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國網(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》雜志上撰文指出，我國對分布式光伏發(fā)電大力扶持，但補貼正在逐年下降。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)，對分布式光伏投資回收年限進行測算，結果表明在現(xiàn)行補貼政策和投資成本下，平均回收成本時間為7.5年左右。

在此基礎上分析了用戶實際用電量、上網(wǎng)占比、投資成本及補貼力度對投資回報率的影響，計算得到相同回報率下不同度電補貼對應的單位容量光伏組件造價，為居民用戶投資分布式光伏提供了指導和依據(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[1]。分布式光伏發(fā)電一直被國家大力支持，并在近幾年內(nèi)發(fā)展迅速。光伏電站2015年總裝機為15GW，2016年總裝機為34.54GW，僅2017年新增裝機便達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年國家推行的分布式光伏度電補貼也出現(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)。居民報裝分布式光伏一般采用這兩種形式。

目前國內(nèi)關于分布式光伏發(fā)電的研究已有不少[4-8]，但針對現(xiàn)有補貼政策和當前投資成本下的效益分析居多，對未來補貼下調(diào)和光伏組件成本下降的趨勢考慮不足，本文基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行測算分析，并考慮補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

國家發(fā)改委、國家能源局等對分布式光伏并網(wǎng)工作出臺一系列相關政策[9-13]。針對分布式光伏發(fā)電，國家層面實行全電量補貼的政策，自并網(wǎng)之時起對分布式發(fā)電項目實行每千瓦時0.42元（含稅）的電價補貼，期限為20年。2017年12月19日，國家發(fā)改委下調(diào)了分布式光伏電價，2018年以后投運的分布式光伏發(fā)電項目，度電補貼標準降低至0.37元（含稅）。各地市也出臺了相關分布式光伏發(fā)電獎勵辦法。

以北京市為例，北京市發(fā)改委為鼓勵分布式光伏發(fā)電，對2015年至2019年期間并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電項目，按每千瓦時0.3元（含稅）進行補貼，每個項目補貼持續(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)電項目，需購買光伏組件，逆變器，開關等輔助元件，以及安裝費等等，用戶需要維護光伏發(fā)電設備材料，維護成本大概1%～3%投資成本。光伏發(fā)電成本中，光伏組件約占50%～60%?？傮w建設費用已經(jīng)降至每千瓦時萬元以下[2]。

1.3 太陽能量環(huán)境和分布式光伏發(fā)電項目報裝趨勢

以北京市為例，太陽輻射量全年平均為4600～5700MJ/m2。年平均日照時數(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%。通過測算，按照最佳傾角31°敷設光伏電池板，年最大負荷發(fā)電小時數(shù)為1087h，平均每天2.98h[14]。

而從目前政策趨勢來看，補貼的拖欠將成為常態(tài)，光伏補貼是不可持續(xù)的。圖1為某區(qū)域居民分布式光伏2015—2017年業(yè)務受理和并網(wǎng)數(shù)據(jù)的增長情況。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，受理容量年增長率逐年降低。鑒于建設周期的存在，平均受理-并網(wǎng)周期約為135天，并網(wǎng)增長率一定程度上滯后于受理增長率，最大增長率出現(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)務受理和并網(wǎng)增長率

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

對于北京地區(qū)居民用戶來說，為滿足產(chǎn)權的合法性，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，為低壓單相或三相，用戶報裝容量在1～20kW。戶用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結構簡單，均為一個光伏并網(wǎng)點和一個公共連接點，分別計量發(fā)電量和上網(wǎng)電量。其中并網(wǎng)點計量發(fā)電量，公共連接點為雙向計量表，同時計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)用電計量關系

此外，對于居民用戶光伏效益，不考慮北京煤改電電價政策帶來的影響。這是因為電采暖電價時段為非光照時間，光伏發(fā)電并不會抵消此部分用電，僅需考慮并網(wǎng)前后的居民階梯電費差。

2.2 投資效益測算案例

圖3為北京市某地區(qū)典型居民用戶報裝光伏發(fā)電15kW的發(fā)電量、上網(wǎng)電量、計收用電量和實際用電量隨月份變化的趨勢圖。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。居民用戶的夏季實際用電量較大，已經(jīng)遠遠超出三檔階梯電價電量值。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，抵扣了一部分計收用電量，使得用戶節(jié)省了一部分高額電費。

圖3 典型個人用戶逐月光伏發(fā)電情況（15kW）

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%，時間成本率 取2017年居民消費價格指數(shù)2%。根據(jù)2017年北京某地區(qū)域光伏用戶實際報裝統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按2018年以前的0.42元/kW?h的度電補貼和北京市級獎勵資金0.3元/kW?h的政策下，用戶光伏板平均造價參考當?shù)仄骄惭b價格，為0.85萬元/kW?h。經(jīng)測算，居民用戶平均投資回收成本為6.99年，具體結果見表1。

表1 居民用戶年發(fā)用電和回收年限情況

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

3 投資回報影響因素相關性分析

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

3.1 實際用電量和上網(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)電量比重不應超過50%[13]。分析不同上網(wǎng)電量占比時，用戶自身用電量與投資光伏回收年限的關系如圖4所示。

圖4 分布式光伏投資回收年限隨實際用電量變化趨勢

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，這是因為光伏發(fā)電上網(wǎng)電價低于居民電價（兩者差值為居民輸配電價），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。

我國現(xiàn)行居民電價大多為階梯電價[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，隨著用戶實際用電量增加，回收年限逐漸縮短。當實際用電量在一檔階梯電量區(qū)間內(nèi)時，實際用電量對回收年限的影響很??；在二檔和三檔階梯電量區(qū)間范圍時，回收年限縮短的速度相應增加。當用戶實際用電量超過一定值時，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 實際用電量和上網(wǎng)占比

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

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

圖5 不同補貼政策下光伏投資成本與回收年限

參照北京當?shù)毓夥M件平均造價（約0.85萬元/ kW），按每千瓦時0.37元電補貼政策計算，平均7.54年可以回收成本；取消市級補助后，平均9.86年可以回收成本。若取消全部補貼，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。

結論

1）居民用戶用電價格低，報裝容量小，免征增值稅，可以就地消納。經(jīng)測算現(xiàn)行補貼政策下，平均回收成本時間為7.5年左右。在目前國家補貼和市級獎勵辦法的扶持下，處于較高水平。但實際補貼發(fā)放滯后，撥款周期長，平均延后1～1.5年，故回收年限將略高于理論測算值。

2）對于用電量大、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。