光伏如何實現(xiàn)平價上網(wǎng)？本文主要如何降低度電成本、度電成本的下降速度角度進行闡述。
0 前言
我們首先要確定，平價上網(wǎng)中的“價”是多少。不同的電，價是不一樣的。
圖1：電價的分類
目前光伏的標桿電價在0.8~0.98元/kWh之間，上表中，
工商業(yè)電價：一般在1元/kWh左右，如果在工商業(yè)側(cè)并網(wǎng)，則光伏已經(jīng)實現(xiàn)了平價上網(wǎng)；
大工業(yè)電價：一般在0.6~0.9元/kWh之間，如果在大工業(yè)側(cè)并網(wǎng)，則光伏已經(jīng)接近實現(xiàn)了平價上網(wǎng)；
居民和農(nóng)業(yè)售電電價：由于享受國家的交叉補貼，價格較低，距離光伏電價還比較遠。
光伏實現(xiàn)平價上網(wǎng)的終極目標，是能在發(fā)電側(cè)跟火電的上網(wǎng)電價PK。目前，火電的脫硫標桿電價在0.25~0.5元/kWh之間，光伏標桿電價距離其還有很遠的距離。
光伏要實現(xiàn)“平價上網(wǎng)”，最快的途徑就是以分布式的形式在用戶側(cè)并網(wǎng)，這是煤電、水電、核電等形式所不具備的特長。因此，掃清分布式光伏發(fā)展的障礙，是光伏實現(xiàn)平價上網(wǎng)最有效的途徑。
一、度電成本的定義
如前言中所述，光伏電力的價格與火電相去甚遠，只有降低度電成本才能實現(xiàn)“平價上網(wǎng)”的終極目標。那什么是“度電成本”。我查閱了資料，找到兩種“度電成本”的定義。
定義一：國內(nèi)財務(wù)軟件常用的測算公式（公式1）
上述公式中，將總投資（初始投資扣除殘值后和25年運營成本加和）除以總發(fā)電量，非常簡單明了、易于理解。因此，在國內(nèi)的財務(wù)評價中被廣泛使用。但其缺點是沒有考慮資金的時間成本。
定義二：國際上的測算公式（公式2）
陳榮榮、孫韻琳等人在《并網(wǎng)光伏發(fā)電項目的LCOE分析》中，介紹了國際上的測算度電成本的計算公式。
注：公式2中字母的定義與公式1相同。
在公式2中，充分考慮了資金的時間價值，用折現(xiàn)率i將不同時間的成本都折成現(xiàn)值；同時，也考慮不同時間的發(fā)電量會帶來不同的現(xiàn)金流，因此也對發(fā)電量進行折現(xiàn)。這種計算方法的缺點是講解、計算都比較復(fù)雜。
個人認為，由于所有的資金都有使用成本，公式2更能體現(xiàn)電量真正的成本。由于國內(nèi)的財務(wù)分析均以公式1為基礎(chǔ)，為便于理解，本文也以公式1進行計算和分析。
然而，必須強調(diào)的是：由于未考慮資金的時間價值，
度電成本≠光伏電力成本≠合理利潤下的售電電價
因此，度電成本達到0.3元/kWh時，并不意味著可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)。
雖然度電成本不能等同于光伏電力成本，但其變化的趨勢可以反映光伏電力成本的變化趨勢。因為，下文通過對度電成本影響因素、程度的分析，來找出實現(xiàn)平價上網(wǎng)的途徑。
二、度電成本的影響因素
1前期條件
從公式1中可以看出，計算度電成本主要涉及的因素有6個。其中，固定資產(chǎn)殘值VR、第n年的折舊Dn基本是按比例取，第n年的運營成本An變化也相對較少。因此，式中變化最大的是三個量：I0、Pn、Yn。
為了探討上述三個變量對度電成本的影響，建立一個典型電站模型，主要前提條件為：
規(guī)模：50MWp 初始投資：8000元/kW
貸款比例：80% 利 率：5%
峰值小時數(shù)：1700h 系統(tǒng)效率：80%
組件衰減：10年10%、25年20%
2峰值小時數(shù)范圍
根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《2015年中國風能太陽能資源年景公報》，我國2015年，全國平均的固定式最佳傾角峰值小時數(shù)概況：
1）全國平均值為1710.2h。
2）東北、華北、西北及西南大部地區(qū)超過1400h，首年年利用小時數(shù)在1100h以上，其中新疆大部、青藏高原、甘肅西部、內(nèi)蒙古、四川西部及云南部分地區(qū)，超過1800h，首年的年利用小時數(shù)在1500h以上，局部超過 1800h；
3）四川東部、重慶、貴州中東部、湖南中西部及湖北西部地區(qū)，小于1000h，年利用小時數(shù)不足800h；
4）陜西南部、河南、安徽、江蘇、四川東部、湖北大部、江西、湖南東部、浙江、福建、臺灣、廣州、關(guān)系中南、貴州西南部的在1000～1400h之間，年利用小時數(shù)在800～1100h之間。
可見，我國不同地區(qū)的峰值小時數(shù)跨度大，本文在計算時采用1100~2300h區(qū)間。
3各變量對度電成本的影響
1）發(fā)電量的影響
下圖為初始全投資為8000元/kW時，不同峰值小時數(shù)對度電成本的影響。
圖2：不同峰值小時數(shù)下的度電成本
從上圖中可以看出，由于我國不同地區(qū)的峰值小時數(shù)跨度大，度電成本差異也非常大，1100h時為2300h時的2.4倍！
經(jīng)計算，當發(fā)電量
減少10%，度電成本增加11.2%；
減少20%，度電成本增加25.4%；
減少30%，度電成本增加49.9%。
2）初始投資的影響
下圖為不同初始投資時，不同峰值小時數(shù)的度電成本。
圖3：不同初始投資對度電成本的影響
從上圖可以看出：
資源越差地區(qū)，度電成本對初始投資的變化越敏感。
以峰值小時數(shù)1700h為例，初始投資
下降10%，度電成本下降8%；
下降20%，度電成本下降17%；
下降30%，度電成本下降25%。
3）貸款利率的影響
下圖為初始全投資為8000元/kW時，不同資源條件下，貸款利率對度電成本的影響。
圖4：不同貸款利率對度電成本的影響
從上圖可以看出：
1）資源越差地區(qū)，度電成本對利率變化越敏感。
2）貸款利率增加1個百分點，度電成本將升高3.6~10%。
貸款利率成本從5%~10%，
格爾木（2300h，資源最好）：度電成本增加了20.5%；
吳忠（2000h，一類區(qū)）：度電成本增加了20.5%；
遼陽（1700h，二類區(qū)）：度電成本增加了21.4%；
淮北（1400h，三類區(qū)）：度電成本增加了40.9%；
長沙（1100h，資源最差）：度電成本增加了52.2%。
4）系統(tǒng)效率的影響（影響發(fā)電量）
隨著技術(shù)的進步，光伏電站的系統(tǒng)效率一直在增加，如下圖所示。
表1：不同年代項目的PR值
2011年檢測德國100個電站，平均PR=84%，技術(shù)進步有望達到90%。國內(nèi)電站PR約在75~85%左右，雖然有氣象因素的影響，但仍有較大的提升空間。
下圖為不同系統(tǒng)效率時的度電成本如下圖所示。
圖5：不同系統(tǒng)效率對度電成本的影響
從上圖可以看出：
資源越差地區(qū)，度電成本對系統(tǒng)效率變化越敏感。
系統(tǒng)效率由90%變到75 % 時，
峰值小時為1700h，度電成本增加了22%；
峰值小時為1100h，度電成本增加了38%！
5）組件衰減率的影響（影響發(fā)電量）
根據(jù)組件衰減率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算了平均年衰減0.4%~0.8%時（線性衰減），對度電成本的影響。
圖6：不同組件衰減率對度電成本的影響
從上圖可以看出，衰減率的變化對度電成本影響較少。
組件效率年衰減由0.4%變到0.8% 時，
峰值小時為1700h，度電成本增加了5.4%；
峰值小時為1100h，度電成本增加了8.2%。
三、小結(jié)
不同因素對度電成本的影響如下圖所示。
通過對比發(fā)現(xiàn)：
發(fā)電量的變化對度電成本影響最大，之后以此為初始投資、貸款利率、系統(tǒng)效率，組件衰減效率影響最小。
采用提高發(fā)電量的技術(shù)，如跟蹤技術(shù)等，是降低度電成本的最有效措施；
獲得較低的貸款利率，是降低度電成本最直接的措施；
降低初始投資、提高系統(tǒng)效率、降低組件衰減相對比較困難，但是會帶來根本性的變化。
四、初始投資降低分析
1規(guī)模效應(yīng)
光伏組件的造價占了初始投資50%以上，直接影響項目的造價。根據(jù)Bob Swanson的光伏Swanson定律：光伏電池的成本在產(chǎn)量每上升3倍的時候會下降20%。
由于未找到光伏電池的產(chǎn)量、成本數(shù)據(jù)，本文選用的中國的裝機量、銷售價格來進行分析。
表2：規(guī)模效應(yīng)帶來的價格下降分析
雖然由產(chǎn)量到裝機量受出口因素影響，又成本到價格受市場因素影響，但從上表可以看出，光伏組件、逆變器的價格下降隨裝機容量的變化，基本符合Swanson定律。
根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)劃，中國2016年的裝機量可達到20~25GW，為2015年增加1.3~1.6倍，估計光伏組件、逆變器的價格會有10%~15%的下降。即光伏組件價格在3.2~3.6元/W之間，逆變器在0.2元/W左右。未來的裝機量應(yīng)該是一個穩(wěn)中有升的狀態(tài)，但很難出現(xiàn)倍數(shù)增長。因此，未來的光伏電池等成本肯定是穩(wěn)中有降，但不會大比例下降。
2高效組件的應(yīng)用
如上文所述，未來的主要設(shè)備成本不會出現(xiàn)大幅的下降，但這并不意味著“初始投資”不會出現(xiàn)大幅下降。除了設(shè)備的成本之外，高轉(zhuǎn)換效率是降低成本的另一有效手段。
下圖為主流多晶硅組件的光伏轉(zhuǎn)換效率變化曲線。
圖7：歷年主流光伏組件的光電轉(zhuǎn)化效率
主流光伏組件轉(zhuǎn)換效率由14.1%（230Wp）提高到16.2% （265Wp），1MW發(fā)電單元的并聯(lián)支路數(shù)量由218個變成172個，下降21.1%；即使在相同造價水平家，BOS成本（匯流箱、直流電纜、支架、基礎(chǔ)等配套設(shè)備）、土地成本下降約16% ，系統(tǒng)成本將下降約6~9%。
2016年，很多地方對光伏組件提出達到“領(lǐng)跑者計劃”標準：單晶17%、多晶16.5%，預(yù)計由此帶來的光伏系統(tǒng)成本降低1~3%。未來，整個行業(yè)由于光伏組件效率提升帶來的光伏電站成本降低可以期待。
3技術(shù)的進步
光伏系統(tǒng)電壓從1000V上升到1500V，預(yù)計可以使BOS成本下降約30%，光伏系統(tǒng)成本下降約10%。
光伏組件相對于后端電氣系統(tǒng)超配20%，可以使系統(tǒng)成本下降10%。
總之，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，光伏系統(tǒng)成本還有較大的下降空間。
4小結(jié)
綜上所述，2016年由于規(guī)模效應(yīng)、高效組件的采用，預(yù)計光伏的初始投資可以下降10%以上；技術(shù)進步由于還需時間考證，未大規(guī)模推廣，暫不考慮。
根據(jù)上一節(jié)的分析，初始投資下降10%，度電成本可以下降8%左右。
五、發(fā)電量提高分析
1跟蹤式支架的采用
目前，光伏支架廣泛采用的為固定式。除此之外，還有平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤、雙軸跟蹤、固定可調(diào)式等多種安裝形式。從2015年底，跟蹤式支架越來越受到投資者的重視。
下圖為不同地點、資源條件，相對于固定式支架，跟蹤式對發(fā)電量提高的實測數(shù)據(jù)。
圖8：不同經(jīng)緯度、海拔、資源條件下安裝方式對發(fā)電量的影響對比
根據(jù)上圖中的實測數(shù)據(jù)，
與最佳傾角的固定式安裝相比，
水平單軸跟蹤的發(fā)電量提升了17%~30%，
傾斜5°單軸跟蹤的發(fā)電量提升了21%~35%，
雙軸跟蹤的發(fā)電量提升了35%~43%。
雖然上述發(fā)電量的增加對比例子屬于個案，但可以說明不同安裝方式對于發(fā)電量的影響。
從上圖也可以看出：
在低緯度地區(qū)，通過對方位角的跟蹤，提高早晚的發(fā)電量會有較好的效果；而在高緯度地區(qū)，通過對高度角的跟蹤，提高不同季節(jié)的發(fā)電量，會有較好的效果。這從固定可調(diào)式的數(shù)據(jù)也可以看出。
固定可調(diào)式也在從2013年開始有較多的應(yīng)用。下圖為在不同緯度的地點，采用不同傾角時，月發(fā)電量的模擬情況。
圖9：高緯度、低緯度采用不同傾角時發(fā)電效果模擬
從上圖兩個緯度不同的地點，在高緯度地區(qū)，如果對支架傾角進行調(diào)節(jié)，則發(fā)電量增加如下表。
表3：某地支架采用不同傾角時發(fā)電量的變化
而如果在低緯度地區(qū)，傾角變化對發(fā)電量無影響。
因此，固定可調(diào)在高緯度地區(qū)有較好的發(fā)電量提升效果，在低緯度地區(qū)發(fā)電量幾乎無變化。
2逆變器、組件技術(shù)水平的提高
組串式逆變器、集散式逆變器，MPPT的跟蹤路數(shù)，提升輸出電壓等新概念，近幾年被逆變器廠家廣泛宣傳。
華為在他們的宣傳冊中稱，相對于集中式，他們的組串式逆變器強光下可以多發(fā)電10%以上！同時，很多場合也都宣傳，全年可以多發(fā)電4%以上。
禾望在他們的集散式逆變器宣傳冊上，也提出：集散式逆變器相對于集中式逆變器，系統(tǒng)效率提高3%；相對于組串式逆變器，成本下降15%以上。
雙面組件近期開始進入人們的視線。相同的BOS成本，由于雙面發(fā)電，如果地表反射率較好，可以提高10%以上的發(fā)電量。
3運維水平提升系統(tǒng)效率
1）智能監(jiān)控帶來的精細化管理
光伏電站面積大、人工管理無法精細化，一直是制約系電站統(tǒng)效率提高的因素。而智能監(jiān)控技術(shù)，包括智能設(shè)備、智能平臺，可以克服這一難題。
目前，智能匯流箱已經(jīng)被廣泛采用，從而可以時間將對電站的智能監(jiān)控水平提升至組串級別，實現(xiàn)隨時監(jiān)控每個支路的電流、電壓，有利于問題的及時發(fā)現(xiàn)、維修，從而提高系統(tǒng)PR值。
目前，國內(nèi)遠景、木聯(lián)能、MC、淘科等企業(yè)都依托云平臺開展大數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)，幫助客戶實現(xiàn)對項目的遠程智能監(jiān)控，節(jié)約運維成本、提高運維效率。
2）清洗水平的提高
關(guān)于灰塵對發(fā)電量的影響，由于大家的氣候條件不同，得出的結(jié)論也相差很大。圖4為不同文獻對于灰塵遮擋造成發(fā)電量損失的報道；表3為內(nèi)蒙某光伏電站清洗前后的發(fā)電量對比。
圖10：不同文獻對于灰塵遮擋造成發(fā)電量損失的報道
表4：內(nèi)蒙某電站清洗前后發(fā)電量對比
從圖10和表4可以看出，雖然大家不同地點、氣象條件下，灰塵遮擋造成的發(fā)電損失差異較大，但其數(shù)值均在3%以上。因此，根據(jù)光伏組件的污染程度進行定期清洗，大約可以提高3%以上的發(fā)電量。
4小結(jié)
綜上所述，由于跟蹤式支架、高效的逆變器和組件、智能監(jiān)控系統(tǒng)的采用，運維水平的提高，在不考慮限電的影響，預(yù)計光伏電站的發(fā)電量可以提高5%~15%。
根據(jù)上一節(jié)的分析，初始投資下降10%，度電成本可以下降11%左右。
六、結(jié)論
2016年，光伏項目的初始投資預(yù)期降低10%，度電成本可以下降8%左右；發(fā)電量預(yù)期提升5~15%，度電成本可以下降5~16%?？紤]到部分發(fā)電量提高技術(shù)會帶來初始投資的增加，綜合考慮，預(yù)期度電成本能下降10%左右。
七、考慮火電的隱形補貼，光伏已經(jīng)平價上網(wǎng)
1、火電排放的污染物
火力發(fā)電會排放“SO2、NOx、粉塵”等污染物，以及溫室氣體CO2。
根據(jù)環(huán)保部歷年的環(huán)保公告，在國家的大力投入下，我國的污染狀況逐年好轉(zhuǎn)。摘取《2014年中國環(huán)境狀況公報》中大氣污染物的部分內(nèi)容如下。
2014年，中央財政先后安排專項資金100億元，支持各地開展大氣污染防治。開展空氣質(zhì)量監(jiān)測的161個地級及以上城市中，共16個城市空氣質(zhì)量達標（好于國家二級標準），占9.9%；145個城市空氣質(zhì)量超標，占90.1%。其中，SO2達標城市比例為89.2%， NO2達標城市比例為48.6%，PM10達標城市比例為21.6%， PM2.5達標城市比例為12.2%。
1）SO2和NOx
全國二氧化硫、氮氧化物排放總量同比分別下降3.40%、6.70%。2014年全國SO2排放總量為1974.4萬噸，NOx排放總量為2078.0萬噸，來源如下表。
表5：2014年SO2和NOx排放來源分析
470個開展酸雨監(jiān)測的城市（區(qū)、縣）中，出現(xiàn)酸雨的城市比例為44.3%，酸雨頻率在25%以上的城市比例為26.6%，酸雨頻率在75%以上的城市比例為9.1%。 酸雨、較重酸雨和重酸雨的城市比例分別為29.8%、14.9%和1.9%。
2）粉塵
PM10年平均濃度達標城市比例為21.7%，同比上升2.4個百分點；日均濃度平均超標率為19.0%。PM2.5年均濃度達標城市比例為11.2%；日均濃度平均超標率為26.6%。
3）溫室氣體排放（來源于BP能源統(tǒng)計年鑒）
2014年，中國CO2排放量為97.61億噸，居世界第一，占世界CO2排放量的27.5%。這也給中國帶來了巨大的國際壓力。
可見，盡管我們國家投入很大，取得的成果也十分明顯，但我們大氣質(zhì)量達標的城市僅僅有9.9%！
2、污染的危害
SO2和NOx造成的酸雨，可使兒童免疫功能下降，慢性咽炎、支氣管哮喘發(fā)病率增加，同時可使老人眼部、呼吸道患病率增加；還可使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，小麥可減產(chǎn) 13% ~ 34%，大豆、蔬菜蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量下降；可使森林和其他植物葉子枯黃、病蟲害加重，最終造成大面積死亡。
粉塵的污染大家都感受深切，《蒼穹之下》熱播，就是受粉塵污染所害之人的共鳴；
CO2排放造成的溫室效應(yīng)，影響的是整個地球的生態(tài)，頻發(fā)厄爾尼諾現(xiàn)象、極端天氣都與之相關(guān)，所以全球190國家的元首才共同簽訂了《巴黎協(xié)定》。
因為粉塵污染，你需要買防霧霾口罩、去醫(yī)院治療呼吸道疾?。?
因為酸雨污染，糧食減產(chǎn)、建筑物和森林受破壞；
因為溫室氣體，南極的冰川已經(jīng)融化，海平面上升后有的人甚至會無家可歸。
我們?yōu)槲廴舅冻龅幕ㄙM之巨大，是難以衡量的！
3、火電的度電環(huán)境成本
從表1中可以看出，污染物并不都是火電排放造成的，但火電肯定占了非常重要的一部分。要計算火電的環(huán)境成本，有很多種方法。在此，引用了天津大學徐蔚莉等用“影子成本法”計算的火電污染物環(huán)境成本，如表2所示。
表6：火電的度電環(huán)境成本（單位：元/kWh）
火電的環(huán)境成本，需要權(quán)社會來承擔，你支付的防霾口罩錢、醫(yī)藥費，都在為火電的環(huán)境成本買單。換個角度來說，火電享受著全社會提供的、隱形的環(huán)境補貼。
為了減少火電的污染，國家也給更加環(huán)保的火電一些補貼。
如果火力發(fā)電機組按規(guī)定安裝脫硫、脫硝和除塵環(huán)保設(shè)施，排放標準達到排放要求，其上網(wǎng)電量在現(xiàn)行上網(wǎng)電價基礎(chǔ)上執(zhí)行脫硫、脫硝和除塵電價加價等環(huán)保電價政策。目前，脫硫電價加價標準為每千瓦時1.5分錢，脫硝電價為1分錢，除塵電價為0.2分錢，累計0.027元/度。
為鼓勵火電機組超低排放，對經(jīng)所在地省級環(huán)保部門驗收合格并符合上述超低限值要求的燃煤發(fā)電企業(yè)給予適當?shù)纳暇W(wǎng)電價支持。對2016年1月1日以前已經(jīng)并網(wǎng)運行的現(xiàn)役機組，對其統(tǒng)購上網(wǎng)電量加價每千瓦時1分錢（含稅）；對2016年1月1日之后并網(wǎng)運行的新建機組，對其統(tǒng)購上網(wǎng)電量加價每千瓦時0.5分錢（含稅）。
由表6可見，火電的隱形環(huán)境補貼約為5毛錢。同時，如果你達到超低排放，大約還可以有0.32元/kWh的明補。目前，國家給光伏的補貼如表7所示。
表7：三類電價區(qū)的光伏度電補貼估算
可見，國家給光伏的補貼也差不多是5毛左右，與火電的環(huán)境成本基本相同。從這個意義上來說，光伏已經(jīng)實現(xiàn)了平價上網(wǎng)。
