陕北地区家庭分布式光伏发电项目的投资分析︱本刊学术

陕西地方电力（集团）有限公司榆横工业区供电分公司的研究人员刘渊，在2015年第7期《电气技术》杂志上撰文，以陕北地区5kw家庭分布式光伏发电项目投资为例，首先对各种鼓励支持政策、补贴政策和并网政策，光伏的国家规划以及陕西省内的应用进行分析概述，之后论述了5KW分布式光伏发电系统组成，并对其发电量进行计算。在此基础上，计算了建设系统投资成本及现金流，最后，重点采用敏感性分析法分析了初始成本等3种变量对投资净现值的影响。文章最后给出投资分布式光伏电站的有关建议。光伏发电是我国重要的战略性新兴产业，大力推进光伏发电应用对优化能源结构，保障能源安全，改善生态环境，转变城乡用能方式，具有重大战略意义。光伏发电项目包括光伏电站项目和分布式光伏发电项目，光伏电站项目是指作为公共电源建设及运行管理的光伏发电项目；分布式光伏发电项目是发电功率在几千瓦至数十兆瓦的小型分散式、布置在用户所在场地或附近建设、就地消纳的发电系统，目前有三种类型：第一种：全部上网。光伏系统直接通过变压器并入10kv公共配电网，其全部发电量按照光伏上网电价全部出售给电网企业。第二种：联网微电网。光伏系统在低压用户侧并网，带储能系统，脱网运行，其全部发电量供用户端使用。第三种：自发自用、余电上网。光伏系统在用户侧并网，不带储能系统，不能脱网运行，其模式为“自发自用，余电上网”。这是世界上最多的光伏发电应用形式，目前国内90%以上的建筑光伏系统属于该类型。分布式光伏发电应用范围广，在城乡建筑、工业、农业、交通、公共设施等领域都有广阔应用前景。1 光伏发电的主要政策1.1 纲领性政策我国政府支持分布式光伏项目建设，最近两年政策性的主要文件见表1。表1 我国光伏发电政策性文件概述表时间文号文件名称主要政策概述2013年7月国发[2013]24号《关于光伏产业健康发展的若干意见》进一步完善并网、补贴、融资等政策支持。其中最大的创新模式是支持自然人在自家屋顶上建分布式光伏，借款规模可达5万-50万。2013年7月陕发改新能源[2013]1025号《陕西省发改委关于大力推进太阳能发电产业加快发展的通知》进一步落实国务院24号文件精神，极力鼓励各种形式的分布式光伏发电项目。2013年9月陕发改新能源[2013]1348号《陕西省发改委关于加快推进光伏发电项目建设工作的通知》极力推进分布式光伏发电项目建设。2014年9月国能新能[2014]406号《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》从完善发电接网和并网运行服务，完善发电的电费结算和补贴拨付，融资服务等15个方面提出落实意见。1.2 价格补贴及税收政策近年光伏发电价格补贴及税收优惠政策的主要文件见表2。表2光伏发电价格补贴文件概述表时间文号文件名称主要政策概述2013年8月发改价格[2013]1638号《国家发改委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》对分布式光伏发电价格，实行按照全电量补贴，电价补贴标准为每千瓦时0.42元（含税）。自用有余上网的电量，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。自用电量免收随电价征收的各类基金和附加，以及系统备用容量费和其他相关并网服务费。2013年1月2013年第3号《国家税务总局关于中央财政补贴增值税有关问题的公告》明确纳税人取得的中央财政补贴，不征收增值税。2013年8月陕西省政府第16次常务会议审议并原则通过《关于示范推进分布式光伏发电实施意见》从2013年起连续三年，陕西将按每年约100 MW规模，通过屋顶发电、建筑一体化等方式建设分布式光伏电站。省级财政将按照l元/w的标准给予建设主体一次性补助。2013年9月财税[2013]66号《财政部、国家税务总局关于光伏发电增值税政策的通知》自2013年10月1日至2015年12月31日，对纳税人销售自产的利用太阳能生产的电力产品，实行增值税即征即退50%的政策。2014年10月国能新能[2014]447号《国务院扶贫关于印发实施光伏扶贫工程工作方案的通知》从2014-2020年，用6年时间开展光伏扶贫工程。1.3 并网接入政策国家电网公司关于分布式光伏发电项目并网接入的主要文件见表3。表3分布式光伏发电项目并网接入文件概述表时间文号文件名称主要政策概述2013年3月向社会正式发布《国家电网公司关于做好分布式电源并网服务工作的意见》全面支持太阳能等分布式电源并网工作，实施“免费接入，全额收购”政策。分布式光伏项目免收系统备用容量费，电网企业在并网申请受理等全过程服务中不收取任何费用。单个项目不大于10kw的个人（家庭）分布式光伏发电项目，采用登记制管理，仅需填报备案登记表。380V接入的分布式光伏不用签调度协议。45个工作日完成建设实现并网运行。这些政策的实施都将会极大地推动光伏发电技术在我国的应用。2 分布式光伏发电项目的规划及应用现状2.1 国家光伏规划情况根据《可再生能源中长期发展规划》和《可再生能源发展“十二五”规划》，“十二五”期间，新增太阳能发电20000MW，到2015年，太阳能发电装机达到21000MW，其中并网和离网的分布式光伏发电系统安装容量10000MW。到2020年，太阳能发电装机达到50000MW。2012年12月，国务院正式通过了《太阳能发电发展“十二五”规划》。截至目前，规划已经做出了四次调整。在此前基础上提高1.4万MW，而在最初1万MW的基础上更是提高2.5倍。2.2 在陕西的应用现状据OFweek行业研究中心统计，截至2012年底，全国累计光伏安装量总计6942MW，其中大型光伏电站共计4392MW，与建筑结合安装的光伏发电系统共计2390MW。2012年，西安市经开区一家公司利用4栋厂房屋顶建成总装机1.2 MW、年生产120万kWh的光伏发电项目。项目采用自发自用、富余电量上网的方式运行。据其推测，每年可为企业节约电费约82万元，并从上网电价销售中可获得8.6万元运营收入。2013年5月，杨凌示范区居民夏宝国花费7万余元在自己的两层小楼屋顶上覆盖起50块太阳能光伏板，建成总容量12kw的分布式家庭光伏发电站。实现了陕西省首例居民光伏发电项目并网。据媒体报道，这些光伏板一年可以发1万度电，自家用2000度，其余的都将出售给国家电网。光伏上网电价确定在1元/度，大概7年后，可以实现盈利。2013年5月，韩城市东白矾村20户村民总投资约150万元，统一集中联排建成150kW光伏发电站，年均可利用1000小时、提供电力15万KWH，所发电量除满足村民自用外，多余电量上网，还有售电收入。这是陕西省首个太阳能应用示范村。2014年1月，榆林市子洲县苗家坪镇张宏文投资2万元，在该家窑洞顶建成由10块200w多晶硅太阳能板、10个微型逆变器组成，并网电压为交流220伏的规模2kW分布式家庭光伏发电站。据媒体报道，该系统年发电量2880度，按照目前上网电价每度电1元左右计算，预计8年左右可收回成本。3 家庭太阳能光伏发电成套系统下文以家庭屋顶5kW分布式太阳能光伏发电成套系统为投资分析的基础。3.1 系统组成及接线根据常规，5kW分布式光伏发电系统主要有光伏组件、逆变器、控制器、光伏支架、电缆、配电箱等组成，该项目占用屋顶面积50-75平方米。系统接线方式如右图所示。3.2 发电量计算本论文以在陕北地区安装为例。陕北地区属于太阳能III类资源区，即太阳能资源可利用区。年日照时数为2600h-2800h，年平均日照百分数为60%-64%，年平均太阳总辐射量为5000MJ/m2--5200mj/m2。上述5kW分布式光伏发电系统年发电量如下表4所示。图1 家庭分布式发电系统安装接线示意图

表4 5kW分布式光伏发电系统年发电量计算表符号名称单位数值备注W装机总量kWp5H年峰值日照小时数h1512H=Ih/I0η光伏电站系统总效率11Ih倾斜面年总太阳辐射量kWh/㎡1512I0标准太阳辐射强度kW/㎡1L首年发电量kWh7182L=W×H×η年数年衰减率10.0000kWh718220.0150kWh707430.0140kWh697540.0130kWh688550.0120kWh680260.0110kWh672770.0100kWh666080.0090kWh660090.0080kWh6547100.0070kWh6501110.0060kWh6462120.0050kWh6430130.0040kWh6404140.0030kWh6385150.0020kWh6372160.0010kWh6366170.0010kWh6360180.0030kWh6340190.0050kWh6309200.0070kWh6265210.0090kWh6208220.0110kWh6140230.0130kWh6060240.0150kWh5969250.0160kWh587425年总发电量kWh161897年平均发电量kWh64764 项目投资成本测算4.1 系统建设投资计算根据专业太阳能光伏发电解决方案服务商提供的数据，5kW项目造价费用如下表5：表5 5kW分布式光伏发电系统建设投资造价表名称规格数量单价合价光伏组件250W多晶硅20110022000逆变器5KW单相逆变器178007800控制器5KW147004700光伏支架满足屋顶安装156005600电缆交直流1kV电缆122002200配电箱含空开等1900900其他材料其他主辅料115001500设备运输费10%447004470建筑安装费15%447006705政府一次性补贴1元/kw150005000总造价508754.2 项目现金流计算以下分析测算均以自发自用余电上网的模式考虑。对于自用电量，考虑家庭光伏电站只能在白天发电，而白天人们又在上班的特点，因此按照大约三分之一自用、三分之二上网的电量进行分配。对于太阳能板的使用寿命，按照25 年计算。计算中不考虑通货膨胀，不对太阳能板进行更新改造，不考虑后期运行维护费用。根据上述有关政策，家庭分布式电站项目现金流入主要包括年全发电量补贴、年上网电量收入以及因自发自用电节省费用三部分。政府补贴依据陕西省关于家庭分布式光伏发电补贴具体规定，按照所发电全电量每度补贴 0.42元，上网电价每度收入按照榆林市脱硫标杆电价0.45元计算，自用电量节省费用按照榆林地区居民生活电价0.49元计算。因此，收益=自发自用电量*（用电电价+0.42）+余量上网电量*（脱硫电价+0.42）。依据上述原则，5kW分布式光伏发电系统每年现金流入见表6。表6 5kW分布式光伏发电系统年现金流计算表序号项目公式结果1初始投资A50875.002年均发电量（kWh）D6475.893年余量上网电量（约2/3）(kWh)D1=D*2/34317.264年自发自用电量（约1/3）(kWh)D2=D-D12158.635年全电量补贴（标准0.42元/kWh）E=D*0.422719.876年余量上网电量收入（脱硫标杆0.45元/kWh）E1=D1*0.451942.777年自发自用电量节省费（居民生活0.49元/kWh）E2=D2*0.491057.738折旧（平均年限法\25）F=A/252035.009利润G=E+E1+E2-F3685.3710年应缴税费（3%）H=G*3%(税率)110.5611净利润G1=G-H3574.8112年营业现金流量I=G1+F5609.815 投资敏感性分析下文采用敏感程度法分析项目初始投资成本、系统的余量上网电量以及年总发电量对项目净现值和投资回收期的影响。投资项目的敏感性分析，是在假定其他变量不变的情况下，测定某一个变量发生特定变化时对净现值(或内含报酬率)的影响。5.1 初始投资成本的敏感性分析初始投资成本变动后，净现值变化如表7。表7 5kW分布式光伏发电系统初始投资变动计算表序号项目公式变动百分比-20%-10%基准10%20%1初始投资A40700457885087555963610502年均发电量（kWh）D647664766476647664763年余量上网电量（约2/3）(kWh)D1=D*2/3431743174317431743174年自发自用电量（约1/3）(kWh)D2=D-D1215921592159215921595年全电量补贴（标准0.42元/kWh）E=D*0.42272027202720272027206年余量上网电量收入（脱硫标杆0.45元/kWh）E1=D1*0.45194319431943194319437年自发自用电量节省费（居民0.49元/kWh）E2=D2*0.49105810581058105810588折旧（平均年限法\25年）F=A/25162818322035223924429利润G=E+E1+E2-F4092388936853482327810年应缴税费（3%）H=G*3%(税率)1231171111049811净利润G1=G-H3970377235753377318012年营业现金流量I=G1+F5598560456105616562213年金现值系数（i=10%，n=25年）f=((1-(1+i)^(-n))/i9.089.089.089.089.0814现金流入总现值(P现值,I年金)P=I*f508105086550920509765103115净现值P1=P-A10110507845-4987-10019初始投资的敏感程度[(10110-45)/45]/20%=1118由上表可以发现，在其他条件不变的情况下(投资造价影响折旧)，当前投资造价净现值极接近0，是盈亏分界点，投资无意义。前期建设投入成本增长，将出现投资不经济，投资建设成本减少20%，则可由一定盈利。初始投资变化的敏感程度为1118，表明初始投资对项目净现值非常敏感。对利润额、投资回收期影响巨大。5.2 余量上网电量的敏感性分析余量上网电量变动后，净现值变化如表8。表8 5kW分布式光伏系统余量上网电量变动计算表序号项目公式变动百分比-20%-10%基准10%20%1初始投资A50875508755087550875508752年均发电量（kWh）D647664766476647664763年余量上网电量（约2/3）(kWh)D1=D*2/3345438864317474951814年自发自用电量（约1/3）(kWh)D2=D-D1302225902159172712955年全电量补贴（标准0.42元/kWh）E=D*0.42272027202720272027206年余量上网电量收入（脱硫标杆0.45元/kWh）E1=D1*0.45155417481943213723317年自发自用电量节省费（居民0.49元/kWh）E2=D2*0.491481126910588466358折旧（平均年限法\25年）F=A/25203520352035203520359利润G=E+E1+E2-F3720370336853668365110年应缴税费（3%）H=G*3%(税率)11211111111011011净利润G1=G-H3608359235753558354112年营业现金流量I=G1+F5643562756105593557613年金现值系数（i=10%，n=25年）f=((1-(1+i)^(-n))/i9.089.089.089.089.0814现金流入总现值(P现值,I年金)P=I*f512255107250920507685061615净现值P1=P-A35019745-107-259初始投资的敏感程度[(350-45)/45]/20%=34通过上表可以发现，余量上网电量的敏感性强度达到34，说明年余量上网电量每降低 1%，净现值将降低34%个百分点。但无论增长还是降低，净现值都非常小，即投资回报率很低。5.3 总发电量的敏感性分析总发电量变动后，净现值变化如表9。表9 5kW分布式光伏系统发电量变动计算表序号项目公式变动百分比-20%-10%基准10%20%1初始投资A50875508755087550875508752年均发电量（kWh）D518158286476712377713年余量上网电量（约2/3）(kWh)D1=D*2/3345438862159474951814年自发自用电量（约1/3）(kWh)D2=D-D1172719434317237425905年全电量补贴（标准0.42元/kWh）E=D*0.42217624482720299232646年余量上网电量收入（脱硫标杆0.45元/kWh）E1=D1*0.4515541748971213723317年自发自用电量节省费（居民0.49元/kWh）E2=D2*0.498469522115116412698折旧（平均年限法\25年）F=A/25203520352035203520359利润G=E+E1+E2-F2541311337724257482910年应缴税费（3%）H=G*3%(税率)769311312814511净利润G1=G-H2465302036594130468512年营业现金流量I=G1+F4500505556946165672013年金现值系数（i=10%，n=25年）f=((1-(1+i)^(-n))/i9.089.089.089.089.0814现金流入总现值(P现值,I年金)P=I*f408474588451681559576099415净现值P1=P-A-10028-4991806508210119初始投资的敏感程度[(10119-806)/806]/20%=58由表可知，年总发电量每升高1%，年净现值将增加58%，投资收益明显改善。综合以上分析，年总发电量对项目投资净现值的影响最大，但由于其在一定技术条件下的不可超越性，初始投资成本成为最具影响力的因素。6 结论通过分析可以发现，5kw家庭分布式光伏发电项目前期投资成本较高、回收期过长，当下在陕北地区投资基本处于盈亏分界点，投资风险较大。由于此类项目环境效益、社会效益明显，因此，建议政府机构及国家电网公司能提供的更大的优惠政策，让投资家庭分布式光伏发电项目有利可图，从而推动我国分布式光伏发电项目的快速发展。★★★会议通知★★★2015第四届分布式发电与微电网技术大会下周在内蒙古召开