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  • 頭條戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析
    2019-04-28 作者:張伊美、劉欣明  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)對(duì)于用電量大、上網(wǎng)比例低的用戶來說,回收年限短,更適合投資分布式光伏。

    國(guó)網(wǎng)北京昌平供電公司的研究人員張伊美、劉欣明,在2018年第8期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出,我國(guó)對(duì)分布式光伏發(fā)電大力扶持,但補(bǔ)貼正在逐年下降。本文介紹了分布式光伏發(fā)電的政策環(huán)境,在此基礎(chǔ)上建立了居民用戶的發(fā)用電成本和效益模型。選取北京市2017年居民用戶發(fā)用電數(shù)據(jù),對(duì)分布式光伏投資回收年限進(jìn)行測(cè)算,結(jié)果表明在現(xiàn)行補(bǔ)貼政策和投資成本下,平均回收成本時(shí)間為7.5年左右。

    在此基礎(chǔ)上分析了用戶實(shí)際用電量、上網(wǎng)占比、投資成本及補(bǔ)貼力度對(duì)投資回報(bào)率的影響,計(jì)算得到相同回報(bào)率下不同度電補(bǔ)貼對(duì)應(yīng)的單位容量光伏組件造價(jià),為居民用戶投資分布式光伏提供了指導(dǎo)和依據(jù)。

     

    光伏發(fā)電具有清潔環(huán)保、不受資源分布地域限制、易于被消納等優(yōu)點(diǎn)[1]。分布式光伏發(fā)電一直被國(guó)家大力支持,并在近幾年內(nèi)發(fā)展迅速。光伏電站2015年總裝機(jī)為15GW,2016年總裝機(jī)為34.54GW,僅2017年新增裝機(jī)便達(dá)53.06GW[2-3]。在2016年上調(diào)過一次可再生能源基金附加后,未來可再生能源基金附加難以上調(diào),補(bǔ)貼來源方面便再未有加大力度的政策[2]。

    目前光伏組件成本逐漸下降,2018年國(guó)家推行的分布式光伏度電補(bǔ)貼也出現(xiàn)了首次下調(diào),分布式光伏前景依然看好,但投資將逐漸趨于理性。

    分布式光伏發(fā)電的形式有3種,即自發(fā)自用余電上網(wǎng)、全部自用和全額上網(wǎng)。本文僅討論自發(fā)自用余電上網(wǎng)和全部自用形式下的分布式光伏并網(wǎng)。居民報(bào)裝分布式光伏一般采用這兩種形式。

    目前國(guó)內(nèi)關(guān)于分布式光伏發(fā)電的研究已有不少[4-8],但針對(duì)現(xiàn)有補(bǔ)貼政策和當(dāng)前投資成本下的效益分析居多,對(duì)未來補(bǔ)貼下調(diào)和光伏組件成本下降的趨勢(shì)考慮不足,本文基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算分析,并考慮補(bǔ)貼力度和投資成本等因素變化的影響,向用戶投資提供合理性化建議。

    1 分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀

    1.1 政策環(huán)境

    國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等對(duì)分布式光伏并網(wǎng)工作出臺(tái)一系列相關(guān)政策[9-13]。針對(duì)分布式光伏發(fā)電,國(guó)家層面實(shí)行全電量補(bǔ)貼的政策,自并網(wǎng)之時(shí)起對(duì)分布式發(fā)電項(xiàng)目實(shí)行每千瓦時(shí)0.42元(含稅)的電價(jià)補(bǔ)貼,期限為20年。2017年12月19日,國(guó)家發(fā)改委下調(diào)了分布式光伏電價(jià),2018年以后投運(yùn)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,度電補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)降低至0.37元(含稅)。各地市也出臺(tái)了相關(guān)分布式光伏發(fā)電獎(jiǎng)勵(lì)辦法。

    以北京市為例,北京市發(fā)改委為鼓勵(lì)分布式光伏發(fā)電,對(duì)2015年至2019年期間并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,按每千瓦時(shí)0.3元(含稅)進(jìn)行補(bǔ)貼,每個(gè)項(xiàng)目補(bǔ)貼持續(xù)5年。

    1.2 分布式光伏發(fā)電投資成本

    居民用戶投資分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,需購(gòu)買光伏組件,逆變器,開關(guān)等輔助元件,以及安裝費(fèi)等等,用戶需要維護(hù)光伏發(fā)電設(shè)備材料,維護(hù)成本大概1%~3%投資成本。光伏發(fā)電成本中,光伏組件約占50%~60%??傮w建設(shè)費(fèi)用已經(jīng)降至每千瓦時(shí)萬元以下[2]。

    1.3 太陽(yáng)能量環(huán)境和分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目報(bào)裝趨勢(shì)

    以北京市為例,太陽(yáng)輻射量全年平均為4600~5700MJ/m2。年平均日照時(shí)數(shù)在2000~2800h之間,主要為2600h左右。輻射主要集中在4—8月,占全年55.1%。通過測(cè)算,按照最佳傾角31°敷設(shè)光伏電池板,年最大負(fù)荷發(fā)電小時(shí)數(shù)為1087h,平均每天2.98h[14]。

    而從目前政策趨勢(shì)來看,補(bǔ)貼的拖欠將成為常態(tài),光伏補(bǔ)貼是不可持續(xù)的。圖1為某區(qū)域居民分布式光伏2015—2017年業(yè)務(wù)受理和并網(wǎng)數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)情況。從圖1可以看出,2015—2017年,每年新增受理和并網(wǎng)用戶都在不斷增長(zhǎng),受理容量年增長(zhǎng)率逐年降低。鑒于建設(shè)周期的存在,平均受理-并網(wǎng)周期約為135天,并網(wǎng)增長(zhǎng)率一定程度上滯后于受理增長(zhǎng)率,最大增長(zhǎng)率出現(xiàn)在2016年。未來,分布式光伏發(fā)展需要從數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)型。

    圖1 某區(qū)域居民分布式光伏2015至2017年業(yè)務(wù)受理和并網(wǎng)增長(zhǎng)率

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

     

    2 戶用分布式光伏投資成本效益分析

    2.1 戶用光伏投資成本效益模型

    對(duì)于北京地區(qū)居民用戶來說,為滿足產(chǎn)權(quán)的合法性,安裝分布式光伏發(fā)電的有效位置主要為農(nóng)村宅基地和別墅的屋頂,為低壓?jiǎn)蜗嗷蛉?,用戶?bào)裝容量在1~20kW。戶用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,均為一個(gè)光伏并網(wǎng)點(diǎn)和一個(gè)公共連接點(diǎn),分別計(jì)量發(fā)電量和上網(wǎng)電量。其中并網(wǎng)點(diǎn)計(jì)量發(fā)電量,公共連接點(diǎn)為雙向計(jì)量表,同時(shí)計(jì)收用電量和光伏上網(wǎng)電量,戶用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)如圖2所示。

    圖2 戶用分布式光伏發(fā)用電計(jì)量關(guān)系

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

     

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

     

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

    此外,對(duì)于居民用戶光伏效益,不考慮北京煤改電電價(jià)政策帶來的影響。這是因?yàn)殡姴膳妰r(jià)時(shí)段為非光照時(shí)間,光伏發(fā)電并不會(huì)抵消此部分用電,僅需考慮并網(wǎng)前后的居民階梯電費(fèi)差。

    2.2 投資效益測(cè)算案例

    圖3為北京市某地區(qū)典型居民用戶報(bào)裝光伏發(fā)電15kW的發(fā)電量、上網(wǎng)電量、計(jì)收用電量和實(shí)際用電量隨月份變化的趨勢(shì)圖。從圖3中可以看出,光伏發(fā)電呈現(xiàn)季節(jié)性,發(fā)電量較高的月份為5—9月。居民用戶的夏季實(shí)際用電量較大,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出三檔階梯電價(jià)電量值。用戶光伏發(fā)電上網(wǎng)電量差值為用戶自發(fā)自用電量部分,抵扣了一部分計(jì)收用電量,使得用戶節(jié)省了一部分高額電費(fèi)。

    圖3 典型個(gè)人用戶逐月光伏發(fā)電情況(15kW)

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

    模型數(shù)據(jù)背景:按第一年發(fā)電效率衰減率 為3%,之后第i年衰減率 為1%,時(shí)間成本率 取2017年居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)2%。根據(jù)2017年北京某地區(qū)域光伏用戶實(shí)際報(bào)裝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),按2018年以前的0.42元/kW?h的度電補(bǔ)貼和北京市級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)資金0.3元/kW?h的政策下,用戶光伏板平均造價(jià)參考當(dāng)?shù)仄骄惭b價(jià)格,為0.85萬元/kW?h。經(jīng)測(cè)算,居民用戶平均投資回收成本為6.99年,具體結(jié)果見表1。

    表1 居民用戶年發(fā)用電和回收年限情況

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

    從樣本用戶測(cè)算結(jié)果還可以看出,居民用戶平均日最大發(fā)電小時(shí)數(shù)3h。同時(shí),不同的發(fā)電效率,上網(wǎng)電量,實(shí)際用電情況均對(duì)回收年限產(chǎn)生影響。

    3 投資回報(bào)影響因素相關(guān)性分析

    用戶的實(shí)際用電量、上網(wǎng)電量比重、光伏投資成本以及光伏補(bǔ)貼力度均會(huì)對(duì)投資的回收年限產(chǎn)生影響,下面分別予以分析。

    3.1 實(shí)際用電量和上網(wǎng)占比

    以單相居民用戶安裝5kW分布式光伏并網(wǎng)為例,上網(wǎng)電量占發(fā)電量比重不應(yīng)超過50%[13]。分析不同上網(wǎng)電量占比時(shí),用戶自身用電量與投資光伏回收年限的關(guān)系如圖4所示。

    圖4 分布式光伏投資回收年限隨實(shí)際用電量變化趨勢(shì)

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

    從圖4可以看出,上網(wǎng)電量占比越高,用戶投資成本的回收年限越長(zhǎng),這是因?yàn)楣夥l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)低于居民電價(jià)(兩者差值為居民輸配電價(jià)),用戶自用的電量越多,不經(jīng)電網(wǎng)而于本地消納的電量就越多,節(jié)省了更多的輸配電成本。

    我國(guó)現(xiàn)行居民電價(jià)大多為階梯電價(jià)[15],可按用電量區(qū)間劃分為三檔。上網(wǎng)電量占比不變的情況下,隨著用戶實(shí)際用電量增加,回收年限逐漸縮短。當(dāng)實(shí)際用電量在一檔階梯電量區(qū)間內(nèi)時(shí),實(shí)際用電量對(duì)回收年限的影響很?。辉诙n和三檔階梯電量區(qū)間范圍時(shí),回收年限縮短的速度相應(yīng)增加。當(dāng)用戶實(shí)際用電量超過一定值時(shí),自發(fā)自用電量全部替代三檔階梯電量,光伏發(fā)電已經(jīng)產(chǎn)生了最大效益,收益年限不再減少。

    3.2 實(shí)際用電量和上網(wǎng)占比

    以北京市政策為例,考慮3種補(bǔ)貼政策下的光伏投資成本與回收年限的關(guān)系:①2018年國(guó)家分布式光伏每千瓦時(shí)0.37元電補(bǔ)貼20年和市級(jí)補(bǔ)貼每千瓦時(shí)0.3元5年;②2020年后北京市取消市級(jí)補(bǔ)貼后的情況;③遠(yuǎn)景時(shí)期光伏發(fā)電取消補(bǔ)貼之后的情況。

    不同補(bǔ)貼政策下光伏投資回收年限與成本關(guān)系如圖5所示。從圖中可以看出,隨著補(bǔ)貼力度降低,光伏發(fā)電的回收年限逐漸變長(zhǎng);同時(shí),在沒有補(bǔ)貼的情況下,通過降低光伏組件造價(jià),也能大大縮短回收年限。

    圖5 不同補(bǔ)貼政策下光伏投資成本與回收年限

    戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

    參照北京當(dāng)?shù)毓夥M件平均造價(jià)(約0.85萬元/ kW),按每千瓦時(shí)0.37元電補(bǔ)貼政策計(jì)算,平均7.54年可以回收成本;取消市級(jí)補(bǔ)助后,平均9.86年可以回收成本。若取消全部補(bǔ)貼,則光伏投資成本至少需降至3408元/kW,才能保證可以在8年內(nèi)回收成本。

    結(jié)論

    1)居民用戶用電價(jià)格低,報(bào)裝容量小,免征增值稅,可以就地消納。經(jīng)測(cè)算現(xiàn)行補(bǔ)貼政策下,平均回收成本時(shí)間為7.5年左右。在目前國(guó)家補(bǔ)貼和市級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)辦法的扶持下,處于較高水平。但實(shí)際補(bǔ)貼發(fā)放滯后,撥款周期長(zhǎng),平均延后1~1.5年,故回收年限將略高于理論測(cè)算值。

    2)對(duì)于用電量大、上網(wǎng)比例低的用戶來說,回收年限短,更適合投資分布式光伏。