乡镇企业投资分布式光储混合系统经济效益研究

黄少博

（华北电力大学（保定）经济管理系，河北 保定 071000）

目前，光伏发电技术不断进步的同时，光伏发电组件价格持续下降，大部分新投建的集中型光伏电站，其光伏组件成本占电站建设总成本的比例已低于30%，而电站用地成本与人力成本的提升也是一个重要因素。因此，我国开始将光伏发电的推广方向转向分布式光。我国乡村地区民居和乡镇企业的厂区，拥有大量的闲置屋顶，可用于分布式光伏发电系统的部署，帮助用户减少电费支出，增加售电收益。

储能是新能源发电的命脉，没有储能的光伏产业是没有前景的。配置储能，也逐渐成为部署分布式光伏的一种强制性要求。2022年1月，山东省枣庄市发布指导文件，要求新投建的分布式光伏要按照装机容量的15%~30%、时长2～4小时配置储能设施；2022年3月，河北省能源局也正式下发文件，要求屋顶分布式光伏项目要逐步按照“光伏+储能”方式开发建设。而随着分时电价政策的完善，峰谷电价差进一步加大，投资分布式光储混合系统的经济效益到底如何，受到越来越多潜在投资者的关注，尤其是拥有大面积闲置屋顶的乡镇企业。

在分布式光储混合系统投资经济性方面，国内学者已多有研究。杨昌辉等[1]基于区域层面不同电价情景，研究了我国分布式光伏发电项目的经济效益；王娟等[2]对在铸造工业中应用屋顶分布式光伏系统的经济和环境效益进行了分析；剌美香等[3]以中部地区Y县为例，探究了户用分布式光伏对农户收入的影响；胡亚男等[4]则对内蒙古屋顶分布式光伏的发电量和经济效益进行了评估。在光储混合系统方面，樊高松等[5]对户用分布式储能的经济性进行了探讨；王小虎等[6]以山东省胶州市光伏及其储能系统为例，实证分析了分布式光储混合系统经济-碳排放-能源效益。贾禾等[7]研究了动态电价下分布式光储混合系统的优化与经济性；借助于前人的研究经验，可以选取某具有代表性的乡镇企业，对乡镇企业投资光储混合系统的经济性进行研究。

一、经济效益评价模型构建

（一）成本模型构建

分布式光储混合系统的总成本构成，主要包括三部分，即初始投资成本、运维替换成本和退役处置成本，表示如下：

（二）收益模型构建

分布式光储混合系统的收益由售电收益、电费节省收益和设备回收收益三部分构成，函数表示为：

系统运行第t年的售电收益可以表示为：

式中，SS为光伏发电上网电价，Gt为第t年发电量，μt为第t年自发自用的用电量。

系统运行第t年节省电费额度可以表示为：

（三）净收益模型构建

分布式光储混合系统的净收益，为运营期内总收益与总成本之差，可以表示为：

二、案例分析

HT线缆厂是位于山西省运城市稷山县蔡村乡坑东村的一家企业，规模适中，用电模式比较具有代表性。该厂所在的山西省运城市，是我国太阳能第三类资源区，在最佳倾斜角30°下，太阳能年辐射总量为1511kWh/㎡。

2022年开始，山西省对工商业用户实行新的分时电价政策，高峰时段电价在平时段电价基础上上浮60%，低谷时段电价在平时段电价基础上下浮55%，尖峰时段电价在高峰时段电价基础上上浮20%。每日的8至11时、17至23时为高峰时段；每日0至7时、11至13时为低谷时段；7至8时、13至17时，23至24时为平时段。另外。每年的1、7、8、12月的18至20时为尖峰时段。根据2022年4月数据，HT线缆厂所使用的的35KV电压等级大工业用电，平时段电价为0.49元/kWh。伴随着光伏发电平价上网时代的到来，2022年光伏发电上网电价已降至0.3767元/ kWh。

HT线缆厂作为大工业用电企业，其用电负荷具有明显的峰谷周期，日均变化小，日内波动较大。通过对其年度用电数据的跟踪，其每日用电负荷曲线如图1所示。

图1 HT线缆厂日用电负荷曲线

根据计算，HT线缆厂每日用电量约为2123度，其中高峰时段、低谷时段、平时段用电量分别为873度、683度、567度。在1月、7月、8月、12月，每日尖峰时段用电量约为205.6度。

根据目前市场上的光伏发电组件的性能与价格，选择口碑较好的英利集团生产的YGE60CELL型光伏发电组件进行研究，其单片最大发电功率为265W，外形尺寸为1640*990*35（mm），衰减率第一年为1.7%，其后每年的衰减率为0.7%，寿命期保守考虑为20年。该型号光伏组件年维护成本为初始投资成本的1.5%，退役时设备残值率为10%。HT厂拥有的闲置屋顶面积约为5000㎡，预计可安装光伏系统的功率为700KW。

参考山东省枣庄市对于配置储能的最低要求，按照装机容量的15%、时长2小时配置储能设施，即210kWh，投资单价为850元/kWh，使用寿命为10年，年衰减率为1.5%，在光储混合系统的寿命期内需在第10年末更换一次。储能系统的年维护成本为初始投资成本的1.5%。储能系统寿命到期后，设备回收残值率为10%。运行时，电池荷电状态需保持在10%~90%之间，可利用的容量为80%，初始可用容量为168kWh。

通过对光伏出力曲线和HT线缆厂用电负荷曲线进行模拟，该厂每日通过直接使用光伏发电，可节省用电量约为1080度，其中高峰时段、低谷时段、平时段节省电量分别为414度、439度、173度。在1、7、8、12月，每日尖峰时段节省电量约为205.6度。该厂每日将优先使用光伏发电，将剩余光伏发电电能储存至储能系统上限后，剩余电量出售，在光伏出力无法满足负荷需求时，使用电网供电。储能系统优先在尖峰时段供电。

通过上述对HT线缆厂情况的介绍，可以对该厂投资分布式光储混合系统的成本、收益进行测算，进而得出其在系统寿命期内的净收益。测算结果如表1所示：

表1 光储混合系统投资收益测算表（万元）

从测算结果中可以看出，HT线缆厂在当前条件下，不考虑资金的时间价值，投资分布式光储混合系统寿命期内的静态净收益为776.19万元，经济效益十分明显。

三、结束语

通过建立投资收益模型，结合典型案例HT线缆厂的实际情况，对HT线缆厂投资分布式光储混合系统的经济效益进行测算，结果显示该厂的投资收益十分可观，项目投资具有经济可行性。同时，对其余类型的乡镇企业也具有一定的参考意义，可以借助上文中建立的投资收益模型，结合自身用电负荷情况，计算自身的投资经济性。此外，在本文的基础上，可以对分布式光储混合系统的经济效益展开敏感性分析，探讨上网电价、自发自用比例、储能配置比例等因素对于投资收益的影响，也可以将资金的时间价值加以考虑，得出更准确的经济性评价结果，这些可以在以后的研究中进一步探讨。