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敦煌8MWp并网光伏发电系统预可行性研究


敦煌 8 MWp 并网光伏发电系统预可行性研究
马胜红、孔力、陈东兵、苏保忠、马也宽、王燕、潘正祥 桂俊祥、左龙、袁斌、刘建彪、李平林、丁致和

一、项目背景:
目前的太阳能发电技术主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电技术,其中太阳能热发电技术尚处于 试验开发阶段,而太阳能光伏发电技术已经成熟、可靠、实用,其使用寿命已经达到 25—30 年。

要使光伏发电成为战略替代能源电力技术,必须搞大型并网光伏发电系统,而这个技术已经实践证 明是切实可行的。德国、美国等发达国家已经建设了一批千瓦级并网光伏发电系统,今年开始一批兆瓦 级并网光伏发电系统也已经开始建设;甚至印度、菲律宾、非洲一些国家也开始建设大型并网光伏发电 系统。 我国有 108 万平方公里荒漠,主要分布在西北地区,年总辐射在 2,300 kWh/m2 以上,在全球也属富 集区。有不少荒漠如甘肃的河西走廓绿洲边缘、新疆的塔克拉玛干沙漠边缘、晋西北及陕北、内蒙古的 鄂尔多斯等靠近电力线路和负荷中心,还有很好的旅游资源,可以作为大型并网光伏项目的建议区域。 根据目前的国力和政策看,2010 年以前,应首先开展荒漠或戈壁大型光伏电站试验,所选择的沙漠 或戈壁试验地点应当具备如下条件:富集的太阳关照资源,保证很高的发电量;靠近主干电网(最好在 50 公里以内) ,以减少新增输电线路的投资;主干电网的线径具有足够的承载能力,在基本不改造的情 况下有能力输送光伏电站的电力;距离用电负荷中心不能太远(100 公里以内) ,以减少输电损失;如果 附近没有用电负荷中心, 则最好有大型水电站, 可以将光伏电站的电力通过抽水蓄能消耗; 便利的交通、 运输条件和生活条件;能产生附加的经济、生态效益,有助于抵消部分电价成本;良好的示范条件,让 公众认识和接受光伏发电技术;当地各级政府的积极参与和支持,提供优惠政策和各种便利条件;具有 一定的国际影响和国际合作条件。 甘肃的河西走廊是理想的选择地区,甘肃省发展和改革委员会十分重视可再生能源的开发利用,特 别关注荒漠或戈壁大型光伏电站的应用示范, 经国家发改委能源局的协调, 在世界自然基金会的支持下, 由中国科学院电工研究所牵头,邀请各方面的专家组成专家组,通过实地调查,收集大量相关资料,经 过认真分析研究,在 2004 年 9 月完成了《在敦煌七里镇建设 8MWp 大型光伏并网系统预可行性研究报告》 。

二、敦煌的条件
2.1 概况:
敦煌市位于甘肃省河西走廊最西端,总面积 3.12 万平方公里,现有荒漠面积 1.8 万平方公里;总人 口 18 万人。平均海拔 1138m。丰富的国家级文物使敦煌成为了“丝绸之路”旅游线上的黄金旅游点。 随着机场的扩建、玉敦铁路、313 高等级公路和广播电视网络中心的建设,敦煌市将成为甘肃省的区域 中心城市和国际化旅游名城。 预选的七里镇场址位于敦煌市七里镇西南, 距市区 13km。 东经 94°31', 北纬 40°39'。 海拔 1200m, 距国道 215 线 1 km。距 35KV、容量为 6000KVA 的七里镇变电站 5 km。日照辐射量为 6882.1MJ/㎡, 日照小时数 3362h,最大阵风风速 14m/s,沙尘天数 7d/y。平均气温 9.3℃,场地开阔、平坦,扩容空间 大。土质为砂砾戈壁滩,地下水水位 35m。

2.2 光照资源
由敦煌气象局(国家基准气候站)提供的敦煌地区各月气象资料见下表:

2.3 当地的电力情况
敦煌仅有 5 座小水电站,电力供给主要来自本省电网。 敦煌市电力系统现拥有 110 千伏送电线路 117 公里,110 千伏变电所 1 座,容量 51,500 千伏安;35 千伏输电线路 258 公里;35 千伏变电所 8 座;10 千伏开关站 1 座, 容量 39,830 千伏安,拥有 10 千伏 配电线路 912 公里;配电变压器 983 台,总容量 64,239 千伏安,0.4 千伏线路 958 公里;已实现电力调 度自动化管理。所属 5 座小水电装机容量 9,700 千瓦,年发电量 3,494 万千瓦时。 近年来,随着敦煌地区旅游业的迅速发展和国民经济的持续增长,用电负荷增加很快,特别是在旅 游旺季和农灌高峰时,电力供应十分紧张,供需矛盾突出。

三、 总体技术方案
综合考虑技术发展水平、本项目的示范与实验性以及管理、施工、运行维护等,该并网光伏发电系 统采用“集中安装建设,多支路上网”技术方案。即: 1) 在电气线路上,8MWp 并网系统分为 8 个独立的 1MWp 分系统,分别发电上网。 2) 1MWp 分系统包括 5 个 200kWp 的发电单元、一台 1000kVA 的升压变压器。 3) 每个发电单元由 200kWp 组件、200kVA 并网逆变器组成,输出 0.4kV 三相交流电。

四、项目财务分析
4.1 项目总概算

4.2 项目财务平衡方案
影响本项目投资、成本及收益的各要素之间存在复杂的关联关系。本项目实施的可行性及其运营的 可持续性,取决于在各要素中选择合理的数值,以利于项目财务指标的综合平衡。 建议本项目一号立项方案的主要财务参数按照以下数据作为基础依据: ● 项目总投资:人民币 32247 万元; ● 项目资本金总额:人民币 32247 万元,其中参与分红的资本金比例为 70%,即 22573 万元,不参与 分红的非盈利资本金比例为 30%, 即 9674 万元; ● 分红资本金的预期投资收益率为每年 8%,静态投资回收期为 12.5 年; ● 项目公司的年均发电量为 1280 万千瓦时; ● 项目公司享受小规模纳税人优惠增值税税率 6%(须税务机关批准) ; ● 项目公司前 8 年年均发电运营成本为 298 万元;年均度电运营成本为 0.233 元; ● 项目公司前 8 年年均上缴税费 470 万元,年均度电上缴税费为 0.367 元; ● 项目公司前 8 年年均获当地电网补贴为 297 万元,合电网度电补贴为 0.232 元; ● 项目公司每年获当地政府补贴 120 万元,合当地政府度电补贴 0.094 元; ● 项目公司前 8 年年均净收入为 1802 万元,年均度电净收入为 1.408 元; ● 在上述条件下,项目公司的上网电价将为 1.683 元/千瓦时; ● 项目公司的年发电收入将为 1.683 x 1280 万度=2154 万元 此外,项目公司如决定开办观光游客接待业务,预计前 8 年的年均观光经营净收入为 191 万元,年 均度电观光运营净收入为 0.149 元。在此条件下,由旅游收入补贴,上网电价可下降至 1.534 元/千瓦时。 如果实施 CDM 机制,预计 25 年二氧化碳减排净收入为 25,934,720 人民币,年均二氧化碳减排净收 入为 1,037,389 元,在此条件下,由 CDM 收入补贴,上网电价可下降至 1.453 元/千瓦时。

4.3 项目融资方案
本项目初始投资需大量资金注入,必须吸引多元化的投资者,并安排有吸引力的融资条件。这些必 要的融资条件可归纳为:政府扶持政策引导;电价补贴承诺;政府启动资金承诺;国际机构支持。 本项目的建设及运营所需资本金总额为人民币 32247 万元,各方注资的合理、均衡比例及金额建议

如下:不参与未来项目公司经营利润的分红的资金有:中央政府的扶持资本金占 22%,即 7094 万元; 地方政府的配套扶持资本金占 3%,即 968 万元;国际机构的股本投资占 15%,即 4837 万元。参与未 来项目公司经营利润的分红的投资有:本项目设备供应商以其提供的部分设备作价抵股权投资,占 25 %,即 8062 万元;产业战略投资者的股本投资占 30%,即 9674 万元;当地企业/国内企业的股本投资 占 5%,即 1612 万元。

五、相关政策建议
目前国家正在制定《可再生能源开发利用促进法》 ,并很快会颁布实施,会对该项目提供一个法律 上的保障。除此之外,我们建议就本项目应有以下方面的支持:延长该项目享受西部大开发所得税税收 优惠政策期;对内资企业应给予与外资企业同等的税收优惠政策;除敦煌市政府承诺外,上网电价高出 部分在省网内分摊;将光电站纳入省重点推介旅游项目;由于利用其他项目无法利用的荒漠来建设,免 征土地使用税;免征城市维护建设税和教育税附加;免征电力增值税;依照《清洁发展机制项目运行管 理暂行办法》 ,加快审批程序,落实该项目的实施;建议敦煌项目因转让温室气体减排量所获得的收益 全部归实施项目的企业所有。政府在该项目中不参与分配,以便进一步降低上网电价;将该项目列入国 家或甘肃省高新技术科研项目,并予以科研经费支持;争取国外有关环保、能源组织的资金支持。争取 获得如:世界银行对太阳能项目的补贴类资金,以降低高电价带给项目的压力。 其中上网电价高出部分在省网内分摊是决定本项目实施的最关键的政策。根据上面测算,该项目平 均每年的发电量为 1,280 kWh,按照一号建议方案,上网电价为 1.683 元/kWh;电价差分别是 1.433 元 /kWh,所需补贴金额分别为:1.433 元/kWh * 1280 万 kWh / 年 = 1834.2 万元/ 年。甘肃省目前年售 电量为 317 亿 kWh,简单地分摊计算如下:

即,如果甘肃全网分摊,则平均每度电上涨 0.031;一个普通家庭平均每天用电 1.5 kWh, 全年也 仅仅为此多支出 0.17—0.32 元,应该是完全能够承受的。如果去除不宜加价的用户类别如农林牧渔、 涉农工业以及居民生活消费(按 30% 计算分摊电量为 221.9 亿 kWh) ,平均每度电也只是上涨 0.044 分, 应该是没有问题的。 事实上,光伏发电系统主要是在每天的 9:00—17:00 输出电力,夏季发电最多,冬季最少,对于 敦煌地区,恰恰是在用电的高峰季节和高峰时段发电,考虑峰枯和峰谷电价因素,则电价差大大减小, 对本项目更加有利。

六、结论与建议
本项目方案是为我国第一个大规模荒漠光伏并网发电系统提出的项目建设建议方案,8 MWp 的装机 规模在目前属于世界前列。 通过上述大量数据的测算和分析,本项目研究小组认为: (1) 面对我国日益紧张的能源和环境压力,我们必须加大力度,开发和利用可再生能源;从资源的 总量和分布的角度,太阳能将在 2050 年左右成为我们的主力战略替代能源;光伏发电技术已经 成熟,其目前成本将随着市场规模的增大而快速下降,由于煤炭等化石能源资源步入枯竭,其 发电成本将快速增长, 因此可以预见光伏发电在 10 年左右将成为具有商业竞争能力的发电技术。 为了我国的能源安全,不失时机地建设大规模光伏并网发电系统具有重要的战略意义。

(2) 甘肃河西走廊太阳能资源极其丰富,是世界级太阳能富集区;大片的荒漠,丰富的地下水资源, 良好的电网设施,快速增长的电力负荷为大规模光伏并网发电系统的建设提供了非常理想的条 件;是实施“中国大漠光电工程”的理想区域,具有巨大的后续开发空间。在敦煌建设第一个 8 MWp 光伏电站具有非常好的国际示范影响力,附加的旅游效益可以一定程度减轻高成本压力。 (3) 采用“集中安装建设,多支路上网”技术方案.即: ● 在电气线路上,8MWp 并网系统分为 8 个独立的 1MWp 分系统,分别发电上网。 ● 1MWp 分系统包括 5 个 200kWp 的发电单元、一台 1000kVA 的升压变压器。 ● 每个发电单元由 200kWp 组件、200kVA 并网逆变器组成,输出 0.4kV 三相交流电。具有十分灵活 的可操作性。业主可以根据自身投资条件和系统集成商的投标情况灵活选择一个或多个不同的 N * 1MWp 设备供应商,分路上网不仅使系统建设具有很好的选择灵活性,而且也大大提高了系 统的安全性和可靠性。N * 1MWp 的规模也为设备供应商提供了充分的降低造价的空间。 ● 根据当地太阳辐射能量、 系统组件总功率、 系统总效率等数据, 按系统 25 年输出衰减 15%计算, 敦煌 8MWp 并网光伏系统 25 年的总发电量约为 3.2 亿千瓦时,年平均发电 1,280 万千瓦时。 (4) 经过多方实际询价,确定当前建设 8MWp 的光伏电站需要总投资 32247 万元是合理的价位水平, 考虑目前的相关政策和当地对有关税费的承诺和有关扶持政策的承诺,研究组提出财务测算和 建议安排为: 项目资本金总额人民币 32247 万元, 其中参与分红的资本金比例为 70%, 22573 即 万元,不参与分红的非盈利资本金比例为 30%, 即 9674 万元;分红资本金的预期投资收益率 为每年 8%, 静态投资回收期为 12.5 年; 在当地政府扶持条件下, 项目公司的上网电价将为 1.683 元/千瓦时; (5) 项目的建设及运营所需资本金总额为人民币 32247 万元,政策性投资 30%,商业投资 70%。 (6) 实施本项目的关键在于各项扶持政策的落实,其中上网电价高出部分在省网内分摊是决定本项 目实施的最关键的政策。 (7) 本项目具有良好的环境效益和社会效益,它不仅是可再生能源的电力建设项目,同时也是非常 好的生态旅游和科技旅游项目,将为古老的“丝绸之路”增添一束灿烂的“太阳花” 。建设目前 世界最大的光伏电站也将为我少排放的荣誉。 (8) 只要上述政策落实,本项目是切实可行的。建议甘肃省发展和改革委员会将本项目预可行性研 究报告(代项目建议书)上报国家发展和改革委员会,批准立项,并尽快开展项目可行性研究。 该项目预可行性研究报告已经于 2004 年在敦煌举行的评审会上通过了专家评审,正在由甘肃省发 展和改革委员会上报国家发展和改革委员会批准立项。

敦煌8MWp并网光伏发电系统预可行性研究
作者: 作者单位: 马胜红, 袁斌, 刘建彪, 李平林, 丁致和, 孔力, 陈东兵, 苏保忠, 马也宽, 王燕, 潘正祥, 桂 俊祥, 左龙

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