中國南方部分地區分布式光伏發電項目的經濟性對比

王 建，廖興萬，李 苗，李 斌，段曦瞳

(國家石油天然氣管網集團有限公司華南分公司，廣州 510630)

0 引言

2020年是能源領域向低碳轉型的關鍵年，占全球碳排放總量一半以上的經濟體都宣布了到本世紀中葉實現碳中和的目標[1]。中國也根據自身情況，及時提出了自己的碳達峰、碳中和目標，并作出相關部署。2020年9月22日，習進平主席在75 屆聯合國大會一般性辯論上向全世界宣布了中國的碳中和承諾[2-3]。2020年10月召開的黨的十九屆五中全會給出了2035年能源遠景目標，即“要廣泛形成綠色生產生活方式，碳排放達峰后穩中有降”[4]。2020年11月22日，習近平主席在二十國集團領導人利雅得峰會“守護地球”主題邊會上致辭時表示中國對于之前的碳排放承諾言出必行，將堅定不移加以落實[3]。在2020年12月12日的氣候雄心峰會上，中國提出到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到25%，這意味著未來十年間，中國非化石能源的消費每年要提高1個百分點[3-5]。基于2025年非化石能源占比達到20%的目標，倒推出“十四五”期間光伏發電年均新增裝機容量有望超82 GW，年化復合增速有望超20%[5]。

為了響應節能減排號召，某成品油管道公司(下文簡稱為“公司”)在所轄地區的輸油站進行了綠色站場建設改造，建設了分布式光伏發電項目。自2018年4月至2021年9月，已在約68%的輸油站場完成了裝機容量為20～250 kW 的分布式光伏發電項目的建設，總裝機容量約2.7 MW，每年電費收益超過200 萬元。本文對該公司位于4個省份的分布式光伏發電項目在2018～2021年的運行數據進行了統計分析，并以日有效利用小時數和日電費收益作為評價這些分布式光伏發電項目的指標，得到各省分布式光伏發電項目的發電量及收益情況，以期為有類似情況的企業未來統籌推進分布式光伏發電項目提供參考。

1 分布式光伏發電項目的評價指標

1.1 平準化度電成本(LCOE)

光伏行業內通常采用LCOE 來衡量光伏發電項目整個生命周期內的單位發電量成本[6]。有學者優化和細化了之前平準化度電成本CL,E的公式，得到了較為準確的表達方式[7]如式(1)所示：

式中：Ccr為光伏發電項目裝機成本；rd為系統殘值率；i為折現率；N為光伏發電系統運行期限，一般為25年；Cop為運營成本，主要包括維護和管理費用、保險費用、輸電成本和配電費用；Cfn為財務費用，是指由于貸款而產生的利息支出；Ctax為稅費，主要包括增值稅、附加稅和所得稅；Icdm為清潔發展機制收入，如補貼等；Egn為第n年的光伏發電量。

1.2 日有效利用小時數和日電費收益

由式(1)計算得到的LCOE 是理論值，在項目建設前期有較好的指導意義，但在光伏發電項目運行期間或在不同項目地，會因電價差異而使收益有所差別，因此將該指標用于現場光伏發電系統經濟性的評價則存在不足。

LCOE 的計算相對復雜，不利于現場使用，且光伏發電項目運行期間，LCOE 計算時采用的光伏發電項目裝機成本、運營成本、財務費用、稅收、清潔發展機制收入、第n年的光伏發電量折算到單位光伏發電裝機容量下的歸一化值與初始計算時，其中的部分或全部參數都可能發生變化。公司不同輸油站所建設的分布式光伏發電項目，或同一個輸油站不同時期建設的分布式光伏發電項目，均無法通過LCOE 進行當前某段時間的經濟性核算，而是需要進行現場比選。

針對上述問題，本文以日有效利用小時數、日電費收益2個參數作為公司分布式光伏發電項目的評價指標。

日有效利用小時數K1是指每千瓦光伏發電系統每天的有效發電時長，理論計算式如式(2)所示：

式中：T為項目所在地的年峰值日照時數：η為光伏發電系統的效率，一般取0.8。

實際運行時，由于各種原因，光伏發電系統每年的運行時間一般不足365 天，公司利用實際統計的光伏發電量和發電天數計算日有效利用小時數，計算式如式(3)所示：

式中：Q為總光伏發電量；P為光伏發電系統的裝機容量；D為光伏發電系統的實際運行天數，與Q的統計時長一致。

光伏發電可以用于抵償公司的電費支出，由此提出日電費收益K2，是指每千瓦光伏發電系統每天的電費收益，理論計算式如式(4)所示：

式中：α為光伏發電自用率；A為自用電價，即項目所在地的用電電價；1-α為光伏發電的上網率；B為上網電價。

對于實際運行的分布式光伏發電項目，每千瓦光伏發電系統每天的電費收益的計算式如式(5)所示：

日有效利用小時數是項目所在地峰值日照時長的另一種表示形式，可用于衡量單位光伏發電系統的發電能力。日電費收益考慮了項目所在地的電價，未考慮初始投資成本差異，既可用于比較同一光伏發電項目不同時間段的經濟效益，又可比較光伏發電項目在同一時間段的經濟效益。

相較于LCOE，日有效利用小時數和日電費收益這2個指標的計算方式更簡單，結果更直觀，更適合在分布式光伏發電項目現場使用。

2 分布式光伏發電項目的運行數據統計

公司所轄已建設分布式光伏發電項目的輸油站分布在廣東省、廣西壯族自治區、貴州省、云南省這4個地區。自2018年4月到2021年9月，建設了分布式光伏發電項目的站場數量及光伏發電項目的總裝機容量逐年增加；且在2018—2020年，光伏發電量也逐年增加。2018—2021年分布式光伏發電項目的運行數據統計結果如表1所示。

表1 2018—2021年分布式光伏發電項目的運行數據統計結果Table 1 Statistical results of operation data of distributed PV power generation projects from 2018 to 2021

3 基于不同指標的分布式光伏發電項目發電能力和經濟性分析

3.1 日有效利用小時數

根據位于4個地區的分布式光伏發電項目的年實際發電天數，計算得到了各地區的日有效利用小時數，具體如圖1所示。

圖1 2018—2021年4個地區分布式光伏發電項目的日有效利用小時數Fig.1 Daily effective utilization hours of distributed PV power generation projects in four regions from 2018 to 2021

結合圖1和表1可以發現，在未新建光伏輸油站場的情況下，各年的日有效利用小時數也存在差異。比如圖1中廣東省2020年和2021年的數據。分析原因可能是：1)統計時間較短，系統誤差(由系統性能差異或天氣狀況差異等造成)帶來統計誤差；2)各年的峰值日照時長之間存在差異；3)隨著同一地區建設的分布式光伏發電項目的輸油站場數量的增加，會對統計得到的該省的年日有效利用小時數帶來影響。4個地區分布式光伏發電項目4年的日有效利用小時數平均值如表2所示。

表2 4個地區分布式光伏發電項目4年的日有效利用小時數平均值Table 2 Four-year average daily effective utilization hours of distributed PV power generation projects in four regions

通過參考中國各省市的經緯度、日均峰值日照時數、1 MW 光伏發電系統25年年均發電量等信息[8]，統計了廣東省44個、廣西壯族自治區39個、貴州省15個、云南省28個，共126個市(區、縣)的峰值日照時數(水平面)，計算了得到了4個地區4年的平均日有效利用小時數，如表3所示。

表3 4個地區4年的平均日有效利用小時數Table 3 Four-year average daily effective utilization hours in four regions

通過對比表2、表3可以發現：2 種方式計算得到的各地區日有效利用小時數平均值相差不大；云南省的日有效利用小時數平均值最大，是實現碳中和目標的重點發展地域；貴州省的日有效利用小時數平均值最小；廣東省和廣西壯族自治區的日有效利用小時數平均值相近。由此可認為，公司統計的4個地區的分布式光伏發電項目的運行數據具有代表性。

3.2 日電費收益

根據2018—2021年4個地區的分布式光伏發電項目的年發電量和上網電量，可得到各地區的光伏自用電量，進而能計算得到各地區的光伏發電自用率，結果如圖2所示。

圖2 2018—2021年4個地區的光伏發電自用率Fig.2 Self-use rate of PV power generation in four regions from 2018 to 2021

從圖2可以看出：4個地區建設的分布式光伏發電項目的發電量以自用為主，2018—2021年，廣東省的光伏發電自用率較高，維持在約95%；廣西壯族自治區、貴州省、云南省的光伏發電自用率開始時較低，2018年，廣西壯族自治區的光伏發電自用率為74.3%，貴州省的為71.7%，云南省的為55.3%，但隨著公司發展，光伏發電自用率逐年上升，根據2021年1—9月的統計數據，廣西壯族自治區的光伏發電自用率達到了98.1%，貴州省的達到了95.0%，云南省的為85.3%。

獲取4個地區的項目所在地的用電電價和上網電價后，計算得到了各地區分布式光伏發電項目的日電費收益，結果如圖3所示。

圖3 4個地區分布式光伏發電項目的日電費收益Fig.3 Daily electricity charge income of distributed PV power generation projects in four regions

從圖3可看出：4個地區的分布式光伏發電項目中，廣東省的日電費收益最高，在2.08～2.30元/kWh 之間；廣西壯族自治區的日電費收益在1.85～2.00 元/kWh 之間；貴州省和云南省的日電費收益較低，在1.41～1.81 元/kWh 之間。

從經濟性角度分析，在光伏發電自用率大于85%的情況下，建設于廣東省的分布式光伏發電項目的收益最好。在未來電價政策驅動下，各地的日電費收益必將得到進一步提升，廣東省的分布式光伏發電項目的經濟性優勢將有力推動此類項目在該地區的發展。

4 結論

本文對某成品油管道公司所轄輸油站場的分布式光伏發電項目在2018—2021年的運行數據進行統計，并以日有效利用小時數和日電費收益這2個指標對此類光伏電站的發電能力和經濟性進行分析，得到以下結論：

1)云南省的日有效利用小時數平均值最大，是實現碳中和目標的重點發展地域；貴州省的日有效利用小時數平均值最小；廣東省和廣西壯族自治區的日有效利用小時數平均值相近。

2)日電費收益，未考慮補貼收入和成本變化，可使不同建設時期的分布式光伏發電項目用統一標準衡量，考慮了所屬輸油站場光伏發電自用率和當地用電電價和上網電價，更準確反映了分布式光伏發電項目的經濟性。廣東省的日電費收益最高，在2.08～2.30 元/kWh 之間；廣西壯族自治區的日電費收益在1.85～2.00 元/kWh 之間；貴州省和云南省的日電費收益較低，在1.41～1.81元/kWh 之間。說明廣東省的分布式光伏發電項目最具有經濟性優勢。