我國分布式光伏發(fā)電投資風(fēng)險分析

:在大力開發(fā)可再生能源以實現(xiàn)我國減排目標(biāo)的背景下，分布式光伏發(fā)電作為一個重要的發(fā)展對象，也顯示出了廣闊的發(fā)展空間。在過去的10 年中，光伏發(fā)電行業(yè)經(jīng)歷了前所未有的增長，通過國家能源局公布的最新數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，分布式光伏發(fā)電在2017 年迎來了屬于自己的“風(fēng)口”。然而，政府有關(guān)部門在發(fā)布的文件中明確指出，將降低2018 年1 月1 日之后投運(yùn)的分布式光伏發(fā)電項目的標(biāo)桿上網(wǎng)電價。2018 年5 月底，國家“三部委”又推出了“531”新政，即新投運(yùn)的分布式光伏發(fā)電項目標(biāo)桿上網(wǎng)電價和度電補(bǔ)貼均下調(diào)0.05 元/kWh( 扶貧項目除外)。

（來源：微信公眾號“太陽能雜志”ID：tynzz1980 作者：陳新輝 彭筱喆）

隨著我國政府對分布式光伏發(fā)電項目的補(bǔ)貼退坡加速，分布式光伏市場化時代逐步來臨，分布式光伏發(fā)電項目在今后的發(fā)展中無疑會面臨較大的投資風(fēng)險，因此，對其進(jìn)行風(fēng)險評價與控制研究顯得尤為重要，對減少分布式發(fā)電項目的投資風(fēng)險具有重要意義。本文綜合考慮了國家和地方分布式光伏電價補(bǔ)貼、自發(fā)自用電比例、年輻射量、初始投資成本、上網(wǎng)電價等對分布式光伏發(fā)電投資項目收益的影響。

文獻(xiàn)回顧

Antonelli 等[1] 認(rèn)為上網(wǎng)電價會影響分布式光伏發(fā)電項目在運(yùn)營階段的收益，因此，上網(wǎng)電價可能是限制分布式光伏發(fā)電的主要風(fēng)險因素之一；Orioli 等[2] 將國外的光伏發(fā)電投資項目作為研究對象后發(fā)現(xiàn)，影響光伏發(fā)電項目風(fēng)險的因素包括項目所采用的折現(xiàn)率、光伏組件的價格、上網(wǎng)電價、通貨膨脹率等，對這些風(fēng)險因素進(jìn)行了敏感性分析后得出，貼現(xiàn)率是影響項目投資收益的最主要因素的結(jié)論；Awerbuch[3] 從風(fēng)險和技術(shù)方面對光伏發(fā)電項目進(jìn)行了研究，從中得出項目投資過程中資金流的波動、技術(shù)落后、傳統(tǒng)發(fā)電原材料價格的變動等都會給光伏發(fā)電項目帶來風(fēng)險的結(jié)論；Lüthi[4] 認(rèn)為分布式光伏發(fā)電項目的發(fā)展主要是受補(bǔ)貼政策的影響，同時還受光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)自身的制約；何寧波[5] 從內(nèi)外部環(huán)境、光伏技術(shù)、外部政策及宏觀經(jīng)濟(jì)4 個方面，采用層次分析法分別給予不同的權(quán)重，構(gòu)建了分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電項目風(fēng)險評價指標(biāo)體系，并在該框架下進(jìn)行分析評估，發(fā)現(xiàn)了光伏發(fā)電項目投資中存在的主要問題，并提出了相關(guān)建議；王瑋等[6] 構(gòu)建的分布式光伏發(fā)電項目數(shù)學(xué)模型，以屋頂分布式光伏發(fā)電項目為例，通過分析比較不同并網(wǎng)模式和光伏組件類型下相對應(yīng)的項目收益，列舉了投資分布式光伏發(fā)電項目的各種風(fēng)險因素，并提出了應(yīng)對這些風(fēng)險的措施。

綜合已有的研究來看，國內(nèi)外對分布式光伏發(fā)電項目的研究主要是針對單個或幾個風(fēng)險因素進(jìn)行的宏觀層面上定性的或簡單的定量分析，缺乏結(jié)合國家現(xiàn)狀對主要風(fēng)險因素進(jìn)行綜合全面地分析，且并未充分考慮國家和地方分布式光伏電價補(bǔ)貼、自發(fā)自用電比例、年輻射量、初始投資成本、燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價等因素對分布式光伏發(fā)電項目投資收益的影響程度。

分布式光伏發(fā)電項目投資風(fēng)險因素分析

根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的研究，結(jié)合我國光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，本文認(rèn)為影響我國分布式光伏發(fā)電項目投資的風(fēng)險因素包括燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價、補(bǔ)貼政策、年發(fā)電量、自發(fā)自用電比例、初始投資成本等。

1) 燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價。對于分布式光伏發(fā)電項目而言，其所發(fā)電量在不同的上網(wǎng)模式下，不同的上網(wǎng)電價產(chǎn)生的收益也不相同。根據(jù)“三部委”聯(lián)合印發(fā)的《2018 年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》，自2018 年5 月31 日起新投運(yùn)的，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式的分布式光伏發(fā)電項目，全電量補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.32元/kWh( 含稅)，余量上網(wǎng)電價( 不含戶用光伏扶貧) 按照“當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價+0.32 元/kWh”計算；采用“全額上網(wǎng)”模式的分布式光伏發(fā)電項目，按項目所在資源區(qū)的光伏電站價格執(zhí)行。那么，對于分布式光伏項目而言，當(dāng)所在資源區(qū)確定后，項目發(fā)電量與自發(fā)自用電比例一定時，燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價越高，投資收益越大，項目風(fēng)險就會越小[7]。因此，燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價是分布式光伏發(fā)電項目投資風(fēng)險因素分析中不可忽視的風(fēng)險因素。

2) 補(bǔ)貼政策。國家為了促進(jìn)分布式光伏發(fā)電項目的發(fā)展，盡快實現(xiàn)市場化，采用了補(bǔ)貼政策；但目前補(bǔ)貼不斷減少，也是為了使分布式光伏發(fā)電項目今后不用補(bǔ)貼也可以市場化生存。事實上，政府會結(jié)合不同地區(qū)的分布式光伏發(fā)電項目的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)步等因素，對補(bǔ)貼政策進(jìn)行有針對性的調(diào)整，以期有效引導(dǎo)行業(yè)的健康有序發(fā)展。鑒于光伏發(fā)電項目投資的特殊性，即其投資基本發(fā)生在第1 年，從第2 年開始光伏發(fā)電系統(tǒng)造價出現(xiàn)斷崖式下跌，且每年下降快速；同時，對于目前現(xiàn)狀而言，政府針對并網(wǎng)光伏發(fā)電項目上網(wǎng)電價和補(bǔ)貼政策也是在其新建第一年最高，之后呈現(xiàn)逐年下降趨勢，最終直至光伏發(fā)電項目實現(xiàn)平價上網(wǎng)。就目前情況而言，對于分布式光伏發(fā)電項目的投資，補(bǔ)貼政策是重要的風(fēng)險因素之一。

3) 年輻射量與組件效率。分布式光伏發(fā)電項目的年發(fā)電量會受到自然環(huán)境與技術(shù)、設(shè)備等多方面的影響，主要影響因素包括年太陽輻射量、不同種類光伏組件的轉(zhuǎn)換效率、組件傾斜角度、部件的組合損失等。年太陽輻射量通常作為判斷某個地區(qū)是否適合投資分布式光伏發(fā)電項目的重要風(fēng)險因素，我國I 類資源區(qū)年太陽輻射量多，在相同條件下，光伏發(fā)電量要遠(yuǎn)高于III 類資源區(qū)。不同類型光伏組件的轉(zhuǎn)換效率也不相同，因此，光伏組件的轉(zhuǎn)換效率也是影響光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電量的重要因素[6]。通常在電價水平與項目自發(fā)自用電比例一定的情況下，年輻射量與組件效率是決定項目收益的關(guān)鍵因素，也是本文需考慮的關(guān)鍵風(fēng)險因素。

4) 自發(fā)自用電比例。對于分布式光伏發(fā)電項目而言，自發(fā)自用電的比例越高，投資收益越高，在決策某個分布式光伏發(fā)電項目是否值得投資時，需評估該項目預(yù)計的自發(fā)自用電比例，并基于發(fā)電量和電價情況計算該項目的內(nèi)部收益率[6]。因此，自發(fā)自用電比例也是需要考慮的重要風(fēng)險因素。

5) 初始投資成本。眾所周知，分布式光伏發(fā)電項目的初始投資成本在總成本的占比較高。但隨著光伏技術(shù)不斷進(jìn)步，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，近年來，分布式光伏發(fā)電項目的建設(shè)總成本呈下降趨勢，這對于分布式光伏發(fā)電項目來說很有利。研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，在未來幾年，在一定條件下，分布式光伏發(fā)電項目的單位投資水平在7500～8000元/kW。與此同時，隨著技術(shù)進(jìn)步，組件的轉(zhuǎn)換效率不斷提高，各種材料的價格也具有持續(xù)降低的趨勢，分布式光伏發(fā)電項目的單位投資水平仍有下降空間。因此，初始投資成本也是關(guān)鍵風(fēng)險因素之一。

投資風(fēng)險的模擬模型

將影響分布式光伏發(fā)電項目投資收益的各種風(fēng)險因素假設(shè)為隨機(jī)變量，采用蒙特卡洛模擬方法分析項目的凈現(xiàn)值(NPV) 和內(nèi)部收益率(IRR)概率分布。

項目NPV 計算

式中，θ 為折現(xiàn)率；n 為項目壽命周期；t 為項目壽命期內(nèi)的某一年；Y(t) 為某段時期的現(xiàn)金收益；C(t) 為某段時期的現(xiàn)金支出；e 為自然常數(shù)。

1.建設(shè)期

建設(shè)期ta 的取值范圍為從第0 年到第i 年。分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)期的資本性支出占現(xiàn)金支出的比例較大，且集中發(fā)生在項目新建當(dāng)年。項目建設(shè)期的現(xiàn)金支出C(ta) 可表示為：

式中，W 為分布式光伏發(fā)電項目的裝機(jī)容量；CW 為單位裝機(jī)容量成本。

2.運(yùn)營期

運(yùn)營期tb 取值范圍為從第i 年到第n 年。在分布式光伏發(fā)電項目運(yùn)營過程中，運(yùn)營費(fèi)用是可以預(yù)見的，除項目的人工成本外，還有設(shè)備的備件成本。因此，年運(yùn)營費(fèi)用可按照總固定投資的一定比例進(jìn)行估算。根據(jù)現(xiàn)有的分布式光伏發(fā)電項目經(jīng)驗，項目的年運(yùn)營費(fèi)率通常在1%～3% 之間；且裝機(jī)容量越大，年運(yùn)營費(fèi)率越低。因此，年運(yùn)營費(fèi)率也是一個變量，會帶來成本端的不確定性。

運(yùn)營期維護(hù)費(fèi)用Cot 可表示為：

式中，ko 為年運(yùn)營費(fèi)率。運(yùn)營期現(xiàn)金支出C(tb) 可表示為：

式中，Dt 為第t 年分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的折舊；Tr 為所得稅率。運(yùn)營期分布式光伏發(fā)電項目的總現(xiàn)金收益Y(tb) 由售電收入、自發(fā)自用電的機(jī)會收益和政府補(bǔ)貼收入3 部分組成，可表示為：

式中，P1 為上網(wǎng)電價；P2 為補(bǔ)貼電價；Qs為售電量；Qp 為自發(fā)自用電量；Qt 為運(yùn)營期的發(fā)電量；QsP1 為售電收入；QpP2 為自發(fā)自用電的機(jī)會收益；QtP2 為財政補(bǔ)貼。

Qt 可表示為：

由于發(fā)電量Qt、售電量Qs、自發(fā)自用電量Qp 的比例受諸多因素影響，從而引起了收入端的不確定性。

Qt 還可以表示為：

式中，Hct 為年太陽輻射量；H 為標(biāo)準(zhǔn)條件下的太陽輻照度；K 為光伏組件綜合效率系數(shù)。本文假設(shè)光伏組件第1 年的衰減率為3%，以后每年的衰減率為0.7%，則10 年的衰減率為9.3%，對應(yīng)的功率為90.7%；第25 年衰減率為19.8%，對應(yīng)的功率為80.2%。根據(jù)國家能源太陽能發(fā)電研發(fā)( 實驗) 中心自2012 年3月以來對屋頂光伏組件的溫度預(yù)測系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)，可以計算出光伏組件第1 年的K 值為84.13%，以后每年衰減0.7%[8]，考慮到光伏組件的使用壽命約為25 年，因此設(shè)n=25 年。

投資風(fēng)險的模擬

在上述研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)式(1)～ 式(7) 可通過蒙特卡羅模擬投資風(fēng)險。當(dāng)項目的投資成本和收益都是隨機(jī)變量時，NPV、IRR 隨著風(fēng)險變量的變化而變化，并且二者存在以下關(guān)系：IRR 小于等于某一貼現(xiàn)率θ* 的概率等于貼現(xiàn)率的凈現(xiàn)值大于等于零的關(guān)系，即Pr(IRR≤θ*)=Pr(NPV≥0|θ=θ*)，然后可以基于仿真來分析因變量的概率分布和自變量的敏感性。

案例分析

本文以某擬建的裝機(jī)容量為5 kW 的分布式光伏電站為例，該電站位于III 類資源區(qū)，結(jié)合我國分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)現(xiàn)狀，以上述投資收益模型為基礎(chǔ)，以國家分布式光伏電價補(bǔ)貼、地方分布式光伏電價補(bǔ)貼、自發(fā)自用電比例、年輻射量，初始投資成本、燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價為自變量，NPV、IRR 為因變量，對分布式光伏發(fā)電項目的NPV、IRR 進(jìn)行計算、分析和比較。由于該項目規(guī)模小、易操作、易管理，因此，年運(yùn)營費(fèi)率忽略不計，且風(fēng)險模型暫不考慮所得稅。風(fēng)險模型相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)如表1 所示。

1) 項目所在地為Ⅲ類資源區(qū)，全年日照時數(shù)為2200～3000 h；年輻射量為1390～1630 kWh/m2 [6]，本文取1500 kWh/m2，由于其存在不確定性，被列入隨機(jī)變量，故年輻射量的估計值為三角分布(1390, 1630, 1500)。2) 我國電力企業(yè)認(rèn)為未來分布式光伏發(fā)電項目的單位造價水平在4000～5000 元/kW[9]，因此單位初始投資服從均勻分布(5000，8000)。3) 燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價采用國家規(guī)定數(shù)值，向下浮動值在0.05～0.06。4) 國家和地方光伏電價補(bǔ)貼在下調(diào)，逐步實現(xiàn)無補(bǔ)貼。