基于LCOE模型的光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益分析：以宜昌農(nóng)村地區(qū)光伏扶貧電站項(xiàng)目為例

昌敦虎,田 川,張澤陽,繆 琪,匡雨靜,霍黎明

1.中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100872 2.中組部機(jī)關(guān)事務(wù)管理局,北京 100032

隨著全球能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出，光伏發(fā)電憑借其清潔、安全、高效的特點(diǎn)，成為世界各國普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè).2007年以來，在我國政府的引導(dǎo)和支持下，光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)化技術(shù)日益成熟，光伏產(chǎn)業(yè)成本不斷下降，加之擁有豐富的太陽能資源，我國已經(jīng)成為全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿1].2014年，我國開始推廣光伏扶貧項(xiàng)目，農(nóng)民通過出售電力獲得經(jīng)濟(jì)收入，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、無污染的脫貧目標(biāo)[2].因地制宜開展光伏扶貧，既符合精準(zhǔn)脫貧戰(zhàn)略，又符合國家能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和扶貧脫貧“一個(gè)戰(zhàn)場、兩場戰(zhàn)役”的雙贏的重要載體.然而，目前我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要依靠財(cái)政補(bǔ)助、技術(shù)扶持等政策支持，經(jīng)濟(jì)效益仍然是制約發(fā)展的重要因素[3].為促進(jìn)光伏發(fā)電項(xiàng)目的持續(xù)運(yùn)行以減少其對政策的依賴，開展合理的經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)并識別其關(guān)鍵影響因素很有必要.

目前，學(xué)者已經(jīng)從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、政策效果等角度對光伏發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行了大量研究.針對項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益這一主題，一些研究從成本入手，對不同光伏組件[4]和不同發(fā)電技術(shù)[5]的經(jīng)濟(jì)競爭力進(jìn)行了評估；另一些研究則綜合考慮成本和收益，對光伏電廠[6]和商業(yè)光伏設(shè)施[7]的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行了分析.通過對光伏發(fā)電項(xiàng)目的環(huán)境效益進(jìn)行分析，還可以得到能源回收期[8]以及主要大氣污染物的減排效果[9].從政策效果角度開展的光伏發(fā)電研究，主要聚焦于固定電價(jià)、補(bǔ)貼、凈計(jì)量、稅收抵免、研發(fā)支持[10-11]等激勵(lì)機(jī)制的實(shí)施效果以及消費(fèi)者對電力轉(zhuǎn)型的支付意愿[12]等方面.對于光伏扶貧而言，針對發(fā)展中國家開展的一系列研究主要包括市場前景和制約因素[13]、項(xiàng)目地理分布和經(jīng)濟(jì)效益[14]以及項(xiàng)目績效評價(jià)[15]等.在光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的影響因素方面，一些研究通過敏感度分析發(fā)現(xiàn)，提高發(fā)電量和貸款比率有助于提高光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，而建設(shè)成本、運(yùn)營維護(hù)成本和貸款利率的提高則有負(fù)面影響[16].此外，光伏組件衰減率[17]的負(fù)面影響以及系統(tǒng)效率[18]、年利用小時(shí)數(shù)、電價(jià)和發(fā)電補(bǔ)貼[19]的正面影響也受到了學(xué)者的關(guān)注.

綜上，目前的研究已經(jīng)對光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益及其影響因素、環(huán)境效益和相關(guān)政策效果進(jìn)行了深入分析，但將經(jīng)濟(jì)效益與政策結(jié)合起來并探討對政策的依賴程度的研究較為少見.同時(shí)，在識別影響因素的過程中往往缺乏對影響程度大小的比較，并且在影響因素所涉及層面的廣度和整體性上存在一定改進(jìn)空間.因此，該文以宜昌市長陽土家族自治縣漁峽口鎮(zhèn)村級光伏扶貧電站項(xiàng)目為研究對象，采用平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)模型對案例項(xiàng)目在不同電價(jià)情景下的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行研究，從而將政策因素引入經(jīng)濟(jì)效益分析中，同時(shí)改進(jìn)LCOE模型進(jìn)而得到平準(zhǔn)化度電凈現(xiàn)值(LNPVE)模型，以直接體現(xiàn)凈現(xiàn)值，在更長的時(shí)間尺度下探討光伏扶貧項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益可持續(xù)性，這與生態(tài)保護(hù)和扶貧脫貧協(xié)同具有內(nèi)在的一致性；進(jìn)而對經(jīng)濟(jì)因素、技術(shù)因素和政策因素在整體框架下開展敏感度分析，識別出案例項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵影響因素，以期為我國光伏發(fā)電政策的未來改進(jìn)方向提供參考.

1 光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析方法

1.1 LCOE模型

平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)模型是國際上通用的評估不同區(qū)域、不同規(guī)模、不同投資額、不同發(fā)電技術(shù)的發(fā)電成本的方法.有學(xué)者利用LCOE模型對有機(jī)光伏發(fā)電[20]、生物氫能源[21]等可再生能源經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了測算，并且對LCOE模型提出了單位能源成本現(xiàn)值[22]的改進(jìn)方案.目前對LCOE模型的研究主要聚焦于對具體項(xiàng)目的成本測算方面，如風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目[23]、燃煤發(fā)電成本的比較研究[24]等.

LCOE模型是一種全生命周期分析方法，將未來預(yù)期的費(fèi)用折算成現(xiàn)值，即通過一定的折現(xiàn)率將其換算為現(xiàn)在的價(jià)值[25].該文采取收入總額和成本總額相等的思路對LCOE模型的計(jì)算公式進(jìn)行解釋.在項(xiàng)目生命周期內(nèi)，假設(shè)收入的現(xiàn)值總和與成本的現(xiàn)值總和相等[26]，如式(1)所示：

(1)

式中：Rt為項(xiàng)目第t年的總收入，元；Ct為項(xiàng)目第t年的總成本，元；N為項(xiàng)目的壽命期，a；d為折現(xiàn)率.

此時(shí)，收入可以表示為LCOE與發(fā)電量的乘積[25]，從而得出式(2)：

(2)

式中：LCOEt為第t年的平準(zhǔn)化度電成本，元/(kW·h)；Et為第t年的發(fā)電量，kW·h.

假設(shè)在整個(gè)項(xiàng)目壽命期內(nèi)LCOE為一個(gè)常數(shù)，則可以得出其計(jì)算公式[25]：

(3)

因此，LCOE是當(dāng)凈現(xiàn)值為0(即項(xiàng)目成本等于收入)時(shí)的電價(jià)，能夠直接反映項(xiàng)目的成本水平.LCOE是考慮了時(shí)間價(jià)值的度電成本，當(dāng)項(xiàng)目的電價(jià)等于LCOE時(shí)，投資者在項(xiàng)目壽命期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)收益為零.

LCOE常用來在項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)估算項(xiàng)目成本，以項(xiàng)目啟動(dòng)的時(shí)間作為計(jì)算折現(xiàn)的基準(zhǔn)，同時(shí)增加對折舊的考慮[17]，因此可以將式(3)改寫為

(4)

式中：I0為初始投資，元；VR為系統(tǒng)殘值，元.

1.2 模型參數(shù)

1.2.1成本參數(shù)

光伏發(fā)電項(xiàng)目的成本是指光伏發(fā)電項(xiàng)目在投資建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)等環(huán)節(jié)中所付出的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，包括初期投資成本[16]、運(yùn)營維護(hù)成本[27]以及財(cái)務(wù)成本和稅務(wù)成本[28]，如圖1所示.

圖1 光伏發(fā)電項(xiàng)目的成本構(gòu)成Fig.1 Cost components of a photovoltaic power generation program

鑒于多數(shù)光伏發(fā)電設(shè)備壽命為25～30 a，該文選取直線折舊法對固定資產(chǎn)折舊，取殘值率為5%，折舊期為20 a.此外，我國光伏產(chǎn)業(yè)所得稅實(shí)行“三年三減半”、增值稅實(shí)行即征即退50%的稅收優(yōu)惠.

光伏發(fā)電項(xiàng)目的折現(xiàn)成本計(jì)算方法：

(5)

式中：OAM為運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用率；T為當(dāng)年的總稅收，元；LR為當(dāng)年的貸款利息，元.

1.2.2效益參數(shù)

光伏發(fā)電項(xiàng)目的效益主要來源于售電收入和其他補(bǔ)貼收入[18]，其計(jì)算方法：

(6)

式中：Re為售電收益，元；Rs為補(bǔ)貼收益，元；Pt為第t年上網(wǎng)電價(jià)，元/(kW·h)；St為第t年光伏補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，元/(kW·h).

我國光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)是在燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的基礎(chǔ)上給予一定的補(bǔ)貼形成，各地根據(jù)實(shí)際情況在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步給予補(bǔ)貼.該文所選案例項(xiàng)目(宜昌市長陽土家族自治縣漁峽口鎮(zhèn)西坪村6 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目)在壽命期內(nèi)的實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)如表1所示.

表1 案例項(xiàng)目壽命期內(nèi)實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)Table 1 Final feed-in tariffs of the case project within the life cycle

1.2.3發(fā)電量參數(shù)

光伏發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量與系統(tǒng)所處地區(qū)的太陽能資源和光伏系統(tǒng)的技術(shù)水平相關(guān).太陽能資源由光伏發(fā)電項(xiàng)目的年利用小時(shí)數(shù)體現(xiàn).同一個(gè)項(xiàng)目在不同年份的利用小時(shí)數(shù)基本相當(dāng)，可用不同年份的平均值進(jìn)行估算.光伏系統(tǒng)的技術(shù)水平?jīng)Q定了光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量、光伏系統(tǒng)發(fā)電效率和年衰減率等指標(biāo).光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)電量的計(jì)算公式[18]如下：

(7)

式中：H為光伏發(fā)電系統(tǒng)年利用小時(shí)數(shù)，h；IC為總裝機(jī)容量，MW；η為發(fā)電效率；r為年衰減率.

該研究在實(shí)地調(diào)研基礎(chǔ)上估算光伏發(fā)電系統(tǒng)整個(gè)壽命期的發(fā)電量.光伏發(fā)電系統(tǒng)的年衰減率一般為0.7%～1%[30].考慮到光伏發(fā)電并網(wǎng)項(xiàng)目在25年間累計(jì)衰減率不超過20%的行業(yè)規(guī)定，該文中年衰減率取0.8%.

1.3 LNPVE模型

LCOE模型中僅包含成本與發(fā)電量指標(biāo)，為了將效益指標(biāo)——上網(wǎng)電價(jià)與補(bǔ)貼納入同一模型中，綜合考慮效益在較長時(shí)間尺度的變動(dòng)并更直觀地比較不同因素對光伏發(fā)電項(xiàng)目成本效益的影響，該文基于LCOE模型構(gòu)建平準(zhǔn)化度電凈現(xiàn)值(Levelized Net Present Value of Electricity，LNPVE)模型.

不假設(shè)凈現(xiàn)值為零，將光伏發(fā)電收入表示為某一價(jià)格與發(fā)電量的乘積，將此價(jià)格定義為LROE，得出式(8)：

(8)

式中，LROEt為第t年的LROE，元/(kW·h).

LROE可以視為依據(jù)LCOE類比推理出的關(guān)于光伏發(fā)電項(xiàng)目的折現(xiàn)度電收入，代入上述效益參數(shù)，得到：

(9)

進(jìn)一步地定義平準(zhǔn)化度電凈現(xiàn)值為LROE與LCOE之差，并代入上述成本參數(shù)，得到：

式中,LNPVE為平準(zhǔn)化度電凈現(xiàn)值，元/(kW·h)，是衡量光伏發(fā)電項(xiàng)目凈現(xiàn)值的指標(biāo).

發(fā)達(dá)國家通常使用10%或更高的貼現(xiàn)率來研究光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，而考慮到光伏發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)溢價(jià)不應(yīng)過高，貼現(xiàn)率應(yīng)該降至5%左右[31].國內(nèi)研究大多選擇6%～8%的折現(xiàn)率[32].目前，我國銀行長期貸款基準(zhǔn)利率為4.9%.綜上，該文將比較3%、5%、8%三種不同折現(xiàn)率情況下的LCOE和LNPVE結(jié)果.

1.4 價(jià)格分析與敏感度分析

1.4.1價(jià)格分析

LCOE和LNPVE分別衡量了光伏發(fā)電項(xiàng)目的成本水平和凈現(xiàn)值水平，進(jìn)一步衡量光伏發(fā)電項(xiàng)目在不同上網(wǎng)電價(jià)下的經(jīng)濟(jì)效益水平.在比較分析不同上網(wǎng)電價(jià)下的經(jīng)濟(jì)效益水平時(shí)，該文將上網(wǎng)價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)分成3個(gè)層次：含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)(p1)、無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)(p2)、燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)(p3)，一般而言，p1>p2>p3.通過比較不同上網(wǎng)電價(jià)和LCOE得到的光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益水平如表2所示.

表2 不同上網(wǎng)電價(jià)下光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益(從LCOE角度)Table 2 Economic benefits of photovoltaic power generation project at different feed-in tariffs (from the perspective of LCOE)

表3顯示了不同上網(wǎng)電價(jià)下光伏發(fā)電項(xiàng)目的LNPVE值可能出現(xiàn)的4種情形，為了使光伏發(fā)電項(xiàng)目能夠可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)使LNPVE≥0，使光伏發(fā)電項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)與效益對應(yīng)的平價(jià)上網(wǎng).

表3 不同上網(wǎng)電價(jià)下光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益(從LNPVE角度)Table 3 Economic benefits of photovoltaic power generation project at different feed-in tariffs (from the perspective of LNPVE)

1.4.2敏感度分析

敏感度分析法能夠從眾多不確定性因素中找出對投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)有重要影響的敏感性因素，并測算其影響程度[33]，被廣泛用于污染模型[34]及投資決策[35]研究中.

根據(jù)LNPVE的計(jì)算方法可知，影響光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的因素分為經(jīng)濟(jì)因素、政策因素、技術(shù)因素，具體包括：經(jīng)濟(jì)因素——單位造價(jià)或單位初始投資成本(E1)，技術(shù)因素——年利用小時(shí)數(shù)(E2)，政策因素——無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)(E3)和光伏發(fā)電省市補(bǔ)貼(E4).考慮到無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)在項(xiàng)目整個(gè)壽命期內(nèi)始終保持不變，而電價(jià)補(bǔ)貼在不同地區(qū)存在較大差異，且不一定覆蓋項(xiàng)目的整個(gè)壽命期，該研究針對無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)和省市電價(jià)補(bǔ)貼分別進(jìn)行敏感度分析.

該文引入敏感系數(shù)作為比較影響程度大小的指標(biāo)，計(jì)算公式[36]：

(11)

式中：SCi為影響因素i的敏感系數(shù)，i取值為1、2、3、4；ΔLNPVE為LNPVE的變化值，元(kW·h)；LNPVE0為LNPVE的初始值，元(kW·h)；Δxi為影響因素i的變化量；x0i為影響因素i的初始量.

2 案例研究

2.1 數(shù)據(jù)來源

該研究調(diào)研的光伏發(fā)電項(xiàng)目位于湖北省宜昌市長陽土家族自治縣漁峽口鎮(zhèn).長陽土家族自治縣是國家扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣和武陵山片區(qū)縣，截至2019年，共建有分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目159個(gè)，總裝機(jī)容量 14 455.06 kW.該文選擇漁峽口鎮(zhèn)西坪村6 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目作為研究對象，該項(xiàng)目2018年基本參數(shù)如表4所示.

表4 2018年宜昌市長陽土家族自治縣漁峽口鎮(zhèn)西坪村光伏扶貧電站基本參數(shù)Table 4 Parameters of photovoltaic poverty alleviation power station in Xiping Village,Yuxiakou Town,Changyang County,Yichang City in 2018

2.2 LCOE與LNPVE結(jié)果

該文分別計(jì)算在3%、5%、8%折現(xiàn)率下的LCOE與LNPVE，結(jié)果如表5所示.從LCOE來看，在不同折現(xiàn)率下，案例項(xiàng)目的平準(zhǔn)化度電成本均低于含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià).當(dāng)折現(xiàn)率較低時(shí)，平準(zhǔn)化度電成本略低于無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)，高于燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，案例項(xiàng)目能在現(xiàn)有無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)水平下實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；當(dāng)折現(xiàn)率較高時(shí)，平準(zhǔn)化度電成本高于無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)，但是低于含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)，案例項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益有賴于補(bǔ)貼程度.已有研究[17-18]也得到類似結(jié)論.可以發(fā)現(xiàn)，目前我國的光伏發(fā)電項(xiàng)目在燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)下基本都是虧損運(yùn)營，發(fā)電側(cè)的完全平價(jià)難以實(shí)現(xiàn).

表5 不同折現(xiàn)率下LCOE與LNPVE計(jì)算結(jié)果Table 5 Results of LCOE and LNPVE at different discount rates 元(kW·h)

表5 不同折現(xiàn)率下LCOE與LNPVE計(jì)算結(jié)果Table 5 Results of LCOE and LNPVE at different discount rates 元(kW·h)

折現(xiàn)率∕%LCOELNPVE1LNPVE2LNPVE330.970.210.01-0.5751.120.08-0.14-0.7381.37-0.13-0.39-0.98

從LNPVE來看，當(dāng)折現(xiàn)率為3%時(shí)，LNPVE1>LNPVE2>0，而LNPVE3<0，此時(shí)案例項(xiàng)目可在無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)下實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng).隨著折現(xiàn)率的升高，LNPVE逐漸下降，當(dāng)折現(xiàn)率為8%時(shí)，LNPVE3

對比LCOE和LNPVE的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，LCOE與LNPVE1雖然在3%和5%折現(xiàn)率下都反映出案例項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性可行，但在8%折現(xiàn)率下有所差異.從LCOE來看，案例項(xiàng)目尚能在含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)水平下獲得經(jīng)濟(jì)效益；而從LNPVE1來看，案例項(xiàng)目在現(xiàn)行補(bǔ)貼水平(含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià))下虧損運(yùn)營，反映出案例項(xiàng)目在長期經(jīng)濟(jì)效益上的不確定性.

折現(xiàn)率大小會(huì)影響LCOE的計(jì)算結(jié)果，從而影響光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益[26].引入LNPVE，可進(jìn)一步將光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益在長期尺度上的這種不確定性定量反映出來.隨著我國光伏發(fā)電項(xiàng)目平價(jià)上網(wǎng)的進(jìn)程逐步推進(jìn)，標(biāo)桿電價(jià)和補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)逐步降低，光伏發(fā)電項(xiàng)目長期經(jīng)濟(jì)效益的不確定性將進(jìn)一步增加.

2.3 敏感度分析

不同折現(xiàn)率下E1、E2、E3和E4的敏感系數(shù)變化情況如圖2所示.可以發(fā)現(xiàn)：①當(dāng)折現(xiàn)率較低時(shí)，負(fù)向調(diào)整各因素作用情況下，|E2|>|E3|>|E1|>|E4|；②當(dāng)折現(xiàn)率較低時(shí)，正向調(diào)整各因素作用情況下，|E3|>|E2|>|E1|>|E4|；③年利用小時(shí)數(shù)(E2)的影響主導(dǎo)地位隨折現(xiàn)率的升高而逐漸趨于穩(wěn)定，當(dāng)折現(xiàn)率較高時(shí)，|E2|>|E3|>|E1|>|E4|.

圖2 不同折現(xiàn)率下各影響因素的敏感系數(shù)Fig.2 Sensitivity coefficient of influencing factors at different discount rates

因此，案例項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的影響因素按影響大小排列依次是年利用小時(shí)數(shù)、上網(wǎng)電價(jià)、單位造價(jià)、光伏補(bǔ)貼.需要特別說明的是，上網(wǎng)電價(jià)的敏感系數(shù)高于光伏補(bǔ)貼，說明案例項(xiàng)目的收益主要來源于無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)，與燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的差值大部分由電力消費(fèi)者分?jǐn)偅?cái)政補(bǔ)貼的作用相對較小.這主要是因?yàn)?，案例?xiàng)目的光伏補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)始終低于無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)中的價(jià)內(nèi)補(bǔ)貼水平，且案例項(xiàng)目無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)中的價(jià)內(nèi)補(bǔ)貼覆蓋項(xiàng)目整個(gè)壽命期，但光伏補(bǔ)貼僅持續(xù)10年.

技術(shù)因素對光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的根本作用來自單位裝機(jī)容量發(fā)電量的增加，同時(shí)技術(shù)進(jìn)步還能降低光伏組件價(jià)格[38]、提高其壽命和效率[4]，從而有效降低度電成本[36].我國光伏發(fā)電技術(shù)日趨成熟，2007—2017年度電成本下降了90%[39].本征薄膜異質(zhì)結(jié)(HIT)光伏組件發(fā)展迅速，發(fā)電效率逐步提高，成本顯著降低[40].然而，光伏發(fā)電技術(shù)在推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大方面存在阻礙：①由于環(huán)境外部性、知識外部性和應(yīng)用外部性[41]，光伏發(fā)電項(xiàng)目的多維度效益未被充分考慮，技術(shù)推廣應(yīng)用面臨著經(jīng)濟(jì)阻礙[42].②部署政策對于光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大具有關(guān)鍵作用[43]，但近年來我國光伏裝機(jī)容量的爆發(fā)式增長導(dǎo)致可再生能源發(fā)展基金出現(xiàn)巨額赤字[39]，非理性擴(kuò)張是過度依賴補(bǔ)貼的結(jié)果，但事實(shí)上財(cái)政補(bǔ)貼對于光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益作用并不大，還可能導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力不足.③配套基礎(chǔ)設(shè)施(輸電網(wǎng))建設(shè)不成熟、需求相對較低[44].因此，光伏發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，還需重視基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和需求激勵(lì)政策.

政策因素是光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的重要外部來源.基于固定電價(jià)制度，提高上網(wǎng)電價(jià)和光伏補(bǔ)貼均會(huì)對項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生積極影響[19].我國光伏發(fā)電補(bǔ)貼存在的主要問題并非補(bǔ)貼過高，而在于補(bǔ)貼執(zhí)行的規(guī)范性和效率不足，如產(chǎn)能過剩、補(bǔ)貼拖欠[3]以及未結(jié)合當(dāng)?shù)毓夥Y源開發(fā)情況[26].財(cái)政補(bǔ)貼應(yīng)著眼于提升技術(shù)水平這一關(guān)鍵因素，實(shí)施精準(zhǔn)補(bǔ)貼，提高補(bǔ)貼效率.考慮到光伏扶貧項(xiàng)目的正外部性和公益性，應(yīng)當(dāng)實(shí)施高于平準(zhǔn)化度電成本的實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)以保證其合理收益，這也符合村級光伏扶貧電站(含聯(lián)村電站)上網(wǎng)電價(jià)不變的相關(guān)國家政策.

經(jīng)濟(jì)因素通過改變成本而影響光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益.雖然降低單位初始投資成本會(huì)提高LNPVE，但是該文案例項(xiàng)目中單位造價(jià)對經(jīng)濟(jì)效益影響相對較小的結(jié)果反映出降低運(yùn)營維護(hù)成本同樣重要.運(yùn)營維護(hù)成本降低總體上可提高盈利能力[45].在偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)，由于光伏電站設(shè)備質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、技術(shù)人員專業(yè)知識欠缺等問題[46]，光伏扶貧項(xiàng)目正常運(yùn)行時(shí)的運(yùn)營維護(hù)成本普遍很高[44,47].除了加強(qiáng)政府監(jiān)管外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對光伏組件制造商的監(jiān)督管理、提高技術(shù)人員工作能力，促進(jìn)運(yùn)營維護(hù)質(zhì)量提高和成本降低.

2.4 提升光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的策略

以5%折現(xiàn)率下的模型結(jié)果作為預(yù)測基礎(chǔ)，結(jié)合2.2節(jié)分析結(jié)果，該文針對相應(yīng)的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)p1、p2和p3，提出了提升光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)不同價(jià)格水平下平價(jià)上網(wǎng)的“三個(gè)階段”，對調(diào)整技術(shù)因素(提高年利用小時(shí)數(shù))以及經(jīng)濟(jì)因素(降低單位造價(jià))的策略進(jìn)行了研究(見表6).

表6 提升案例項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的3個(gè)階段Table 6 Three stages of improving the economic benefits of the case project 元(kW·h)

表6 提升案例項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的3個(gè)階段Table 6 Three stages of improving the economic benefits of the case project 元(kW·h)

階段LCOE目標(biāo)LNPVE目標(biāo)上網(wǎng)電價(jià)階段一(以含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)平價(jià)上網(wǎng))1.120001.4800階段二(以無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)平價(jià)上網(wǎng))≤0.9800≥00.9800階段三(以燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)平價(jià)上網(wǎng))≤0.3981≥00.3981

由于LNPVE1在5%折現(xiàn)率下為 0.08元/(kW·h)，因此保持案例項(xiàng)目的發(fā)電成本與發(fā)電能力不變即可實(shí)現(xiàn)階段一的目標(biāo)，且案例項(xiàng)目的無補(bǔ)貼標(biāo)桿電價(jià)在現(xiàn)有水平〔0.98元/(kW·h)〕基礎(chǔ)上仍有8.2%的下調(diào)空間〔降至 0.90元/(kW·h)〕.

為實(shí)現(xiàn)階段二的目標(biāo)，則LCOE應(yīng)在目前基礎(chǔ)上至少降低 0.14元/(kW·h)，LNPVE2應(yīng)在目前基礎(chǔ)上至少提高 0.14元/(kW·h)，為此需要降低案例項(xiàng)目的單位造價(jià)或提高年利用小時(shí)數(shù).具體來講，單位造價(jià)在現(xiàn)有水平(8 807.5元/kW)基礎(chǔ)上降低19.3%，達(dá)到 7 105.9元/kW，或者年利用小時(shí)數(shù)在現(xiàn)有水平(1 162 h)基礎(chǔ)上提高14.8%，達(dá)到 1 334 h.

為了實(shí)現(xiàn)階段三的目標(biāo)，即LCOE≤0.398 1元/(kW·h)，LNPVE3≥0，則LCOE應(yīng)在目前基礎(chǔ)上至少降低 0.721 9元/(kW·h)，LNPVE3應(yīng)在目前基礎(chǔ)上至少提高 0.73元/(kW·h)，為此，單位造價(jià)應(yīng)降低97.0%，達(dá)到 264.5元/kW，或者將年利用小時(shí)數(shù)提高182.1%，達(dá)到 3 278 h.

然而，按2015年不變價(jià)格，我國光伏發(fā)電項(xiàng)目單位造價(jià)至2030年也僅能降至 3 000元/kW[48].根據(jù)國家能源局發(fā)布的《2018年光伏發(fā)電統(tǒng)計(jì)信息》，2018年我國光伏發(fā)電平均年利用小時(shí)數(shù)較高的地區(qū)僅為 1 460～1 617 h.顯然，即使是上述最優(yōu)水平，也與使案例項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)以燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)平價(jià)上網(wǎng)所需達(dá)到的目標(biāo)單位造價(jià)和目標(biāo)年利用小時(shí)數(shù)存在巨大差異，難以實(shí)現(xiàn)，這也反映出降低運(yùn)行成本的必要性.

3 結(jié)論與建議

a) 相比LCOE模型而言，LNPVE模型將上網(wǎng)電價(jià)作為收益，并將其與發(fā)電成本放在同一個(gè)時(shí)間尺度下進(jìn)行比較，有助于判斷光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益長期的可持續(xù)性，進(jìn)而識別影響光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的主要因素.

b) 僅以LCOE進(jìn)行衡量，執(zhí)行當(dāng)前含補(bǔ)貼實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)，案例項(xiàng)目(宜昌市長陽土家族自治縣漁峽口鎮(zhèn)西坪村6 MW光伏發(fā)電項(xiàng)目)在不同折現(xiàn)率下均具有經(jīng)濟(jì)可行性.而根據(jù)該文提出的LNPVE，案例項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益取決于折現(xiàn)率，并不能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，說明其長期經(jīng)濟(jì)效益仍存在不確定性，補(bǔ)貼“退坡”則進(jìn)一步增強(qiáng)了這種不確定性.

c) 敏感性分析結(jié)果表明，影響案例項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的首要因素是技術(shù)因素(年利用小時(shí)數(shù))，其次是政策因素(上網(wǎng)電價(jià)、光伏補(bǔ)貼)，再次是經(jīng)濟(jì)因素(單位造價(jià)).單位造價(jià)因素影響相對較小，反映出降低光伏發(fā)電運(yùn)營維護(hù)成本的重要性.

d) 就技術(shù)改進(jìn)而言，除了加大對光伏發(fā)電基礎(chǔ)研究的研發(fā)投入、發(fā)展轉(zhuǎn)化率更高的光伏發(fā)電技術(shù)以外，還要重視光伏發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，加大輸電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度并制定拉動(dòng)需求的相關(guān)政策.

e) 面對高折現(xiàn)率下可能出現(xiàn)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，光伏發(fā)電的補(bǔ)貼重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是提高補(bǔ)貼效率，將補(bǔ)貼“退坡”與提高發(fā)電效率結(jié)合，以持續(xù)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益.