分布式光伏电站经济性分析
郭晨晨1 张宇翀1 郭亚茹1 王驰中2 高鑫2
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郭晨晨1 张宇翀1 郭亚茹1 王驰中2 高鑫2,. 分布式光伏电站经济性分析[J]. 中国能源进展,20239. DOI:10.12721/ccn.2023.157077.
摘要: 随着光伏产业的不断发展,光伏发电各环节成本下降,对光伏电站的经济性提出了更高的要求。对山东省某7.41 MW分布式光伏电站投资和经济评价进行研究,通过经济性分析,得出该项目全投资内部收益率(税前)为6.04%,资本金内部收益率为6.92%,该项目具有良好的经济效益。并进行敏感性分析,得出投资、发电量及电价在基准收益率下变化的临界值,以期为光伏工程的研究和应用提供理论参考。
关键词: 分布式光伏;投资决策;经济性分析;敏感性分析;内部收益率
DOI:10.12721/ccn.2023.157077
基金资助:本论文为国家能源集团国际工程咨询有限公司项目“光伏发电工程技术经济性动态分析平台研发”研究成果,项目编号:E860000047

引言

国家主席习近平在第75届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话提出,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。根据我国“十四五”规划和2035年远景目标建议,中国将推动能源清洁低碳安全高效利用,加快新能源、绿色环保等产业发展,促进经济社会发展全面绿色转型[1, 2]。

2019年国家发改委和国家能源局联合下发《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》。文件中明确,有关省级能源主管部门结合本地区资源、消纳、新技术应用等条件组织开展不需要国家补贴的平价上网风电、光伏发电项目建设。国家发改委、国家能源局将及时研究总结各地区的试点经验,根据风电、光伏发电的发展状况调整完善有关支持政策和管理机制[3]。该通知的发布标志着我国风电和光伏产业正式开启平价上网时代。

与其他常规能源相比,太阳能光伏发电具有明显的优越性[4]。我国具有丰富的太阳能资源。我国总面积的2/3属于接受太阳总辐射量较佳的一、二、三类地区。除四川盆地、贵州省资源稍差外,西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏和内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区,东部、南部及东北等其他地区都是太阳能资源较富和地区[5]。构建光伏发电项目的投资决策和经济性分析模型,对于产业政策制定及行业良性健康发展具有重要意义。

冯晓丽对某实际光伏电站运行数据进行分析,设计并优化了梯次利用电池储能系统容量,并对该储能系统项目投资的经济性进行评价[6]。刘叶茜利用经济性能分析评价模型,对光伏电网发配电的运行、规划、降损等各个环节进行经济性评价[7]。杨昌辉采用平准化发电成本(LCOE)模型对当地分布式光伏项目在5种不同细分电价情景下的经济性进行研究对不同城市项目的经济性进行了测算和比较[8]。陈志杰对某光伏电站总体设计方案、主要经济指标和风险进行分析,探讨光伏项目投资决策需重点关注的问题[9]。

本文对山东省某7.41 MW分布式光伏电站项目投资进行分析,通过经济性分析、敏感性分析对该项目可行性进行评估,为光伏项目的前期规划提供技术参考。

1 项目概况

1.1 工程概况

该项目位于于山东省济南市,装机容量为7.41 MW,本项目租用农户屋顶建设光伏发电系统,不涉及征地,不新增建设用地。

1.2 太阳能资源分析

山东省具有丰富的太阳能资源,省内太阳能资源以济南、德州、聊城等地区最为丰富,沿海地区次之,鲁西南地区虽相对省内中部和东部太阳辐射量和日照小时数偏低,但在全国范围内仍属于太阳能资源较好的地区,同样具有开发价值。山东年平均日照时数的分布和云量的分布特点相反,从北往南减少,变化梯度,大致呈西南-东北走向,全省变化范围为2200至2800h。半岛的中东部和鲁北的大部分地区在2600至2800h之间;鲁南最少,多数在2200至2400h之间变化,其它地区多在2400至2600h之间,其中蓬莱以2807h居全省之首,鲁西南的成武只有2148h,是全省最少,也是唯一不足2200h的区域。

由于场址属地气象站无辐射观测数据,以SolarGIS场址太阳能辐射数据作为评价依据。本项目场址区域属温带季风气候区,具有明显的季节变化和季风气候特征,光照充足。场址区域多年平均年太阳总辐射为5157.1MJ/m2。根据我国《太阳能资源等级评估方法》确定的评级标准,场址区域属于太阳能“很丰富带”,具备很好的开发前景[10]。

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1.3 发电量分析

本项目按25年运营期考虑,组件输出功率衰减首年为2.0%,以后每年以0.55%线性衰减,20°倾角下的太阳能辐射量为5902.2MJ/m2。项目各年发电量计算表如表2所示。

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由于项目所在地电网用电负荷较高,本项目装机规模较小,可在本地电网内就近消纳。根据全国新能源消纳监测情况,2022年山东省光伏利用率99.5%,总体上利用率较高,消纳能力具有一定保障,综合考虑本项目规模,本项目光伏利用率暂按100%考虑。

2 投资估算

2.1 条件概述

计划安装600 W单面单晶硅组件12354块,20 kW组串式逆变器296台,400/10 kV柱上变压器20台。本项目资本金比例为20%,其余考虑银行融资。本工程动态总投资为3037.41万元,单位千瓦动态投资4097.74 元/kW,建设期利息13.05万元。工程静态投资3024.21万元。

2.2 基本预备费

依据《光伏发电工程设计概算编制规定及费用标准》中的规定,以设备及安装工程投资、建筑工程投资、其他费用三部分费用之和及相应费率计算,投资估算基本预备费费率按2%计取。

2.3 投资概况

设备购置费为2139.15万元,占静态投资的70%;安装工程费为588.02万元,占静态投资的20%;建筑工程费为126.91万元,占静态投资的4%;其他费用为123.78万元,占静态投资的4%;基本预备费为59.56万元,占静态投资的2%。

本项目装机规模为7.41 MW,年均发电量9107.9 MWh,年均利用小时数1228.7 h。本项目计算期26年,其中建设期1年,运营期25年。折旧年限20年,残值率0%。运维费运营期1至3年0.042 元/W,4-8年修理费0.045 元/W,9-14年修理费0.048 元/W,15-25年修理费0.051 元/W。屋顶租金为61.77 万元/年。

本项目电价为山东省脱硫脱硝标杆上网电价0.3949元/kWh(含税)。

3 经济性分析

3.1 经济性评价指标

3.1.1 财务内部收益率(Financial Internal Rate of Return,FIRR)

财务内部收益率指的是能够使整个计算期内各年的净现金流量现值之和为零时所对应的收益率(或者折现率),即此时的FIRR[11, 12]。财务内部收益率的表达式如下:

33.png                              (1)

式中:CI为现金流入量;CO为现金流出量;(CI-CO)为第t期的净现金流量;n为项目计算期。

3.1.2 财务净现值(Financial Net Present Value,FNPV)

财务净现值是指储能项目按照行业的基准收益率将项目生命周期内每年的净现金流量折算到项目投资起始点时的现值之和[13]。财务净现值表达式如下:

34.png                       (2)

式中:ic为设定的折现率。

3.1.3 项目投资回收期(Pt)

所谓投资的回收期是一个特殊的、无可替代的评价绝对盈利能力的指标。项目投资回收期表达式如下:

1740020024787086.png                            (3)

式中:t1为各年累计净现金流量首次为正值或零的年数。

3.2 经济性分析结果

本项目在上网电价为0.3949 元/kWh、年利用小时1228.7 h,销售收入满足发电总成本、销售税金及附加、所得税、企业法定公积金、贷款偿还的情况下,测算项目全投资财务内部收益率为6.92%。详细结果如表3所示。

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由表可知,该项目全投资内部收益率(税前)为6.04%,资本金内部收益率为6.92%。超过基准收益率。资本金投资回收期为11.94年。该项目有较好的经济效益。

3.3 敏感性分析

对影响项目经济效益的主要敏感性因素:投资、上网电量、电价进行敏感性分析。在控制资本金内部收益率为6.5%的条件下,各敏感因性因素变化如表4所示。

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由上表可知,当投资增加52.74万元(上升1.71%)至3076.95万元,当年平均利用小时数减少14.40小时(减少1.19%)至1195.80小时,当项目综合电价减少0.0047元/kWh(减少1.19%)至0.3902元/kWh,项目资本金内部收益率仍可以达到6.5%。

3.4 偿债能力、盈利能力及财务生存能力分析

3.4.1偿债能力分析

经效益分析测算,本项目利息备付率为2.37,偿债备付率为1.01,均大于1,表明该项目能够利用息税前利润保障利息的偿付,有较强的偿债能力。

3.4.2盈利能力分析

本项目运营期为25年,基于上网电价为0.3949元/kWh(含税)进行经济效益分析测算,项目全部投资财务内部收益率(所得税前)为6.04%,全部投资财务净现值(所得税后)为104.41万元,投资回收期(所得税后)为13.4年,项目资本金财务内部收益率6.92%。项目投资财务净现值大于零,表明项目投产后具有较好的盈利能力。

3.4.3财务生存能力分析

还款期间,累计盈余资金均为正值;除还款末期部分年份外,净现金流量均为正值,有足够的净现金流量维持项目正常运营,财务生存能力良好。

4 结论

通过对某分布式光伏电站发电项目进行分析和投资决策,完整构建了光伏电站项目投资模型和经济性分析模型,并对该项目进行了财务评价,得到了以下结论:

(1)本项目太阳能资源条件好,接入系统相对便利,现阶段电量消纳基本有保障。按照综合电价0.3949 元/kWh测算,项目全投资内部收益率(税前)为6.04%,资本金内部收益率为6.92%,该项目具有良好的经济效益。

(2)以6.5%作为基准内部收益率,当项目综合电价减少0.0047元/kWh(减少1.19%)至0.3902元/kWh时,项目资本金内部收益率仍可以达到6.5%,满足收益率需求。项目具有一定的抗风险能力。

(3)该项目利息备付率为2.37,偿债备付率为1.01,具有较强偿债能力;内部收益率超基准指标,投产后具有较好的盈利能力;还款期间,累计盈余资金均为正值,财务生存能力良好。

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