王 東，葉冬挺，滕曉峰

(上海電氣電站工程公司，上海 201199)

0 引言

根據(jù)2020 年1 月11 日國(guó)際可再生能源署(IRENA)發(fā)布的《10 years：Progress to Action》顯示，過(guò)去10 年，可再生能源的投資額達(dá)到3 萬(wàn)億美金，2019 年可再生能源已經(jīng)占據(jù)全球電力來(lái)源的26%，光伏發(fā)電的度電成本約為5.2美分/kWh[1]。2019 年，在所有新近投產(chǎn)的并網(wǎng)的大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電中，有56% 的可再生能源發(fā)電的度電成本都低于最便宜的化石燃料發(fā)電的度電成本；10年間，光伏發(fā)電的度電成本下降了82%[2]。

光伏組件及配套系統(tǒng)的成本的降低，促使2019 年全球光伏裝機(jī)容量占全球電力新增裝機(jī)容量的48%，但光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量?jī)H占全球電力輸出的2.6%[3]。中國(guó)是全球最大的光伏市場(chǎng)，2019 年，吉林、黑龍江、四川、青海、西藏、內(nèi)蒙古等省(區(qū))的光伏發(fā)電度電成本已低于其各自的燃煤標(biāo)桿電價(jià)；國(guó)內(nèi)光伏電站的平均造價(jià)約為4.3 元/W[4]。

以往在光伏項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，國(guó)內(nèi)工程總承包(EPC)承包商只重視初始EPC 成本，不太了解甚至忽視光伏發(fā)電的度電成本。隨著國(guó)內(nèi)EPC 承包商越來(lái)越多的參與到全球光伏項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中，其必須要適應(yīng)國(guó)際規(guī)則，從平準(zhǔn)化度電成本(Levelized Cost of Energy，LCOE)的角度來(lái)進(jìn)行光伏電站的設(shè)計(jì)，光伏電站的擔(dān)保發(fā)電量和EPC 成本對(duì)LCOE的影響很大，高風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)保發(fā)電量有可能產(chǎn)生性能罰款。本文從性能罰款及EPC 成本最低的角度，以LCOE為評(píng)標(biāo)原則，分析海外光伏項(xiàng)目的投標(biāo)策略。

1 LCOE 的介紹

從全球范圍來(lái)看，光伏電站開(kāi)發(fā)商評(píng)估項(xiàng)目可行性的核心指標(biāo)是LCOE，LCOE也是簽署購(gòu)電協(xié)議的依據(jù)。LCOE的本質(zhì)就是全生命周期內(nèi)總收入的凈現(xiàn)值等于總成本的凈現(xiàn)值[5]，并且基于2 個(gè)基本假設(shè)：折現(xiàn)率和電價(jià)在全生命周期內(nèi)穩(wěn)定[6]。常見(jiàn)的計(jì)算方法可參考美國(guó)Sunpower 公司于2008 年發(fā)布的算法[7]，其公式為：

式中，TLCC為全生命周期內(nèi)的總成本，包括建設(shè)成本和運(yùn)維成本；TLEP為全生命周期內(nèi)的總發(fā)電量。

將式(1)進(jìn)一步展開(kāi)可得到式(2)：

式中，INVT為初始投資，即項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)投資或建設(shè)成本，包含EPC 成本和建設(shè)期利息；Dep為全生命周期內(nèi)因折舊導(dǎo)致的稅費(fèi)減免的現(xiàn)值；RV為固定資產(chǎn)殘值的現(xiàn)值，即全生命周期內(nèi)未消耗掉的建設(shè)成本；AC為全生命周期內(nèi)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本的現(xiàn)值，運(yùn)營(yíng)成本包括運(yùn)維成本和財(cái)務(wù)成本；IEP為第零年的擔(dān)保發(fā)電量，此發(fā)電量是被購(gòu)買的發(fā)電量或允許上網(wǎng)的發(fā)電量，也是EPC 承包商擔(dān)保的發(fā)電量；SDR為光伏發(fā)電系統(tǒng)的衰減率，一般是指光伏組件的衰減率；DR為折現(xiàn)率；TR為所得稅的稅率；N為運(yùn)營(yíng)期。

通過(guò)上述公式可以發(fā)現(xiàn)，LCOE主要由EPC成本、運(yùn)維成本和擔(dān)保發(fā)電量這些參數(shù)決定。其中，EPC 成本可由直流裝機(jī)容量與光伏電站的單位造價(jià)的乘積表示，運(yùn)維成本為運(yùn)營(yíng)成本與財(cái)務(wù)成本相加的和，擔(dān)保發(fā)電量為直流裝機(jī)容量與光伏組件最佳傾角時(shí)的發(fā)電小時(shí)數(shù)及系統(tǒng)效率這三者的乘積。

EPC 成本和擔(dān)保發(fā)電量由EPC 承包商的方案決定，運(yùn)維成本由運(yùn)維服務(wù)商的運(yùn)維管理水平?jīng)Q定。在同一運(yùn)維水平下，LCOE可體現(xiàn)光伏電站的成本和性能水平，實(shí)質(zhì)上反映了EPC 承包商提供光伏電站EPC 解決方案的能力。因此可用LCOE來(lái)比較不同EPC 方案的優(yōu)劣，以此來(lái)反映各方案的競(jìng)爭(zhēng)力[8]。

2 LCOE 在光伏項(xiàng)目EPC 投標(biāo)中的應(yīng)用

2.1 基本假設(shè)及主要影響因素

本文以某海外光伏項(xiàng)目EPC 投標(biāo)為例，分析光伏項(xiàng)目的EPC 成本構(gòu)成，以及LCOE的主要影響因素。此項(xiàng)目位于中亞地區(qū)，項(xiàng)目所在地的海拔高度約為312 m，項(xiàng)目的直流裝機(jī)容量為131.5 MWp、交流裝機(jī)容量為115.2 MW，項(xiàng)目的容配比為1.14。采用400 Wp的單晶硅光伏組件、平單軸光伏跟蹤支架、集中式逆變器，由220 kV 架空線將光伏電力送出。

本文分析時(shí)采用的計(jì)算LCOE的基本輸入條件如表1 所示，其中，運(yùn)維單價(jià)、鋪底流動(dòng)資金單價(jià)、稅率、貸款比例、利率等財(cái)務(wù)輸入條件是參考國(guó)內(nèi)光伏項(xiàng)目后所做的假設(shè)(因IPP 開(kāi)發(fā)商未披露項(xiàng)目財(cái)務(wù)數(shù)據(jù))。

表1 計(jì)算LCOE 的基本輸入條件Table 1 Basic input data when calculating LCOE

根據(jù)表1 中的輸入條件，可計(jì)算出本項(xiàng)目的LCOE約為2.6 美分/kWh，其中運(yùn)營(yíng)成本的貢獻(xiàn)率約為14.6%，財(cái)務(wù)成本的貢獻(xiàn)率約為14.7%。EPC 成本、運(yùn)維成本和擔(dān)保發(fā)電量這3 個(gè)變量對(duì)LCOE的敏感性分析如圖1 所示。

圖1 LCOE 單變量的敏感性分析Fig. 1 Univariate sensitivity analysis of LCOE

由圖1 可知，擔(dān)保發(fā)電量和EPC 成本對(duì)LCOE的影響基本一樣，運(yùn)維成本對(duì)LCOE的影響非常小。當(dāng)擔(dān)保發(fā)電量和EPC 成本的變化率均為負(fù)值時(shí)，擔(dān)保發(fā)電量的影響稍大；這二者的變化率均為正值時(shí)，EPC 成本的影響稍大。由于光伏電站的融資和運(yùn)營(yíng)由業(yè)主負(fù)責(zé)，所以對(duì)于EPC承包商而言，應(yīng)重點(diǎn)優(yōu)化擔(dān)保發(fā)電量和EPC 成本。

下文對(duì)EPC 成本和擔(dān)保發(fā)電量同時(shí)變化時(shí)LCOE的變化情況進(jìn)行分析。此處引入LCOErate的定義，其可表示為：

式中，LCOE′為當(dāng)EPC 成本和擔(dān)保發(fā)電量同時(shí)變化時(shí)得出的新度電成本；LCOEo為當(dāng)EPC成本和擔(dān)保發(fā)電量為初始值時(shí)得出的度電成本。

EPC 成本和擔(dān)保發(fā)電量同時(shí)變化時(shí)的LCOErate情況如圖2 所示，圖中藍(lán)色區(qū)域和橙色區(qū)域分界線處LCOErate為零，此時(shí)表達(dá)式為：

式中，x為EPC 成本的變化率；y為擔(dān)保發(fā)電量的變化率。

圖2 中，在LCOErate為零時(shí)所形成的斜線的左上方區(qū)域，LCOErate為負(fù)值，這說(shuō)明LCOE′相比LCOEo降低了；在LCOErate為零時(shí)所形成的斜線的右下方區(qū)域，LCOErate為正值，這說(shuō)明LCOE′相比LCOEo增加了。當(dāng)改變表1 中的基本輸入條件時(shí)，式(4)仍然成立，圖2 的形狀不發(fā)生改變。

圖2 EPC 成本變化率和擔(dān)保發(fā)電量變化率對(duì)LCOErate 的影響Fig. 2 Impact of EPC cost change rate and guaranteed power generation change rate on LCOErate

只要將EPC 成本的變化率和擔(dān)保發(fā)電量的變化率從(0,0)點(diǎn)往圖2 中LCOErate為零時(shí)所形成的斜線的左上方區(qū)域移動(dòng)，即可降低LCOE。但對(duì)于同一個(gè)LCOE目標(biāo)值，其對(duì)應(yīng)的EPC 成本的變化率和擔(dān)保發(fā)電量的變化率不是唯一的，而是有無(wú)數(shù)種組合。

2.2 LCOE 的優(yōu)化策略

假設(shè)方案優(yōu)化的目標(biāo)是使LCOE降低5%，此時(shí)x和y的關(guān)系可以擬合為：

為求解出最優(yōu)的擔(dān)保發(fā)電量和EPC 成本組合，引入LCOEvalue指標(biāo)來(lái)衡量LCOE每變化1個(gè)百分點(diǎn)時(shí)付出的總成本。LCOEvalue可表示為：

式中，Cperformance為性能罰款；Cepc為EPC 成本變化量。

式中，AEP為年均擔(dān)保發(fā)電量，萬(wàn)kWh；P為不含稅上網(wǎng)電價(jià)，美分/kWh。

式中，CAPX為EPC成本，萬(wàn)美元。

根據(jù)式(6)～式(8)，可建立LCOEvalue的最小值目標(biāo)函數(shù)，即：

式(9)中，AEP取26131 萬(wàn)kWh；P取2.68美 分/kWh；y=0.9841x+0.0514， 其 中，x∈[-0.15,0.15]、y∈[0,0.02]；N取25 年；CAPX取7821 萬(wàn)美元；LCOErate取5%。

將性能罰款的上限設(shè)為EPC 成本的20%，則AEP·P·y·N≤0.2CAPX。

采用非線性GPR 方法求解式(9)，可得最優(yōu)解x=-0.052、y=0、LCOEvalue=81.7 萬(wàn)美元。即EPC 成本降低5.2%，擔(dān)保發(fā)電量不變時(shí)，LCOE降低1 個(gè)百分點(diǎn)需要付出81.7 萬(wàn)美元，也意味著需要多投入的總成本是408.6 萬(wàn)美元。

2.3 裝機(jī)容量對(duì)LCOE 的影響

光伏電站的直流裝機(jī)容量(光伏組件的總?cè)萘?會(huì)同時(shí)影響EPC 成本和擔(dān)保發(fā)電量，一般情況下這種影響是正相關(guān)。但由于場(chǎng)地和逆變器性能的限制，且項(xiàng)目標(biāo)書規(guī)定了項(xiàng)目的直流裝機(jī)容量和交流裝機(jī)容量的范圍，因此直流裝機(jī)容量不可能無(wú)限大或達(dá)到最佳容配比。

本文案例中的EPC 成本構(gòu)成如圖3 所示，其中，光伏組件成本約占EPC 成本的45%。

圖3 EPC 成本的構(gòu)成Fig. 3 EPC cost structure

本項(xiàng)目業(yè)主指定了光伏組件裝機(jī)容量和交流裝機(jī)容量的范圍，受場(chǎng)地限制，最多可在容許的直流裝機(jī)容量范圍內(nèi)多布置1%的光伏組件，此時(shí)容配比為1.15，EPC 成本約增加0.45%。由于存在棄光現(xiàn)象，項(xiàng)目的實(shí)際發(fā)電量?jī)H增加了0.8%。由式(5)計(jì)算可知，EPC 成本在原來(lái)的基礎(chǔ)上降低4.4%即可使LCOE降低5%，此時(shí)總共需要降低的EPC 成本是4.4%+0.45%=4.85%，約379.3 萬(wàn)美元，則LCOEvalue為75.86 萬(wàn)美元。

上述分析是在場(chǎng)址受限的情況下進(jìn)行的分析，實(shí)際分析過(guò)程中可根據(jù)投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)來(lái)確定優(yōu)化的LCOE目標(biāo)，然后以最小的成本實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。

3 結(jié)論

由于LCOE是衡量EPC 方案的最佳指標(biāo)，本文以海外某光伏項(xiàng)目為例，分析了影響LCOE的因素，以便于得到最優(yōu)LCOE，以更好地進(jìn)行光伏項(xiàng)目投標(biāo)。分析結(jié)果顯示，擔(dān)保發(fā)電量、EPC 成本對(duì)光伏電站LCOE的影響較大，運(yùn)維成本對(duì)LCOE的影響非常小。在場(chǎng)地和標(biāo)書要求的限制條件下，盡可能使容配比接近最佳容配比，從而以較低的綜合成本降低LCOE。在海外光伏電站投標(biāo)過(guò)程中，最好結(jié)合性能罰款的要求，采取合適的性能和成本策略，從而提升EPC 方案的競(jìng)爭(zhēng)力。