市场化光伏项目经济效益评价_张永康.pdf

超越照明 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明106市场化光伏项目经济效益评价张永康1，2，董云博1，2，李海宁1，2，何鹏飞1，21.河北鲲能电力工程咨询有限公司，河北 石家庄 0500002.河北省分布式能源应用技术创新中心，河北 石家庄 050000摘要：在市场化光伏项目中，组件价格和储能配置对项目的投资及效益有着重要影响。为了提高市场化光伏项目的经济效益，文章以河北省南网和北网的市场化光伏项目为例，对项目投资情况进行了分析，对项目的经济效益进行了评价，分析结果表明，组件价格和储能配置会影响市场化项目的启动与推进。关键词：光伏组件；光伏储能；项目投资；经济效益评价分类号：TM615；F4260引言近年来，我国可再生能源迅猛发展，但电力系统灵活性不足、调节能力不够等问题突出，制约了更高比例和更大规模可再生能源的发展1。为促进太阳能等可再生能源的大力发展和充分消纳，需要按照能源产供储销体系建设要求和可再生能源消纳的相关要求，对于保障性并网范围外仍有意愿并网的市场化项目，鼓励发电企业通过自建或购买调峰储能装置的方式落实并网条件，由电网企业予以并网。在市场化光伏项目中光伏组件和储能的配置情况是影响项目投资和效益的主要因素，当前，组件+安装的市场价格在 2 元/W 左右，储能电站价格为 1.5 元/W左右，而整个光伏电站配置的储能系统的成本几乎都在 3.9 元/W 以上，这意味着很多光伏资源条件一般的地区的项目效益会很低，项目难以启动和推进2。文章以河北省南网和北网的市场化光伏项目为例进行项目投资和效益的分析。1光伏组件的类型光伏系统中最重要的组件是电池，电池是收集太阳能的基本单位，大量的电池合在一起构成光伏组件。太阳能光伏电池主要有晶硅电池、非晶硅电池和薄膜电池3。1.1 晶硅电池目前，国内外使用最普遍的是晶硅电池，主要分为单晶硅电池和多晶硅电池。在已经商业化的电池组件中，多晶硅电池的效率能达到 20%左右，而单晶硅电池的效率能达到 22%23%，效率较高，市场占有率也较高，但是其成本也较高，世界各国都在通过提高转化效率、降低硅材料成本来提高晶硅电池的应用效益。近年来，晶硅电池的转换技术突飞猛进，进一步巩固了晶硅电池在光伏市场的绝对统治地位4。1.2 薄膜电池薄膜电池种类众多，归纳起来主要有非晶硅电池、微晶硅电池、堆栈型电池等硅薄膜类电池和铜铟镓硒电池、碲化镉电池等化合物半导体类电池。1.2.1 非晶硅薄膜电池转换效率和成本是影响太阳能光伏电池开发的最关键因素，非晶硅薄膜电池具有重量轻、高温性能好、制造成本低、便于大规模生产的特点，受到重视并得到较快发展，但非晶硅薄膜电池的光学带隙只有 1.7 eV，材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，限制了电池的转换效率，而且非晶硅薄膜电池的光电效率会随光照时间的延长而快速衰减，性能不稳定，限制了其大规模使用5。非晶硅薄膜电池的原子排列呈无规则状态，目前实际投入使用的电池转换效率为 5%8%。虽然转换效率不高，但其具有环境友好、弱光响应好等优势、制造工艺简单、便于制成各种曲面形状等优势，在光伏屋顶、光伏幕墙等具有广阔的运用空间。1.2.2 化合物半导体电池化合物半导体电池由 2 种及以上的半导体元素构成，主要有-族化合物（GaAs）、-族化合物（CdS/CdTe）、三元（-族）化合物（CunSe2 CIS）作者简介：张永康，男，本科，助理工程师，研究方向为新能源技术经济评价。文章编号：2096-9317（2023）01-0106-03光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 超越照明107等。不同材料的化合物半导体电池的光电转换效率差异较大，其中转换效率最高的是 GaAs 太阳能电池，其实验室效率为 37%，实际的产品转换效率也可达 20%。化合物半导体电池受高温影响小，但相关材料储量稀少、价格高昂，目前仅用于太空供电领域。1.2.3 新型钙钛矿电池太阳光由不同的光谱组成，高效的太阳能电池必须将尽可能多的太阳光转化为电能，新型钙钛矿电池材料是直接带隙半导体，禁带宽度在 1.45 2.10 eV之间，并且可通过调控组分比例实现带隙连续可调，从而可以最大程度利用太阳光，而且在室温下新型钙钛矿电池材料可发生激子分离，形成自由载流子。目前新型钙钛矿电池的研发正在加速进行，随着研究深入，太阳能电池的转换效率大幅度提高，在钙钛矿硅串联太阳能电池架构中，一种新材料具有 38%的理论最大转换效率，潜力巨大。但是碳材料的导电性不如金属材料，目前只能通过增加碳层厚度确保载流子的横向传输，这导致电荷转移动力学能量损失过大6。2光伏组件的选择太阳能电池组件的功率规格较多，在选型时，一般考虑选用单体功率大且已经商业化应用的太阳能电池组件7。针对容量一定的光伏电站，电池单体功率大意味着使用的组件数量少，组件数量少意味着组件间连接点少、故障概率小、接触电阻小、线缆用量少，系统整体损耗会降低，电池板后期维护检修工作量会减小8。目前，158 mm、166 mm 等硅片尺寸逐步淘汰，182 mm、210 mm 的硅片占比迅速扩大，并占据主流地位。大尺寸组件（以 210 mm 和 182 mm 为代表）将成为主流趋势，产业迎来“标准化”时代。182 mm、210 mm的硅片并非光伏终端产品，组件产品的版型电路设计和硅片共同决定了电池的性能参数。不管是使用 210硅片还是 182 硅片，都可以设计出优秀的组件终端产品。考虑到生产线和生产技术的延续，使用 182 硅片的产品有较多选择，目前可批量生产 210 组件的厂家也在逐步增多9。综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率及采购订货时的可选择余地，选用技术成熟、高转换效率的优质 540 Wp 单晶双玻双面组件10。3河北南网和北网的基本情况3.1 储能配置情况经电网公司确认，河北北网区域的围场、丰宁两县坝上地区所有光伏发电项目须按照 20%、4 h 的参数（其他区域按照 15%、4 h）配置储能装置；河北南网区域所有光伏发电项目需按照 10%、4 h 的参数配置储能装置。3.2 项目投资情况按项目装机容量为 200 MW 分析，河北南网的项目动态投资为 124 372 万元，单位投资为 4 289.6 元/kW；河北北网的项目（坝上地区）动态投资为 136 790 万元，单位投资为 4 910.5 元/kW，河北北网的项目（除坝上地区）动态投资为 130 790 万元，单位投资为 4 610.5 元/kW。分项工程投资明细如表 1 所示。4项目经济效益评价4.1 财务评价边界条件河北南网光伏年利用小时数为 1 200 h（石家庄区域），河北北网光伏年利用小时数为 1 450 h（张家口区域），河北北网光伏年利用小时数为 1 550 h（围场、丰宁坝上地区）；河北南网电价为 0.364 4 元/（kW h），河北北网电价为 0.372 0 元/（kWh）；资本金比例为20%，考虑国内银行贷款，长期贷款利率为 4.65%。（1）固定资产折旧：项目固定资产折旧采用直线法，折旧年限为 25 年，残值率取 5%；（2）维修费：项目正常运营期中，前 5 年为主要设备质保期，前 5 年维修费比例按 0.1%计算，6 到 10 年的比例为 0.2%，之后每 5 年递增 0.1%；（3）工资及福利：全场定员按 8 人计，工资标准为 128 000 元/（人年）；（4）材料费：按 10 元/（kW年）计取；（5）其他费用：25 元/（kW年）；（6）土地租赁费：4 200 000 元/年。4.2 测算结果经测算，河北南网市场化光伏项目的投资内部收益率为 6.17%，项目投资财务净现值（折现率 ic=5%，税前）为 9 078.98 万元，资本金财务内部收益率为 6.41%，资本金财务净现值（ic=8%，税后）为-3 764.4 万元；河北北网（除坝上地区）市场化光伏项目的投资内部收益率为 8.16%，项目投资财务净现值（ic=5%，税前）为 27 414.23 万元，资本金财务内部收益率为 10.95%，超越照明 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明108资本金财务净现值（ic=8%，税后）为 6 936.66 万元；河北北网（围场、丰宁坝上地区）市场化光伏项目的投资内部收益率为 8.35%，项目投资财务净现值（ic=5%，税前）为 31 016.92 万元，资本金财务内部收益率为 11.43%，资本金财务净现值（ic=8%，税后）为8 516.79 万元。5总结河北南网、河北北网（围场、丰宁坝上地区）、河北北网（除坝上地区）市场化光伏项目的财务指标分别如下。（1）销 售 收 入（不 含 税）：193 502.474 万 元、255 513.9 万元、238 715.9 万元。（2）总成本费用：140 818.68 万元、156 791.12 万元、149 161.43 万元。（3）发电利润总额：50 983.43 万元、96 332.83 万元、87 320.93 万元。（4）项目总投资回收期：13.05 年、10.87 年、11.03 年。（5）资本金投资回收期：18.73 年、13.97 年、15.05 年。（6）总投资收益率：3.57%、5.1%、4.97%。（7）投资利税率：3.57%、4.00%、3.86%。（8）项目资本金净利润率：9.07%、15.17%、14.63%。（9）资产负债率：80%、80%、80%。（10）盈亏平衡点：72.71%、61.18%、62.28%。综合分析可以看出，组件价格和储能配置对项目的投资及效益有着直观影响，影响市场化项目的启动与推进。参考文献1 国家发展改革委建设部.建设项目经济评价方法与参数M.北京:中国计划出版社,2006.2 刘涛.石油石化企业太阳能发电项目经济评价体系创新与实践J.中外能源,2022,27(1):26-29.3 马溪原,郭晓斌,周长城,等.电网公司投资分布式光伏发电系统的典型运营模式分析J.南方电网技术,2018,12(3):52-59.4 盛韵颖.光伏大基地项目可能面临的经济性挑战及对策分析J.中国电力企业管理,2022(10):61-64.5 涂青宇,苗世洪,张迪,等.分布式发电市场化环境下基于价格型需求响应的农村光伏交易模式研究J.电工技术学报,2020,35(22):4784-4797.6 李绘,封开.区域视角下市场化并网新能源电站配置储能可行性研究J.中国电力企业管理,2021(34):87-90.7 官敏,于涛,常郑,等.太阳能光伏产业智能化开发及应用J.硅酸盐通报,2021,40(3):693-703.8 王嘉阳,周保荣,吴伟杰,等.西部集中式与东部分布式光伏平准化度电成本研究J.南方电网技术,2020,14(9):80-89.9 胡洋,田兵,雷金勇,等.面向能源互联的分布式发电系统聚合服务运营模式分析J.中国电力,2020,53(8):1-8.10 冯明灿,马唯婧,丁羽頔,等.市场环境下扶贫光伏产业运营模式研究J.计算机与应用化学,2019,36(5):561-565.表 1分项工程投资明细表项目名称河北南网河北北网（坝上地区）河北北网（除坝上地区）投资/万元单位投资/（元kW-1）投资/万元单位投资/（元kW-1）投资/万元单位投资/（元kW-1）光伏组件（含安装费）38 5801 929.038 5801 929.038 5801 929.0逆变器（含安装费）2 786139.32 800140.02 800140.0箱式变压器（含安装费）2 004100.22 004100.22 004100.2支架基础4 990249.55 620281.05 620281.0光伏支架（含安装费）5 912295.65 912295.65 912295.6电缆（含安装费）6 050302.56 050302.56 050302.5升压站整体5 220261.05 220261.05 220261.0外送线路2 000100.02 000100.02 000