我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的成本及經(jīng)濟(jì)效益分析
——以分布式光伏發(fā)電為例

宗媛

（江蘇龍騰工程設(shè)計(jì)股份有限公司 江蘇南京 210014）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展表現(xiàn)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(yīng)用前景的發(fā)電技術(shù)，為能源市場(chǎng)和客戶帶來了顯著效益。發(fā)展分布式光伏基于我國(guó)實(shí)際國(guó)情和集中式光伏的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的正確選擇[2]。通過大規(guī)模的政府補(bǔ)貼、減稅計(jì)劃或優(yōu)惠的光伏電價(jià)等政策激勵(lì)措施，促進(jìn)了分布式光伏的發(fā)展。光伏組件和逆變器成本的快速下降趨勢(shì)(預(yù)計(jì)未來幾年將繼續(xù)下降)使得在屋頂或立面上安裝光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益顯著，進(jìn)一步促進(jìn)了分布式光伏的發(fā)展。

近年來，分析分布式光伏的成本問題和經(jīng)濟(jì)效益受到關(guān)注。目前，已有諸多學(xué)者對(duì)分布式光伏的成本和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了系列研究，以期對(duì)該問題進(jìn)行有效管控，但研究呈現(xiàn)出零散與龐雜之勢(shì)，且缺乏對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)的系統(tǒng)分析和全面判斷?；诖?，本文首先通過文獻(xiàn)調(diào)研，梳理了我國(guó)分布式光伏的成本構(gòu)成。其次，基于分布式光伏技術(shù)與成本的內(nèi)在關(guān)系，探討了未來的技術(shù)發(fā)展方向和成本變化趨勢(shì)。最后，通過平準(zhǔn)化度電成本(Levelized Cost of Energy，LCOE)和內(nèi)部收益率(Internal Rate of Return，IRR)兩個(gè)指標(biāo)來衡量分布式光伏的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)及其變化趨勢(shì)。根據(jù)以上分析提出了相關(guān)政策建議，以促進(jìn)分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 成本

1.1 成本構(gòu)成

分布式光伏的成本主要包括：投資成本、運(yùn)維成本和財(cái)務(wù)成本[3]。

分布式光伏的投資成本由光伏組件成本、系統(tǒng)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(duì)于傳統(tǒng)的分布式光伏項(xiàng)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(chǎn)業(yè)鏈中的硅材料、硅片和電池三個(gè)環(huán)節(jié)有關(guān)。系統(tǒng)平衡成本占總投資成本的30%，其中匯流箱、配電柜、并網(wǎng)成本相對(duì)較高。其他成本占投資成本的24%，然而由于對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)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(jié)合具體項(xiàng)目來考慮。對(duì)于裝機(jī)容量較大的項(xiàng)目，可能需要對(duì)電纜、變電站和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行額外的投資。

分布式光伏的運(yùn)維成本主要包括電站折舊成本、人工成本、備用設(shè)備成本、設(shè)備維護(hù)成本等。低于10kW的系統(tǒng)維護(hù)成本可忽略不計(jì)，但對(duì)于MW級(jí)發(fā)電廠，維護(hù)成本通常占總投資的1%～3%[4]。目前主要有三種運(yùn)維模式：資產(chǎn)委托、全方位服務(wù)委托、服務(wù)代理委托。

分布式光伏的財(cái)務(wù)成本是指投資期間的融資成本和發(fā)電后的稅收成本。對(duì)于資金不足的投資者，在投資分布式光伏電站時(shí)，需要考慮融資成本。

1.2 成本變化趨勢(shì)

隨著市場(chǎng)的完善和日趨成熟，分布式光伏投資的價(jià)值凸顯，吸引了大量企業(yè)和資本加入行業(yè)。與此同時(shí)，分布式光伏面臨的外部環(huán)境正在發(fā)生深刻變化。影響行業(yè)發(fā)展的不確定性已經(jīng)超過了過去的任何時(shí)期。2018年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項(xiàng)的通知》，首次將分布式光伏補(bǔ)貼從0.37元/千瓦時(shí)降至0.32元/千瓦時(shí)，并限制裝機(jī)規(guī)模。分布式光伏產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的邏輯在于平價(jià)后對(duì)傳統(tǒng)能源的替代和產(chǎn)業(yè)自身需求的自然增長(zhǎng)。隨著補(bǔ)貼的減少，分布式光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步必須提高，成本則必須進(jìn)一步降低。

技術(shù)進(jìn)步對(duì)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(jià)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(xué)習(xí)速率。另一方面，組件轉(zhuǎn)換效率的提高意味著同一發(fā)電規(guī)模所需的模塊數(shù)量減少，間接降低了分布式光伏的系統(tǒng)平衡成本和運(yùn)維成本。如果光伏組件的效率提高1%，光伏發(fā)電系統(tǒng)的價(jià)格將下降約17%[5]。

由于分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中各環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)產(chǎn)能的擴(kuò)大和凈化技術(shù)的進(jìn)步，考慮到硅料環(huán)節(jié)的高毛利，硅料環(huán)節(jié)成本下降的壓力最小。對(duì)于硅片環(huán)節(jié)，主要取決于硅材料成本的降低，再加上金剛線切割和長(zhǎng)晶技術(shù)來滿足成本降低的要求。對(duì)于電池環(huán)節(jié)，需要采用PERT、PERC技術(shù)來提高效率，應(yīng)用多電網(wǎng)技術(shù)來減少銀漿消耗，以降低成本。對(duì)于光伏組件環(huán)節(jié)，通過推廣先進(jìn)的組件封裝技術(shù)，提高整個(gè)生命周期內(nèi)的單瓦發(fā)電量，從而降低最終的投資成本。對(duì)于系統(tǒng)平衡成本，主要通過應(yīng)用跟蹤器，提高性能比來降低成本。

2 經(jīng)濟(jì)性能

2.1 方法

分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力是光伏項(xiàng)目的IRR。只要能保證運(yùn)營(yíng)商的IRR達(dá)到有吸引力的水平(如8%或以上)，分布式光伏項(xiàng)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(jī)需求得到保證，制造方和運(yùn)營(yíng)方便可以同時(shí)受益。本文計(jì)算了不同地區(qū)、不同運(yùn)營(yíng)模式下的內(nèi)部收益率，然后計(jì)算了標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)和補(bǔ)貼下調(diào)對(duì)分布式光伏項(xiàng)目IRR的影響。

計(jì)算過程中采用的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)如表1所示。三類太陽能資源區(qū)域的基本情況如表2所示。年小時(shí)數(shù)由軟件PVsyst計(jì)算。脫硫煤標(biāo)桿電價(jià)和銷售電價(jià)在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司查詢，標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)數(shù)據(jù)從國(guó)家能源局獲得，地方補(bǔ)貼數(shù)據(jù)來自地方發(fā)改委頒布的政策。

表1 分布式光伏的經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)

表2 三類太陽能資源區(qū)域分布式PV的基本情況

其中，LCOE和IRR的計(jì)算過程如下：

(1)LCOE

LCOE指的是在發(fā)電站25年的生命周期內(nèi)，總成本(投資+運(yùn)營(yíng)+維護(hù)+利息)與總發(fā)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(yùn)營(yíng)成本，單位為元；Mt是第t年的維護(hù)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(xiàn)率；T是項(xiàng)目的生命周期，單位為年。

(2)IRR

內(nèi)部收益率由下式求得：

式(2)中：CIt是第t年的現(xiàn)金流入，由分布式光伏發(fā)電的年收入構(gòu)成，單位為元。COt是第t年的現(xiàn)金流出，由初始投資和年運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本組成，單位為元。

2.2 平準(zhǔn)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(qū)域代表城市為例進(jìn)行分析。通過計(jì)算得到這三個(gè)地區(qū)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的LCOE分別為0.6790元/千瓦時(shí)、0.7905元/千瓦時(shí)和0.8470元/千瓦時(shí)。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(dāng)?shù)毓ど虡I(yè)電價(jià)。這表明，從目前的技術(shù)水平和成本來看，用戶側(cè)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)平價(jià)。從發(fā)電側(cè)看，三個(gè)地區(qū)分布式光伏的LCOE高于當(dāng)?shù)孛摿蛎簶?biāo)桿電價(jià)。它揭示了在目前的技術(shù)水平下，分布式光伏在發(fā)電側(cè)仍難以實(shí)現(xiàn)平價(jià)。

2.3 內(nèi)部收益率

2.3.1 三個(gè)地區(qū)的內(nèi)部收益率比較

從圖1可知：

圖1 三個(gè)地區(qū)的IRR比較

(1)由于第一類和第二類太陽能資源區(qū)的光伏標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)相對(duì)較低，北京和呼和浩特的100%并網(wǎng)分布式光伏系統(tǒng)的內(nèi)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(nèi)部收益率都大于8%。結(jié)果表明，在這三個(gè)地區(qū)投資分布式光伏項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而北京是三個(gè)地區(qū)中最好的一個(gè)。

(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(gè)地區(qū)的分布式光伏電站的IRR要高于呼和浩特。這是因?yàn)槌藝?guó)家補(bǔ)貼外，北京和上海還出臺(tái)了地方補(bǔ)貼政策來促進(jìn)分布式光伏的發(fā)展，這在一定程度上彌補(bǔ)了太陽能資源的劣勢(shì)。這也說明，政府的補(bǔ)貼應(yīng)根據(jù)地域差異來制定。對(duì)于太陽能資源較少的地區(qū)，增加地方補(bǔ)貼是吸引用戶投資分布式光伏的關(guān)鍵。

(3)對(duì)于用戶來說，不同的并網(wǎng)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(nèi)部收益率就越高。由于目前工商業(yè)電價(jià)高于脫硫煤標(biāo)桿電價(jià)，節(jié)省的電費(fèi)高于售電收入。在現(xiàn)行政策下，應(yīng)根據(jù)自用電量合理確定項(xiàng)目規(guī)模，并盡可能通過提高自用比例來增加項(xiàng)目收益。

2.3.2 標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)變化下的IRR分析

2013年我國(guó)正式實(shí)施光伏電站標(biāo)桿電價(jià)政策以來，上網(wǎng)電價(jià)逐年下調(diào)。這里，以上海工商業(yè)分布式光伏100%并網(wǎng)為例，分析了這一趨勢(shì)下的IRR變化。

從表3可以看出，當(dāng)單位投資成本保持不變時(shí)，標(biāo)桿電價(jià)每下降0.05元/千瓦時(shí)，IRR平均下降1.18%。當(dāng)?shù)谌愘Y源區(qū)標(biāo)桿電價(jià)下降到0.5元/千瓦時(shí)，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(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的下降。

表3 標(biāo)桿電價(jià)下跌時(shí)的IRR變化

2.3.3 補(bǔ)貼變化下的IRR分析

自2018年開始，分布式光伏項(xiàng)目補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)逐年下調(diào)。這里，以上海工商業(yè)分布式光伏50%自用為例，分析了這一趨勢(shì)下的IRR變化。

從表4可以看出，當(dāng)單位投資成本保持不變時(shí)，政府補(bǔ)貼每下降0.05元/千瓦時(shí)，IRR平均下降0.93%。即使取消國(guó)家統(tǒng)一補(bǔ)貼，當(dāng)分布式光伏系統(tǒng)單位投資成本降至5.5元/瓦時(shí)，IRR可以達(dá)到9.12%，投資回報(bào)仍然可觀。根據(jù)2.3.1的結(jié)論，自用的比例越高，IRR越高。因此，對(duì)于自用比例較高的分布式光伏電站，抵擋補(bǔ)貼下降的能力將更強(qiáng)。這表明，分布式光伏系統(tǒng)在保持穩(wěn)定的技術(shù)進(jìn)步的條件下，能夠擺脫政策的影響，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目自身的經(jīng)濟(jì)性。

表4 政府補(bǔ)貼下降時(shí)的IRR變化

3 結(jié)論和政策建議

3.1 結(jié)論

綜上分析可知，分布式光伏在未來將具有巨大的投資價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力。分布式光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是由政府補(bǔ)貼轉(zhuǎn)向平價(jià)的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)，分布式光伏技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低將為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造新的機(jī)遇。

在北京和上海，分布式光伏發(fā)電的LCOE已經(jīng)低于當(dāng)?shù)毓ど虡I(yè)電價(jià)，在用戶側(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了平價(jià)。此外，分布式光伏在這三類太陽能資源區(qū)都表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)效益和較高的IRR。對(duì)于自用比例較高的分布式光伏電站，經(jīng)濟(jì)效益更好。

單位投資成本的降低對(duì)提高分布式光伏的經(jīng)濟(jì)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(biāo)桿電價(jià)，預(yù)計(jì)到2025年將實(shí)現(xiàn)完全平價(jià)。另一方面，分布式光伏可以擺脫政策影響，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目自身的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 政策建議

本文通過對(duì)分布式光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境的分析，結(jié)合目前的技術(shù)和成本研究，提出以下政策建議：

(1)建立科學(xué)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新。逐步提升分布式光伏產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)品的全生命周期信息化管理。

(2)加快制定和實(shí)施分布式光伏運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)分布式光伏智能化集成和運(yùn)維。同時(shí)，加強(qiáng)與分布式光伏發(fā)展密切相關(guān)的智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)研究，推進(jìn)配套措施，提高分布式光伏的競(jìng)爭(zhēng)力。

(3)鼓勵(lì)各類金融機(jī)構(gòu)優(yōu)先發(fā)展分布式光伏項(xiàng)目，開發(fā)貸款、融資等新型金融產(chǎn)品。同時(shí)，降低分布式光伏的融資成本。