伏項目，開發貸款、融資等新型金融產品。同時，降低分布式光伏的融資成本。