能源銷售企業商用分布式光伏項目全壽命周期的管理

王雨琪 李 勝 白應珍 黃秀斌 李 淼

〔中國石化寧夏石油分公司 寧夏銀川 750002〕

在“雙碳”的背景下,發展工商業分布式光伏項目,有利于消減電力尖峰負荷,節約優化配電網投資,引導企業綠色能源消費,是實現“碳達峰、碳中和”國家戰略的重要措施,也能幫助企業降低用電成本,提高企業競爭力[1]。在工商業分布式光伏高速發展的現狀下,構建完善的光伏項目管理體系,既能推動企業分布式光伏的快速發展,也能保證企業投資項目的經濟效益,提高企業投資管理水平。本文主要基于能源銷售企業在商業建筑上增設分布式光伏能力的投資項目,對其項目管理中應重點管理的數據進行分析,構建合理的分布式光伏項目管理體系。

項目管理存在的意義是使項目在有限資源的限定條件下,實現對該項目預定的期望和需求。本文在傳統項目管理的基礎上加入了項目后評價工作,做到項目全壽命周期的控制和管理。項目后評價存在的意義是通過對比建設完成后的項目指標和立項時的預定指標,判斷項目是否符合指標要求、與建設預期是否存在偏差。通常來說,評價指標包括經濟性、技術性、社會效益等方面。由于項目實際實施情況與立項時預期情況難免有所差異,因此在后評價工作中不但要對比實際及預期的數據,而且要對數據差異進行合理分析,才能達到項目后評價的目的[2]。

能源銷售企業商用分布式光伏項目區別于其他分布式光伏項目的特點主要是裝機量較小、分布較為分散,其全壽命周期項目管理內容主要包括:項目前期階段、招標設計階段、施工竣工并網階段、生產運營階段、項目后評價。

1 項目前期階段

自建模式下分布式光伏項目前期階段主要包括項目選址、前期資料收集與現場實地勘察、技術方案測算等工作[3]。

1.1 項目選址

分布式光伏選址考慮因素主要在經濟、技術、其他三個方面。

在經濟方面,主要考慮年限、用電量等方面因素。分布式光伏設備總體壽命基本在25年左右?；诖饲疤嵯?為避免法律風險,減少設備轉移成本,選址時應避免選擇證照手續不全的全資庫站、租賃期不足15年的租賃庫站、有拆遷或征收風險的庫站。為將經濟效益最大化,在選址時盡可能選擇日常電費開銷較大的庫站,或在三年內有計劃增加其他服務而預計電費開銷增加的站點。

在技術方面,主要考慮應用場景、周圍是否有遮擋等因素。庫站增設光伏的應用場景目前主要分為混凝土屋頂、彩鋼屋頂、罩棚、空地四種?；炷廖蓓敿安输撐蓓斾佋O光伏前應進行房屋檢測,根據檢測結果來確定是否合適鋪設光伏設備。彩鋼瓦屋頂還應考慮屋頂使用年限是否滿足光伏組件全壽命運行要求。罩棚棚頂安裝光伏設備應先對整體結構強度及撓度進行檢測,對于滿足要求的罩棚根據頂板情況選擇直接增設或拆除棚頂的安裝方式,加氣加氫站點罩棚不應設置光伏設備。閑置空地設置光伏設備主要考慮與油氣氫等設備的安全距離。

選址時應考慮女兒墻、屋頂構筑物周圍建筑物的遮擋,保證光伏組件的發電效率。根據《GB 50797-2012光伏發電站設計規范》要求,需冬至日當天9:00-15:00時段內前、后、左、右互不遮擋。

其他方面,選址時還應考慮庫站所在地是否頻發沙塵暴、臺風、暴雨暴雪、霧霾等極端天氣,是否具有清洗光伏組件的水源點,以及站點周邊是否有廠區排放氣體或固體污染物等因素。

1.2 前期資料收集與現場實地勘察

前期資料收集及現場實地勘察的主要目的是確定光伏組件擬安裝部位是否具備安裝條件,需對原總平面、建筑、結構圖紙進行分析,對房屋或罩棚使用年限及荷載進行調查,并在現場核查實地情況與圖紙是否一致。如在屋頂進行光伏組件安裝,需考慮屋頂防水?？紤]光伏后期并網接入,應在此階段了解變壓器容量、電壓等級等重要數據,避免后期重新選址。

1.3 技術方案測算

能源銷售企業增設分布式光伏多采用“自發自用,余電上網”的模式,即光伏組件所發電力業主優先使用,余電上網售電。在此模式下,對用電規律性及用電量要求較大。

安裝在房屋或罩棚頂的分布式光伏方案測算時,還應委托原設計單位或第三方檢測機構對房屋或罩棚荷載進行評估,取得滿足安裝光伏組件的相應證明,還應考慮屋面防水。

2 招標設計階段

招標設計階段分為初步設計、采購招標、施工圖設計等工作。初步設計包括裝機容量確定、可行性研究報告編制及效益測算、項目初步設計。

2.1 初步設計

在全國大部分地區光伏發電上網電價遠小于日常用電平均電價的背景下,分布式光伏發電項目在余電上網部分獲取利益有限,若想達到投資預期,必須依托自身對發電量進行消納。分布式光伏自用電比例越高,發電量的消納率越大,對企業本身帶來的效益越大。在優先保證企業效益的情況下,可優先從用戶用電量來推算最佳裝機容量,再考慮其他因素對裝機容量進行優化。

寧夏地區光伏發電時間夏季主要在6:00-20:30之間,冬季主要在8:00-17:30之間,上網電價約為0.26元/kW·h,平均電價約為0.5元/kW·h。在不考慮儲能的情況下,可將光伏發電工作時間內庫站的用電量作為確定裝機容量的參考。理想情況下光伏發電時間內產生的電量與同時段用戶用電量相等,可按式(1)計算[4]:

(1)

式中:PAZ為理想情況下組件安裝容量,kWp;EP為光伏發電工作時間內用電量,kW·h;ES為標準條件下的輻照度,常數=1 kW·h/m2;HA為太陽能總輻射量,kW·h/m2,峰值小時數;K為綜合效率系數,實際組件效率。

以銀川市A加油站為例,A站全年內在光伏發電工作時間內用電量約69 370.5 kW·h,擬安裝光伏組件效率為80%,安裝傾角為南向15°,該站所在地區全年15°斜面太陽能總輻射量為1 874 kW·h/m2,則該站組件在南向15°安裝傾角下,理想情況最佳安裝容量為46.27 kWp。

在此基礎上,由于光伏在冬至日當天發電量最低,而能源銷售企業部分非集中供暖站點冬季用電量在全年中處于較高水平,為保證在發電淡季光伏發電量可足夠供應自用電量,可用冬至日用電量計算相應裝機容量作為參考。仍以A站為例,A站在冬至日當天光伏發電工作時間內用電量約133.58 kW·h,通過PVsyst軟件查得冬至日銀川市太陽總輻射量為2.69 kW·h/m2,則裝機容量在62.07 kWp以上時,可保證該站發電淡季自用電。

最后,由于裝機容量決定了項目投資成本,是分布式光伏項目是否能為企業帶來收益的重點分析數據,可用內部收益率及靜態回收期作為主要評判標準,對不同裝機容量下該項目的效益回報做出測算,從而對前文得出的裝機容量做出修正。財務內部收益率可用式(2)計算:

(2)

式中:FIRR為財務內部收益率;CI為現金流入量;CO為現金流出量;(CI-C0)t為第t期的凈現金流量;n為項目計算期。

以銀川市A加油站為例,在不同裝機容量下該項目FIRR與靜態回收期如表1。

表1 A加油站不同裝機容量下FIRR與靜態回收期(不考慮改造費用)

由上述可得出,在實際建設中,A加油站最佳裝機量為理論上最佳裝機量62.07 kWp,可根據對未來用電量增減情況預測適當增減裝機容量,但不應使自用電量占比超過70%。

最終,還應考慮實際可安裝面積,根據可安裝面積對裝機容量進行調整。

初步設計中,建設企業需要確定安裝傾角,可利用PVsyst軟件進行最佳傾角計算,再根據當地風荷載雪荷載進行優化,確定大致區間,交由設計單位再次核算。

2.2 采購招標

采購招標主要包括項目EPC采購招標、監理采購招標、設備材料采購招標,主要對招標過程的合法合規性、中標價格與預期價格對比、采購設備選型進行控制。

3 施工竣工并網階段

施工竣工并網階段主要分為建設實施以及并網驗收兩部分。

(1)建設實施主要包括安全控制、質量控制、進度控制、資金控制、合同控制、廉潔控制。

商用建筑分布式光伏施工安全控制主要有三項難點:一是分布式光伏項目涉及大量登高、吊裝作業,安全風險較高,施工現場安全難以控制;二是分布式光伏項目規模較小,承包商重視程度不足,容易因麻痹大意產生安全事故;三是分布式光伏項目建設周期短,點多面廣,多個作業面、多工種同時作業,安裝光伏的屋頂類型差異大,屋面施工條件參差不齊,導致安全管控難度大[5]。

質量控制評價中應根據主要設備及竣工驗收時對施工質量是否達到設計標準進行控制。主要檢查項目:一是基礎工程中是否存在同組基礎標高、軸線偏差,是否存在預埋螺栓標高、位置偏差;二是支架安裝工程中是否存在安裝位置偏差;三是光伏組件安裝工程中是否存在傾斜角度不符合設計、組件間邊緣高差過大、組件平整度不合格;四是匯流箱、逆變器、箱變、主變以及配電裝置等是否合理連接原件、線纜,接地是否滿足設計及規范要求,是否進行防火封堵等。

進度控制主要對合同約定工期及實際工期進行對比評價,實際工期延后較大的應做出詳細分析說明。

(2)并網驗收中主要對并網方式及合法合規性做出控制。

4 生產運營階段

能源銷售企業在商業建筑建設分布式光伏,主要依靠自身團隊進行設備運維,主要難點及解決方式有以下幾方面。

(1)分布式光伏運維人員專業素養較低。通常情況下,運維人員采用無人值守,遠程監控的方式對光伏組件狀態進行監控。由于未建設系統性的巡檢流程,現場人員又對后臺數據缺少基本分析能力,缺乏針對分布式光伏電站的應急能力,無法及時意識到及解決設備故障,增大安全隱患。

應委托經驗豐富的專業維保人員對電站現場人員作現場操作技能及基本故障判斷的集中培訓。在站點原有的巡檢基礎上,增加針對光伏設備的巡檢流程,使現場維保人員具有一定的故障發現能力及維保能力。

(2)缺乏對電站現場信息的掌控。因光伏組件安裝位置特殊,且點多面廣,難以掌控現場實際情況,也難以判斷組件臟污程度,容易造成發電效率降低,造成經濟影響。分布式光伏電站是系統工程,單靠運維人員巡視檢查維護遠遠無法達到全方面監控的目的。目前能源銷售企業所建分布式光伏項目數字化管控水平較低,大部分項目數字化監控平臺僅能實現查看電站發電情況,功能單一,無法排查和主動干預運營中發生的安全風險,更有小部分電站沒有搭建相應的數字化管控平臺。因此,能源銷售企業分布式光伏項目數字化監控目前最應解決的一是整合式管控,利用逆變器通訊3將轄區內光伏項目統一管理;二是利用可利用信息化平臺,對設備運行數據及時監測分析,有異常發電量降低的情況及時進行現場確認,保證電站運行;三是搭建安全監管平臺,利用AI實時分析光伏現場運營情況,提前預警排除安全風險。

(3)屋頂及罩棚頂光伏組件維保清洗困難。部分光伏組件布局緊密,且未設置維保通道,后期維保困難。且光伏組件長時間暴露在室外,表面不可避免會被灰塵、鳥糞、樹葉等污染,降低發電效率及組件壽命。為此,應在設計安裝時預留維保通道,并在合理裝機容量規劃下適當增加空隙,預留足夠的通風空間及清洗空間。

5 項目綜合后評價

投資項目后評價管理工作在企業中已經得到了廣泛的應用,并且有著顯著成效。但由于企業與項目的類型規模不同,后評價方式也有所不同。本文主要基于能源銷售企業在商業建筑上增設分布式光伏能力的投資項目,對其后評價中應重點評價的數據進行分析,構建合理的分布式光伏項目后評價體系。

項目后評價存在的意義是通過對比建設完成后的項目指標和立項時的預定指標,判斷項目是否符合指標要求、與建設預期是否存在偏差。通常來說,評價指標包括經濟性、技術性、社會效益等方面。由于項目實際實施情況與立項時預期情況難免有所差異,因此在后評價工作中不但要對比實際及預期的數據,而且要對數據差異進行合理分析,才能達到項目后評價的目的。

能源銷售企業在商業建筑上增設分布式光伏能力的投資項目后評價內容主要包括:項目前期階段后評價、招標設計階段后評價、施工竣工并網階段后評價、生產運營階段后評價、影響后評價、綜合后評價。

其中項目前期階段后評價、招標設計階段后評價、施工竣工并網階段后評價、生產運營階段后評價可根據前文中相應重點工作指標進行評價,這里主要對前文未做出詳細說明的后評價指標做出說明。

5.1 發電量后評價

主要參考實際發電量是否達到可研發電量。若實際發電量與可研發電量相差較大,應對差異進行分析,并得出解決辦法。

舉例說明,將寧夏銀川市新增光伏能力B項目2022年1～12月的可研發電量與實際發電量進行對比,如表2所示。

表2 B項目前期可研與實際運行發電量的對比

由表2可以看出,B項目實際的發電量對比可研發電量差異較大,但發電量總體優良。實際發電量遠高與可研發電量,原因是可研編制過程中不嚴謹,對應不同月份不同太陽輻射量。對發電量分別做出預測,提高可行性研究報告的合理性與實用性。

5.2 經濟效益后評價

首先,應對消納情況做出分析。光伏發電中自用電比例越大項目收益越大。在此背景下,將項目實際運營中自用電及余電上網的電量進行對比。在此基礎上,亦可對前文裝機容量做出評價。

其次,需要對項目經濟收益進行分析。在自發自用余電上網模式下,可對項目發電節約電費產生收益和售電收益數據進行分析,并利用IRR函數進行財務效益計算。

以銀川市B項目為例,B項目2022年1～12月消納情況及收益情況如表3。

表3 B項目發電消納情況及收益情況

由表3可得,B項目裝機容量29.12kWp,自用電占比93.25%,裝機容量較為合理,自用電占比優良,但可能導致發電淡季發電量小于用電量的情況,可根據實際情況增容。

用IRR函數對該項目進行財務效益計算,可得出B項目財務內部收益率為8%,靜態投資回收期12.52年,財務效益情況優良。

5.3 項目可靠性后評價

在實際運行過程中,分布式光伏存在跳閘、設備異常關閉等情況,因此項目可靠性應在項目后評價中詳細分析。項目運行可靠性主要包括電池板完好率、設備運行率兩項。若電池板完好率、設備運行率較低,應做故障、缺陷分析。

5.4 影響后評價

項目影響后評價主要是對分布式光伏項目的節能減排效益。分布式光伏項目每發1 kW·h電,應節約了0.4 kg標準煤或0.379 L柴油,同時減少污染排放0.272 kg碳粉塵、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫、0.015 kg氮氧化物,節約4 L凈水[6]。

5.5 綜合后評價[7]

項目綜合后評價表見表4。

表4 項目綜合后評價表

6 結束語

光伏發電項目管理不僅要從經濟、技術、管理全方位進行管理,還要從項目的立項決策、設計階段、施工階段、竣工驗收到運營階段的全過程進行管理。構建項目管理體系,不僅能夠有效提高管理者在管理項目時的水平,而且還能有效滿足現代社會對企業的要求。在構建項目管理體系時,應當充分遵循體系的有效性、全面性原則,從而有效地解決項目的實際問題。