（国网金华供电公司 浙江省金华市 321000）
摘要：随着常规能源供应的日益紧张和环保呼声的高涨，发展分布式新能源已成为世界各国促进节能减排的重要举措之一。2018年5月31日《关于2018年光伏发电有关事项的通知》（发改能源〔2018〕823号）文件的出台，加快了光伏补贴退坡进程，促使我国光伏发电由最初依赖政策补贴逐渐向电力市场平价上网过渡。本文分析了目前国内分布式光伏各种商业运营模式实际应用情况和影响投资成本效益的因素，提出分布式光伏项目经济性评价流程，建立了不同商业运营模式分布式光伏项目的经济性评估模型并通过实际案例的成本效益论证。依据模型分析了补贴退坡情况下不同商业运营模式分布式光伏项目的投资效益以及未来发展趋势，帮助投资者选择对自身盈利最大化的商业运营模式。
关键词：分布式光伏；商业运营模式；全寿命周期费用；投资效益；敏感性
Economic analysis of business operation mode of distributed photovoltaic project
Cao jun，tang jinyuan
（state grid jinhua power supply company，jinhua city，zhejiang province 321000）
ABSTRACT：With the increasingly tight supply of conventional energy and the upsurge of the voice of environmental protection，the development of distributed new energy has become one of the important measures to promote energy conservation and emission reduction in the world. On May 31，2018，the "notice on matters related to photovoltaic power generation in 2018"（development and reform energy [2018] no. 823）was issued，which accelerated the downhill process of photovoltaic subsidy，and promoted China's photovoltaic power generation from the initial dependence on policy subsidies to the power market parity online transition gradually. This paper analyzes the actual application of various business operation modes of distributed photovoltaic in China and the factors affecting the investment cost and benefit，proposes the economic evaluation process of distributed photovoltaic projects，establishes the economic evaluation model of distributed photovoltaic projects with different business operation modes，and demonstrates the cost and benefit through practical cases. According to the model，the investment benefit and future development trend of distributed photovoltaic projects with different business operation modes under the condition of subsidy retreat are analyzed to help investors choose the business operation mode that maximizes their own profits.
KEY WORDS：distributed PV system；business operation mode；life cycle cost；investment Efficiency；sensitiveness
引言
2013年起，我国连续3年新增光伏装机容量超过1000万千瓦，到2015年底，我国光伏发电累计装机容量达4318万千瓦，超过德国成为世界光伏装机第一大国，2017年新增光伏装机容量5360万千瓦，占全世界光伏装机容量的53.5%，累计装机容量超1.3亿千瓦。从2010年至2018年，太阳能电池每年绝对效率平均提升0.3%左右，高效多晶太阳能电池产业化平均效率从17.5%提升至20.8%，单晶太阳能电池产业化平均效率从18.3%提升至21.5%。随着太阳能电池效率持续提升，太阳能电池组件成本也在大幅下降。2010年，我国太阳能电池组件的平均成本为12元/W，到2018年上半年，太阳能电池组件的平均成本为2.2元/W，8年时间成本下降幅度达82%。
分布式光伏已在欧洲、美国、日本等多个国家和地区得到较好发展。我国提出在“十三五”期间，按照分散开发、就近消纳为主的原则布局分布式光伏项目。预计2020年，太阳能发电累计装机容量达到2.5-3亿千瓦，建成100个典型特征的分布式光伏应用示范区。因此，针对我国分布式光伏商业化投资，研究并完善相关投资机制，系统化分析分布式光伏的经济效益，对于指导分布式光伏投资有着重要意义。
分布式光伏项目是一项复杂的系统工程，其在运营过程中涉及多方经济主体，包括第三方光伏投资商、用户、电网公司，根据投资运营主体和结算模式的不同，我国光伏发电的商业模式主要以自发自用（自投资）、自发自用（合同能源管理）、全额上网（租赁或分成）三种商业模式为主。每一种商业模式又包含多个影响参数，各个参数之间相互关联、相互支撑、相互影响，而每一项参数的变动都会影响投资成本效益。
本文综合考虑分布式光伏发电的商业运营模式，对价格动态、日照年有效利用小时数、用户自用电比例、项目全周期成本、用电负荷情况、电网销售电价等因素进行分析，提出一种采用并网成本/效益方法评价分布式光伏发电商业运营模式经济性的方法；建立不同商业运营模式下光伏发电并网成本/效益经济性评估模型，并以实际案例验证评估模型的有效性。
本文的研究成果有助于解决分布式光伏发电在不同运营模式下投资可行性问题，为投资方提供数据参考依据，投资方经过综合考虑选择一种盈利最大化的商业运营模式。
1 我国分布式光伏商业运营模式
1.1 分布式光伏商业运营模式种类
根据投资运营主体和结算模式的不同，归纳起来光伏发电的商业模式主要以自发自用（自投资）、自发自用（合同能源管理）、全额上网（租赁或分成）三种为主。
1.2 典型商业运营模式
1.2.1 自发自用（自投资）模式
自发自用（自投资）模式，即用户自己投资建设光伏项目，所发电量优先自用，多余电量上网，不足电量由电网提供。分布式电源和用户位于同一地点且为同一法人。在这种模式下，用户所发电量优先自用，多余电量按照当地燃煤脱硫机组标杆电价卖给电网企业，同时按全电量获得政府补贴；电网企业以当地销售目录电价收取下网电量电费。目前，这些由用户自己投资的项目主要靠政府补贴和节省电费收回投资成本。这种模式的投资群体主要为用电装机规模较大，有节能意愿又具备较高支付能力的工商业用户。
1.2.2 自发自用（合同能源管理）模式
自发自用（合同能源管理）模式，即光伏发电系统的投资、安装、运营均由第三方负责，所发电量优先满足用户使用，多余电量上网。投资者按全电量获得政府补贴，光伏多余电量按照当地燃煤脱硫机组标杆电价由供电企业收购，同时投资方通过向用电主体收取自用电量电费的方式获取相应收益，电费价格一般为网售电价的80%-85%。目前，这种商业模式主要靠政府补贴和向用电企业收取折扣电费收回投资成本。这种模式适用对象为用电装机规模较大，有节能意愿但无能力支付初期投资资金的工商业用户。
1.2.3 全额上网（租赁或分成）模式
全额上网模式，即第三方投资方负责光伏发电的投资、建设和运维，享有光伏发电的经营权，所发电量全部送入公共电网，供电企业负责全额收购光伏所发电量。全额上网（租赁）模式即第三方投资者以每平米单价租用企业屋顶。全额上网（分成）模式即一方（多方）与产权者共同出资、收益按约定比例共享的模式，也可以第三方投资者在免租金前提下，将发电总收益的8%-10%分享给屋顶产权方。光伏发电系统的投资、安装、运营均由第三方负责，投资者通过按全电量获得政府补贴，全电量由供电企业按照当地燃煤脱硫机组标杆电价收购的方式获取相应收益。目前，这种商业模式主要靠政府补贴和供电企业全电量收购收回投资成本。这种模式适用对象为用电装机规模小，但场地较大且无能力支付初期投资资金的用户。
2 影响投资成本效益因素分析
2.1 销售电价
根据2018年9月1日起执行的最新《浙江省电网销售电价表》可以发现：居民生活用电（一档）电价0.538元/度，其中峰时电价0.568元/度、谷时电价0.288元/度；大工业用电电价0.6644元/度，其中尖峰电价1.0824元/度、高峰电价0.9004元/度、谷时电价0.4164元/度；一般工商业及其他用电电价0.7396元/度，其中尖峰电价1.2376元/度、高峰电价0.9396元/度、谷时电价0.4276元/度。对于采用自发自用模式的光伏用户而言，企业（或居民）年节约电费=（年发电量-年上网电量）×相应销售电价。
2.2 最新补贴政策
1000万千瓦指标规模内自发自用余量上网型分布式光伏发电项目上网电价及发电补贴：浙江省当前自发自用余量上网型分布式光伏发电项目执行标杆上网电价是0.4153元/千瓦时（含税），自5月31日（含）起，新投运分布式光伏发电项目执行国家补贴0.32元/千瓦时（含税）、省全电量度电补贴0.10元/千瓦时（含税）。
企业（或居民）年补助电费=年发电量×（国家补贴+省级补贴）；
企业（或居民）年上网电费=年上网电量×上网电价。
全额上网型分布式光伏发电项目上网电价：自5月31日（含）起新投运的全额上网型分布式光伏发电项目，执行2018年所在资源区光伏电站上网电价。III 类资源区（含浙江省）光伏电站2018年上网电价是0.7元/千瓦时（含税）。
企业（或居民）年上网电费=年上网电量×上网电价。
2.3 光伏全寿命周期成本
分布式光伏项目的全寿命周期可划分为四个阶段（可研阶段、设计阶段、建设阶段、生产运营阶段），而分布式光伏项目全寿命周期成本即指项目从可研到退役的全过程所需的成本费用，可分为初期投资成本、运行维护费用、设备折旧费用、税收成本、不可预见费用等。
①光伏发电系统的初期投资成本：主要包括光伏组件和逆变器的生产、安装成本以及施工辅助成本、建筑工程费用、勘探设计等其他费用，用数学表达式为：
④税收成本：是指一个光伏项目在并网投运后，因盈利而需要交纳的企业所得税。
⑤不可预见费用：是指在项目建设期间，可能发生的风险而导致建设费用增加或在并网投运后由于不确定因素导致的收益降低的部分。
本文的经济性评估模型中，将初期投资成本、运行维护费用、设备折旧费、税收成本、不可预见费用等统称为综合成本。
2.4 年有效利用小时数
光伏项目考虑其组件的安装倾角、太阳辐射量、气候条件等因素，在不同的地区的日照有效利用小时数也不尽相同，用数学表达式为：
根据上述数据显示，自用比例最低为81.98%，最高为97.51%，平均高达85%以上。可以推断出，大多数企业更倾向选择内部消纳大部分发电量，少部分未及时消纳的电量上网的模式。由于工商业用户用电量大，销售电价远高于上网电价，因此，光伏项目发电量的自用比例越高，其经济效益将越显著。
2.7 第三方分享效益
第三方分享效益比较典型的有屋顶租赁、电价折扣、收益分成3种，其中租金、电价打折比列、收益分成比例均对投资效益/成本的比值产生一定的影响。
3 光伏项目经济性评估模型及分析流程
3.1 经济性评估模型
以现行权威的国网光伏计算器为基础构建光伏项目经济性评估模型。优化输入参数，将国网光伏计算器中的输入参数屋顶类型、屋顶面积两项参数合并优化为装机容量，将年用电量优化为自用比例，使数据更加直观。
从国网光伏计算器测算的6项（安装地址、屋顶类型、屋顶面积、年用电量、补贴信息、用电价格）输入参数（图1所示），扩展为16项（安装地址、装机容量、用电价格、自用比例、单位成本、光照时间、上网电价、设备折旧、电价打折比例、租金、投资分成比例、运维费用、折旧费用、补贴信息、贷款信息、衰减率）输入参数，使测算结果更加精确；输出结果方面进行优化，精确到每年收益明细，同时引入第三方投资的商业模式，将国网光伏计算器原有的两种商业模式（自投资自发自用、自投资全额上网）扩展为自发自用（自投资）、自发自用（合同能源管理）、全额上网（租赁）、全额上网（分成）四种商业模式。
图2 经济性评估模型
通过调研归纳社会上应用的商业模式，分析各因素在效益经济性评估模型中的运算规则，总结出四种商业运营模式计算收益公式，建立以分布式光伏投资方为主体，适用于自发自用（自投资）、自发自用（合同能源管理）、全额上网（租赁）、全额上网（分成）四种商业模式的普遍使用的效益经济性评估模型，如图2所示：
输入参数：安装地址、装机容量、用电价格、自用比例、单位成本、光照时间、上网电价、设备折旧、电价打折比例、租金、分成比例、运维费用、折旧费用、补贴信息、贷款信息；
输出参数：建设成本、成本回收年限、发电量、节省电费、售电电费、上网电费、补贴收益、收益、年收益率、累计收益率、净收益、净收益率、累计净收益率。
1、建设成本=装机容量*项目单位成本；
2、成本回收年限=净收益率首次大于100%对应年数；
3、发电量=装机容量*光照时间*（1-0.8%）（n-1）；
4、节省电费=发电量*自发自用比例*用电电价；
5、售电电费=发电量*自发自用比例*用电电价*电价打折比例；
6、上网电费=发电量*（1-自发自用比例）*上网电价；
7、补贴收益=国家补贴*发电量+省级补贴*发电量+地方补贴*发电量；
8、收益=节省电费（售电电费）+上网电费+补贴收益；
9、年收益率=当年收益/建设成本；
10、累计收益率=（∑收益）/建设成本；
11、净收益=收益-贷款-设备运维折旧费用-租金；
12、净收益率=当年净收益/建设成本；
13、累计净收益率=（∑净收益）/建设成本；
3.2 经济性评估模型分析流程
本文根据成本/效益经济性评估方法，提出分布式光伏发电并网的成本效益分析流程如图3所示：
图3 经济性评估模型分析流程图
主要包括以下步骤：
①根据太阳能资源状况、城市或区域发展规划确定光伏发电安装地区。
②依据项目安装地区太阳能资源状况和该光伏用户的日常负荷特性情况，进行光伏发电出力与负荷曲线的匹配分析。
③列出备选的光伏商业运营模式，分析每种商业运营模式的可行性及优缺点。
④明确光伏发电在不同商业运营模式下的边界条件和计算参数，如补贴政策、设备造价、电价等。
⑤计算光伏发电在不同商业运营模式下的成本构成，主要包括光伏发电的初期投资及其运行维护费用、贷款利息、屋顶租金等。采用不同的运营模式，投资者的成本构成会有所不同。
⑥计算光伏发电在不同运营模式下的收益构成，主要包括光伏发电上网电量收入和政府补贴，此外还包括节省的电费收入。采用不同的运营模式，投资者的收益构成会有所不同。
⑦计算光伏发电在不同商业运营模式下的收益和全寿命周期成本的比值。
最终，通过以上步骤分析每种方案的盈亏情况，从而选出经济性最优的商业模式。
4 经济性评估模型论证
4.1 实际案例
4.1.1 案例一：居民光伏客户王*文（户号：***0058090），光伏装机容量8.58kW，消纳方式为“自发自用、余电上网”。项目由客户出资，鉴于项目投产日期为2016年12月2日，2016年投资综合单价为：8元/W，总投资金额68640元。项目享受2016年底并网时的国家补贴0.42元/度，浙江省补贴0.1元/度，享受补贴时间20年。
通过营销系统发电客户电费信息查询，该用户2017年（首年）发电量：9698kWh；上网电量：7992kWh；上网电费：3319.07元；补助电费：5042.96元；应付电费：8362.03元。如表2所示：
表2 项目首年发电、上网电量信息
4.1.2 案例二：浙江海王***有限公司（户号：***0050518），光伏装机容量610kW，380V并网，消纳方式为“自发自用，余电上网”。由武义中***科技有限公司投资，合同能源管理采用电价折扣模式，折扣为8折。鉴于项目投产日期2016年2月4日，2016年投资综合单价为：6.6元/W，总投资金额：402.6万元。因项目采用电价打折模式，该项目享受国家补贴0.42元/度，浙江省补贴0.1元/度，补贴时间20年。
通过营销系统发电客户电费信息查询，该用户2016年3月—2017年2月（首年）发电量：596999kWh；上网电量：24420kWh；上网电费：10141.64元；补助电费：310439.48元；应付电费320581.12元。如表3所示：
表3 项目首年发电、上网电量信息
4.1.3 案例三：浙江周***机电有限公司（户号：***0062805），总装机容量2000kW，10kV并网，消纳方式为“全额上网”。由武义杉***光伏有限公司投资，鉴于项目投产日期2017年6月28日，2017年投资综合单价为：5.8元/W，总投资金额：1160万元。采用屋顶租赁模式，租赁单价为60元/kW/年，项目享受国家补贴0.42元/度，浙江省补贴0.1元/度预结算，补贴时间20年。
通过营销系统发电客户电费信息查询，该用户2017年8月—2018年7月（首年）发电量：1878210kWh；上网电量：1878210kWh；上网电费：780020.6元；补助电费：976669.2元；应付电费1756689.8元。如表4所示：
表4 项目首年发电、上网电量信息
4.1.4 案例四：浙江武***器制造有限公司（户号：***0064390），总装机容量998kW，380V并网，消纳方式为“自发自用，余电上网”。由浙江武***器制造有限公司出资，鉴于项目投产日期2017年9月28日，投资综合单价为：5.5元/W，总投资金额5489万元。项目享受国家补贴0.42元/度，浙江省补贴0.1元/度，补贴时间20年。
表5 项目首年发电、上网电量信息
通过以上案例可以发现，经济评估模型测算的收益率与用户实际收益率基本相符，误差范围合理，可以证明该经济效益评估模型具有有效性。
5 各因素对光伏效益的敏感性分析
在分布式光伏项目中，包含着各种不确定因素，主要有：装机成本、年有效利用小时数、上网电价、补贴电价、运营成本、售电电价、发电自用比例、贷款成本、电价折扣部分等。对此，我们将以上可变因素进行敏感性分析：
当前光伏项目建设综合单价4.5元/瓦，租金60元/千瓦，用电电价0.9004元/度，电价折扣80%，自用比例为90%，年均衰减率0.8%，上网电价0.4153元/度，补贴电价为0，年利用小时数1050小时。按照以上数据，将其中某个因素作为变量，其余作为定量输入模型进行分析。
5.1 补贴敏感性分析
图9 自用比例与成本回收周期关系图
结论：①全额上网模式直接接入公共电网，成本回收周期与用户用电无任何联系，故其成本回收周期不受用户用电情况变化而变化。②自发自用、余电上网模式的分布式光伏项目，其成本回收周期将随着自用比例的增长而逐步降低，极端情况下成本回收周期相差一倍之多。可见，自用比例亦是影响投资者成本回收周期的重要因素之一。③对于采用合同能源管理模式由第三方投资的分布式光伏项目，由于其发电时段均处于企业用电高峰时段，即使电价打折也有较高的收益，消纳电量比例的高低可使成本回收周期相差三年之多（消纳比例20%和80%比较）。因此，第三方资本在采用合同能源管理模式建设分布式光伏项目时，应着重考虑企业自用比例这一项敏感因素。
5.3 用电电价敏感性分析
图12 年有效利用小时数与成本回收周期关系图
结论：①年有效利用小时数对效益的敏感性不高，同一地区的光照情况基本一致。②按照50h的区间估算，年有效利用小时数对成本回收年限影响大概在半年左右。因此，年有效利用小时数是影响投资者成本回收周期的次要因素。
5.6 上网电价敏感性分析
表6 上网电价与成本回收周期关系表
综上，各影响因素对效益的敏感程度由大到小依次为：政府补贴>发电量自用比例>电网售电电价>装机成本>年有效利用小时数>上网电价>第三方分享效益>运营成本。
6 基于模型分析“5?31”新政策下光伏投资回报率
6.1 国家1000万千瓦指标规模内回报率分析
按照当前光伏项目建设综合单价4.5元/瓦，租金为60元/千瓦/年，用电电价0.9004元/度，电价折扣80%，自用比例为90%，年有效利用小时数1050小时。最新规模内项目的补助政策：国家补贴0.32元/度、浙江省补贴0.1元/度。将相关数据输入经济性评估模型可以得出：
6.4 投资者决策建议
自发自用（自投资）模式在没有政府补贴的情况下，自用比例若达到80%以上，成本回收周期为5年左右，且用电电价越高，成本回收周期越短，在各商业运营模式中最具投资价值，具有明显优势；自发自用（合同能源管理）模式在没有政府补贴的情况下，自用比例若达到80%以上，成本回收周期为6.5年左右，仍具备较大的投资价值，该种商业运营模式对第三方资本具有较大吸引力，具有投资可行性；全额上网模式在没有政府补贴的情况下，成本回收周期长达13年，在当前光伏发电电价补贴退坡的形势下，投资方对该种商业运营模式应慎重考虑。
7 结论
我国分布式光伏总装机容量呈逐年递增趋势，分布式光伏项目的商业运营模式也将逐步完善，激励政策的变化对光伏市场和企业影响巨大。研究结果表明：随着光伏组件价格的下降，即使在光伏补贴退坡的情况下，分布式光伏发电自发自用模式在我国仍具有较大的利润空间和发展前景。本文通过分布式光伏项目的经济性评估模型，从分布式光伏项目的投资商业模式、影响因素、成本效益各方面进行分析，帮助投资者选择对自身盈利最大化的商业运营模式。
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作者简介：曹俊，1989年12月，男，广东省英德市，工程师，主要从事配电网规划、运行和分布式光伏政策、并网方面的研究；
汤锦元，1974年7月，男，浙江省金华市，高级经济师，主要从事分布式光伏政策研究及其并网业务管理.。
论文作者:曹俊,汤锦元
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/16
标签：光伏论文; 电价论文; 分布式论文; 自用论文; 成本论文; 模式论文; 电费论文; 《河南电力》2018年23期论文;