租赁式屋顶光伏发电系统的经济与节能效益分析
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王峻楠 盛先科
摘 要：随着常规能源的日渐枯竭，发展清洁的可再生能源已经成为各国必须面临的问题。太阳能发电以其无污染、安全可靠、维护简便、高收益性等优点，对节能环保有着重要意义。继2013年美国以及欧盟对中国光伏产品实施＂双反＂调查，行业转而扩大国内市场。但在国内推广光伏发电项目仍存在诸多问题，尤其在广大农村地区推广分布式光伏系统首先要解决的就是前期投资巨大的问题。目前分布式光伏项目除了向银行贷款外，几乎没有其他融资渠道，由于光伏领域的投资回收期长、风险高，许多银行对此敬而远之。本文针对光伏系统在国内广大农村地区推广缓慢的问题，借鉴国内外光伏运营模式，提出的一种新的运营模式。结合金寨县实际情况，对了租赁模式下，各经济主体的经济效益以及系统的节能减排效益进行分析，为光伏发电系统在农村地区的推广，提供了一定的参考。
关键词：租赁式；光伏；经济效益；节能减排效益
Abstract： with the depletion of conventional energy sources， the development of clean renewable energy has become a problem that all countries must face. Solar power generation with its pollution-free， safe and reliable， simple maintenance， high profitability and other advantages， energy conservation and environmental protection has important significance. After the us and eu carried out ＂double reverse＂ surveys on Chinese pv products in 2013， the industry has instead expanded its domestic market. However， there are still many problems in promoting photovoltaic power generation projects in China， especially in the vast rural areas. The first problem to be solved is the huge investment in the early stage. At present， there are few financing channels for distributed photovoltaic projects other than bank loans. Many Banks are wary of the long payback period and high risk in the field of photovoltaic investment. Aiming at the problem of slow spread of photovoltaic system in rural areas in China， this paper proposes a new mode of operation by referring to the photovoltaic operation mode at home and abroad. Based on the actual situation of jinzhai county， the economic benefits of each economic entity and the energy conservation and emission reduction benefits of the system are analyzed under the leasing mode， which provides certain reference for the promotion of photovoltaic power generation system in rural areas.
Keywords： leasing， photovoltaic， economic benefits， energy conservation and emission reduction benefits
一、国内光伏系统的运營模式
目前国内光伏系统运营模式主要有三种：第一种是电站由承包商建设，建成后由业主自行管理电站；第二种自己投资建设电站后自己负责电站运营；第三种则是由当地政府选择承建商，在电站建成后再由政府对工程进行检查和验收。之后即可移交到业主手中，这样业主就可以与政府签订管理合同，从而实现政府管理用电。目前政府对光伏项目的主要推广促进工作限于制定上网电价补贴等，对项目前期的融资、后期的运营维护、电站经营等重要环节关注较少，以至于我国太阳能光伏电站在建成后大多不能充分发挥其在电力市场的真正作用。
二、租赁式屋顶光伏发电项目
1.提出背景
目前，行业内光伏发电系统成本大约6元-12元/瓦不等，许多农村家庭无力一次承担整套设备的采购安装。此外，光伏补贴拖欠的现象仍然存在，光伏贷款审批流程繁杂、贷款发放速度慢等因素都阻碍了光伏系统在农村地区的推广。能否在农村地区高效稳步推进光伏发电项目，将关系到区域经济发展以及环境保护。
2.项目简介
这是一种新兴的运营模式，租赁模式[1]下政府作为项目监管者，为第三方投资者提供贷款担保、税收优惠、工程质量监控等，同时对光伏发电系统的所有者提供所发电量的政策补贴。第三方投资者负责项目的融资、建设及运维，用户提供土地资源。对于无法承担发电机组前期投资建设成本的用户，可以选择向第三方投资者提出项目申请，通过和第三方投资者签订25年期设备租赁合同，用户无支付项目预付款即可在租赁期享有光伏系统所发全部电量。用户获得项目经营权后，可以选择＂自发自用＂，由于在项目建设时，会根据用户的家庭用电量进行系统的设计与安装，不考虑系统发电量低于用户用电量。此时，用户通过获得全额发电量的发电补贴、节省电费以及出售剩余电量获得收益；也可以选择＂全额上网＂，此时用户通过获得全额发电量的发电补贴、出售全额发电量获得收益。该模式下，用户作为项目的经济主体之一，保证了设备的正常运营及安全；而第三方投资者的参与，很大程度上解决了项目前期投资大的问题，此外用户也可以获得更高质量的产品技术服务；对当地政府而言，政府仅仅需要作为监督者对项目的价格、产品质量等做到有效监控，确保投资者以及用户能够按时按量的得到发电收益。
三、发电量的估算
金寨县地处大别山区，属于第Ⅲ类资源区，全年日照时长达1876至2203.5小时，年平均太阳辐射总量为每平米5000兆焦耳左右。根據NASA数据库提供的数据，金寨县经度115.87°，纬度31.67°，光伏发电系统最佳安装倾斜角为23°，最佳倾角上峰值日照时数为3.92h。系统首年发电量计算[2]公式如下：
式中L表示系统的年均发电量，W表示安装容量，T表示最佳倾角上峰值日照时数，η表示系统的综合发电效率，考虑到目前行业的技术水平，η通常取80%。对于装机容量为5kw的发电系统，在最佳倾角上系统首年发电量位5624.23kwh。考虑到全寿命周期末光伏系统综合发电效率仅为首年的80%。根据公式（1-r）25=0.8，r为平均每年损失的效率。计算出25年内，每年系统发电量降低0.99%，年均发电量5062.2kwh.
四、租赁式屋顶光伏发电项目的经济效益分析
1.租赁式屋顶光伏发电项目经济效益分析的主要内容
从第三方投资者的角度，对租赁模式下投资累计容量1MW的屋顶光伏发电项目进行财务分析；从租方用户的角度，分析比较＂自发自用＂及＂全额上网＂模式下，用户的收益。
2.项目的财务分析
2.1项目财务评价指标
本节参考大型光伏电站的可行性分析，提出了租赁模式下系统的两个主要指标，净现值、内部收益率以及一个辅助指标静态投资回收期。
净现值（NPV）：指未来的资金流入现值与未来的资金流出现值的差额。计算公式为：
其中t为计算年数，CI为现金流入量，CO为现金流出量，（CI-CO）为第t年的净现金流量，i为行业基准内部收益率。NPV>0时，项目未来盈利；NPV=0，项目有待优化改进；NPV<0，项目亏损。
内部收益率（IRR）：是项目计算期内净现值NPV为零时的折现率。即（CI-CO）/（1+i）=0时i的值就是内部收益率（IRR）。
当IRR>i，项目盈利；当IRR=i，无法达到盈利要求，项目有待优化改进；当IRR
投资回收期指投资项目投产后获得的总收益达到该投资项目投入的投资总额所需要的年限。本文以静态投资回收期作为财务评价指标，其计算公式如下：
Tp=累计净现金流量开始出现正值的年份数-1+上一年累计净现金流量的绝对值/出现正值年份的净现金流量
2.2项目投资指标及财务假设[3]
2.2.1固定资产投资
大型分布式电站的建设投资几乎无法降低到8元/kw，但是由于租赁模式的特殊性，仍有降价空间。户用并网光伏系统（常为3-5kw）一般需要10-20块光伏组件，若直接采用直接并网型的交流光伏组件，则不需要汇流箱、交直流配电和单独的逆变器，也不需要直流电缆，其设备单价以及单位造价将会大大降低，建设投资可以达到7元/w。
固定资产投资含设备费用、安装费用、线路建设费用等，采用扩大指标估算法计算该模式的单位投资约为770万元/MW。其中设备购买及安装费用723万 ，建筑工程费20万，其他费用27万。
2.2.2建设期贷款利息
建设期利息是指建设期内用于购买固定资产等产生的尚未偿还的利息。项目建设资金中80%为银行贷款，20%为资本金，根据2012年的6.55%上浮10%作贷款年利率，计算出该1MW的光伏项目，1年基建期的贷款利息为19.89万，项目建设期满后偿还剩余贷款。
2.2.3流动资金
该拟建项目全部投入生产后，该笔流动资金在计算期末收回，流动资金利息计入发电成本，常以30元/kw计算，1MW的项目流动资金约为3万元。
2.2.4项目总投资
项目总投资额=固定资产投资+建设期贷款利息+流动资金，合计792.89万元。
2.2.5运营维护成本估算
租赁模式下，系统在租赁期内的运营维护费用由第三方投资方承担，每年维护成本约为10万
2.2.6税率确定
所得税：租赁模式下税率是应纳税所得额的20%；增值税征收率5%；城市维护建设税：按照营业税税额的7%（5%、1%）交纳；教育费附加：按照营业税税额的3%交纳；不考虑印花税、水利基金等。
2.3财务评价
根据财务数据测算出不同租金额度下，投资方的财务净现值、内部收益率如表4.1所示：
对于投资方而言，当每月租金r低于69元/kw时，该项目是亏损的；当每月租金r高于85元/kw时，租方用户几乎无法盈利，项目推广困难。故租赁模式下，建议租金定价区间在69元/kw/月至85元/kw/月之间，此时对租方用户而言，每年仅需支付一定的租金即可获得光伏发电收益。租金额度为80月/kw/月时，项目现金流量概算如表4.2所示：
在不考虑地方各级政府的发电补贴情况下，选择租赁模式建议投资方租金定价为75元/kw/月至80元/kw/月之间，此时，投资方拥有较好的投资收益，同时该项目也有较好的推广空间；在有地方补贴（省补、市补、县补）的情况下，租赁模式将会拥有更高的收益。
3.不同模式下租方用户的发电收益
3.1效益计算的假设条件
由于各省市补贴标准不统一，本节仅以在国家补贴的情况下，对租方用户选择不同发电模式进行经济效益分析；
不考虑通货膨胀等意外损失；
＂自发自用＂模式下，自用电量为三分之一，上网电量为三分之二；
本节以常用的5KW光伏发电系统为例分析租方用户效益。
3.2＂全额上网＂模式下的发电收益
＂全额上网＂模式下发电收益计算公式为：发电收益=全额发电量×（标杆上网电价+0.32）。
金寨县属于第Ⅲ类资源区，＂全额上网时＂执行标杆上网电价，为每千瓦时0.7元。不同租金额度下，用户选择＂全額上网＂模式的发电收益如表4.3所示：
3.3＂自发自用＂模式下的发电收益
＂自发自用，余电上网＂模式下，用户的发电收益计算公式如下：
发电收入=自己使用的电量×（用电价格+0.32）+余额上网电量×（脱硫电价+0.32）
由于农村用户白天用电较多，夜晚10点后几乎不使用电，设定系统全年发电量的三分之一为自用，共计1687.4kw时，居民电价一档按0.5953元/千瓦时计算，每年余额上网电量为3374.8kwh，金寨县脱硫电价为0.3844元/kwh，计算出该套5kw发电机组年均发电收入4098元。不同租金额度下，用户选择＂自发自用＂模式的发电收益如表4.4所示：
小结
对于用电量较少的家庭来说，不论是否采用租赁模式，＂全额上网＂模式下的发电收益均要高于＂自发自用＂模式下的发电收益。租赁模式下，用电量较少的租方用户应选择＂全额上网＂，以租金额度75元/kw/月为例，若不考虑地方政府的政策补贴情况，用户每安装1KW的光伏发电系统，每年获利133元；若考虑地方政府的政策补贴，租方用户的获利将有望突破350/kw元。针对农村地区无法一次性承担光伏设备全部投资的贫困用户而言，租赁模式收益较＂自己出资自己发电＂的模式收益低，但胜在无须投入大笔资金也无投资风险，尤其是拥有大量闲置土地却没有闲置资金的用户，租赁模式将带来十分可观的收益。
五、租赁式屋顶光伏发电项目的节能效益评价
节能效益是指项目建设对项目所在地环境改善带来的影响。光伏发电系统依靠太阳能发电，项目建成后便不会再排放出污染物质，其环境成本仅仅为光伏设备在制造运输以及安装过程中消耗能量带来的污染排放。目前我国1吨标准煤的发电量为3000kwh左右，同时排放7.4kg的氮氧化物[4]、262kg的二氧化碳、8.5kg的二氧化硫。以装机容量为5KW的户用光伏系统为例，25年内年均发电量5062.2Kwh，全寿命周期内可发电126555kwh，节约42.1吨标准煤、11吨二氧化碳、0.358吨二氧化硫、0.312吨氮氧化物，鉴于我国农村地区住房屋顶面积多这一特点，若能在农村地区大面积推广光伏项目，可以很大程度上解决环境污染的问题，此外，若考虑治理日益严重的环境污染所投资的费用，光伏项目的实际经济效益将会更高。
结束语
1.本文针对分布式光伏发电系统在农村地区推广缓慢的问题，提出了新的解决思路，分别从投资者、租方用户的角度分析了租赁光伏发电项目投资的经济效益。借用实际案例，分析了屋顶光伏系统的节能环保效益。结果表明：屋顶光伏发电系统具有良好的经济效益和节能效益；由于农村家庭用电量较少，租赁模式下应选择＂全额上网＂；针对贫困家庭，租赁模式具有良好的收益，每月仅需缴纳设备租金即可。案例中设计的光伏系统，在仅有国家补贴的情况下，其发电成本为0.3854元/kwh，当地脱硫电价为0.3844元/kwh，在电力市场上，光伏发电相较于传统火力发电不具备优势，光伏产业的发展离不开政府的扶持。
2.由于近年来，各级政府对光伏发电项目的补贴标准逐年下降等问题，投机资本逐渐撤离光伏市场，整个行业逐渐趋于稳定。为了促进太阳能光伏发电系统的普及，政府的激励政策应趋于多元化，通过制定完善的融资制度、行业法规、补贴标准、设置可再生能源市场份额等措施，不断引导民间投资资本进入光伏市场，促进产业技术升级、降低设备前期投资，让光伏能源行业成为能源领域不可缺少的组成部分。
参考文献：
[1]葛鑫.分布式光伏发电建设运营模式研究[D].华北电力大学，2015.
[2]温泽坤.邱国玉.中国家庭式光伏发电的环境与经济效益研究——以江西5 kW光伏系统为例[J].北京大学学报（自然科学版），2018，54（02）：443-450.
[3]太阳能发电项目投资可行性评价研究[D].中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2014.
[4]闫顺林.赵丹阳.刘小旺.贾朝阳.分布式光伏发电系统经济环保效益分析[J].区域供热，2015（04）：107-111.