鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)投資分布式光儲混合系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益研究

黃少博

（華北電力大學(xué)（保定）經(jīng)濟(jì)管理系，河北 保定 071000）

目前，光伏發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步的同時，光伏發(fā)電組件價格持續(xù)下降，大部分新投建的集中型光伏電站，其光伏組件成本占電站建設(shè)總成本的比例已低于30%，而電站用地成本與人力成本的提升也是一個重要因素。因此，我國開始將光伏發(fā)電的推廣方向轉(zhuǎn)向分布式光。我國鄉(xiāng)村地區(qū)民居和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的廠區(qū)，擁有大量的閑置屋頂，可用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的部署，幫助用戶減少電費(fèi)支出，增加售電收益。

儲能是新能源發(fā)電的命脈，沒有儲能的光伏產(chǎn)業(yè)是沒有前景的。配置儲能，也逐漸成為部署分布式光伏的一種強(qiáng)制性要求。2022年1月，山東省棗莊市發(fā)布指導(dǎo)文件，要求新投建的分布式光伏要按照裝機(jī)容量的15%~30%、時長2～4小時配置儲能設(shè)施；2022年3月，河北省能源局也正式下發(fā)文件，要求屋頂分布式光伏項(xiàng)目要逐步按照“光伏+儲能”方式開發(fā)建設(shè)。而隨著分時電價政策的完善，峰谷電價差進(jìn)一步加大，投資分布式光儲混合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益到底如何，受到越來越多潛在投資者的關(guān)注，尤其是擁有大面積閑置屋頂?shù)泥l(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。

在分布式光儲混合系統(tǒng)投資經(jīng)濟(jì)性方面，國內(nèi)學(xué)者已多有研究。楊昌輝等[1]基于區(qū)域?qū)用娌煌妰r情景，研究了我國分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益；王娟等[2]對在鑄造工業(yè)中應(yīng)用屋頂分布式光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益進(jìn)行了分析；剌美香等[3]以中部地區(qū)Y縣為例，探究了戶用分布式光伏對農(nóng)戶收入的影響；胡亞男等[4]則對內(nèi)蒙古屋頂分布式光伏的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評估。在光儲混合系統(tǒng)方面，樊高松等[5]對戶用分布式儲能的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了探討；王小虎等[6]以山東省膠州市光伏及其儲能系統(tǒng)為例，實(shí)證分析了分布式光儲混合系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)-碳排放-能源效益。賈禾等[7]研究了動態(tài)電價下分布式光儲混合系統(tǒng)的優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)性；借助于前人的研究經(jīng)驗(yàn)，可以選取某具有代表性的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，對鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)投資光儲混合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

一、經(jīng)濟(jì)效益評價模型構(gòu)建

（一）成本模型構(gòu)建

分布式光儲混合系統(tǒng)的總成本構(gòu)成，主要包括三部分，即初始投資成本、運(yùn)維替換成本和退役處置成本，表示如下：

（二）收益模型構(gòu)建

分布式光儲混合系統(tǒng)的收益由售電收益、電費(fèi)節(jié)省收益和設(shè)備回收收益三部分構(gòu)成，函數(shù)表示為：

系統(tǒng)運(yùn)行第t年的售電收益可以表示為：

式中，SS為光伏發(fā)電上網(wǎng)電價，Gt為第t年發(fā)電量，μt為第t年自發(fā)自用的用電量。

系統(tǒng)運(yùn)行第t年節(jié)省電費(fèi)額度可以表示為：

（三）凈收益模型構(gòu)建

分布式光儲混合系統(tǒng)的凈收益，為運(yùn)營期內(nèi)總收益與總成本之差，可以表示為：

二、案例分析

HT線纜廠是位于山西省運(yùn)城市稷山縣蔡村鄉(xiāng)坑?xùn)|村的一家企業(yè)，規(guī)模適中，用電模式比較具有代表性。該廠所在的山西省運(yùn)城市，是我國太陽能第三類資源區(qū)，在最佳傾斜角30°下，太陽能年輻射總量為1511kWh/㎡。

2022年開始，山西省對工商業(yè)用戶實(shí)行新的分時電價政策，高峰時段電價在平時段電價基礎(chǔ)上上浮60%，低谷時段電價在平時段電價基礎(chǔ)上下浮55%，尖峰時段電價在高峰時段電價基礎(chǔ)上上浮20%。每日的8至11時、17至23時為高峰時段；每日0至7時、11至13時為低谷時段；7至8時、13至17時，23至24時為平時段。另外。每年的1、7、8、12月的18至20時為尖峰時段。根據(jù)2022年4月數(shù)據(jù)，HT線纜廠所使用的的35KV電壓等級大工業(yè)用電，平時段電價為0.49元/kWh。伴隨著光伏發(fā)電平價上網(wǎng)時代的到來，2022年光伏發(fā)電上網(wǎng)電價已降至0.3767元/ kWh。

HT線纜廠作為大工業(yè)用電企業(yè)，其用電負(fù)荷具有明顯的峰谷周期，日均變化小，日內(nèi)波動較大。通過對其年度用電數(shù)據(jù)的跟蹤，其每日用電負(fù)荷曲線如圖1所示。

圖1 HT線纜廠日用電負(fù)荷曲線

根據(jù)計(jì)算，HT線纜廠每日用電量約為2123度，其中高峰時段、低谷時段、平時段用電量分別為873度、683度、567度。在1月、7月、8月、12月，每日尖峰時段用電量約為205.6度。

根據(jù)目前市場上的光伏發(fā)電組件的性能與價格，選擇口碑較好的英利集團(tuán)生產(chǎn)的YGE60CELL型光伏發(fā)電組件進(jìn)行研究，其單片最大發(fā)電功率為265W，外形尺寸為1640*990*35（mm），衰減率第一年為1.7%，其后每年的衰減率為0.7%，壽命期保守考慮為20年。該型號光伏組件年維護(hù)成本為初始投資成本的1.5%，退役時設(shè)備殘值率為10%。HT廠擁有的閑置屋頂面積約為5000㎡，預(yù)計(jì)可安裝光伏系統(tǒng)的功率為700KW。

參考山東省棗莊市對于配置儲能的最低要求，按照裝機(jī)容量的15%、時長2小時配置儲能設(shè)施，即210kWh，投資單價為850元/kWh，使用壽命為10年，年衰減率為1.5%，在光儲混合系統(tǒng)的壽命期內(nèi)需在第10年末更換一次。儲能系統(tǒng)的年維護(hù)成本為初始投資成本的1.5%。儲能系統(tǒng)壽命到期后，設(shè)備回收殘值率為10%。運(yùn)行時，電池荷電狀態(tài)需保持在10%~90%之間，可利用的容量為80%，初始可用容量為168kWh。

通過對光伏出力曲線和HT線纜廠用電負(fù)荷曲線進(jìn)行模擬，該廠每日通過直接使用光伏發(fā)電，可節(jié)省用電量約為1080度，其中高峰時段、低谷時段、平時段節(jié)省電量分別為414度、439度、173度。在1、7、8、12月，每日尖峰時段節(jié)省電量約為205.6度。該廠每日將優(yōu)先使用光伏發(fā)電，將剩余光伏發(fā)電電能儲存至儲能系統(tǒng)上限后，剩余電量出售，在光伏出力無法滿足負(fù)荷需求時，使用電網(wǎng)供電。儲能系統(tǒng)優(yōu)先在尖峰時段供電。

通過上述對HT線纜廠情況的介紹，可以對該廠投資分布式光儲混合系統(tǒng)的成本、收益進(jìn)行測算，進(jìn)而得出其在系統(tǒng)壽命期內(nèi)的凈收益。測算結(jié)果如表1所示：

表1 光儲混合系統(tǒng)投資收益測算表（萬元）

從測算結(jié)果中可以看出，HT線纜廠在當(dāng)前條件下，不考慮資金的時間價值，投資分布式光儲混合系統(tǒng)壽命期內(nèi)的靜態(tài)凈收益為776.19萬元，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

三、結(jié)束語

通過建立投資收益模型，結(jié)合典型案例HT線纜廠的實(shí)際情況，對HT線纜廠投資分布式光儲混合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行測算，結(jié)果顯示該廠的投資收益十分可觀，項(xiàng)目投資具有經(jīng)濟(jì)可行性。同時，對其余類型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也具有一定的參考意義，可以借助上文中建立的投資收益模型，結(jié)合自身用電負(fù)荷情況，計(jì)算自身的投資經(jīng)濟(jì)性。此外，在本文的基礎(chǔ)上，可以對分布式光儲混合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益展開敏感性分析，探討上網(wǎng)電價、自發(fā)自用比例、儲能配置比例等因素對于投資收益的影響，也可以將資金的時間價值加以考慮，得出更準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性評價結(jié)果，這些可以在以后的研究中進(jìn)一步探討。