光伏發(fā)電項目的國民經濟評價

金強，史梓男，李敬如，楊露露

(國網北京經濟技術研究院，北京市 100052)

0 引言

隨著可再生能源的開發(fā)和分布式發(fā)電技術研究的實用化，分布式發(fā)電已經進入應用階段，各類分布式電源大量接入配電網。分布式發(fā)電項目一般具有節(jié)能減排效益，因此得到越來越多的關注。文獻［1］提出了一種計算節(jié)能減排項目經濟效益的分析方法，文獻［2］提出加快建立環(huán)境影響經濟評價參數(shù)體系對項目的環(huán)境效益進行量化分析，文獻［3］給出了一種評價節(jié)能項目經濟性的指標和方法，文獻［4-5］從不同層面分析了分布式發(fā)電工程的成本和收益，文獻［6-7］對分布式發(fā)電項目的經濟效益進行了相關的研究并提出了分析模型。

在對項目進行的經濟性評價中，國民經濟評價是其重要組成部分，是制定國家投資決策的重要依據。文獻［8-9］介紹了國民經濟評價中影子價格的基本分析方法，特別對電力影子價格的測算方法進行了分析，提出了具體計算方法。本文依照國民經濟評價理論，以某光伏發(fā)電工程項目為例對分布式光伏發(fā)電工程項目進行評價，并對光伏發(fā)電的發(fā)展政策提出建議。

1 國民經濟評價方法

分布式發(fā)電具有節(jié)約非可再生資源，高效環(huán)保等優(yōu)點，因此目前國家通過財政補貼的方式來保證發(fā)電企業(yè)的財務評價指標滿足利潤要求。從國民經濟的角度出發(fā)，按照資源合理配置的原則，分析項目對國民經濟的凈貢獻以評價項目國民經濟合理性是非常必要的。

國民經濟評價以整個國家和整個社會為受益主體，通過專門的方法，采用特定的國家參數(shù)計算來進行項目的經濟性評價，著重考察項目實施后對國家、社會帶來的各種利益。國民經濟評價采用的是以機會成本決定的影子價格和影子匯率，所用的標準收益率為社會收益率。在國民經濟評價中無須計算稅金、貸款利息等在財務評價中作為支出的費用項和國家的政策性補貼等收入項，而項目的效益則需要全面考慮項目對國民經濟和社會發(fā)展、人民生活水平提高的其他方面的貢獻。因此，項目在滿足財務評價合理性的基礎上也要滿足國民經濟評價的合理性。

2 光伏發(fā)電項目國民經濟評價模型

國民經濟評價中項目費用包括直接費用和間接費用。光伏項目的直接費用包括光伏組件、逆變器、線纜、控制保護通信等設備及安裝投資和運行維護費用;間接費用包括電網備用投資及接網費用等;總費用Co為

式中:Cpv為光伏組件等設備及安裝費用;Cgrid為光伏接網費用;Cs為電網備用投資;Cr為項目運行費用，均與項目規(guī)模(光伏組件總容量)有關。

以上各項費用可以近似線性化與發(fā)電規(guī)模成正比，于是，光伏發(fā)電費用可以簡化為

式中:Kc為表征費用與光伏電池容量的比例常數(shù);Ppv為光伏電池容量(發(fā)電峰值功率，MW)。就目前的投資結構而言，光伏組件及相關設備(逆變器、線纜、保護控制設備等)的投資占總投資比例不大，而光伏組件的價格是決定投資的主要因素。

項目的效益包括直接效益和間接效益，直接效益主要是發(fā)電效益，間接效益包括節(jié)約一次能源的效益、降低碳排放產生的效益、分布式發(fā)電就地利用節(jié)約輸電成本效益、促進相關產業(yè)發(fā)展等其他效益。目前，分布式發(fā)電接入帶來的節(jié)約輸電成本效益及促進相關產業(yè)發(fā)展等效益不易量化測算，因此本文在分析發(fā)電效益時暫未考慮。其國民經濟效益可以表示為

式中:Ce為發(fā)電效益;Cf為節(jié)約一次能源費用;Ccn為碳排放費用;Csn為節(jié)約硫、氮氧化物和煙塵排放治理費用。以上各收益均與發(fā)電量有關，可以近似線性化為

式中:Kb為表征收益與光伏電池發(fā)電量的比例常數(shù);Ep為表征項目所在地年輻射總量的參數(shù);Ppv為光伏電池容量。銷售電價采用影子價格。

國民經濟評價指標采用經濟凈現(xiàn)值、內部收益率和動態(tài)投資回收期等經濟性指標。相關參數(shù)根據國家發(fā)改委和建設部確定的國民經濟評價參數(shù)確定［10］，其中社會折現(xiàn)率為8%。參照《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告》(2011)、《電力監(jiān)管年度報告》(2011)確定影子電價為0.5714元/(kW·h)。

3 光伏發(fā)電項目實例及評價指標

3.1 建設成本與運營成本參數(shù)

建設成本包括直接與間接的成本，項目運行周期為25年，見表1。其中光伏組件價格為8.7元/W。

項目運營成本主要包含員工薪酬和管理維護費用，見表2。

3.2 收益參數(shù)

太陽能資源的分布與各地的緯度、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關，其資源豐富度一般以全年總輻射量和全年日照總時數(shù)表示。中國屬于太陽能資源豐富的國家之一，但是在不同地區(qū)差別較大。

本文所考察項目所在地年平均日照為2300 h，年平均輻射量為5330 MJ/m2，安裝10MW光伏發(fā)電，投運第1年發(fā)電量可達到13295 MW·h，測算參數(shù)如表3所示。

隨著光伏設備運行年限增加，其轉換效率逐年遞減，發(fā)電量也相應減少。根據光伏系統(tǒng)普遍技術要求，25年后電池組件轉換效率下降不超過20%，運行第25年時，年發(fā)電量為10636 MW·h。

光伏發(fā)電國民經濟性指標采用收益率、凈現(xiàn)值和動態(tài)投資回收期來評價，當銷售電價為0.5714元/(kW·h)，社會折現(xiàn)率為8.0%時，項目國民經濟評價的各項指標如表4所示。

從該項目的國民經濟評價的各項指標來看，收益率和凈現(xiàn)值都不滿足要求，在該地區(qū)光伏發(fā)電項目不具備國民經濟合理性。但從社會經濟發(fā)展及地域差異來看，影響光伏發(fā)電項目經濟性的因素很多，不能一概而論，需要對影響國民經濟評價指標的各主要因素做敏感性分析。

4 國民經濟敏感性分析

從光伏發(fā)電項目的建設成本和收益來看，目前光伏組件的費用所占建設成本比例較大，而發(fā)電效益直接影響項目經濟性指標，由于經濟、技術發(fā)展及地理氣候因素將影響銷售電價、光伏組件價格和太陽能年輻射水平，并進一步影響其項目的國民經濟評價指標，因而本文對銷售電價、光伏組件價格、太陽能年輻射水平進行了敏感性分析，如圖1所示。

圖1 光伏項目的國民經濟凈現(xiàn)值敏感性分析Fig.1 Sensitivity analysis on net present value of national economy of PV project

光伏發(fā)電工程銷售電價和光伏組件價格的敏感性分析結果如圖1(a)所示。當發(fā)電小時數(shù)在2300 h左右(即三類地區(qū)，包括山東、河南、河北東南、山西、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南、廣東南部、福建南部、江蘇中北部和安徽北部等地)，光伏組件的造價為7元/W時，為保證國民經濟評價合理，光伏發(fā)電電價不能低于1.4元/(kW·h)。光伏組件造價成本一直是處于下降趨勢，出于產能規(guī)模不斷增加，工藝和技術水平提高，原材料價格下降等原因，光伏電池組件的價格在中長期來看依然呈下降的趨勢。目前光伏組件的價格已經從幾十元/W下降至5元/W左右，國民經濟評價結果顯示其水平依然沒有達到預期。

假設光伏發(fā)電工程銷售電價和水平面年輻射量的敏感性分析如圖1(b)所示。當水平面年輻射水平達到5863 MJ/m2(最大利用小時數(shù)為1460 h)、電價為1.4元/(kW·h)時項目國民經濟評價才會合理。在一類地區(qū)(青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等)，光伏發(fā)電的合理國民經濟成本在1.0元/(kW·h)左右。

在不同的光伏組件造價情況下，發(fā)電成本與發(fā)電小時關系如圖2所示。

圖2 光伏發(fā)電成本電價隨光伏組件價格和設備年發(fā)電小時數(shù)的變化趨勢Fig.2 Change trend of PV electricity cost price along with PV modules and equipment annual generation hours

由圖2可知，當光伏組件價格下降至4元/W，最大利用小時數(shù)為2300 h(一類地區(qū)最高水平)，成本電價為0.55元/(kW·h)。可見，要在當前的成本電價水平上滿足國民經濟合理性，需要更低的基礎投資(光伏組件)和較高的發(fā)電效率(太陽能資源豐富地區(qū))才能實現(xiàn)。

5 結論

(1)在目前的設備價格情況下，我國光伏發(fā)電并不是所有地區(qū)都具備國民經濟合理性，應有選擇、有針對性地發(fā)展光伏發(fā)電項目，即優(yōu)先在太陽能資源豐富地區(qū)建立發(fā)電項目。

(2)隨著技術進步和設備價格進一步下降，同時能源價格(電價)不斷提高，光伏發(fā)電將在更大的范圍內逐步具備經濟適應性，進而在全國范圍內推廣。

(3)當傳統(tǒng)的發(fā)電形式成本由于燃料價格上升從而導致電價上升時，光伏發(fā)電的效益將逐步體現(xiàn)。但光伏發(fā)電接入導致電網備用增加，常規(guī)機組的發(fā)電小時數(shù)下降，盈利水平下降等因素也不容忽視，應考慮采用一定的技術手段(增加儲能裝置以減少電網備用)和調控政策以保證各種發(fā)電方式的均衡、協(xié)調發(fā)展。

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