基于光伏發電平價上網的系統超配經濟性分析

肖國梁

【摘 ?要】經濟的發展，城市化進程的加快，人們對電能的需求也逐漸增加。發電平價是維持光伏持續發展的生命力。一直以來，較高的上網電價和發電成本都是制約光伏產業發展的一大因素。2017年光伏發電的平均上網電價為0.94元/kWh，發電成本在0.5-0.65元/kWh，與其他各發電形式相比最為昂貴，并且一直居高不下，在價格上缺乏競爭力。因此整個光伏產業的發展還是出于政策和補貼驅動的階段，發電平價才是維持其持續發展的生命力。本文就基于光伏發電平價上網的系統超配經濟性展開探討。

【關鍵詞】平價上網;容配比;系統超配

引言

取之不盡用之不竭的太陽能是唯一可以完全滿足人類社會可持續發展的能源。太陽電池能將太陽能轉換為電力的形式加以利用是最直接、最簡單的方法了。其大規模的應用不僅能逐步替代傳統化石能源的消耗，而且可避免經濟發展過程中對周邊環境的破壞。隨著人們對太陽電池關注度的提高，采用不同技術、工藝及材料的太陽電池被研制出來，而其光電轉換效率等其他各項性能均在不斷提高，生產成本也在持續下降。目前商業化的太陽電池中，晶硅、非晶硅薄膜、碲化鎘薄膜太陽電池幾乎占據了全部的光伏發電市場。在科學技術不斷進步以及太陽電池產能快速擴張的情況下，太陽能光伏發電極可能達到平價上網，使全人類共享綠色能源。

1伏平價上網的路徑

在探討平價上網路徑時，首先要確定平價上網中的“價”是多少。

圖一我國電價的分類

圖1中，發電側的上網電價（不含補貼）低于配電側的銷售電價。光伏項目由于其規模大小靈活的特性，既可在發電側并網，又可在配電側并網。目前，光伏的標桿電價在0.80～0.98元/kWh之間，從價格較高的銷售電價來看：（1）一般工商業電價峰平谷均價約在1元/kWh，如果在工商業用電側并網，則光伏已實現了平價上網;（2）大工業電價一般在0.6～0.9元/kWh之間，如果在大工業側并網，則光伏已接近實現平價上網;（3）居民和農業售電電價由于享受國家的交叉補貼，價格較低，一般約在0.5元/kWh，距離光伏電價較遠。高電價的一般工商業、大工業項目的用電量可占到全社會用電量的85%以上?？梢?，如果在配電網側選擇合適的項目并網，則光伏已基本實現平價上網的目標。目前，發電側火電項目的脫硫標桿電價在0.25～0.5元/kWh之間，遠低于光伏標桿電價。單從絕對電價來看，光伏要在發電側實現平價上網，還有很大的差距。綜上所述，光伏要實現平價上網，最快的途徑就是以分布式的形式在用戶側并網，這是煤電、水電、核電等形式所不具備的特性。因此，掃清分布式光伏發展的障礙，是光伏實現平價上網最有效的途徑;要在發電側實現平價上網，必須大幅降低光伏項目的度電成本。

2光伏發電平價上網的可行性

從光伏產業發展史可以知道，不論是晶硅太陽電池、薄膜電池還是其他類型的太陽電池，其轉換效率每年均有所增加。而年峰值日照小時數的增益也可理解為太陽電池組件效率的提升，因此技術的不斷進步是實現“平價上網”的另外一條途徑。雖然對于晶硅太陽電池組件目前的技術來說，較大程度的降低其成本是非常困難的事情。此外，第三代新概念太陽電池的研制成功也為光伏發電的平價上網提供了另外一條路徑。而隨著光伏產業的快速擴張導致的產能過?；蛟S會加速實現光伏發電的平價上網。此外，光伏發電不僅僅是利國利民的好事，也為整個世界的和平、綠色發展作出貢獻，因此國際CDM機制就光伏項目所做的減排貢獻會提供一些資金支持，同時政府也可能為進一步推廣光伏發電的應用而出臺優惠的政策及相應的資金獎勵。這些額外的資金收入將會進一步降低光伏發電的度電成本。

3基于光伏發電平價上網的系統超配經濟性分析

3.1光伏發電平價上網（GridParity）路線圖

目前光伏發電成本顯著高于傳統能源發電度電成本，但伴隨傳統能源發電價格不斷上漲，光伏發電成本的下降過程，在未來某一時點也可稱為臨界點，兩者發電成本必然存在價格交點，這個時點就是光伏發電平價上網時點。對于光伏發電平價上網問題，歐盟對以往批發電價的年均增長率預期在5.7-6.7%。結合我國電價歷史演變，我們將上網電價設置在年均增長6%的水平。以往幾年，我國各地區燃煤發電機組脫硫標桿上網電價分布在0.25-0.52元/千瓦時區間，全國平均水平為0.4元/千瓦時，按照年均6%的電價增長率，則到2015年左右煤電標桿上網電價將達到0.48元/千瓦時。同時我們的測算發現：到2018年在光照有效利用小時數1700小時以上（增值稅50%優惠），10kW-50kW光伏發電系統將實現0.60元/千瓦時的發電側平價上網。到2017年在光照有效利用小時數1700小時以上的地區，光伏發電系統將實現0.57元/千瓦時的發電側平價上網。到近兩年在光照有效利用小時數1200小時以上的地區，光伏發電系統將實現0.68元/千瓦時的發電側平價上網。這意味著我國絕大部分地區裝機規模兆瓦級的光伏發電系統，都將實現發電側平價上網。研究結果顯示，不同裝機規模不同光照資源的光伏發電成本是不盡相同的，但實證結果同時向我們呈現：光伏平價上網必然是從光照資源條件好，光伏系統裝機容量大的地區開始，逐漸擴展到資源小件有限，裝機規模不大的地區。

3.2最優容配比的設計思路

容配比并不是越高越好，它涉及到輻照資源、環境溫度、組件和直流設備成本、土地費用、電價水平、棄光率、限光率等多種因素，并且要基于“度電成本LCOE最低”的原則去優化設計。首先，需要根據項目地的經緯度、海拔、時區等信息，導入Meteonorm最新版氣象數據，得到該地區的水平面輻射量、環境溫度等邊界條件。其次，借助PVsyst軟件，設定光伏組件的前后間距、安裝傾角、系統的初始容量、逆變器參數，設定線纜損失、組件衰減率、故障率、溫度損失等損耗，得到仿真后的系統效率和發電量。最后，根據財務數據（投資、當地政策電價、貸款利率、折現率、運維成本等），結合估算棄光率和轉化后的交易電量，計算每個容配比下的投入和產出。通過對比不同容配比下的投入產出最小值，根據度電成本（LCOE）財務模型計算度電成本，在所有的度電成本中尋找最小值，得到最佳容配比。

結語

對平價上網時光伏發電系統裝機成本及其構成單元的價格下降情況分析得出，隨著光伏產業的繼續擴張、光伏技術的持續進步以及國內外相關優惠政策的陸續出臺，光伏發電平價上網的目標是可以實現的。

參考文獻：

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（作者單位：魯能集團青海新能源有限公司）