分布式光伏发电投资建设运营模式研究

　　 1　分布式光伏发电项目的选择
　　 1.1　分布式光伏发展目标分析
　　从长远看，我国太阳能光伏发电市场空间广阔、潜力巨大，具有上亿千瓦的市场潜力。虽然相对于核能、水能和风能等非化石能源，我国太阳能光伏发电还处于起步阶段，但国内太阳能光伏发电市场未来的发展空间非常巨大。
　　《十二五可再生能源规划》指出，2015年，我国分布式太阳能光伏发电安装量将达到1000万千瓦，年平均安装量将达到300万千瓦左右，表1为具体的目标分解。
　　表1　2015年我国分布式太阳能光伏发电各区域发展目标分解

　　 1.2　分布式光伏发电项目选择原则
　　分布式光伏发电项目应根据以下原则进行选择：
　　(1)安装地区、地点条件
　　规划目标：根据表1中我国分布式太阳能光伏发电各区域发展目标分解情况来看，规划目标容量越大，当地政策、宣传效果、人才培养等各方面对于分布式发电的推广越有利，因此，华东地区、中南地区、华北地区为分布式光伏发电项目的最佳区域，三个地区占到2015年分布式发电规划总容量的83%。
　　当地太阳能资源条件：资源越好效益越能得到保证。
　　安装处建筑物条件：朝向正、采光时间长、局部少遮挡、合理倾斜角度、输电距离短、足够的负荷量。
　　负荷高且稳定：能保证自用电比例高。
　　补贴标准高：有地方补贴。
　　管理模式：消除障碍、加强服务、规范市场、加快发展。
　　(2)用户电费水平和当地脱硫机组上网电价
　　完全自发自用：经济性最好，用户条件依次为一般工商业、大工业、居民或农业用电。
　　用户效益分成合理：用户从电网购电电费高，用户电费折扣比例不能太高。
　　多余电量上网：视当地脱硫机组上网电价和计量方式的差异。
　　全部电量上网：经济性不适宜，可走“上网标杆电价”审批程序。
　　(3)建设峰谷电价或阶梯电价用户一般情况效益会提高。
　　(4)成本、系统效率与管理
　　安装方式：一般BAPV低于BIPV。
　　系统配置：安全、高效、合理、低造价、系统效率高。
　　运行管理：有效、低成本，寿命长、可靠性高。
　　 1.3　重点区域及领域分析
　　从市场潜力来看，我国与建筑结合的光伏发电市场潜力最大的领域是农村房屋屋顶，其次是南向墙面，最后是城市屋顶;从太阳能光伏发电的经济性来看，分布式太阳能光伏发电应该“先发展城市经济承受力强的区域，后发展农村经济承受能力较弱的区域”;从太阳能光伏发电自身特性来看，分布式太阳能光伏发电系统应该“先安装于屋顶，后安装于南向屋面”。
　　从经济承受能力来看，目前，全世界的90%并网光伏发电系统是以“与建筑结合”的方式(BIPV)安装在经济承受能力较好的城市建筑之上。就我国来说，仅以北京、天津、上海、南京、广州、杭州等几个较为发达的城市屋顶为例，如果到2030年这几个较发达城市30%的屋顶面积能够安装太阳能光伏发电系统，则这些城市的光伏发电系统市场潜力合计约为4288万千瓦。
　　因此，2015年前宜重点发展华北、华东和华南各省城市屋顶光伏发电系统，同时兼顾东北、中西部地区等地的分布式太阳能光伏发电利用。到2015年，华东地区分布式光伏发电装机达到430万千瓦，华北地区装机将达到190万千瓦，中南地区装机将达到210万千瓦，三者合计共占总装机的80%以上。
　　 2　盈利能力的技术经济分析
　　2.1　分布式光伏发电经济性分析
　　(1)促使效益增加的因素
　　①经营期(含补贴期)电费提高和脱硫电价提高可以预期
　　②安装良好的光伏系统其实际发电量可能会高于测算值(测算取最低辐射值并留有余量)。
　　③初始投资低于测算值(8～10元/千瓦)。
　　④低成本高效技术。
　　⑤合同能源管理模式增值税减少以及增加奖励政策等因素。
　　⑥实行峰谷电价和阶梯电价的地区一般会增大电费水平。
　　⑦尽量自发自用，减少余电上网。
　　(2)促使效益减少的因素
　　①设计、安装、管理不合理、设备质量差使发电量低于预期。
　　②局部遮挡、朝向、积雪、灰尘遮挡没有引起充分重视，发电量低于预期。
　　③建筑物质量或灾害性气候造成的设备损坏。
　　④合同能源管理方式用户效益分成比例高(一般应控制在电费总额的10%以内)。
　　⑤补贴期低于经营期。
　　⑥BIPV一般会增大初始投资。
　　⑦建筑物业主自己投资、建设、管理可能会是最经济的做法。
　　2.2　经济性分析
　　太阳能光伏发电成本主要受寿命期内太阳能发电总成本和总发电量的影响。其中，光伏发电总成本主要取决于初始投资的大小，目前分布式光伏发电系统的初始投资大约在1.0～1.5万元/千瓦。而与之相关的运行维护费、贷款利率、税收等其他因素，则属于不敏感因素，对系统的度电成本影响不大。
　　进行经济性分析主要采用“平准化能源成本”的算法(LCOE)，主要原理为在光伏电站的全生命周期中，计算总支出的现值与总发电量的现值之比，得到度电成本。
　　从系统投资来看，分布式光伏系统可用于居民、工商业屋顶等不同场所，装机规模也因此差异很大，从几个千瓦至数十兆瓦不等。较大型的系统投资成本也会比较低，目前项目报价在12元/瓦左右(含税)，中小型项目的价格差异会比较大，往往能高出10%左右。硬件成本主要由光伏组件、支架线缆、逆变器、其他输配电设备等构成，软性成本则包括土地(或屋顶)使用权、人工等。
　　太阳能光伏发电系统的发电量主要取决于当地的太阳能资源和光伏发电效率，同时也受运行方式、电池表面清洁度、线路损耗等多种因素的影响。考虑到地区分布、系统效率及太阳能辐射量等因素的影响，我国与建筑结合的光伏发电系统年有效运行时间在600～1700小时之间。
　　根据我国的实际条件，如果年发电小时数为1200小时，则不同的初始投资条件下太阳能光伏发电合理电价水平如表3所示(按照表2中的财务条件测算)。
　　表2　太阳能光伏发电电价测算的财务条件

　　表3　不同初始投资条件下的太阳能光伏电价水平

　　2.3　分布式光伏发电技术及成本发展预测
　　从太阳能光伏电池的技术发展趋势来看，高效率、高稳定性和低成本是光伏电池发展的基本原则。未来晶体硅电池的技术进步主要表现在电池转换效率不断提高、电池寿命的不断提高、设备和工艺的进步、生产规模不断扩大、新技术和新材料的采用等。
　　从效率来看，预计到2020年，商业化单晶体硅太阳能光伏电池组件的效率能够达到23%;商业化多晶体硅太阳能光伏电池组件的效率能够达到20%;商业化硅基薄膜太阳能光伏电池组件的效率能够达到12%;商业化碲化铬太阳能光伏电池组件的效率能够达到14%;商业化铜铟镓硒太阳能光伏电池组件的效率能够达到15%。
　　从晶体硅电池技术发展来看，未来的技术进步主要体现在新型硅材料研发制造、电池制造工艺改进、生产装备技术改进、硅片加工技术提高、生产效率提高等方面。预计2015年商业化单晶硅电池效率有望突破23%，2030年可达到25%;多晶硅电池效率2015年有望达到19%，2030年可提升到21%。
　　从薄膜太阳能电池技术发展来看，未来的技术进步主要体现在电池制造工艺进步、连续生产技术水平提高、电池集成效率提高、简化电池生产流程、生产规模提升等方面。预计2015年商业化硅基薄膜太阳能光伏电池组件的效率能够达到12%;商业化碲化铬太阳能光伏电池组件的效率能够达到14%;商业化铜铟镓硒太阳能光伏电池组件的效率能够达到15%。
　　目前包括聚光太阳能电池在内的新型太阳能电池也在不断发展，预计到2015年，聚光型太阳能电池可能会规模化生产，2020年以后会有大规模发展的空间。其他类型的太阳能光伏电池暂时还无法与传统的晶体硅电池和薄膜电池相比拟。
　　对于电池组件价格来说，未来太阳能电池组件价格有望下降到3～4元/瓦;平衡系统价格有望下降到1～1.5元/瓦。在此条件下的分布式太阳能光伏发电初始投资有望达到7000元/千瓦，发电成本有望达到0.5元/千瓦?时。表4所示为我国太阳能光伏发电价格成本下降与潜力预测。
　　表4　中国分布式太阳能光伏发电价格成本下降与潜力预测

　　3　投资和运营模式的选择
　　IEEE 1547技术标准中给出的分布式电源的定义为通过公共连接点与区域电网并网的发电系统(公共连接点一般指电力系统与电力负荷的分界点)。并网运行的分布式发电系统在我国主要有两种形式：
　　形式一：光伏系统直接通过变压器并入中压公共配电网(一般指10kV、20kV、35kV)，并通过公共配网为该区域内的负荷供电，其商业模式只能是“上网电价”，即全部发电量按照光伏上网电价全部出售给电网企业。
　　形式二：光伏系统在低压或中压用户侧并网，不带储能系统，不能脱网运行，目前中国90%以上的建筑光伏系统属于此种类型。采用的商业模式是多种多样的包括上网电价模式、净电量结算模式、自消费模式(即“自发自用，余电上网”模式)。
　　3.1　国内外相关模式比较
　　3.1.1　欧洲模式
　　欧洲作为世界光伏主要市场，其太阳能光伏电站项目的运营模式也十分成熟。如图1所示，在欧洲，太阳能光伏电站项目开发商大多为工程项目总承包公司。这类公司虽然自己不从事光伏组件等主要太阳能光伏发电产品的生产，但是他们一般都具有相关国家的太阳能光伏电站工程设计与发电系统安装资质，而且具有非常完善的设备与材料釆购系统。因此，欧洲大部分的太阳能光伏发电系统安装商与工程总承包商基本都是同一家企业，而且在整个太阳能光伏电站项目中，他们还同时扮演着太阳能光伏电站项目的开发商与发电系统集成商两大重要角色。也就是说，在欧洲，太阳能光伏电站项目公司同时兼有系统安装商、工程总承包商、项目开发商以及发电系统集成商四大角色。
　　由于在欧洲开发太阳能光伏发电项目，必须要先获得相关资质证书及文件，因此我国许多光伏企业若想在欧洲开发太阳能电站项目，都必须先在当地成立一个项目公司，当该公司获得了相应的资质以后，才可以进行太阳能光伏电站项目的开发与建设。而作为太阳能光伏电站的项目业主与开发商，既可以按照欧洲各国所制定的光伏上网电价及运营年限等政策，对自己所有的太阳能光伏电站进行经营管理，通过输电、售电的方式从中获得稳定的合法收益;同时也可以在光伏电站建成后直接将电站的经营权与所有权进行有偿转让以获利。目前我国大部分光伏企业都是釆取后者的模式，待太阳能光伏电站建成后直接将电站的经营权与所有权进行有偿转让，因为这种方式不但能够尽快收回投资，同时也不需要承担太阳能光伏电站的经营风险。


　　3.1.2　美国模式
　　美国是目前世界上第四大的光伏市场，其太阳能光伏电站的发展也形成了一套独特的运营模式。如图2所示，美国的太阳能光伏电站项目运营模式与欧洲的太阳能光伏电站运营模式相似，唯一的区别就是欧洲各国是通过制定光伏上网电价以及电站的运营年限来对太阳能光伏电站进行管理，而美国则是依据实现签订的电力釆购协议，在特定时间内按照固定好的价格对太阳能光伏电站项目的开发商购买其电站所产生的电力资源，通过这种方式使得太阳能光伏电站项目的开发商与投资商从中获利。我国在美国的这种太阳能光伏电站项目运营模式中，通常以太阳能光伏电站系统开发商与发电系统安装商的角色出现，再通过与美国当地的银行、电力公司等合作，利用他们的资金进行太阳能光伏电站的设计、安装、运行、维护，并利用其相关资质办理光伏电站的上网手续，最后通过向电力公司输电、售电获得相应的经济收益。也就是说，美国的太阳能光伏电站项目运营模式主要依靠卖电盈利。


　　3.1.3　中国模式
　　我国现行的太阳能光伏电站项目运营模式如图3所示，从图中可以看出：我国的太阳能光伏电站项目运营与管理相对缺乏，市场化运作程度非常地低下。这主要是因为，在我国，绝大部分太阳能光伏电站都是以示范工程的方式建设起来，大多数太阳能光伏电站都是采取项目业主自有资金投资、自发自用的模式运营，相关的政府部门只对其所分管的相应太阳能光伏电站项目进行项目申报的审批、项目业主资质的认证以及电站项目建成后的验收，针对国家金太阳示范工程和光伏建筑一体化光伏电站项目的初期投资给予财政补贴发放与针对大型地面光伏并网电站项目的上网电价补贴等工作，而对太阳能光伏电站前期的融资、后期的运营、维护、经营等重要环节并不予以关注，这也就导致了我国太阳能光伏电站在建成后大多不能充分发挥其在能源市场，特别是电力市场中的真正作用。除了一些大型的地面项目以外，大多数太阳能光伏电站都处在半瘫痪状态，这也是目前我国太阳能光伏电站，特别是并网项目亟待解决的问题。


　　3.1.4　不同模式比较
　　综上所述，总结出以下几点关于欧洲、美国以及我国现行的太阳能光伏电站项目运营模式的几点显著区别，同时也指出了这三种太阳能光伏电站项目主要运营模式各自的特点：
　　(1)欧洲的太阳能光伏电站项目运营模式，有利于太阳能光伏电站开发商尽快收回项目投资，同时也避免了其对太阳能光伏电站的运营风险，市场化运作程度较高。
　　(2)美国的太阳能光伏电站项目运营模式，最大限度地发挥了金融市场在太阳能光伏发电这一新能源领域的最大效用，实现了资金运作与资源优化配置的有机结合。
　　(3)我国的太阳能光伏电站项目基本还停留在示范工程建设方面，国家只顾项目的开发与建设，对于其运营、盈利方面的管理不够，导致我国的太阳能光伏发电市场化运作水平极低，不但不利于我国太阳能光伏发电的推广与普及，同时对于已建成的示范项目今后的生存问题也欠缺考虑。
　　3.2　中国分布式光伏商业模式建议
　　(1)“上网电价”法的优势十分显著，建议分布式光伏项目的开发商可自由选择商业模式，可以选择风险高、收益高的“自消费”模式，自发自用，余电上网;也可以选择无风险，长期、低收益的“上网电价”政策。
　　(2)对于“自发自用，余电上网”的部分，不建议采用“一刀切”的度电补贴方式，建议采用“固定收益分区电价”的方式，即根据太阳能资源条件确定分布式光伏固定收益电价，这个电价要明显高于光伏分区上网电价。
　　所谓固定收益电价就是：自消费抵消的电网电价+国家补贴=固定收益电价，即国家只补贴电网零售电价与固定收益电价的差额。无论电网零售电价的差异有多大，在相同的太阳能资源区，大家的收益都是一样的，基本做到公平收益，而且随着电网电价的上涨，国家补贴逐年降低，也不会存在不正当收益的问题。采用固定收益电价还有一个更大的好处，所有建筑对分布式光伏项目开放，没有选择建筑难的问题，低电价建筑国家补得多，高电价建筑国家补得少，公平收益，有利于光伏市场的迅速扩大。
　　(3)由于“净电量结算”操作简单，不存在光伏发电与负荷不匹配的问题，随着电网电价的上涨，光伏对于很多建筑和用电户都将达到平价，不再需要国家补贴，建议从2013年起，对于“自建自用”的分布式光伏项目，允许采用“净电量结算”政策。这一市场将会迅速扩大，发展前景十分广阔。至于“偷电”问题，完全可以采用技术和法律手段杜绝。
　　(4)为了便于开发商介入，一是分布式光伏项目的商业模式可以自由选择，开发商既可以选择“上网电价，统购统销”政策，也可以选择“自发自用，余电上网”政策;二是对于“自发自用，余电上网”政策的项目，也应通过电网企业进行结算，禁止开发商通过“合同能源管理”的方式同建筑业主进行交易，过往大量失败经验证实，该方式存在诸多缺漏与弊端。
　　4　结束语
　　综上所述，如何借鉴国外太阳能光伏电站项目运营模式的优势与成功经验，开发引进—种全新的适合于我国目前电力市场改革现状的太阳能光伏发电示范项目推广与运营模式，是需要相关部门马上解决的重大问题，因为这直接影响着太阳能光伏发电这一新型能源在我国的发展前景与推广进程，同时也会影响到我国未来能源的战略部署