基于阶梯电价机制及用电特性的居民光伏发电收益分析

基于阶梯电价机制及用电特性的居民光伏发电收益分析

董晓天李文芳周全

国网合肥供电公司安徽合肥230001

摘要：光伏发电具有节能、高效、就地消纳的优点。近两年来，得益于技术的进步和国家政策的扶持，分布式光伏电站受到越来越多普通居民的关注。针对居民投资光伏电站的收益问题，文章通过对目前国家政策和市场环境的解读，提出了阶梯电价机制下光伏发电收益的计算模型。该模型分析了不同用电特性下直接收益与隐性收益的计算方法，最终依据合肥地区的实际情况得出了针对该地区不同类型用户的投资收益曲线。

关键词：阶梯电价；居民光伏电站；用电特性；投资收益

IncomeAnalysisofResidentPhotovoltaicGenerationBasedonLadderTariffAndPowerConsumptionFeature

DONGXiao-tian，LIWen-fang，ZHOUQuan

（StateGridHefeiPowerSupplyCompany，Hefei230001，China）

Abstract：Photovoltaic（PV）powergenerationhavetheadvantagesofenergyconservation，highefficiencyandin-situutilization.Inthepasttwoyears，thankstotheimprovementoftechnologyandthesupportofnationalpolicy，distributedPVpowerstationhasgetmoreandmoreattentionfromordinaryresident.AimingattheproblemofincomefrominvestmentofresidentPVpowerstation，thisarticleunscrambledthecurrentnationalpolicyandmarketenvironment，onthisbasis，aPVpowergenerationincomecomputationalmodelconsideringladdertariffwasproposed.Thismodelanalyzedthecomputingmethodofdirectincomeandinvisiblebenefit.AccordingtotheactualsituationofHefei，obtainedtheyieldcurvefordifferenttypesofusersinthisregion.

Keywords：laddertariff；residentphotovoltaicpowerstation；powerconsumptionfeature；incomefrominvestment；

0引言

光伏是一种绿色、节能、无污染的发电方式，近两年来，得益于相关技术的进步和国家政策的鼓励，我国的光伏产业正处于蓬勃发展时期，并网发电的光伏电站呈逐年递增的态势，特别是随着投资成本的降低，居民屋顶分布式光伏电站已走进千家万户。这种分布式光伏电站不仅能缓解配网压力、降低能源消耗，还能给用户带来可观的经济效益，因此，受到越来越多普通居民的关注。

针对分布式光伏的政策情况和投资收益，已有部分学者对此进行了研究，并取得了一定成果。文献[1]提出了一种家庭光伏的经济调度模型，考虑光伏发电与储能技术配合，增加发电收益。文献[2]详细的分析了当前的政策情况，并指出了影响居民光伏推广的主要问题。文献[3]简单分析了当前的国家政策和市场环境，并以算例的形式简单分析了不同消纳比例时的投资收益。文献[4]基于阶梯电价机制和当前政策，提出一种分布式光伏投资收益的数学模型，但该模型对阶梯电价带来的隐性收益的认知不全面，所得结论的参考价值有待商榷。

本文从政策环境、消纳方式、电价机制和用户用电特性等影响光伏发电收益的因素着手，建立发电收益的数学模型，并结合合肥地区的实际情况得出适应于不同用户的收益曲线，为准备安装居民光伏电站的用户提供具有参考价值的投资建议。

1、背景概述

长期以来，我国的居民电价一直处于较低水平，随着煤炭资源的逐渐枯竭和环保压力的不断增加，一次能源价格持续攀升，电力价格也随之上涨，但居民电价的调整幅度和频率均低于其他行业用电，从而造成用电量越多的用户，享受的补贴越多，用电量越少的用户，享受的补贴越少，既没有体现公平负担的原则，也不能合理体现电能资源价值，不利于资源节约和环境保护。为了促进资源节约和环境友好型社会建设，引导居民合理用电、节约用电，国家对居民生活用电实行阶梯电价，阶梯电价是指将现行单一形式的居民电价，改为按照用户消费的电量分段定价，用电价格随用电量增加呈阶梯状逐级递增的一种电价定价机制。2011年11月，国家发改委推出居民阶梯电价的全国性指导意见，把居民每年的用电分成三档。

与此同时，国家发改委2013年8月发布《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》，对分布式光伏发电按照全电量补贴，光伏发电项目自投入运营起执行标杆上网电价或电价补贴标准，期限原则上为20年，其中电价补贴标准定为0.42元/千瓦时，由电网企业转付，余电上网的电量由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。

由此可以看出，居民用户安装屋顶光伏电站不仅能通过发电获得售电收益及国家补贴还可以通过发电自用来减少从电网的购电量，避免阶梯电价引起的额外支出，达到一举多得的效果，因此，本文结合当今的阶梯电价机制讨论居民光伏发电收益。

2、消纳方式及模型描述

2.1消纳方式示意图

根据国家能源局《进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》，文中明确指出利用建筑屋顶及附属场地建设的分布式光伏发电项目，在项目备案时可选择“自发自用，余电上网”或“全额上网”中的一种模式，“全额上网”项目的全部发电量由电网企业按照当地光伏电站标杆上网电价收购。

“全额上网”消纳方式：

图1所示为“全额上网”模式的示意图。在该模式下，光伏发电系统出口侧直接通过一块光伏发电电能表计量后汇入公网，与居民用户负荷之间无直接联系，本文讨论这种模式主要是为了比较经济效益。

图1“全额上网”模式示意图

“自发自用，余电上网”消纳方式：

图2所示为“自发自用，余电上网”模式的示意图。在该模式下，光伏发电系统出口侧安装一块光伏发电电能表，通过该电能表计量后的电量进入用户内部进行消纳，多余电量通过用户原有用电电能表的反向计量后汇入公网。

“自发自用，余电上网”消纳方式数学模型：

自发自用，余电上网模式中，考虑了阶梯电价机制的居民光伏电站收益模型如下：

设光伏发电年收益为：

则考虑阶梯电价及用户用电特性后，如下：

3、算例分析

本文以安徽合肥地区的实际情况为例，利用文中建立的模型对不同用电特性和光伏装机容量的情况进行讨论，分析光伏发电的收益情况。其中，合肥地区与光伏发电相关的数据如表1所示。

图3年用电量4000千瓦时的发电总收益

图4年用电量4000千瓦时的单位收益

情景二：设居民年总用电量为8000千瓦时，此时，不同装机容量下总发电收益和每千瓦单位收益如图5、图6所示。

图6年用电量8000千瓦时的单位收益

情景三：设居民年总用电量为12000千瓦时，此时，不同装机容量下总发电收益和每千瓦单位收益如图7、图8所示。

3.2结论

（1）当居民年用电量较低时，建议想投资光伏电站的用户选择“全额上网”模式；

（2）当居民用户自发自用电量较低时，建议选择“自发自用，余电上网”模式的用户适当降低装机容量，或者改为“全额上网”模式，以提高单位投资收益；

（3）由于阶梯电价带来的隐性收益，用电量较大的用户在自发自用电量足够大时，选择“自发自用，余电上网”模式的投资收益远远优于“全额上网”模式。

4、结束语

随着分布式光伏发电技术的进步和投资成本的不断降低，居民投资热情日益高涨，为了正确引导居民用户，本文对阶梯电价机制下居民光伏电站发电收益情况进行了分析，提出了一种综合考虑直接收益和隐性收益的数学模型，并根据合肥地区的实际情况，给出了在该地区居民光伏电站的发电收益曲线及投资建议。

参考文献

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[2]宣晓伟.居民分布式光伏发电推广面临的问题和建议[J].经济纵横，2015（3）：78-82.

[3]周雪梅.居民分布式光伏发电经济性分析[J].硅谷，2014（21）：211-212.

[4]邵汉桥，张籍，张维.分布式光伏发电经济性及政策分析[J].电力建设，2014，35（7）：51-57.