报告｜中国城市分布式光伏的经济性探讨

摘要

本报告总结了中国众多大城市分布式太阳能和太阳能加储能发电系统的相关经济性分析结果，并将目前居民和商业用户的分时定价情况纳入考量。随着储能和太阳能光伏价格的经济性日益提升，加配或不加配储能的分布式太阳能系统在中国变得越来越普遍。2020年，中国宣布力争碳排放在2030年前达到峰值，并力争在2060年前实现碳中和。风能和太阳能将预计成为中国能源系统的中心。早在2020年末，分布式太阳能——特别是户用太阳能——已经出现显著的增长，且这一趋势在未来几年可能会延续下去。

在此分析中，我们对中国不同城市当前自用型分布式太阳能光伏发电——无论是仅用太阳能光伏还是太阳能光伏加配储能装置——的投资回报情况进行了研究，并将分时定价，以及各地每小时日照量纳入考量在自用型分布式太阳能光伏发电——无论是独立式还是加配储能装置的太阳能光伏发电——的投资回报情况进行了研究。我们设定了15%的内部收益率，作为上述用户经济回报的门槛值。我们的结果显示，对于商业用户来说，在目前的分时电价、光伏成本和储能成本下，在大多数城市，可以一天循环两次的储能可以提供最高的回报，其次是独立式太阳能光伏。一天两次循环的储能，既可以储存高峰期的太阳能输出，也可以将下午的高峰负荷转移到晚上的非高峰时段。另一方面，对于大多数城市的居民用户来说，储能目前不具经济性。但仅光伏情景（不加配储能）对大多数地区的住宅和商业用户来说都具有经济性（高于15%）。

引言

分布式能源是能源转型范式中的一个核心要素。根据这一愿景，能源生产和消费将逐渐从用户仅扮演纯粹被动式角色的粗放的、中心式布局转变为消费者和产消合一者（prosumers）积极参与的能源生产、储存和需求响应模式。尽管除了互联网等类似的分散式基础设施之外，这种转型几乎找不到什么先例，但在德国、加利福尼亚和南澳大利亚等几个国家和地区，已经见证了屋顶太阳能和户用储能的蓬勃发展。中国在可再生能源领域的扩张在大多数方面都领先于世界，但它主要依靠集中式、大型电站的发展。通常情况下，许多被归入分布式太阳能的光伏电站都是位于工业区附近的数兆瓦级的地面发电设施。尽管屋顶太阳能可以得到慷慨的政策补贴，但它仍处于早期的发展阶段，当然，这种情况也可能会发生迅速转变。

21世纪初，欧洲和北美许多地区支持太阳能发展的政策最初更偏向户用分布式光伏系统，尽管与大型地面太阳能光伏电站相比，屋顶光伏系统的成本相对较高。直到最近，这些地区才表现出对户用光伏与储能一体化系统的强烈兴趣。驱动储能快速发展的因素包括政策、公用事业电价设计，以及某些地区对停电的担忧等。电池储能成本的下降构成了这一发展的先决条件。用于居民能源消费的锂离子电池价格已在稳步下降，2019年达到1100欧元/千瓦时，但与车用电池相比仍有很大的溢价，表明可能还有进一步的降价空间。

德国分布式光伏储能市场的发展，部分是由于政策支持和电价设计。居民零售电价超过0.30欧元/千瓦时。光伏发电入网只能赚取零售电价的一小部分，这给了户用光伏系统所有者很大的动力来储存自产的光伏发电，而不是将其并入电网。此外，居民用户可从部分储能资本成本中获得返利，尽管随着时间的推移，补贴已在逐步减少。

今天，在德国，几乎70%的新增户用太阳能光伏装置都配有电池储能。到2020年底，德国的户用储能市场装机容量约为 230万千瓦时。德国储能协会的数字显示，现在德国居民家庭安装的电池储能系统超过30万个2019年和2020年的平均装机容量约为8-9千瓦时。3 2021年德国安装的户用电池装置可能将达到15万组，按容量计算，约占该国2021年电池装机的三分之二——在210万千万的总装机容量中占150万千瓦。

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截至2020年底，中国的太阳能光伏装机容量已达2.53亿千瓦。直至2017年，超过80%的光伏装机都是集中式、大型电站级电厂。但从2017年起，受当时部分省份弃风弃光及对新建建筑11的限制措施影响，投资转向分布式太阳能，分布式太阳能在新增装机中的比例上升到25%以上。中国国家能源局（NEA）的数据显示，在2020年新增的4820万千瓦光伏发电装机中，分布式太阳能达1550万千瓦，占比达32%，而在前几年，户用屋顶太阳能仅占所有分布式太阳能的一小部分。2020年户用太阳能新增装机量大增，全年新增达到惊人的1010万千瓦。几乎所有的新增装机都发生在第四季度，原因是人们赶在年底削减补贴之前入场抢装，以获得分布式太阳能补贴。

根据行业估算，2021年户用太阳能装机可能达到1500万千瓦，而分布式太阳能可能达到2500万千瓦。随着分布式太阳能市场份额的上升，在未来五年内，分布式太阳能平均每年可增加3000万千瓦。

政府从2013年开始对光伏实施补贴，当时分布式太阳能项目生产的所有电力，无论是自用还是送入电网的电力，都可以获得0.42元/千瓦时的直接补贴。这一补贴水平一直维持到2018年初，政府仅将补贴小幅降低到0.37元/千瓦时。2019年年中，能源当局进一步改革了分布式太阳能补贴，将工商业用户分布式光伏补贴定为0.10元/千瓦时，户用分布式光伏补贴定为0.18元/千瓦时。对于工商业用户分布式光伏自用的，补贴进一步下降到0.5元/千瓦时。而户用的补贴降至0.08元/千瓦时。2021年，户用补贴继续维持，但仅有0.03元/千瓦时，而工商业分布式太阳能不再享有补贴。2022年，户用太阳能补贴也将停止。分布式太阳能面临的诸多障碍。

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以下是报告全文