2024屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)投資效益分析

屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)投資效益分析引言世界能源消耗基本分布在三大領(lǐng)域，一是工業(yè)能耗，二是交通能耗，三是建筑能耗。建筑節(jié)能是節(jié)能減排的重要領(lǐng)域之一，因此各個(gè)國(guó)家都在制定建筑零能耗的發(fā)展目標(biāo)。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)建筑節(jié)能的觀99%以上都屬于高能耗建筑3.49元/BIPV(BuildingIntegratedPV)系統(tǒng)的主要原因，建議通過(guò)完善光伏產(chǎn)業(yè)鏈和發(fā)展光伏技術(shù)來(lái)降低成本[2]；呂雙輝，蔡聲霞，王守相研究天津市不同負(fù)荷類型用戶所適合的光伏應(yīng)用方式，以及不同的電價(jià)模式對(duì)用戶經(jīng)濟(jì)性的影響，通過(guò)計(jì)算凈收益和成本利潤(rùn)率，得出儲(chǔ)能成本對(duì)用戶經(jīng)濟(jì)性影響較大，建議政府制定適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能補(bǔ)貼政策[3]；邵漢6個(gè)地區(qū)的居民和工商業(yè)光伏發(fā)電進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，通過(guò)對(duì)不同地區(qū)的太陽(yáng)能資源、內(nèi)部收益率、年發(fā)電量等進(jìn)行對(duì)比分析和敏感性分析，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)太陽(yáng)能年輻射量和年日照時(shí)間影響光伏系統(tǒng)的內(nèi)部收益率和靜態(tài)投資回收期，已經(jīng)出臺(tái)地方補(bǔ)貼政策的地區(qū)，光伏系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性要更好，建議各省市政府盡快完善地方補(bǔ)貼政策[4]。LimYunMakSowLin硅原料的缺失和空氣污染物導(dǎo)致太陽(yáng)輻射的減少也是馬來(lái)西亞光伏行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)[5]；JoseL.Ber-nal-Agustin，RodolfoDufo-LopezRen，WeijunGao，YingjunRuan針對(duì)住宅并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)優(yōu)化和敏感性分析，利用線性規(guī)劃模型，規(guī)劃如何使得客戶的年度能源成本最低，并對(duì)不同條件的典型住宅進(jìn)行平均成本和投資回收期敏感性分析，得出資本成本對(duì)光伏容量和投資回收期影響較大，平均成本主要受資本成本、光伏系統(tǒng)效率和利率影響的結(jié)論[7]。別墅建筑具有可安裝光伏系統(tǒng)面積大、產(chǎn)權(quán)明確等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有建筑能耗大等缺點(diǎn)，因此本文將針對(duì)別墅用戶的特點(diǎn)，分析不同因素對(duì)其并網(wǎng)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)投資效益的影響，為推廣我國(guó)別墅用戶光伏系統(tǒng)的發(fā)展提出建議。別墅用戶光伏建筑投資效益分析模型成本分析由于BIPV光伏建筑設(shè)計(jì)、施工情況比較復(fù)雜，BIPV成本與工程總承包商、關(guān)鍵設(shè)備供應(yīng)商以及裝機(jī)容量等有直接關(guān)系，因此只有確定了具體的項(xiàng)目之后，才能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)BIPV項(xiàng)目的發(fā)電成本進(jìn)行核算。而B(niǎo)APV(BuildingAttachedPV)安裝方式簡(jiǎn)單，影響成本的不確定因素較少，投資效益分析的結(jié)果更具有借鑒價(jià)值，因此本文主要考慮別墅在BAPV系統(tǒng)時(shí)的情況，其成本主要考慮以下三部分：初始投資成本，即太陽(yáng)能電池組件、支架、逆變器、電纜以及系統(tǒng)安裝成本等的總和；50元/(KW·年[4]；財(cái)務(wù)費(fèi)用，主要是借款的利息費(fèi)用，采取分期償還、等額本息的方式還款，可以用下式表示：CnC0X1RCiiC0X1Ri1,2,,M(M為還款期限)。收益分析別墅的業(yè)主一般有經(jīng)濟(jì)實(shí)力自建光伏發(fā)電系統(tǒng)，在這種情況下，業(yè)主是屋頂?shù)氖褂谜吆凸夥跏纪顿Y者，擁有光伏發(fā)電系統(tǒng)所有權(quán)和所發(fā)電量收益權(quán)，可以選擇不同售電方式：全額上網(wǎng)IIEPd dC1InndEnndP：國(guó)家規(guī)定d d C1的光伏電站上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)；n：系統(tǒng)運(yùn)行年限，取1,2,,N(N為系統(tǒng)運(yùn)行年限，一般為25年)。自發(fā)自用，余電上網(wǎng)這種模式下，業(yè)主的收益包括政府補(bǔ)貼、賣電所得以及電費(fèi)的減少。其中，由于現(xiàn)在實(shí)行居民階梯電價(jià)，所以下式的PC3可能不一定都相同。日發(fā)電量大于白天用電量時(shí)，業(yè)主收益：d d InEnd d

Gp

EnQnX

QQdC3

QnX

PC3d d33式中，G：國(guó)家補(bǔ)貼；G：地方補(bǔ)貼；Qn：別墅用戶第n年第d日用電量；Xd d33p1 p2 d 323：用戶目錄電價(jià)。日發(fā)電量小于白天用電量時(shí)，業(yè)主收益：InEnGGQnPQnEnPd d P1 P2光伏建筑投資效益評(píng)估模型平準(zhǔn)化度電成本

dC3

d d C3平準(zhǔn)化度電成本(N0C InN00 0LCOE

n11inN EnN0n11in0式中，LCOE：平準(zhǔn)化度電成本；In：第n年的運(yùn)營(yíng)總支出；i0：基準(zhǔn)折現(xiàn)率。凈現(xiàn)值凈現(xiàn)值指標(biāo)是按一定的折現(xiàn)率將各年凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到同一時(shí)點(diǎn)(通常是期初)NVNCICO1inn 0n0NPVCInnn年的現(xiàn)金流出額。判別標(biāo)準(zhǔn)：NPV0，則項(xiàng)目應(yīng)予接受；NPV0，則項(xiàng)目應(yīng)拒絕。內(nèi)部收益率內(nèi)部收益率是凈現(xiàn)值為零時(shí)的折現(xiàn)率，是反映資金利用效率的效率型指標(biāo)，可以用下式表示：nNVRNCICO1Rn0nn0式中，IRR：內(nèi)部收益率判別標(biāo)準(zhǔn)：IRR，則項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)效果上可以接受；IRR，則項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)效果上不可接受。投資回收期投資回收期是從項(xiàng)目投建之日起，用項(xiàng)目各年的凈收入將全部投資收回所需的期限，可以用下式表示：K凈現(xiàn)值指數(shù)

CInCOnKn凈現(xiàn)值指數(shù)作為凈現(xiàn)值的輔助指標(biāo)，反映了資金的利用效率，即單位投資現(xiàn)值所能帶來(lái)的凈利潤(rùn)現(xiàn)值，可以用下式表示：NCICO1inn 0N0NPVIn0 N0n0

1in式中，NPVI：凈現(xiàn)值指標(biāo)；Kn：第n年的投資總額。對(duì)于投資成本相同，但是收益不同的項(xiàng)目，NPVI越大，資金的利用效率越高。別墅案例分析案例項(xiàng)目簡(jiǎn)介31.12?121.24?2992Wp的光伏2222目以25年為經(jīng)濟(jì)分析周期。項(xiàng)目的成本分析12748.92元/KW38144.76元；149.6元/年。項(xiàng)目的發(fā)電量分析1283.4725表1。項(xiàng)目的用電量分析350m24~6人的別墅，在考慮電器使用時(shí)間以及上海的氣溫等具體情況下，36502.7KWh[8]100.01KWh。項(xiàng)目的投資效益分析國(guó)家補(bǔ)貼和上網(wǎng)電價(jià)均需繳納增值稅，一般取17%；基準(zhǔn)折現(xiàn)率取6.8%?！叭~上網(wǎng)”模式0.85元/千瓦時(shí)(含稅2?！叭~上網(wǎng)”方式下，項(xiàng)目的凈現(xiàn)值小于0，資金的利用率比較低，因此項(xiàng)目不可行，本項(xiàng)目的平1.16元/KWh0.85元/KWh“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式由于日發(fā)電量遠(yuǎn)小于日用電量，故“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式下所發(fā)電量全部自用。上海市對(duì)個(gè)0.4元/55000萬(wàn)元，則案例項(xiàng)目的投資效益見(jiàn)3?！白园l(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式下凈現(xiàn)值大于0，項(xiàng)目可行，資金的利用效率比較高，投資回收期也比較合理。①不同地方補(bǔ)貼目前我國(guó)大部分地區(qū)沒(méi)有地方補(bǔ)貼，而不同地區(qū)地方補(bǔ)貼的金額和期限也不盡相同，例如同樣為省0.3元/千瓦時(shí)(含稅)50.2元/千瓦時(shí)(含稅)20年；河北省0.2元/千瓦時(shí)(含稅30.15元/千瓦時(shí)(含稅0.1元/千瓦時(shí)(含稅)4。從表可以看出，地方補(bǔ)貼對(duì)于項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值的影響不大，即使全部取消，項(xiàng)目仍具有可行性。這是由元/KWh購(gòu)買光伏電量，因此節(jié)省的電費(fèi)收益更明顯。②不同用電量Table1.25yearspowergenerationofvilla,KWh表1.別墅25年發(fā)電量，KWh年份年發(fā)電量13151.1123119.6033088.0943056.5853025.0762993.5672962.0582930.5392899.02102867.51112836.00122814.98132793.97142772.95152751.93162730.91172709.89182688.88192667.86202646.84212625.82222604.80232583.79242562.77252541.75資料來(lái)源：PVtrade光伏交易網(wǎng)。Table2.Theinvestmentefficiencyofcaseprojectunderfullinternetmode表2.全額上網(wǎng)模式下案例項(xiàng)目的投資效益指標(biāo) 全額上網(wǎng)凈現(xiàn)值元 ?14913.24內(nèi)部收率，% 1.83投資回期，年 19.64凈現(xiàn)值數(shù)，% 58.206272.11KWh~7041.75KWh區(qū)間上時(shí)，項(xiàng)目的投資效益見(jiàn)5。由上表可知，當(dāng)安裝光伏系統(tǒng)前后購(gòu)電量處于不同檔位時(shí)，年用電量越高的用戶，光伏系統(tǒng)所帶來(lái)的收益就越多，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性就越好；同時(shí)，安裝光伏系統(tǒng)前后購(gòu)電量都處于第三檔的用戶，比不同檔的用戶經(jīng)濟(jì)效益要高。階梯電價(jià)有利于光伏建筑的推廣，而且目前第二檔用戶是可行的。③峰谷階梯電價(jià)6時(shí)~2222時(shí)~6時(shí)。本項(xiàng)26,465.810,036.9kWh[8]29,340.94年交納32,116.98元的電費(fèi)，可以看出峰谷階梯更節(jié)約電費(fèi)。當(dāng)別墅用戶采取峰谷階梯電價(jià)時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電量抵消高峰時(shí)段的耗電量，則投資效益見(jiàn)表6。由表可以看出，在實(shí)行峰谷階梯電價(jià)時(shí)，安裝光伏系統(tǒng)帶來(lái)的效益要比階梯電價(jià)時(shí)更高。因此，建議別墅用戶采取峰谷階梯電價(jià)的電費(fèi)結(jié)算方式，這樣既能節(jié)約電費(fèi)，又能提高光伏系統(tǒng)的投資效益。④售電側(cè)開(kāi)放2015315日頒布了《進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(中發(fā)[2015]9號(hào))，標(biāo)志著新一輪電力市場(chǎng)改革正式開(kāi)始。其中促進(jìn)售電側(cè)開(kāi)放，逐步取消交叉補(bǔ)貼是我國(guó)新電改的重要目標(biāo)之Table3.Theinvestmentbenefitofcaseprojectunderself-usemode表3.自發(fā)自用，余電上網(wǎng)模式下案例項(xiàng)目的投資效益指標(biāo)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)凈現(xiàn)值，元8358.33內(nèi)部收益率，%9.42投資回收期，年8.85凈現(xiàn)值指數(shù)，%116.49Table4.Theeffectofthedeclineoflocalsubsidyonnetpresentvalueinself-usemode,yuan表4.自發(fā)自用，余電上網(wǎng)中地方補(bǔ)貼的下降對(duì)凈現(xiàn)值的影響，元變動(dòng)率?100%?80%?60%?40%?20%0%凈現(xiàn)值4000.4054871.995743.5766615.1617486.7468358.331Table5.Benefitofprojectinvestmentunderdifferentelectricityconsumption表5.不同檔位的用電量下項(xiàng)目投資效益指標(biāo)年用電量為6272.11KWh年用電量為7041.75KWh凈現(xiàn)值，元4120.296403.55內(nèi)部收益率，%8.118.81投資回收期，年9.949.37凈現(xiàn)值指數(shù)，%105.87111.59Table6.Investmentbenefitofprojectunderthesystemofpeakandvalley表6.峰谷階梯制度下項(xiàng)目的投資效益指標(biāo)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)凈現(xiàn)值，元10,186.90內(nèi)部收益率，%9.96投資回收期，年8.47凈現(xiàn)值指數(shù)，%121.07Table7.Investmentbenefitofdifferentresidents’electricityprice表7.不同居民電價(jià)下的投資效益指標(biāo)10%20%30%40%凈現(xiàn)值，元11,514.7414,671.1617,827.5720,983.98內(nèi)部收益率，%10.3611.2712.1713.06投資回收期，年8.217.657.176.74凈現(xiàn)值指數(shù)，%124.40132.30140.21148.1230%以上，若取消交叉補(bǔ)貼，居民電價(jià)勢(shì)必上漲，對(duì)光伏系統(tǒng)的經(jīng)10%、20%、30%40%情況下，項(xiàng)目的投資效益見(jiàn)7。7年左右。這樣，光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)居民用戶更具有吸引力，有利于民用光伏建筑的推廣。另外，居民電價(jià)的上漲會(huì)縮小光伏電價(jià)和市電的價(jià)差，再加上技術(shù)進(jìn)步會(huì)降低光伏組件的成本以及提高光伏電池發(fā)電效率，最終能夠?qū)崿F(xiàn)光伏的平價(jià)上網(wǎng)，即光伏發(fā)電在沒(méi)有補(bǔ)貼的支持下，也可以直接和市電競(jìng)爭(zhēng)。政策建議通過(guò)上述實(shí)證分析可以看出，別墅用戶光伏系統(tǒng)的投資效益與居民的用電特點(diǎn)以及政府的補(bǔ)貼政策等息息相關(guān)。根據(jù)上述分析，對(duì)于如何促進(jìn)我國(guó)別墅建筑光伏應(yīng)用的發(fā)展，提出以下幾點(diǎn)建議：盡早解決交叉補(bǔ)貼問(wèn)題推廣峰谷階梯電價(jià)居民階梯電價(jià)主要是鼓勵(lì)電力用戶節(jié)約用電，峰谷分時(shí)電價(jià)主要是鼓勵(lì)電力用戶在高峰時(shí)少用電，在低谷時(shí)多用電，削峰填谷，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。峰谷階梯電價(jià)將兩者結(jié)合起來(lái)，在鼓勵(lì)節(jié)約用電的同時(shí)起到減少系統(tǒng)峰谷差的作用，而且峰谷階梯電價(jià)比階梯電價(jià)更能提高居民建筑光伏系統(tǒng)的投資效益。鼓勵(lì)別墅等有條件的用戶率先安裝光伏別墅用戶具有經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)，屋頂可利用面積大，安裝方便等特點(diǎn)，因此政府應(yīng)該鼓勵(lì)此類用戶率先安裝光伏，簡(jiǎn)化此類用戶并網(wǎng)申請(qǐng)、驗(yàn)收和調(diào)試等流程，免費(fèi)為其向政府能源主管部門備案、提供可再生能源補(bǔ)助等。結(jié)論與展望光伏建筑是利用太陽(yáng)能發(fā)電解決建筑耗能的一種新形式，