整县屋顶分布式光伏发电项目的实践及探索

谭永明，付丽娜

(1.国家电力投资集团有限公司山东分公司，济南 250001；2.山东电力工程咨询院有限公司，济南 250001)

0 引言

2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上郑重向世界宣布：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和[1](下文简称为“‘双碳’目标”)。同年12月12日，习近平总书记在气候雄心峰会上进一步宣布：到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电的总装机容量将达到12亿kW以上[2]。中国作为世界第二大经济体、绿色经济技术的领导者，在承担能源绿色低碳发展方面，表现出了大国担当[3]。

国家能源局在2021年6月20日发布了《国家能源局综合司关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》，并于9月8日公布了全国试点县(市、区)名单，全国共676个县(市、区)在列。山东省辖县级市诸城在2021年6月初已开展了整县屋顶分布式光伏发电项目推进工作，是全国开展试点最早的市之一，先后完成试点方案、总体规划、开发建设指导意见编制，形成了整县屋顶分布式光伏试点县级政府与建设单位的合作方式和分工的初步模式，首批试点项目全部建成并网发电。

本文结合山东省诸城市整县屋顶分布式光伏发电项目的推进工作，对山东省分布式光伏发电项目的发展现状，以及整县屋顶分布式光伏发电项目的收益、存在的风险与面临的主要问题进行分析，并从政府引导、投资主体作用、市场化商业运作、电网升级改造、乡村振兴和共同富裕等方面提出相应建议。

1 山东省分布式光伏发电项目的发展现状

1.1 分布式光伏发电的模式多样化

截至2021年底，全国与山东省的分布式光伏发电累计装机容量对比如表1所示。

表1 截至2021年底全国与山东省的分布式光伏发电累计装机容量对比Table 1 Comparison of cumulative installed capacity of distributed PV power generation between China and Shandong Province by the end of 2021

从表1可以看出：分布式光伏发电是山东省发展光伏发电的主要形式。

山东省分布式光伏发电模式主要以工商业屋顶分布式光伏发电和户用屋顶分布式光伏发电为主。

对于工商业屋顶分布式光伏发电项目的建设，其中一小部分情况是企业利用自有厂房屋顶投资建设屋顶分布式光伏发电项目，采用“自发自用、余电上网”模式，将光伏电力接入企业原有变压器。这样一方面可减少从电网购买的电量，降低企业成本；另一方面可将余电售电给电网，实现额外收益。大部分情况是由以阳光电源股份有限公司、天合光能股份有限公司等为代表的光伏投资商通过租赁企业屋顶的方式来建设光伏发电项目，采用“全额上网”或“自发自用、余电上网”模式，将光伏电力接入原有变压器或新建变压器。工商业屋顶业主可享受租金收益或降低用电成本，光伏投资商可售电给屋顶业主所属企业或国网公司，获取电费收益，从而实现屋顶业主所属企业和光伏投资商双赢。

对于户用屋顶分布式光伏发电项目的建设，其中一小部分情况是由户主自己投资，大部分情况是通过光伏投资商的市场代理人，采用与户主签订屋顶租赁合同或合作开发、合作共建等模式，以户主身份备案户用屋顶分布式光伏发电项目，以“光伏贷”“融资租赁”“信用贷”等方式募集资金建成。项目建设完成后户主获得屋顶租金收入，光伏投资商获得项目收益。在此类项目中，光伏电力接入农村共用变压器，受变压器接入容量限制，不能在单个自然村内大规模推广，单个自然村内安装光伏发电系统的用户数量不得超过全村总户数的10%。

1.2 山东省电网建成时间早

1996年山东省在全国率先实现“户户通电”，1998年国家批复了《山东省农村电网改造工程、农电管理体制改革和城乡用电同价方案》，山东省抓住电网改造的有利时机，积极争取了178.68亿元用于农村电网改造。通过一期、二期的改造，极大改善了农村电网结构，供电质量和供电能力均有了很大提高，线损率明显降低。山东农村电网大部分是20世纪末或21世纪初建设完成的，最新建成的线路距今已有20年左右。随着如今用电需求的增大及屋顶分布式光伏发电的大量接入，当前的农村电网在导线截面、载流量、电网调节等方面已无法满足屋顶分布式光伏发电的大量接入。国家在整县屋顶分布式光伏开发试点方案中要求“农村居民屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于20%”，由此带来的大容量屋顶分布式光伏发电接入与农村电网允许接入总容量的矛盾日趋突出。

1.3 光伏发电项目推进积极性高

在国家能源局公布的676个整县屋顶分布式光伏发电试点县(市、区)中，山东省占70个，占比达10.36%，位列全国第一。山东省各级政府在推动新能源发展，特别是屋顶分布式光伏发电方面积极性高，群众基础较好，诸城、沂水、嘉祥这3个县(市)已率先开展工作，摸索发展道路，走在全省前列。

2 整县屋顶分布式光伏发电项目的造价及收益分析

2.1 造价分析

对于项目投资方而言，屋顶分布式光伏发电项目的静态总投资主要包括：前期费、勘察设计费、监理费、设备费、建安工程费、屋顶租金等。整县屋顶分布式光伏发电项目建设涉及到的屋顶多种多样。对于党政机关、公共建筑、工商业和农村房屋的屋顶而言，屋顶类型不同，光伏发电项目的造价也有所差别。

受新冠肺炎疫情和国际环境影响，2021年底光伏组件价格涨幅较大，常规的硅片尺寸为182 mm的单面光伏组件的中标价格在1.8～1.9元/W之间；组串式光伏逆变器的单瓦采购价格在0.18～0.25元/W之间。党政机关的屋顶主要为混凝土屋面，受光伏组件总装机容量和屋顶高度的影响，此类屋顶分布式光伏发电项目总体建设成本在3.5～4.5元/W之间；公共建筑主要包括学校、医院、会展中心、场馆等，其屋顶多数为混凝土屋面，少部分为金属屋面，此类屋顶分布式光伏发电项目总体建设成本在3.5～4.0元/W之间；工商业房屋多为大跨度钢结构的厂房，其屋顶主要为保温彩钢瓦屋面，部分屋顶需要进行二次加固，此类屋顶分布式光伏发电项目的总体建设成本在3.8～4.5元/W之间；农村房屋屋顶主要为红瓦坡屋面，少数为混凝土平屋面，采用整村汇流10 kV高压并网模式，此类屋顶分布式光伏发电项目总体建设成本在3.4～4.0元/W之间。

2.2 收益分析

屋顶分布式光伏发电项目的收益主要涉及年发电小时数、电价、资本金内部收益率等影响因素。

1)年发电小时数。诸城市地处山东省中南部，根据当地的气象数据，得出诸城市的年总太阳辐射量为5105 MJ/m2。受光伏组件布置方式的影响，屋顶分布式光伏发电项目的年发电小时数会有所不同。建设于工商业屋顶的分布式光伏发电项目的光伏组件一般采用平铺方式，其年发电小时数在1050～1100 h之间；建设于党政机关、公共建筑屋顶的分布式光伏发电项目的光伏组件一般采用最佳倾角布置方式，其年发电小时数在1250～1300 h之间；建设于农村房屋屋顶的分布式光伏发电项目的光伏组件一般利用屋顶坡度顺坡布置，其年发电小时数在1200 h左右。

2)电价。建设于党政机关、公共建筑及农村房屋屋顶的分布式光伏发电项目主要采用“全额上网”模式，而建设于工商业屋顶的分布式光伏发电项目主要采用“自发自用、余电上网”模式。因此，屋顶分布式光伏发电项目的电价可分为“自发自用”电价、“余电上网”电价和“全额上网”电价。其中，“自发自用”电价为该项目中屋顶业主的用电价格，2022年市场电价在0.45～0.65元/kWh之间，具体价格取决于光伏投资商和屋顶业主的协商结果。“余电上网”或“全额上网”电价按照山东省现行燃煤发电标杆上网电价(0.3949元/kWh)执行。

3)资本金内部收益率。综合考虑整体造价、发电利用小时数、5年以上的贷款市场报价利率(loan prime rate，LPR)、租金等因素，诸城市整县屋顶分布式光伏发电项目的资本金内部收益率在7%～9%之间，基本满足当前国有企业投资决策要求。

3 整县屋顶分布式光伏发电项目面临的主要风险和问题

3.1 主要风险

1)屋顶存续年限与屋顶分布式光伏发电项目运营年限不匹配的风险。屋顶分布式光伏发电项目的设计运营年限为25年，其依附于屋顶。对于党政机关和公共建筑屋顶而言，其基本能够满足光伏发电项目25年的运营期要求；对于工商业屋顶而言，其主要受企业经营情况和屋顶质量的影响，一般不能满足光伏发电项目25年的运营期要求；由于农村房屋建于宅基地上，受宅基地政策保护，只要维护得当，农村房屋屋顶基本能够满足光伏发电项目25年的运营期要求。建设于工商业和农村房屋屋顶的分布式光伏发电项目需考虑在运营期内至少1次的因屋顶换新引起的光伏电站拆除后再安装所增加的投入。

2)新能源政策变动的风险。当前，屋顶分布式光伏发电项目所发电量可由电网全额收购且不要求配置储能，但随着电力现货市场运行和分布式光伏电力的大量接入，屋顶分布式光伏电力参与电力现货市场交易和按比例配置储能的可能性越来越高，由此会降低屋顶分布式光伏发电项目的收益，增加新建屋顶分布式光伏发电项目的成本。

3)法律纠纷风险。由于屋顶分布式光伏发电项目对建筑物存在依附性，此类建筑物的产权、运营权的变化及所在地政府整体规划调整时，屋顶分布式光伏发电项目的屋顶业主、用电企业及光伏电站存续也相应地会产生变化，进而与最初的分布式光伏发电项目建设及运营合同发生法律意义上的改变，不可避免地产生法律纠纷。

3.2 主要问题

1)采用“自发自用、余电上网”模式的屋顶分布式光伏发电项目投资商存在电费收取困难的问题。对于采用“自发自用、余电上网”模式的屋顶分布式光伏发电项目投资商而言，用电企业所用电量产生的电费由用电企业和项目投资商进行结算，电价由双方谈判约定，一般高于当地脱硫燃煤标杆上网电价，低于用电企业所用电网电价。通过“自发自用、余电上网”模式，屋顶分布式光伏发电项目投资商可以提高项目的资本金内部收益率，用电企业可以降低用电成本，为双赢的局面。但在实际的屋顶分布式光伏发电项目运行过程中，受用电企业经营状况和合同不诚信履约的影响，用电企业拖欠项目投资商电费的情况较多。屋顶分布式光伏发电项目对用电企业的“依附性”，让此类项目投资商对将用电企业的违约行为诉诸法律变得瞻前顾后，极大影响此类项目的投资收益。

2)屋顶业主与屋顶分布式光伏发电项目投资商之间存在“扯皮”问题。屋顶分布式光伏发电项目建成后，其运营年限为20～25年，而工商业屋顶的正常使用年限为10～15年，屋顶出现漏雨或损坏，往往导致项目投资商和屋顶业主之间出现“扯皮”问题。

3)接入电网的比例及电网自身的消纳能力与屋顶分布式光伏发电项目的装机规模不匹配。屋顶分布式光伏发电项目整县推进对党政机关、公共建筑、工商业所在城镇的电网影响较小，但对于农村屋顶分布式光伏发电项目而言，光伏电力的大量接入将会对农村电网产生较大影响，甚至会“重构农村电网”[4]。《中国能源报》2021年10月刊文指出：“随着乡村大量接入新能源，必将对传统的农村电网带来挑战，进而重构农村电网发展模式”。农村屋顶分布式光伏发电项目的建设会对电能质量、配网自动化和继电保护动作造成影响，出现谐波污染，加大县级电网的调峰难度。

4)光伏投资商不能满足地方政府对整县屋顶分布式光伏发电项目推进的过高期望。2021年下半年，在国家能源局公布整县屋顶分布式光伏发电试点县(市、区)名单后，国内掀起一股整县屋顶分布式光伏开发签约潮，“一县一企”或“一县多企”多种签约模式并存。在合同签署过程中，有些县(市、区)政府提出电费收益分成、产业落地、外资引入等条件，而光伏投资商为占据资源先机也同意这些条件。而在实际执行过程中，由于原先签署的整县开发协议不是基于双方利益共赢点，无法落地，进而导致整县屋顶分布式光伏发电项目的建设工作推进缓慢。

4 整县屋顶分布式光伏发电项目的推进建议

4.1 发挥政府服务职能，引导各方积极推进

在整县屋顶分布式光伏发电项目推进工作中，一方面，当地政府要充分发挥“引导员”作用，通过宣传国家“双碳”战略，采用积极引导、政策激励等措施推动各类用电主体充分认识屋顶分布式光伏发电项目推进工作带来的经济红利和政治意义，为各类投资主体做好服务，将此类项目推进纳入综合考核，营造良好外部环境，不要把“引导员”干成“指挥官”。另一方面，当地政府要充分降低屋顶分布式光伏发电项目投资的非技术成本，杜绝不合理的诉求及行政命令“一刀切”，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用。

4.2 发挥投资主体专业化水平

之前屋顶分布式光伏发电项目呈爆发式发展，在设计、监理、质量标准等方面缺少统一标准，导致项目建成后的几年中安全隐患逐渐暴露。整县屋顶分布式光伏发电项目需统一做好规划，充分发挥投资主体的专业化水平，统筹考虑屋顶分布式光伏发电项目的安全、工程建设、生产运营维护等方面，高质量推进，确保此类项目的建设质量上一个新的台阶。

1)安全方面。将整县屋顶分布式光伏发电项目投资主体引入监理机制，加强设计、安装环节的安全把控，采用专业的电力设计院和施工队伍，确保项目安全建设。项目建成后，统一购买相关保险，确保极端天气造成的直接和间接损失得到赔付，保障屋顶业主的相关利益。

2)工程建设方面。通过统一标准，使屋顶分布式光伏发电项目在外观、设备选型、辅材标准、接入方案等方面做到标准化建设，高标准推进。

3)生产运营维护方面。以县域为中心，建设整县屋顶分布式光伏发电项目生产运营中心，在各个乡镇驻点建设运维驿站，通过5G通信将各个屋顶分布式光伏发电项目接入生产运营中心，采用大数据、状态监测等手段，实时了解散布于各个乡镇的屋顶分布式光伏发电项目的运营问题，并及时响应、快速处理。

4.3 市场化商业运作

对于整县屋顶分布式光伏发电项目投资主体而言，不管是央企、国企还是民营投资企业，在当前无补贴的环境下，建成后的屋顶分布式光伏发电项目要正常运营就要遵循市场化商业运作，且需具有合适的内部收益率。对于与整县屋顶分布式光伏发电项目收益密切相关的户用屋顶租金、地方政府与国企合作诉求、“自发自用”电价、集体经济诉求等，都应符合市场化商业运作的规则，确保在新能源大规模发展的环境下，项目各关联方均合理享受到屋顶分布式光伏发电项目整县推进的红利。

4.4 分布式光伏发电项目建设与农村电网改造升级同步推进

根据屋顶主体不同划分的4类屋顶分布式光伏发电项目中，农村屋顶分布式光伏发电项目的体量最大。以诸城市为例，农村屋顶分布式光伏发电项目占总规划容量的50%。因此，整县屋顶分布式光伏发电项目的建设应与农村电网改造升级同步推进。

在整县屋顶分布式光伏发电项目建设初期要评估光伏电力就地、就近消纳能力，减少向上一级电网倒送。新型农村电网改造应充分考虑大规模分布式能源电力的接入，突出科技创新引领，加快农村电网向数字化转型。

整县屋顶分布式光伏发电项目及新型农村电网的建设涉及面广、规模大、时间长，分布式光伏发电项目的“源”的建设要与农村电网的“网”的建设互相协调，同步推进，才能保证整县屋顶分布式光伏发电项目更好地推进。

4.5 充分结合乡村振兴，促进共同富裕

习近平总书记指出：“我们始终坚定人民立场，强调消除贫困、改善民生、实现共同富裕是社会主义的本质要求，是我们党坚持全心全意为人民服务根本宗旨的重要体现，是党和政府的重大责任。”2021年9月，山东省发展和改革委员会等8部门联合印发《山东省“百乡千村”绿色能源发展行动实施方案》的通知，明确指出“十四五”期间，在全省建成100个左右的特色鲜明、多能互补、生态宜居的绿色能源发展标杆乡镇，1000个左右的太阳能、地热能、生物质能等绿色能源发展标杆村，推动乡村能源转型变革，为打造乡村振兴“齐鲁样板”提供强劲助力。

在推进整县屋顶分布式光伏，特别是农村屋顶分布式光伏建设的过程中，应充分考虑“光伏+美丽乡村”建设，推动光伏发电、地热、清洁供暖等绿色低碳能源方案，推动美丽乡村建设和共同富裕的实现。例如，在诸城市，针对农村屋顶分布式光伏发电项目就提出了“上不出顶、下不出檐、侧不出边”的安装要求，不追求最大装机总量，而是把屋顶光伏发电和美丽乡村相结合，将整村屋顶分布式光伏发电项目建成美丽乡村的组成部分。在农村屋顶租金方面，屋顶分布式光伏发电项目投资商既需测算企业自身内部收益率，又要尽量提高农户租金收入，同时还要考虑村集体经济收益。项目投资商以单块光伏组件1年40元为标准支付屋顶租金，以1户1年100元为标准支付村集体设备看护费，同时承担相关税费，连续支付25年。通过推进整县屋顶分布式光伏发电项目，可使每个农户每年有1200～1600元的收益，为农村集体带来每年6000～10000元的收益，缴纳租赁总费用5%的纳税额，为美丽乡村和乡村共同富裕作出贡献，让根植于人民群众之中的新能源更具有生命力。

5 结论

本文结合山东省诸城市整县屋顶分布式光伏发电项目的推进工作，对山东省分布式光伏发电项目的发展现状，以及整县屋顶分布式光伏发电项目的收益、存在的风险与面临的主要问题进行了分析，并提出了相应建议。当前在整县屋顶分布式光伏发电项目推进过程中，面临一些困难和问题，政府、投资商、电网企业、屋顶业主等应共同努力，从法律保障、政策支持、合同诚信履约等多方面保障整县屋顶分布式光伏发电项目的顺利推进。投资商在参与整县屋顶分布式光伏发电项目开发过程中，应充分融入县域经济发展，将绿色能源和各个县(市、区)特点相融合，构建除屋顶分布式光伏发电项目之外的绿色项目，例如绿色交通、清洁供暖、充电桩等多业态融合能源发展模式，共同助力中国能源改革和“双碳”目标早日实现。整县屋顶分布式光伏发电项目是落实“双碳”目标的重要手段，对中国能源结构调整具有重要战略意义。