整县屋顶分布式光伏发电经济性模型及关键影响因素研究学术报告

作者及发表信息
本研究由庄坤（南京工业大学能源科学与工程学院）、张一凡、殷文倩、雷茂云（华能江苏综合能源服务有限公司）等合作完成，发表于《发电技术》（Power Generation Technology）2024年第45卷第1期，网络首发于2024年7月11日，DOI编号10.12096/j.2096-4528.pgt.24082。

学术背景
在“双碳”（碳达峰、碳中和）目标及新能源平价上网政策背景下，分布式光伏（Distributed Photovoltaic Generation, DPVG）因其灵活性与环保性成为能源转型的重要方向。2021年国家能源局启动整县屋顶分布式光伏试点，但规模化推广仍面临经济性评估不足、运维模式选择缺乏依据等问题。本研究旨在构建全寿命周期经济性模型，分析政府补贴、装机成本、运维率等关键因素对收益的影响，为投资决策提供量化支持。

研究流程与方法
1. 模型构建
- 成本模型：涵盖初始投资成本（式1）、自筹资金（式2）、运维成本（式3）、财务费用（式4）及残值（式5）。初始投资成本按屋顶类型差异化计算（如工商业屋顶需加固，成本达3.8~4.5元/W）。
- 收益模型：包括直接效益（政府补贴、售电收入、节省电费）和间接效益（线损降低、环境效益，暂未量化）。补贴分为国家级（电价补贴）与省市级（一次性装机补贴），售电模式区分“全额上网”与“自发自用余电上网”。

1. 经济评价指标
   采用净现值（NPV，式13）、动态投资回收期（DPP，式14）和内部收益率（IRR，式15）三项指标，结合基准折现率（10%）与通货膨胀率（3%）进行动态评估。

2. 案例分析

   • 研究对象：苏州某2MW户用分布式光伏示范区，年发电小时数1200h，寿命周期25年。
     
   • 运维模式对比：
     
     • 业主模式：投资商自运维，1/3电量自用，2/3上网。无补贴时NPV为318.04万元，IRR 11.03%；若享受1元/W装机补贴，NPV升至493.40万元，IRR达34.78%。
       
     • 合作模式：与能源服务公司分享效益（前10年20%归运维方）。无补贴时NPV为257.73万元，IRR 7.66%；有补贴时NPV增至398.01万元。
       
     • 委外模式：全外包运维，无补贴NPV为297.26万元，补贴后提升59%至472.61万元。
       

3. 敏感性分析

   • 政府补贴：补贴使净现值提高50%~60%，投资回收期缩短65%（如业主模式从8年降至2.28年）。
     
   • 装机成本：2020年成本最低（3.38元/W），此时收益最高，回收期仅2年。
     
   • 运维率：低运维率（0.75%）下业主模式最优；高运维率（2.5%~3%）时合作模式收益最高（因无需支付固定运维费）。

主要结果与逻辑关联
1. 经济性排序：低运维率下，业主模式>委外模式>合作模式；高运维率下，合作模式>业主模式>委外模式。
2. 关键因素影响：政府补贴显著提升收益；装机成本与收益呈负相关；运维率通过改变成本结构影响模式选择。
3. 数据支撑：表5-7对比了三种模式下的成本效益，图1-3通过敏感性曲线直观展示因素间交互作用。

结论与价值
1. 科学价值：首次量化整县模式下不同屋顶类型、运维策略的经济性差异，填补了县域尺度DPVG综合评价的空白。
2. 应用价值：为投资商提供决策依据——低运维率地区优先选择业主模式，高运维率地区推荐合作模式；政策制定者可参考补贴杠杆效应优化激励措施。
3. 战略意义：推动整县光伏与乡村振兴、新型电力系统建设的协同发展，助力“双碳”目标实现。

研究亮点
1. 全寿命周期模型：整合成本效益与环境效益（未量化部分需后续研究），覆盖投资、运维、残值全链条。
2. 多场景对比：细分居民、工商业、公共建筑等屋顶类型，结合“自发自用”“全额上网”双模式分析。
3. 动态评估方法：引入通货膨胀率与折现率，更贴近实际资金时间价值。

其他有价值内容
- 研究指出间接效益（如碳减排）的货币化需政策配套，未来可结合碳交易机制深化模型。
- 建议扩展至不同光照资源区（如西北vs东南），验证模型普适性。

（注：原文未明确描述实验设备或算法开发细节，侧重模型构建与案例分析。）