引言分布式光伏发电系统是将太阳能转换成电能的一种新型的综合能源利用系统，该系统主要安装在用户周边的基础设施外墙或屋顶上。与集中式发电系统不同，分布式光伏发电系统装机容量可分为兆瓦级和千瓦级，性价比更高，具有良好的拓展性。我国分布式光伏利用起步相对较晚，但随着技术水平的不断提高和补贴政策的不断出台，光伏发电装机容量取得了跨越式发展。国家能源局网站2020年2月统计结果显示：2019年全国新增光伏发电装机3 011万kW，其中分布式光伏新增装机1 220万kW，同比增长41.3%。光伏发电累计装机达20 430万kW，其中分布式光伏6 263万kW，同比增长24.2%[1]。分布式光伏发电具有较大优势，主要体现在：一是输出功率小；二是发电过程环境影响小，可利用光伏方阵与建筑集成，减少占地面积，环保效益突出；三是电能可以就地消纳，解决局部地区用电紧张，并减少输电线路损耗。当前，该技术主要运用在工业厂房和居民屋顶，在商业综合体中应用较为少。与居民屋顶相比，商业综合体建筑分布式光伏项目有如下特点：一是商业综合体屋顶宽广且平整、产权归属清晰，利于光伏方阵安装与维护；二是商业综合体执行一般工商业电价，远高于居民生活用电，而价格则是影响项目投资决策的重要因素。近年来，分布式光伏发电已成为国内外众多学者研究的热点。以北京和邢台市10 kW光伏发电系统为例，采用净现值法对该系统生命周期内的发电收益进行蒙特卡洛模拟表明[2-3]，分布式光伏发电系统投资收益较好，无净现值低于0的情况发生。投资收益净现值对补贴价格最敏感，如果取消补贴将对项目盈利产生很大影响，即便不提供补贴，也可以进行投资。冯奕[4]等结合太阳能资源、电价水平等要素，通过对合肥市分布式光伏相关政策及光伏产业发展状况分析，对试点工程影响光伏发电的因素和经济参数做了敏感性研究，提出了合肥市分布式光伏发电项目的投资策略和推广建议。1政府扶持政策1.1光伏发电补贴政策近年来，我国大力发展光伏发电技术，使得光伏组件成本逐年下降，项目建设总体投资额逐步降低，国家对于光伏发电的补贴每年都在不断调整。2019年4月30日，国家发改委发布761号通知，综合考虑技术进步等多方面因素，将集中式光伏电站标杆上网电价改为指导价；采用“全额上网”模式的工商业分布式光伏发电项目，按所在资源区集中式光伏发电指导价执行，并下调了2019年7月1日后新增集中式光伏发电指导价，以及“自发自用、余量上网”模式的工商业分布式（即除户用以外的分布式）光伏发电项目全发电量补贴标准[5]。2020年4月2日，国家发改委发布511号通知，自2020年6月1日起，集中式光伏发电指导价与“自发自用、余量上网”模式的工商业分布式光伏发电全发电量补贴进一步下调[6]。相关政策分析如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T001表1光伏发电政策补贴分析表发布时间发布文号纳入国家财政补贴范围的集中式光伏电站指导价（含税）/(元/kWh)工商业分布式光伏“自发自用、余量上网”全发电量补贴（含税）/(元/kWh)Ⅰ类资源区Ⅱ类资源区Ⅲ类资源区2019年4月28日761号0.400.450.550.102020年3月31日511号0.350.400.490.051.2泰安商业综合体用电政策山东省泰安市属于Ⅱ类资源区，商业综合体以10 kV计量，一般执行工商业、单一制、峰谷平电价。2020年11月27日，山东发改委出台《关于山东电网2020-2022年输配电价和销售电价有关事项的通知》[7]，对现行工商业及其他用电峰谷时段分时电价进行了优化，2021年1月1日起正式执行。根据国网山东省电力公司内网信息，山东省电网工商业销售电价如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T002表2山东省电网工商业1 kV～10 kV销售电价表阶段电价/(元/kWh)时间段尖峰阶段1.016 110:00～11:00、19:00～21:00（每年6月～8月）高峰阶段0.899 88:30～11:00、14:30～21:00平段阶段0.608 97:00～8:30、11:00～12:00、13:00～14:30、21:00～23:00低谷阶段0.318 012:00～13:00、23:00～次日7:002商业建筑分布式光伏发电经济分析2.1太阳能发电经济指标确定初始投资：Ia=WCa (1)式中：Ia——初始投资成本；W——装机容量；Ca ——每千瓦时容量所需费用。年总发电量：Qx=Qx1+Qx2=WSn (2)式中：Qx ——年总发电量；Qx1——年消耗电量；Qx2——年富余电量；Sn——本地年太阳辐射时间。节约消耗电费：La=CbQx1 (3)式中：La ——节约的消耗电费；Cb——工商业电度电价。富余电量上网收益：Ib=PaQx2 (4)式中：Ib——富余电量上网收益；Pa——富余电量上网电价补贴。项目年盈利总额：Ic=La+Ib=CbQx1+PaQx2 (5)式中：Ic——年盈利总额。项目回收期：Pb=IaIc (6)式中：Pb——静态投资回收期。财务净现值：FNPV=∑t=0nig+1-tIc-Cgt (7)式中：FNPV——财务净现值；N——发电生命周期；ig——基准折现率；Cg——年运维费；Ic-Cgt——第t年净现金流量。内部收益率：IRR=iI+NPVINPVI+NPVⅡ×iⅡ-iI (8)式中：IRR——内部收益率；iI——净现值趋于零时的正收益率；iⅡ——净现值趋于零时的负收益率；NPVI——选取iI时的正净现值；NPVⅡ——选取iⅡ时的负净现值。2.2分布式发电的运营模式目前，在我国电力市场中，分布式发电的运行模式主要有4种，分别为全额上网；自发自用；自发自用，余量上网；市场化交易。（1）全额上网。太阳能发电产生的所有电量全部销售给电网，用户自己不使用，根据最新国家发改委511号通知 ，全额上网的商业分布式光伏补贴按所在资源区划分，Ⅰ～Ⅲ类分别对应0.35元/kWh、0.4元/kWh、0.49元/kWh（含税）。全部收益为：发电量×（光伏电站标杆上网电价+地方补贴（如有））。（2）自发自用。太阳能所发电量仅用于用户自己使用，这种模式下的收益均来自节约的电费，国家或地方电费补贴对其无影响，收益较为稳定。（3）自发自用，余量上网。太阳能发电产生的电量用户自己使用一部分，结余的电量销售给电网，并获得政府度电补贴。在商业建筑中，“自发自用，余量上网”模式应用较为广泛。太阳能发电期与商业用电高峰期时段基本一致，根据表2可以看出，高峰期电价要比低谷期电价高出大约3倍，自用部分可节省大量的电费支出，同时也能得到部分余量电收益。该模式下的收益为：发电总量×（国家度电补贴+地方补贴（如有））+自用部分电量×当地商业用电电价+上网电量×当地燃煤发电上网电价。按照国家发改委511号通知，该模式下工商业项目全发电量电价补贴0.05 元/kWh(含税)。（4）市场化交易。当发电单位与用电客户直接进行电力交易时，供电公司收取“过网费”来提供接入电网和输配服务。在这种运营模式下的收益来自交易电费和节约电费，由于发电单位在扣除过网费后所得的电费一般都比本地供电公司的电价低，因此收益要比“自发自用，余量上网”略低，文中不再对其经济性进行分析。3应用实例3.1项目概况项目坐落在泰安市高铁新区，是包括大型商业中心、写字楼、酒店等，是餐饮、文化、购物、娱乐等多种功能为一体的大型商业综合体。由于商业中心楼层较低，被周围高层建筑包围，采光效果不好，不考虑建设分布式光伏项目。而办公楼和酒店屋顶平坦，且无遮挡，建筑面积3 500 m2，因此在此安装光伏发电装置。3.2泰安商业综合体光伏发电装机容量及成本由全国光伏电站发电量速查表可知 [8] ，泰安地区每年有效利用小时数为1 421.57 h；屋顶面积3 500 m2，按90%使用率计算，为3 150 m2。经施工单位测算，目前，每90 m2安装10 kW光伏设备，该建筑物装机容量为350 kW。调研多家光伏设备制造商得出，2020年光伏电站建设综合成本平均约为3.5元/W，光伏设备使用寿命25年，由设备供应方负责设备采购、安装、调试和运维，费用全部计入综合成本。3.3投资效益分析3.3.1“自发自用”投资效益分析光伏设备在有光照的条件下进行工作，因商业综合体执行工商业、单一制、峰谷平电价，其用电高峰也在该时段，山东工商业高峰电价为0.899 8元/kWh，尖峰电价为1.016 1元/kWh（每年6月、7月、8月），现各商业综合体日平均度电电价约0.776 2元，假定光伏设备工作期间平均度电电价为0.821 8元，3种运营模式以5%的基准折现率计算财务净现值，“自发自用”经济效益如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T003表3“自发自用”经济效益表项目装机容量/kW单位造价/（元/W）总投资/万元年发电量/kWh年节省电费/万元全生命周期电费总额/万元投资回收期/a财务净现值/万元内部收益率/%数值3503.5122.5497 549.540.891 022.223576.2833.35通过对表3数据的分析可以看出，总投资122.5万元，每年节约电费40.89万元左右，整个生命周期节约电费1 022.22万元左右，可为该商户节约一大笔电费支出，投资回收期约3年，时间较短，能更快地回笼资金；财务净现值576.28万元，内部收益率33.35%，具备良好投资价值。3.3.2“余额上网”投资效益分析按照国家有关政策，燃煤上网电价与国家及地方上网补贴是余额上网部分的总收益，泰安市燃煤上网电价为0.394 9元/kWh，国家现在实行的度电补贴为0.05元/kWh，泰安当地无地方补贴，因此该项目余额上网总收益单价0.444 9元/kWh。自用电部分收益是在光伏设备运行期间给予的平均电价附加补贴，即总收益为0.871 8元/kWh。以10%、30%、50%、70%的自用比例分析投资效益参数，详细数据如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T004表4“余额上网”经济效益表装机容量/kW单位造价/（元/W）总投资/万元年发电量/kWh比例/%年节省电费/万元上网收益/万元年总收益/万元全部收益/万元投资回收期/a财务净现值/万元内部收益率/%3503.5122.5497 549.5104.3419.9224.26606.505.05341.9219.583503.5122.5497 549.53013.0115.5028.51712.704.30401.7923.143503.5122.549 7549.55021.6911.0732.76818.913.74461.6626.673503.5122.5497 549.57030.366.6437.00925.113.31521.5430.17“余额上网”上网补贴0.444 9元/kWh，小于自用电费0.821 8元/kWh。自用比例越小，收益越少，投资回收期越长，财务净现值越小。当自用比例为10%时，内部收益率为19.58%，虽相较70%自用比例的内部收益率下降高达10.59%，但仍有较好的经济价值。自用比例越大，经济效益就越接近于“自发自用”运营模式，所以主要适用于上网电量较少的发电项目。3.3.3“全额上网”投资效益分析国家发改委511号通知，“全额上网”的商业分布式光伏补贴按所在资源区划分，泰安位于二类资源区，国家指导价（含税）为0.4元/kWh。“全额上网”的国家指导价（0.4元/kWh）要略低于“余额上网”的燃煤电价（0.394 9元/kWh）与国家补贴（0.05元/kWh）的总和，分析得出“全额上网”年收益19.902 0万元，大约6年时间回收初期建设成本，财务净现值280.497 7万元，内部收益率15.83%。虽各项指标都不及“余量上网”，但仍能获得较好的投资回报。“全额上网”经济效益分析如表5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T005表5“全额上网”经济效益表装机容量/kW单位造价/（元/W）总投资/万元年发电量/kWh年收益/万元总收益/万元投资回收期/a财务净现值/万元内部收益率/%3503.5122.5497 549.519.90497.556.16280.5015.833.3.4无政府补贴投资效益分析随着太阳能发电产业技术进步，光伏设备的造价成本在不断降低，我国政府部门不断完善太阳能发电电价机制，补贴电价退坡速度在不断加快，参与者对补贴的依赖也在逐步降低。现在将以燃煤电价0.37元/kWh来计算以上3种运营模式在无补贴情况下的投资效益参数。经分析，补贴对“自发自用”无影响，收益稳定，由于现阶段国家对“余额上网”的补贴为0.05元/kWh，对“全额上网”的补贴仅比燃煤电价高0.005 1元/kWh，两种模式电价降幅较小，因此对项目盈利影响也有限。“余额上网”无补贴投资效益如表6所示，“全额上网”无补贴投资效益表如表7所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T006表6“余额上网”无补贴投资效益表装机容量/kW单位造价/(元/W)总投资/万元年发电量/kWh比例/%年节省电费/万元上网收益/万元年总收益/万元全生命周期静态收益/万元投资回收期/a财务净现值/万元内部收益率/%3503.5122.5497 549.5104.0917.6821.77544.315.63306.8617.453503.5122.5497 549.53012.2713.7526.02650.514.71366.7321.063503.5122.5497 549.55020.449.8230.27756.714.05426.624.613503.5122.5497 549.57028.625.8934.52862.913.55486.4728.1210.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T007表7“全额上网”无补贴投资效益表装机容量/kW单位造价/(元/W)总投资/万元年发电量/kWh年收益/万元全生命周期静态收益/万元投资回收期/a财务净现值/万元内部收益率/%3503.5122.5497 549.519.65491.216.23276.9215.613.3.5对比分析比较有补贴的“自发自用”“全额上网”“余额上网”和无补贴的“全额上网”“余额上网”各项经济统计参数，由于“余额上网”各项参数随自用比例的增加而呈线性增长，因此仅挑选10%和70%两个极端数据进行汇总分析，各种模式投资效益如表8所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.02.005.T008表8各种模式投资效益表序号运营模式装机容量/kW总投资/万元年收益/万元全生命周期静态收益/万元投资回收期/a财务净现值/万元内部收益率/%1自发自用350122.540.891 022.223576.2833.352有补贴的余额上网，自用10%24.26606.505.05341.9219.583有补贴的余额上网，自用70%37.00925.113.31521.5430.174有补贴的全部上网19.90497.556.16280.5015.835无补贴的余额上网，自用10%21.77544.315.63306.8617.456无补贴的余额上网，自用70%34.52862.913.55486.4728.127无补贴的全部上网19.65491.216.23276.9215.61根据现行政策，对比以上几种模式的投资效益，泰安商业综合体建筑在装机容量比用电量小，或者即便因某些商户放假期间，电力运行负荷也足以吸收太阳能发电产生的大部分电力，选择“自发自用”，最具有经济价值；“余额上网”在自用为主、少部分电量上网的商业综合体项目中，具有良好的适用性。通俗地讲，光伏投资商所发电量要尽可能地在公司内部消耗掉，实在用不掉的可以销售给电网，以不浪费掉这部分电能。在保底收益的同时，将预期收益最大化。但这种运营模式也有一定的弊端，主要是余额上网比例和自发自用比例在动态变化，收益模型不固定。若企业未来经营状况不佳，将无法获得预期的投资收益；与“自发自用”和“余额上网”比较，“全额上网”的各项财务指标效益较差，但投资回收期较短，大约用6年的时间回收其建设初期投资成本，内部收益率15.83%。因其财务模型简单，且相对可靠，也不乏为一种有效的投资策略。随着“发电侧平价上网”时代来临，无补贴的“余额上网”及“全额上网”项目除了回款周期较过去有所拉长，整体的商业模式与过去没有太大差别，各项指标较低“全额上网”来说，内部收益率仅下降了0.22%，仍大于10%，较一般理财产品更具有优势。4结语分布式光伏发电在国家政策支持下得到了快速的发展，商业综合体屋顶建筑面积大，用电价格高，分布式光伏投资能够盘活固定资产，节省峰值电费，增加企业收益。泰安市位于Ⅱ类太阳能资源区，经计算分析，当前条件下，商业综合体“自发自用”在装机容量小于用电负荷时，经济效益最佳；对于自用为主、少部分电量销售给电网的项目来说，“余额上网”更适合；“全额上网”虽同比之下盈利较差，但财务模型简单，比其他理财产品更易获得超额收益。在当前退补大趋势下，上网补贴已不再是财务分析的关键指标，产品和创新发展与技术升级将成为提高分布式光伏项目盈利水平的重要因素。未来，光伏发电将全面实现“发电侧平价上网”，整个行业将从“奢侈品”转变为“消费品”，装机容量将在无补贴条件下放量增长。