并網(wǎng)方式對(duì)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目成本與收益的影響

劉維亮，范云其，李 峰，王 堯

（國(guó)網(wǎng)浙江海寧市供電有限公司，浙江 海寧 314400）

并網(wǎng)方式對(duì)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目成本與收益的影響

劉維亮，范云其，李 峰，王 堯

（國(guó)網(wǎng)浙江海寧市供電有限公司，浙江 海寧 314400）

目前，分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目主要依靠補(bǔ)貼政策維持，度電成本高仍是制約光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展的主要因素。通過(guò)全壽命周期的方法，計(jì)算了不同并網(wǎng)方式的分布式光伏電站的度電成本和收益，分析了并網(wǎng)電壓等級(jí)和電量消納方式這2個(gè)敏感性因素對(duì)分布式光伏發(fā)電成本、收益的影響。敏感性分析結(jié)果顯示若要提高分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的收益率，應(yīng)優(yōu)先采用光伏電量就地消納的方式，并盡量采用低壓并網(wǎng)。

分布式光伏；度電成本；并網(wǎng)方式；全壽命周期

0 引言

近幾年，隨著各級(jí)政府對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持，分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展迅猛。浙江省海寧市位于東部沿海地區(qū)，是分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目示范區(qū)。截至2015年底，海寧市域并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目381個(gè)，并網(wǎng)裝機(jī)容量309.21 MW。這些分布式光伏并網(wǎng)項(xiàng)目涵蓋了各種電壓等級(jí)的多種并網(wǎng)方式。

補(bǔ)貼政策是暫時(shí)的，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最終還是需要自身技術(shù)的不斷升級(jí)和度電成本的下降。影響光伏度電成本的因素有很多，并網(wǎng)方式的選擇是其中一個(gè)重要因素，同時(shí)也是一個(gè)可控因素。將并網(wǎng)方式對(duì)分布式光伏電站的度電成本的影響量化是這次研究的內(nèi)容。量化分析結(jié)果對(duì)政府補(bǔ)貼政策的制定和光伏企業(yè)的投資方向選擇均有重要意義。在此以海寧市域內(nèi)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目為樣本進(jìn)行分析。

1 并網(wǎng)方式劃分及投資分析

分布式光伏電站的并網(wǎng)方式的劃分，按照并網(wǎng)電壓等級(jí)分為低壓并網(wǎng)和高壓并網(wǎng)；按照電量的消納方式分為全部自用和余電上網(wǎng)；按照用戶(hù)屬性分為居民用戶(hù)和工商業(yè)用戶(hù)。

電量消納方式主要對(duì)光伏電價(jià)收益有影響，對(duì)投資成本沒(méi)有影響。因而，進(jìn)行投資成本分析時(shí)，將現(xiàn)有的光伏發(fā)電項(xiàng)目樣本按照電壓等級(jí)劃分為以下3類(lèi)。

1.1 高壓10（20）kV并網(wǎng)項(xiàng)目

此類(lèi)分布式光伏項(xiàng)目的用戶(hù)均為工商業(yè)用戶(hù)，光伏裝機(jī)容量較大，超過(guò)了用戶(hù)受電容量，光伏電量無(wú)法在用戶(hù)內(nèi)部消納，需要上送電網(wǎng)。如圖1所示，采用10 kV與20 kV高壓并網(wǎng)的分布式光伏電站主要組成部分包括：光伏組件、匯流箱、直流箱、逆變器、升壓變壓器、高壓開(kāi)關(guān)柜等。此類(lèi)項(xiàng)目由于裝機(jī)容量大、投資大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用和貸款利息也是全壽命周期成本的重要組成部分。初期投資成本約為10元/W。

圖1 分布式光伏10（20）kV并網(wǎng)示意

1.2 低壓380 V并網(wǎng)項(xiàng)目

此類(lèi)分布式光伏項(xiàng)目的用戶(hù)均為工商業(yè)用戶(hù)，光伏裝機(jī)容量一般不超過(guò)用戶(hù)受電容量。當(dāng)光伏發(fā)電出力超過(guò)用戶(hù)負(fù)荷時(shí)，也存在光伏電量經(jīng)用戶(hù)變壓器升壓上送電網(wǎng)的情況。如圖2所示，該類(lèi)項(xiàng)目采用380 V低壓并入用戶(hù)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)柜，與高壓并網(wǎng)項(xiàng)目相比，減少了升壓變壓器及高壓并網(wǎng)柜等。折算后，初始投資每瓦成本比高壓并網(wǎng)的光伏項(xiàng)目低0.4～0.6元，約為9.5元/W。

圖2 分布式光伏380 V并網(wǎng)示意

1.3 低壓220 V并網(wǎng)項(xiàng)目

此類(lèi)項(xiàng)目均為居民家庭光伏項(xiàng)目。一般情況下，裝機(jī)容量較小，電量均在220 V低壓側(cè)消納。如圖3所示，此類(lèi)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其逆變器采用的是微型逆變器，直接安裝于光伏組件背面。然而因?yàn)橐?guī)模較小，其單位成本也較高。例如，采用的微型逆變器相對(duì)單價(jià)較高，1.5～3元/W不等。且由于微型逆變器與光伏組件一起安裝于戶(hù)外。其實(shí)際使用壽命會(huì)大打折扣。此外，單位人工安裝費(fèi)用等成本也較高。一般家庭光伏發(fā)電項(xiàng)目，容量在2～10 kW，其初始投資成本折算后約為12元/W。

圖3 分布式光伏220 V并網(wǎng)示意

2 發(fā)電量分析

分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的收益取決于發(fā)電量，發(fā)電量受到當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源、光伏組件的效率、電站構(gòu)成、運(yùn)行方式、運(yùn)行年限、電池表面清潔度、線(xiàn)路損耗等多種因素的影響。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效運(yùn)行時(shí)間是能夠直觀地體現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量的參數(shù)。我國(guó)東部沿海地區(qū)，考慮到系統(tǒng)效率及太陽(yáng)能輻射量等因素的影響，與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)有效運(yùn)行時(shí)間為1 200 h。不同地區(qū)因天氣情況不同，該數(shù)值亦有所不同。光伏電站隨著光伏組件等設(shè)備的老化，其有效運(yùn)行時(shí)間也會(huì)降低。

選取海寧市區(qū)內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間在1～1.5年的項(xiàng)目為樣本，其中10 kV和20 kV項(xiàng)目各8個(gè)，380 V和220 V并網(wǎng)項(xiàng)目各16個(gè)，見(jiàn)表1。統(tǒng)計(jì)2015年3月25日—2016年3月24日的發(fā)電量，將發(fā)電量除以各項(xiàng)目的裝機(jī)容量，計(jì)算出各項(xiàng)目的年有效運(yùn)行時(shí)間。年有效運(yùn)行時(shí)間的數(shù)值也代表了單位裝機(jī)的年發(fā)電量。

表1 單位裝機(jī)年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

一般情況下，采用10/20 kV并網(wǎng)的分布式光伏項(xiàng)目，其裝機(jī)容量較大，大部分電量均是上送電網(wǎng)；采用380/220 V并網(wǎng)的項(xiàng)目，則因用戶(hù)負(fù)荷大小而不同，大部分項(xiàng)目電量均在用戶(hù)內(nèi)部消納，少部分用戶(hù)負(fù)荷較輕，光伏電量主要通過(guò)上網(wǎng)消納。按照不同并網(wǎng)電壓等級(jí)和電量主要消納方式進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)取平均值。

分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的單位發(fā)電量受電壓等級(jí)和主要消納方式的影響。高壓并網(wǎng)的項(xiàng)目和低壓并網(wǎng)但以上網(wǎng)為主的項(xiàng)目，單位發(fā)電量低；低壓并網(wǎng)且電量自用為主的項(xiàng)目，單位發(fā)電量高。主要原因就是在升壓過(guò)程中產(chǎn)生了較多損耗。低壓并網(wǎng)的項(xiàng)目發(fā)出電量要上送電網(wǎng)，也需要升壓的過(guò)程。

隨著光伏組件的老化，光伏電站的發(fā)電能力也將逐年下降。光伏組件設(shè)計(jì)使用壽命為25年，工商業(yè)用戶(hù)分布式光伏電站，其逆變器等設(shè)備安裝于室內(nèi)，運(yùn)行環(huán)境良好，一般可以達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命。而居民家庭光伏項(xiàng)目采用的微型逆變器，直接安裝在光伏組件的背面，受工藝及運(yùn)行環(huán)境影響，其使用壽命大大縮短。全壽命周期內(nèi)，以220 V并網(wǎng)的家庭光伏發(fā)電項(xiàng)目，總發(fā)電量較少。

3 度電成本及收益

分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的收益率受度電成本（單位電量成本）、電價(jià)和補(bǔ)貼政策的影響。

3.1 度電成本

分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目度電成本的高低，取決于初始投資的大小。此外，安裝于工商業(yè)用戶(hù)的大容量分布式光伏電站，全壽命周期成本主要包括：光伏發(fā)電初期投資、光伏發(fā)電運(yùn)維費(fèi)用、貸款利息、損耗費(fèi)用、停電損失費(fèi)用、用戶(hù)配電網(wǎng)初期投資、用戶(hù)配電網(wǎng)運(yùn)維費(fèi)用。對(duì)于小型的家庭光伏發(fā)電項(xiàng)目，則不存在貸款利息、停電損失、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等費(fèi)用。

3.2 電價(jià)水平

光伏的電價(jià)水平跟用戶(hù)的性質(zhì)和消納方式有關(guān)。工商業(yè)用戶(hù)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目多采用合同能源方式，即由第三方投資者投資建設(shè)光伏電源，所發(fā)電量?jī)?yōu)先滿(mǎn)足和光伏電源位于同一地點(diǎn)的用戶(hù)使用，多余電量上網(wǎng)，不足電量由電網(wǎng)企業(yè)按當(dāng)?shù)劁N(xiāo)售電價(jià)向用戶(hù)提供。在這種模式下，光伏電站的合同電價(jià)低于網(wǎng)供電價(jià)，一般為0.65元/kWh左右。居民家庭光伏發(fā)電項(xiàng)目，自用部分可按照網(wǎng)供電價(jià)0.55元/kWh計(jì)算。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)自用有余上網(wǎng)的電量，由電網(wǎng)企業(yè)按照當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)收購(gòu)，浙江省為0.445 3元/kWh。

3.3 補(bǔ)貼政策

現(xiàn)有的補(bǔ)貼政策主要包括以下3類(lèi)：

（1）國(guó)家級(jí)：2013年，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)了《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，其中對(duì)分布式光伏發(fā)電實(shí)行按照全電量補(bǔ)貼的政策，電價(jià)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.42元/kWh（含稅，下同），通過(guò)可再生能源發(fā)展基金予以支付，由電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)付；其中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)自用有余上網(wǎng)的電量，由電網(wǎng)企業(yè)按照當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)收購(gòu)。

（2）省級(jí)：浙江省在國(guó)家補(bǔ)貼基礎(chǔ)上再增加0.1 元/kWh。

（3）地市級(jí)：海寧市對(duì)市域內(nèi)實(shí)施的光伏發(fā)電項(xiàng)目，經(jīng)申報(bào)批準(zhǔn)，裝機(jī)達(dá)0.1 MW以上，在國(guó)家、省財(cái)政補(bǔ)貼基礎(chǔ)上，實(shí)行電價(jià)地方補(bǔ)貼。對(duì)在2014年底前建成的按0.35元/kWh標(biāo)準(zhǔn)給予補(bǔ)貼，連續(xù)補(bǔ)助5年，對(duì)屋頂資源提供方按裝機(jī)容量給予0.3元/W一次性補(bǔ)貼。

海寧市級(jí)補(bǔ)貼只有5年，且小型家庭光伏發(fā)電項(xiàng)目因容量達(dá)不到要求，無(wú)法享受補(bǔ)貼。將補(bǔ)貼折算至全壽命周期內(nèi)，實(shí)際可享受補(bǔ)貼約0.08元/kWh。

3.4 收益分析

按照電壓等級(jí)和電量消納主要方式的不同，分別計(jì)算各類(lèi)分布式光伏電站項(xiàng)目的度電成本及收益，如表2所示。由計(jì)算結(jié)果可知，樣本的度電成本均高于其電價(jià)，即項(xiàng)目本身都是虧損的。將補(bǔ)貼計(jì)入收益后，發(fā)電量自用為主的項(xiàng)目收益均超過(guò)了度電成本，其中低壓并網(wǎng)項(xiàng)目的收益率甚至超過(guò)20%。而裝機(jī)容量大，發(fā)電量大部分上送電網(wǎng)的項(xiàng)目，因上網(wǎng)電價(jià)較低，仍為虧損狀態(tài)。

實(shí)際收益率受到初始投資、年有效運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)營(yíng)期限、上網(wǎng)電價(jià)、補(bǔ)貼電價(jià)等多個(gè)因素的影響。以上各因素的單因素敏感性分析難以得出有效結(jié)論。在此，將以上各因素對(duì)實(shí)際收益率的復(fù)合影響整合為電量消納方式和并網(wǎng)電壓等級(jí)兩個(gè)敏感性因素進(jìn)行分析。

敏感性分析結(jié)果：電量消納方式對(duì)實(shí)際收益率的影響大于并網(wǎng)電壓等級(jí)對(duì)實(shí)際收益率的影響。若要提高分布式光伏項(xiàng)目的收益率，應(yīng)優(yōu)先采用光伏電量就地消納的方式，并盡量采用低壓并網(wǎng)。

表2 分布式光伏電站項(xiàng)目樣本度電成本與收益計(jì)算

圖4 敏感性分析

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，東部沿海地區(qū)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的度電成本仍較高，主要原因在于初始投資較大。此外，度電成本還受到并網(wǎng)電壓等級(jí)和電量消納方式的影響。低壓并網(wǎng)、自用為主的項(xiàng)目度電成本較低；高壓并網(wǎng)、上網(wǎng)為主的項(xiàng)目度電成本較高。分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的收益因電價(jià)而異，就地消納的電價(jià)較高，而上網(wǎng)收購(gòu)的電價(jià)較低。裝機(jī)容量大，部分電量需要上送電網(wǎng)的項(xiàng)目，在享受補(bǔ)貼后仍為虧損狀態(tài)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略角度來(lái)看，光伏發(fā)電的健康發(fā)展關(guān)系到未來(lái)的能源安全?，F(xiàn)階段的補(bǔ)貼政策是必要的。地方政府在制定光伏補(bǔ)貼政策時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)企業(yè)或個(gè)人選擇合理的容量，而不是一味鼓勵(lì)擴(kuò)大規(guī)模。作為企業(yè)或個(gè)人，選擇合理的規(guī)模及并網(wǎng)方式，使光伏電量盡量在就地消納，可獲取更高的收益，才能促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)更加健康的發(fā)展。

[1]中國(guó)工程院項(xiàng)目組.可再生能源卷[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[2]蘇劍，周莉梅，李蕊.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的成本/效益分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，34（12）∶50-51.

[3]曹石亞，李瓊慧，黃碧斌，等.光伏發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及發(fā)展預(yù)測(cè)[J].中國(guó)電力，2012，8（12）∶64-68.

[4]黃海濤，顧群音，曹煒.分布式光伏上網(wǎng)電價(jià)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)及對(duì)我國(guó)的啟示[J].價(jià)格月刊，2014，44（5）∶1-4.

[5]高文祥，王明渝，王立健，等.光伏微型逆變器研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2012，21（11）∶147-155.

（本文編輯：陸 瑩）

Influence of Grid-connection Mode on Cost and Benefit of Distributed PV Generation Project

LIU Weiliang，F(xiàn)AN Yunqi，LI Feng，WANG Yao

（State Grid Haining Power Supply Company，Haining Zhejiang 314400，China）

At present，distributed photovoltaic generation projects mainly rely on subsidies.The high kWh cost is still the main factor which restricts the development of the PV.In this paper，through the whole-life cycle method，the kWh cost and benefit of distributed PV under various grid connection modes are calculated. The influence of voltage level and consumption mode on cost and benefit of distributed PV generation is ana lyzed.The sensitivity analysis shows that local consumption of PV power and low-voltage grid integration should be adopted preferentially to improve profitability of distributed PV generation.

distributed PV；kWh cost；grid-connection modes；whole-life cycle

TM615

B

1007-1881（2016）11-0023-04

2016-08-22

劉維亮（1984），男，工程師，從事變電設(shè)計(jì)、光伏接入系統(tǒng)及配電網(wǎng)規(guī)劃工作。