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1、由度电成本到平价上网（完整版） 原创 2016-07-03 王淑娟王淑娟 光伏如何实现平价上网？本文主要如何降低度电成本、度电成本的下降速度角度进行阐述。0 前言我们首先要确定，平价上网中的“价”是多少。不同的电，价是不一样的。图1：电价的分类目前光伏的标杆电价在0.80.98元/kWh之间，上表中，工商业电价：一般在1元/kWh左右，如果在工商业侧并网，则光伏已经实现了平价上网；大工业电价：一般在0.60.9元/kWh之间，如果在大工业侧并网，则光伏已经接近实现了平价上网；居民和农业售电电价：由于享受国家的交叉补贴，价格较低，距离光伏电价还比较远。光伏实现平价上网的终极目标，是能在发电侧跟火
2、电的上网电价PK。目前，火电的脱硫标杆电价在0.250.5元/kWh之间，光伏标杆电价距离其还有很远的距离。光伏要实现“平价上网”，最快的途径就是以分布式的形式在用户侧并网，这是煤电、水电、核电等形式所不具备的特长。因此，扫清分布式光伏发展的障碍，是光伏实现平价上网最有效的途径。一、度电成本的定义如前言中所述，光伏电力的价格与火电相去甚远，只有降低度电成本才能实现“平价上网”的终极目标。那什么是“度电成本”。我查阅了资料，找到两种“度电成本”的定义。定义一：国内财务软件常用的测算公式（公式1）上述公式中，将总投资（初始投资扣除残值后和25年运营成本加和）除以总发电量，非常简单明了、易于理解。因
3、此，在国内的财务评价中被广泛使用。但其缺点是没有考虑资金的时间成本。定义二：国际上的测算公式（公式2）陈荣荣、孙韵琳等人在并网光伏发电项目的LCOE分析中，介绍了国际上的测算度电成本的计算公式。注：公式2中字母的定义与公式1相同。在公式2中，充分考虑了资金的时间价值，用折现率i将不同时间的成本都折成现值；同时，也考虑不同时间的发电量会带来不同的现金流，因此也对发电量进行折现。这种计算方法的缺点是讲解、计算都比较复杂。个人认为，由于所有的资金都有使用成本，公式2更能体现电量真正的成本。由于国内的财务分析均以公式1为基础，为便于理解，本文也以公式1进行计算和分析。然而，必须强调的是：由于未考虑资金
4、的时间价值，度电成本光伏电力成本合理利润下的售电电价因此，度电成本达到0.3元/kWh时，并不意味着可以实现平价上网。虽然度电成本不能等同于光伏电力成本，但其变化的趋势可以反映光伏电力成本的变化趋势。因为，下文通过对度电成本影响因素、程度的分析，来找出实现平价上网的途径。二、度电成本的影响因素1前期条件从公式1中可以看出，计算度电成本主要涉及的因素有6个。其中，固定资产残值VR、第n年的折旧Dn基本是按比例取，第n年的运营成本An变化也相对较少。因此，式中变化最大的是三个量：I0、Pn、Yn。为了探讨上述三个变量对度电成本的影响，建立一个典型电站模型，主要前提条件为：规模：50MWp初始投资：
5、8000元/kW贷款比例：80%利 率：5%峰值小时数：1700h系统效率：80%组件衰减：10年10%、25年20%2峰值小时数范围根据中国气象局发布的2015年中国风能太阳能资源年景公报，我国2015年，全国平均的固定式最佳倾角峰值小时数概况：1）全国平均值为1710.2h。2）东北、华北、西北及西南大部地区超过1400h，首年年利用小时数在1100h以上，其中新疆大部、青藏高原、甘肃西部、内蒙古、四川西部及云南部分地区，超过1800h，首年的年利用小时数在1500h以上，局部超过1800h；3）四川东部、重庆、贵州中东部、湖南中西部及湖北西部地区，小于1000h，年利用小时数不足800h
6、；4）陕西南部、河南、安徽、江苏、四川东部、湖北大部、江西、湖南东部、浙江、福建、台湾、广州、关系中南、贵州西南部的在10001400h之间，年利用小时数在8001100h之间。可见，我国不同地区的峰值小时数跨度大，本文在计算时采用11002300h区间。3各变量对度电成本的影响1）发电量的影响下图为初始全投资为8000元/kW时，不同峰值小时数对度电成本的影响。图2：不同峰值小时数下的度电成本从上图中可以看出，由于我国不同地区的峰值小时数跨度大，度电成本差异也非常大，1100h时为2300h时的2.4倍！经计算，当发电量减少10%，度电成本增加11.2%；减少20%，度电成本增加25.4%；
7、减少30%，度电成本增加49.9%。2）初始投资的影响下图为不同初始投资时，不同峰值小时数的度电成本。图3：不同初始投资对度电成本的影响从上图可以看出：资源越差地区，度电成本对初始投资的变化越敏感。以峰值小时数1700h为例，初始投资下降10%，度电成本下降8%；下降20%，度电成本下降17%；下降30%，度电成本下降25%。3）贷款利率的影响下图为初始全投资为8000元/kW时，不同资源条件下，贷款利率对度电成本的影响。图4：不同贷款利率对度电成本的影响从上图可以看出：1）资源越差地区，度电成本对利率变化越敏感。2）贷款利率增加1个百分点，度电成本将升高3.610%。贷款利率成本从5%10%
8、，格尔木（2300h，资源最好）：度电成本增加了20.5%；吴忠（2000h，一类区）：度电成本增加了20.5%；辽阳（1700h，二类区）：度电成本增加了21.4%；淮北（1400h，三类区）：度电成本增加了40.9%；长沙（1100h，资源最差）：度电成本增加了52.2%。4）系统效率的影响（影响发电量）随着技术的进步，光伏电站的系统效率一直在增加，如下图所示。表1：不同年代项目的PR值2011年检测德国100个电站，平均PR=84%，技术进步有望达到90%。国内电站PR约在7585%左右，虽然有气象因素的影响，但仍有较大的提升空间。下图为不同系统效率时的度电成本如下图所示。图5：不同系统
9、效率对度电成本的影响从上图可以看出：资源越差地区，度电成本对系统效率变化越敏感。系统效率由90%变到75 %时，峰值小时为1700h，度电成本增加了22%；峰值小时为1100h，度电成本增加了38%！5）组件衰减率的影响（影响发电量）根据组件衰减率的统计数据，计算了平均年衰减0.4%0.8%时（线性衰减），对度电成本的影响。图6：不同组件衰减率对度电成本的影响从上图可以看出，衰减率的变化对度电成本影响较少。组件效率年衰减由0.4%变到0.8%时，峰值小时为1700h，度电成本增加了5.4%；峰值小时为1100h，度电成本增加了8.2%。三、小结不同因素对度电成本的影响如下图所示。通过对比发现：
10、发电量的变化对度电成本影响最大，之后以此为初始投资、贷款利率、系统效率，组件衰减效率影响最小。采用提高发电量的技术，如跟踪技术等，是降低度电成本的最有效措施；获得较低的贷款利率，是降低度电成本最直接的措施；降低初始投资、提高系统效率、降低组件衰减相对比较困难，但是会带来根本性的变化。四、初始投资降低分析1规模效应光伏组件的造价占了初始投资50%以上，直接影响项目的造价。根据Bob Swanson的光伏Swanson定律：光伏电池的成本在产量每上升3倍的时候会下降20%。由于未找到光伏电池的产量、成本数据，本文选用的中国的装机量、销售价格来进行分析。表2：规模效应带来的价格下降分析 虽然由产量到
11、装机量受出口因素影响，又成本到价格受市场因素影响，但从上表可以看出，光伏组件、逆变器的价格下降随装机容量的变化，基本符合Swanson定律。根据国家的相关规划，中国2016年的装机量可达到2025GW，为2015年增加1.31.6倍，估计光伏组件、逆变器的价格会有10%15%的下降。即光伏组件价格在3.23.6元/W之间，逆变器在0.2元/W左右。未来的装机量应该是一个稳中有升的状态，但很难出现倍数增长。因此，未来的光伏电池等成本肯定是稳中有降，但不会大比例下降。2高效组件的应用如上文所述，未来的主要设备成本不会出现大幅的下降，但这并不意味着“初始投资”不会出现大幅下降。除了设备的成本之外，高
12、转换效率是降低成本的另一有效手段。下图为主流多晶硅组件的光伏转换效率变化曲线。图7：历年主流光伏组件的光电转化效率 主流光伏组件转换效率由14.1%（230Wp）提高到16.2%（265Wp），1MW发电单元的并联支路数量由218个变成172个，下降21.1%；即使在相同造价水平家，BOS成本（汇流箱、直流电缆、支架、基础等配套设备）、土地成本下降约16%，系统成本将下降约69%。2016年，很多地方对光伏组件提出达到“领跑者计划”标准：单晶17%、多晶16.5%，预计由此带来的光伏系统成本降低13%。未来，整个行业由于光伏组件效率提升带来的光伏电站成本降低可以期待。3技术的进步光伏系统电压从
13、1000V上升到1500V，预计可以使BOS成本下降约30%，光伏系统成本下降约10%。光伏组件相对于后端电气系统超配20%，可以使系统成本下降10%。总之，随着技术的不断创新，光伏系统成本还有较大的下降空间。4小结综上所述，2016年由于规模效应、高效组件的采用，预计光伏的初始投资可以下降10%以上；技术进步由于还需时间考证，未大规模推广，暂不考虑。根据上一节的分析，初始投资下降10%，度电成本可以下降8%左右。五、发电量提高分析1跟踪式支架的采用目前，光伏支架广泛采用的为固定式。除此之外，还有平单轴跟踪、斜单轴跟踪、双轴跟踪、固定可调式等多种安装形式。从2015年底，跟踪式支架越来越受到投
14、资者的重视。下图为不同地点、资源条件，相对于固定式支架，跟踪式对发电量提高的实测数据。图8：不同经纬度、海拔、资源条件下安装方式对发电量的影响对比根据上图中的实测数据，与最佳倾角的固定式安装相比，水平单轴跟踪的发电量提升了17%30%，倾斜5单轴跟踪的发电量提升了21%35%，双轴跟踪的发电量提升了35%43%。虽然上述发电量的增加对比例子属于个案，但可以说明不同安装方式对于发电量的影响。从上图也可以看出：在低纬度地区，通过对方位角的跟踪，提高早晚的发电量会有较好的效果；而在高纬度地区，通过对高度角的跟踪，提高不同季节的发电量，会有较好的效果。这从固定可调式的数据也可以看出。固定可调式也在从2
15、013年开始有较多的应用。下图为在不同纬度的地点，采用不同倾角时，月发电量的模拟情况。图9：高纬度、低纬度采用不同倾角时发电效果模拟 从上图两个纬度不同的地点，在高纬度地区，如果对支架倾角进行调节，则发电量增加如下表。表3：某地支架采用不同倾角时发电量的变化而如果在低纬度地区，倾角变化对发电量无影响。因此，固定可调在高纬度地区有较好的发电量提升效果，在低纬度地区发电量几乎无变化。2逆变器、组件技术水平的提高组串式逆变器、集散式逆变器，MPPT的跟踪路数，提升输出电压等新概念，近几年被逆变器厂家广泛宣传。华为在他们的宣传册中称，相对于集中式，他们的组串式逆变器强光下可以多发电10%以上！同时，很多场合也都宣传，全年可以多发电4%以上。禾望在他们的集散式逆变器宣传册上，也提出：集散式逆变器相对于集中式逆变器，系统效率提高3%；相对于组串式逆变器，成本下降15%以上。双面组件近期开始进入人们的视线。相同的BOS成本，由于双面发电
