家庭新能源项目探索

潘 沛

上海申能新能源投资有限公司

1 背景介绍

2014年年中的时候，笔者定下了在自家屋顶投资建设分布式太阳能光伏电站的计划。当时光伏发电市场面临两大利好，主流光伏组件的价格在2014年初的时候已经降至4．0～5．0元/W左右，恰逢上海出台了《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》，针对个人的自发自用分布式光伏电站将享受所发电量每度电0．4元/kWh的补贴，期限为五年。经初步测算，光伏电站可以在6～9年内收回投资，按照电站寿命25年计算，项目投资财务内部收益率可以达到10%以上，投资效益良好。

2 太阳能光伏电站介绍

图1 从左往右依次为光伏组件、逆变器和支架

分布式太阳能光伏电站一般是由光伏组件、光伏支架和逆变器组成（见图1）。采用“自发自用、余电上网”形式，电站无需配套建设电能存储设备，可节省相应的投资。

白天电站发电时，若住户有家用电器使用，则优先使用光伏电站产生的电能，若所用电器功率小于电站发电功率，则有相应的电能送上电网；若用电器功率大于电站发电功率，则差额部分由电网供应。夜晚光伏电站不发电，住户用电由电网供应。

采用“自发自用、余电上网”形式的光伏电站（见图2）一般安装两个电能计量表，电表由电网公司提供。电网公司将用户进户电表更换为双向电表，用以计量电站送上电网的电量；另外在光伏电站逆变器至进户电表之间安装补贴电表，用以计量光伏电站所发电量，作为补贴依据。

图2 家庭光伏电站示意图

3 前期准备工作

项目前期准备工作，包括资源分析、已建项目调研、政策分析和项目申请与备案。

3.1 资源分析

上海位于北纬31度14分，东经121度29分，属北亚热带季风区，年平均气温16．5℃，气候温和湿润，降水丰沛，四季分明。日照条件较为充足，年日照时间2014小时左右，太阳辐射量在4565MJ/m2·a左右。

表1 上海市主要气象要素表

上海市进行太阳辐射要素观测的单位为气象部门，且仅有宝山气象观测站进行太阳辐射要素观测。该站建于1980年，位于宝山区吴淞地区。根据宝山气象站1995年～2007年数据统计，其多年平均太阳总辐射量为4565MJ/m2·a。上海地区太阳总辐射量历年变化情况见图3，各月辐射年平均值变化过程见图4。

图3 宝山气象站太阳年总辐射量

图4 月辐射量多年平均值

同时收集了2011年至2013年太阳辐射的卫星遥感资料（见图5），与气象站观测资料趋势基本一致，辐射值略高。

图52011 至2013年太阳辐射卫星资料

从多个渠道获悉的上海地区太阳能资源较丰富且年际变化不大，各年发电量较稳定。

3.2 已建项目调研

笔者先后走访并参观了几个已建的个人光伏电站，通过与业主沟通交流，了解了项目的操作流程，同时调研了上海某光伏电站项目的发电情况。2010年至2013年电站年上网电量等效利用小时数的平均值为1050小时，见图6。上海地区光伏电站的平均利用小时数基本在1100小时左右。

图6 某光伏电站利用小时数

3.3 政策分析

目前国家鼓励个人在自家屋顶建设光伏电站，采用“自发自用、余电上网”的模式。

2018年1月国家发改委发布《关于2018年光伏发电项目价格政策的通知》（发改价格规（2017）2196号）,2018年1月1日后投运的、采用“自发自用、余量上网”模式的分布式光伏发电项目，给予0．37元/kWh补贴，（较上一年度减少0．05元/kWh）,期限为20年。上海市在2016年发布了《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》（沪发改能源[2016]136号），在2016年-2018年投产发电的个人分布式光伏电站，将获得0．4元/kWh补贴，期限为5年。

在分布式光伏电站政策出台的同时，要求各地配套相应的政策和简化审批流程，使申请建设家庭光伏电站较为简便。

3.4 项目申请

上海地区个人安装太阳能光伏电站目前只需要去当地区县供电所营业厅填写光伏电站备案表,表上的主要内容为安装住址、安装形式（屋顶、阳台）、容量、设备等信息。提交材料时需要带上户主个人身份证、房产证、户口本等材料，然后自行采购设备安装，安装完毕请供电部门验收（验收的时候需要通电测试），验收完毕后电力公司派遣施工队伍安装双向表计和电站发电表计。然后与电网公司签署购销电合同后就可以正常发电了。一般情况下整个周期在1至2个月左右。

需要注意的是，若是公寓楼顶公共面积建设光伏电站，需要取得同一楼层的所有业主的同意才能安装，需向供电部门出具证明文件；在自家别墅、独立私房等屋顶建设，则不需要。在提交光伏电站备案表时，同时需要居委会或村委会同意安装光伏电站的证明，并且承诺由电站施工和运行对公共设施产生影响的，将对此负责（自拟承诺书）。

4 方案设计

4.1 项目规模及安装方式

项目建设地点为平屋顶，现场安装条件较好，可以安装固定式或者追踪式光伏电站。经了解，追踪式光伏电站发电量较固定式高约20%左右，但是相应的建造成本要高出不少，而且市场上也没有成熟的光伏追踪支架品牌产品，于是采用固定式支架方案。

根据工程经验，上海地区的光伏发电项目安装倾角都为22度。若屋顶为斜屋顶，则安装倾角与屋顶的倾斜度一致。

根据屋顶面积和安装倾角、间距等情况测算，现场屋顶面积为100m2左右，可以安装的光伏电站约为8000Wp。最终根据项目面积及资金情况，确定安装16块250Wp容量的组件，整个电站规模为4kWp。由于技术进步转换效率提高，目前同样规格的光伏组件可达到280Wp以上，相应的装机容量将提高12%以上。

4.2 项目成本及效益分析

按照2017年底价格水平，初步测算了相应容量电站的投资及初步效益，（见表3）。

5 光伏电站投资实际效果

光伏电站于2014年9月30日正式建成发电，总容量4000Wp，总投资约为2．5万元左右（不含安装费）。截至2017年1月16日（电站碰到房屋拆迁而拆除）总发电量9715．1kWh，减排二氧化碳约 9．7 吨。2015年全年发电量 4196．6kWh，年利用小时数为1049小时，2016年全年发电量4487．6kWh，年利用小时数为1122小时，总体达到预期。统计两个整年电站各月发电量见图7，电站现场见图8。

当前，大多数逆变器厂家都免费为用户提供网页版和手机移动端监控软件。网页版监控软件软件如图9，手机移动端监控软件如图10，很方便查询电站当前信息及发电量情况。

图7 光伏电站各月发电量

图8 光伏电站

表3 上海家庭光伏电站不同装机容量效益分析

图9 网页版电站监控软件软件

图10 手机App电站监控软件软件

6 项目实际造价及收益分析

经向多个设备供应商询价，经比较，电站的实际投资（2014年下半年价格水平）如表4。

表4 项目实际造价情况

电站从并网至拆除共28．5个月，运行相当稳定，没有出现故障停机现象。太阳能电站运行寿命为25年，由于没有传动装置，设备故障率很低，且都为电气故障。而户用分布式光伏电站的主要电气设备为逆变器，使用寿命在10年左右，可每年计提一部分利润作为逆变器更换的费用。而且逆变器的技术不断提高，价格将逐步下降，待十年后更换成本较低。

按照电站实际情况，测算了25年发电量及效益情况见表5，项目投资收益率可以达到14%以上，效益较好。

表5 太阳能电站投资和收益情况分析表

7 结论

1)个人分布式太阳能光伏电站属于清洁能源项目，在目前设备价格明显下降、仍能享受国家和地方补贴政策情况下，能取得很好的效益，投资收益率明显高于银行理财产品，投资回收期在5年以内。

2)在目前政策下，分布式光伏电站申请方便，方案简单，建设周期短，效益良好，对于节能减排，提高家庭消费可再生能源比例具有较高的现实意义。

3)经验总结

（1）电站建成后未对逆变器进行调试。逆变器初始状态交流测电压设置范围过窄，只有220-240，逆变器一直过压自动跳到保护状态，影响发电量。后来咨询逆变器厂家，按照厂家提供的设置方法，将交流测电压设置成220-268V之后未出现这种现象。所以电站建设完成后需要专业人员对设备调试，并试运行一段时间。

（2）经常打开手机App查看电站状态，及时发现问题。

（3）定期清洗电池板，建议每个月清洗一次。