“碳中和”背景下光伏能源項目的投資測算模型研究

周琪　王寧斌　楚霄潔

摘要：隨著碳中和的賦能及能源政策落地，光伏發(fā)電等新能源行業(yè)將成為未來綠色能源的核心產(chǎn)業(yè)。文章選取新能源領(lǐng)域中的光伏發(fā)電項目，結(jié)合平準(zhǔn)化度電成本公式，搭建光伏項目投資活動現(xiàn)金流模型，測算財務(wù)杠桿下的項目全生命周期的內(nèi)含報酬率，進一步結(jié)合行業(yè)龍頭管理經(jīng)驗提出建議。

關(guān)鍵詞：光伏項目；經(jīng)濟分析；測算模型

一、行業(yè)背景

習(xí)近平主席在2020年9月22日召開的聯(lián)合國大會上宣布，中國將力爭2030年前碳達峰、努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。30年內(nèi)從實現(xiàn)碳達峰到碳中和，不僅是中國應(yīng)對全球氣候變化的鄭重承諾，也是中國面向“零碳經(jīng)濟”時代、加速經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、持續(xù)提升經(jīng)濟競爭力的戰(zhàn)略部署。近年來，國家先后頒布了《可再生能源法》《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》等多項法律法規(guī)和政策，鼓勵開發(fā)風(fēng)能和光伏資源，顯著地提升了光伏項目建設(shè)的經(jīng)濟可行性，全球風(fēng)電裝機穩(wěn)步增長，隨著全國碳買賣市場上市，動力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型勢在必行。

行業(yè)機遇：根據(jù)2021年2月國家能源局下發(fā)的《關(guān)于征求2021年可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重和2022～2030年預(yù)期目標(biāo)建議的函》相關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)2025年非化石能源占一次能源消費比重提高至20%左右的目標(biāo)。隨著我國消納政策的逐步完善及特高壓技術(shù)的突破，預(yù)計國內(nèi)新增裝機仍將維持增長。同時，電池技術(shù)轉(zhuǎn)換效率進一步提升，上游技術(shù)龍頭多維競爭格局已經(jīng)形成。光伏發(fā)電技術(shù)的核心是電池技術(shù)，隨著我國光伏領(lǐng)域研究能力的不斷增強，提升了晶硅等新型電池技術(shù)轉(zhuǎn)換效率，建立了具有國際競爭力的光伏發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈。儲能在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用電側(cè)都不可或缺。大型儲能系統(tǒng)可以為電網(wǎng)運行提供調(diào)峰、需求響應(yīng)等多種服務(wù)，有效實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。

行業(yè)威脅：光伏發(fā)電行業(yè)用地政策需結(jié)合區(qū)域環(huán)境落地生根，光伏項目辦理用地審批仍存在周期長、成本高等問題。為更好地促進新能源利用，地方政府在對風(fēng)電、光伏用地政策上仍需結(jié)合區(qū)域資源制定扶持政策。

同時，電網(wǎng)需要根據(jù)包括風(fēng)電、光伏發(fā)電在內(nèi)的各類型發(fā)電機組發(fā)電量的大小和電網(wǎng)用電量的變化情況，相應(yīng)調(diào)整各類型發(fā)電機組的發(fā)電量，使得電網(wǎng)總發(fā)電量與用電量保持平衡。部分地區(qū)當(dāng)?shù)叵{能力有限或送出通道受限，可能尚無法完全接收風(fēng)力、光伏發(fā)電向電網(wǎng)輸送的電能。上述因素可能導(dǎo)致產(chǎn)生棄風(fēng)限電、棄光限電的現(xiàn)象。

二、項目基本信息及社會效益

本項目工程位于一個較理想的光伏發(fā)電場址，建成后可為冶煉廠提供一定電量，支持電力可持續(xù)發(fā)展。從能源資源利用、電力系統(tǒng)需求情況、項目開發(fā)條件等方面綜合分析，均有利于工程的建設(shè)，該100MWp光伏電站采用全額自發(fā)自用的方式，同時該光伏電站配置逆功率保護裝置，當(dāng)檢測到逆流前，逆功率保護可及時控制光伏電站的發(fā)電出力，防止出現(xiàn)逆功率現(xiàn)象。

目前，參照工程設(shè)計及報價估算總投資，SMX公司項目100MW分布式光伏電站項目總投資約6億元，組件占45%，逆變器占10%，支架占6%，配電箱占2%，光伏電流占2%，輔助料占5%，施工占30%，考慮工程利潤率15%～20%，單位工程報價約4300～5000元/千瓦。SMX項目建設(shè)期1年，運營期25年，項目全周期26年。

本項目社會效益如下：有利于極大降低煤炭資源的消耗，保護生態(tài)環(huán)境；有利于增加再生能源的比例，改善能源結(jié)構(gòu)；有利于促進地區(qū)建材、交通、設(shè)備制造業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

三、經(jīng)濟效益分析及估值模型搭建

（一）基本思路

模型參照股權(quán)估值模型處理，無財務(wù)杠桿的投資自由現(xiàn)金流即為企業(yè)自由現(xiàn)金流，為“經(jīng)營活動現(xiàn)金毛流量-資本性支出-營運資本追加”。投資產(chǎn)生的經(jīng)營現(xiàn)金流即為項目公司凈收益加非付現(xiàn)成本。

由于項目投資前期需匹配融資，融資成本及融資期限都對項目收益造成影響，投資凈現(xiàn)金流需考慮未來債務(wù)凈現(xiàn)金流，因此，有杠桿的投資現(xiàn)金流凈額=凈收益+非付現(xiàn)成本-資本性支出-營運資本增加額-償還本金流出+新增債務(wù)本金流入。

若運營期內(nèi)，全生命周期的投資內(nèi)含報酬率大于投資要求的必要報酬率，則項目具有經(jīng)濟可行性；或依據(jù)投資必要報酬率對項目生命周期內(nèi)的現(xiàn)金凈流入（考慮債務(wù)現(xiàn)金流）折現(xiàn)，項目整體NPV大于0，項目具有經(jīng)濟可行性。

（二）營業(yè)收入及營業(yè)成本相關(guān)假設(shè)

另外，考慮建設(shè)期利息資本化，將建設(shè)期利息及工程造價扣除工程利潤作為初始固定資產(chǎn)入賬成本，該成本后期攤銷影響非付現(xiàn)成本的計算。依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，所在地日均有效光照3.48小時，100MW裝機規(guī)模光伏項目年發(fā)電量為12702萬kW·h。上網(wǎng)電價三類地區(qū)標(biāo)桿電價為0.49元/kW·h，不含稅標(biāo)桿電價為0.4336元/kW·h。但考慮分布式光伏電站項目用電價的可協(xié)商性，本篇假設(shè)運營期不含稅電價按0.54元/kW·h進行模擬測算。項目投資的80%依賴外部融資，0時點實際自有資金流出60000萬元*20%，即12000萬元。融資成本假設(shè)為6%，項目生命周期內(nèi)等額還本，每年年末付息。

（三）測算結(jié)論

1. 財務(wù)杠桿下的內(nèi)含報酬率

依據(jù)測算結(jié)果顯示，本次100MW裝機規(guī)模的分布式光伏項目，動態(tài)回收期為10.51年。全生命周期（含建設(shè)期）的投資內(nèi)含報酬率約為12.35%，大于投資要求的必要報酬率8%，具備經(jīng)濟可行性。

2. 項目價值評估

該項目按照必要報酬率對未來現(xiàn)金凈流量進行折現(xiàn)，考慮財務(wù)杠桿（80%融資流入）后的項目運營期現(xiàn)金流現(xiàn)值為22318萬元，PV=項目運營期現(xiàn)金流現(xiàn)值+項目建設(shè)期初期（0時點）債務(wù)價值，項目總價值估算為：22318萬元+48000萬元=70318萬元，據(jù)此可判斷項目具備經(jīng)濟上的可行性，相關(guān)測算模型請參見附件。

3. LCOE與邊際貢獻

平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）是每度電所耗費成本的評價指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。邵晶晶（2019）指出計算公式為：全壽命周期發(fā)電量總額現(xiàn)值 =（項目初始投入資金-全周期內(nèi)折舊稅費減免額現(xiàn)值+全周期運營成本現(xiàn)值-殘值現(xiàn)值）/全周期發(fā)電量總額現(xiàn)值。

有關(guān)環(huán)保專家表示，LCOE公式中的折現(xiàn)率（WACC）應(yīng)當(dāng)采用股權(quán)成本與稅后債權(quán)成本的加權(quán)平均值，但絕大多數(shù)風(fēng)電項目建設(shè)期長期貸款或融資租賃比例約為70%～80%，債權(quán)融資稅前成本需要考慮股權(quán)成本，WACC波動較大，計算折現(xiàn)系數(shù)難度較大。

本篇認為，若公式中項目全生命周期的營收及經(jīng)營成本驅(qū)動因素小范圍波動，將分子、分母各項收入、支出年均化并作為等額年金的一部分，可利用年金現(xiàn)值系數(shù)對上述公式變形為：

LCOE=（年均非付現(xiàn)成本-年均非付現(xiàn)成本抵稅+無財務(wù)杠桿下項目年運營成本）*26年期的年金現(xiàn)值系數(shù)/生命周期內(nèi)年均發(fā)電量*26年期的年金現(xiàn)值系數(shù)=（年均非付現(xiàn)成本-年均非付現(xiàn)成本抵稅+無財務(wù)杠桿下項目年運營成本）/生命周期內(nèi)年均發(fā)電量；

對于項目初始投資額（含建設(shè)投資及建設(shè)期利息資本化）已考慮在每年的非付現(xiàn)成本中（折舊、攤銷）且具有抵稅作用，財務(wù)費用等項目需剔除，經(jīng)測算本項目LCOE約為0.375元/kW·h。

有研究機構(gòu)指出，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在不考慮政府補貼的情況下，光伏電站資本金回報率8%的情況下，集中式光伏電站和分布式光伏電站的LCOE合理區(qū)間分別處在0.445～0.399元/kW·h和0.387～0.347元/kW·h之間，本項目LCOE在合理區(qū)間范圍且仍有下降空間。若依據(jù)不含稅電價0.54元/kW·h，其邊際貢獻率為：（不含稅單價-LCOE）/不含稅單價=30.56%，存在一定的安全邊際。

4. 保障電價

在投資必要報酬率為8%的前提下，令項目整體NPV=0，可得平衡點的不含稅電價為0.469元/kW·h，含稅電價為0.53元/kW·h。對比前述標(biāo)桿企業(yè)三峽能源預(yù)計的光伏項目2021年平均上網(wǎng)電價0.47元/kW·h（含稅），若未來保持競爭優(yōu)勢，項目技術(shù)水平或運營管理水平仍有提高空間。

本篇測算模型參見附件：SMX分布式光伏項目現(xiàn)金流量分析表（因篇幅有限，僅列示部分運營期）。

四、投資建議

（一）多渠道加大資源獲取力度

一是積極與政府協(xié)調(diào)相關(guān)土地流轉(zhuǎn)政策、規(guī)劃利用土地資源，突破政策壁壘；二是采取跟隨戰(zhàn)略，吸收借鑒標(biāo)桿企業(yè)前期大型項目經(jīng)驗，突破技術(shù)壁壘；三是加強與行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)作。與重點電力規(guī)劃設(shè)計院建立定期會商機制，及時全面了解信息。重點跟蹤規(guī)模化資源，注重規(guī)模化新能源基地的整體謀劃和開發(fā)。加強與各級電力公司及其調(diào)度機構(gòu)的溝通與聯(lián)系，建立長期有效的工作協(xié)調(diào)機制，形成高效、穩(wěn)固的電力供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。同時，適度參與電力行業(yè)股權(quán)多元化改革工作，為新能源業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展做好布局；四是注重傳統(tǒng)能源行業(yè)轉(zhuǎn)型需求，聯(lián)合構(gòu)建從產(chǎn)電到儲能的一體化方案的運營模式。傳統(tǒng)能源生產(chǎn)龍頭企業(yè)在國內(nèi)已運營大型存量水電項目，具備發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電項目的天然資源優(yōu)勢。部分傳統(tǒng)能源龍頭企業(yè)轉(zhuǎn)型需求旺盛，這類傳統(tǒng)能源企業(yè)是風(fēng)電、光伏能源的潛在進入者，具有豐富的庫區(qū)土地、水面和電力通道，可以結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟以充分利用庫存土地資源建設(shè)風(fēng)電、光伏發(fā)電項目，迅速獲取資源優(yōu)勢。通過實現(xiàn)“就近打捆”，開發(fā)一體化能源運營園區(qū)，精準(zhǔn)控制社會可中斷的用電負荷和儲能資源，提高電網(wǎng)安全運行水平；五是深入探索光伏發(fā)電與農(nóng)光互補、漁光互補等產(chǎn)業(yè)鏈互補的發(fā)展模式，形成由點到面的光伏開發(fā)格局。諸如上市新能源公司的一些新光伏電站工程，通過結(jié)合農(nóng)業(yè)進行光伏電站建設(shè)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，土地性質(zhì)，土壤狀況，水源情況，傳統(tǒng)種植經(jīng)驗，農(nóng)業(yè)新型業(yè)態(tài)的發(fā)展趨勢，通過在電站內(nèi)種植農(nóng)作物，打造出既能滿足發(fā)電功能，提高項目的收益，又能提供觀光旅游的新型電站。

（二）投資項目與企業(yè)規(guī)模相適應(yīng)，避免資金流動性風(fēng)險

一是使投資項目與財務(wù)狀況相適應(yīng)。光伏發(fā)電、風(fēng)電項目可以短期大幅度提升資產(chǎn)規(guī)模，有助于在主業(yè)上迅速做大做強，同時項目資金籌集會帶來未來債務(wù)現(xiàn)金流出，應(yīng)合理預(yù)測項目前期凈現(xiàn)金流，匹配最大還款能力，及時做好資金配置計劃，降低償債風(fēng)險；二是使投資項目與技術(shù)水平相適應(yīng)。考慮新能源發(fā)電裝機容量快速提升及平價上網(wǎng)帶來的技術(shù)邊際效應(yīng)越來越高，上游新能源電池、光伏組件、逆變器等技術(shù)革新對項目降低單位能源成本越來越關(guān)鍵，這也決定了項目是否能夠中標(biāo)立項、降低未來投資回收期的成敗因素；三是使投資項目與預(yù)期管理水平相適應(yīng)。光伏發(fā)電、風(fēng)電行業(yè)陸續(xù)講進入建設(shè)高峰期、運營管理期，對建設(shè)管理能力、質(zhì)量安全管理能力、投融資能力、技術(shù)創(chuàng)新能力等將帶來全方位、深層次的考驗。項目公司需從人、財、物等要素全方位加以保障，統(tǒng)籌推進資源獲取、工程建設(shè)與電力運營工作，確保項目可控。

（三）投產(chǎn)前需有針對性開展需求端信用分析

如分布式光伏發(fā)電項目一般就地并網(wǎng)，以降低線路的損耗并補充當(dāng)?shù)赜秒娍蛻綦娏?。在電站容量設(shè)計上保證功率不超過業(yè)主同時段用電負荷，確保自發(fā)自用比例達到最高。優(yōu)先選擇行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?、?jīng)營業(yè)績良好、無不良記錄的優(yōu)秀企業(yè)，確保自發(fā)自用電量需求穩(wěn)定，從而保障項目收益率。

五、不足及展望

本篇模型旨在提供綜合反映經(jīng)濟數(shù)據(jù)的測算路徑，反映財務(wù)杠桿下的全生命周期內(nèi)含報酬率（IRR），但本次模擬測算未考慮部分地區(qū)強制儲能等因素對單位建造成本及運營成本帶來的影響及組件壽命期內(nèi)衰減后對發(fā)電量的影響，有關(guān)運營成本明細仍需在深度調(diào)研具體項目特征的基礎(chǔ)上進一步細化。同時，依據(jù)有關(guān)行業(yè)專家研究，機組大型化是實現(xiàn)風(fēng)電降本的有效路徑之一，本次測算未考慮每個機組電池組件配置等因素對初期建設(shè)投資成本的影響。后續(xù)仍需結(jié)合國內(nèi)專家最新研究案例或企業(yè)項目，將測算工具標(biāo)準(zhǔn)化。另外，預(yù)計未來上游技術(shù)升級將強化分層效應(yīng)，風(fēng)電、光伏發(fā)電行業(yè)也更加符合競爭性市場特征。因此，技術(shù)應(yīng)用成本及營運成本控制對項目邊際貢獻情況仍待進一步研究。

參考文獻：

[1]中國政府網(wǎng).力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和——打贏低碳轉(zhuǎn)型硬仗[EB/OL].[2021-04-02].http：//www.gov.cn/xinwen/2021-04/02/content_ 5597403.htm.

[2]中國政府網(wǎng).國家發(fā)展改革委 國家能源局關(guān)于2021年可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重及有關(guān)事項的通知[EB/OL].[2021-05-26].http：//www.gov.cn/zhengce/ zhengceku/2021-05/26/content_5612441.htm.

[3]邵晶晶.基于博弈理論的風(fēng)電競價上網(wǎng)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.

（作者單位：周琪，山東南郊集團有限公司；王寧斌，濟南軌道交通集團有限公司；楚霄潔，山東省牧工商實業(yè)有限公司）