CN107169794A - 一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，包括：从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的单位装机容量的装机成本；从当前发电站的财务数据中获取单位装机成本的补贴；计算当前光伏电站的发电量的年衰减系数；从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的年满负荷发电小时数；从当前发电站的财务数据中获取当前光伏电站的贷款比例、贷款利率和运营费率；根据所述装机成本、所述单位装机成本的补贴、所述年衰减系数、所述年满负荷发电小时数、所述贷款比例、预定的投资偿还年限和所述贷款利率的运营费率计算得到光伏电站成本电价。本发明可以精准的计算出成本电价，还可以直接根据成本电价计算出最合适的投资偿还年限。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法。
背景技术
本部分向读者介绍可能与本发明的各个方面相关的背景技术，相信能够向读者提供有用的背景信息，从而有助于读者更好地理解本发明的各个方面。因此，可以理解，本部分的说明是用于上述目的，而并非构成对现有技术的承认。
在光伏电站大规模建设和投运背景下，准确核算光伏电站的真实成本，确定其成本回收年限及盈利水平，对于引导投资者做出正确的投资决策、保证光伏电站正常运行和效率发挥具有重要意义。传统的光伏电站成本计算方法，在计算光伏发电成本时，通常只考虑了光伏装机成本、日照条件、贷款状况、折旧年限和运营维护费用等“静态分量”，并在规划的运行寿命周期内，按照会计学定价方法将光伏电站的总投资平均分摊到各个运行年份。
但是，在实际运行过程中，即使在光照和气候不变的条件下，光伏组件自身的功率出力也将随着光照时间的增加而逐年下降(俗称组件功率衰减)。运行经验表明，光伏电站自投产运行开始，其光伏组件功率将按一定规律逐年衰减，且在初始运行年衰减梯度最大。因此，在核算某光伏电站的发电成本及收益水平时，并没有在在常规成本计算方法基础上，考虑组件功率衰减因素的影响，并且对运行寿命周期内每个年度的发电量、发电成本、收益水平未进行修正和计算，进而计算出该光伏电站光伏电站成本电价也存在比较大的误差。
发明内容
要解决的技术问题是如何提供一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法。
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，可以精准的计算出光伏电站光伏电站成本电价，进而对分布式光伏发电企业的投资收益水平进行评估。
第一方面，本发明提供了一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，包括：
从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的单位装机容量的装机成本；
从当前发电站的财务数据中获取单位装机成本的补贴；
计算当前光伏电站的发电量的年衰减系数；
从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的年满负荷发电小时数；
从当前发电站的财务数据中获取当前光伏电站的贷款比例、贷款利率和运营费率；
根据所述装机成本、所述单位装机成本的补贴、所述年衰减系数、所述年满负荷发电小时数、所述贷款比例、预定的投资偿还年限和所述贷款利率的运营费率计算得到光伏电站成本电价。
可选地，所述光伏电站成本电价系满足：
其中，Pcost表示光伏电站成本电价；Civs表示单位装机容量的装机成本；Tre表示预定的投资偿还年限；Cloan表示贷款比例；Cintr表示贷款利率；rsub表示单位装机成本的补贴；Hfp表示年满负荷发电小时数；μ表示年衰减系数。
可选地，所述单位装机成本的补贴满足：
其中，rsub表示单位装机成本的补贴，Rsub表示补贴总收益。
可选地，所述单位装机容量的装机成本满足：
其中，Civs0表示单位装机容量的装机成本；Civs表示装机成本；Cp表示装机容量。
可选地，所述年衰减系数满足：
其中，μ表示年衰减系数，α表示初始衰减系数，β表示老化衰减系数，n表示时间。
由上述技术方案可知，本发明供的本发明提供的一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，对分布式光伏发电企业的投资收益水平进行评估，并且由此制定企业的投资、成本控制、以及盈利模式。在当前的国家补贴和上网电价政策下，在合理的投资偿还年限内，若企业可将成本电价水平控制在上网电价水平以下，则企业有利可图。自身的成本电价水平越低，企业收益越高。在未来电力市场环境下，国家将逐步取消光伏补贴，这将对每个发电水平年的盈利水平带来影响。光伏发电企业为了保证一定的市场份额和盈利水平，必须尽量降低成本电价，不断采用物美价廉的新技术、新材料，提高内部管理水平。与此同时，应适度拉长投资线，做好长期微利盈利模式，实现远期利润目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例中一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法流程示意图；
图2为本发明一个实施中组件功率衰减曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，其特征在于，包括：从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的单位装机容量的装机成本；从当前发电站的财务数据中获取单位装机成本的补贴；计算当前光伏电站的发电量的年衰减系数；从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的年满负荷发电小时数；从当前发电站的财务数据中获取当前光伏电站的贷款比例、贷款利率和运营费率；根据所述装机成本、所述单位装机成本的补贴、所述年衰减系数、所述年满负荷发电小时数、所述贷款比例、预定的投资偿还年限和所述贷款利率的运营费率计算得到光伏电站成本电价。下面对本发明提供的计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法展开详细的说明。
在本发明中，所述光伏电站成本电价满足：
其中，Pcost表示光伏电站成本电价；Civs0表示单位装机容量的装机成本；Tre表示预定的投资偿还年限；Cloan表示贷款比例；Cintr表示贷款利率；rsub表示单位装机成本的补贴；Hfp表示年满负荷发电小时数；μ表示年衰减系数。
为便于分析和计算，本专利考虑光伏电站的成本主要包括光伏装机成本、运营管理成本和财务费用。表达式和计算方法如下：
(1)光伏装机成本Civs
光伏装机成本即光伏电站的固定资产。主要包括光伏组件成本、组件支架成本、安装费、电缆成本、支架基础成本、追踪系统成本、功率优化系统成本、逆变器成本、高低压配电系统成本、变压器成本、外线接入费用、土建成本、电站监控系统成本、施工与安装费用、施工管理费、土地购置费用。
(2)运营管理费用Cop
为简便起见，光伏电站的运营管理费用按照装机成本的一定比例(运营费率)进行折算。其表达式为：
Cop＝Civs×Rop (1)
式中，Rop——折算系数(运营费率)，取值范围约为1％-3％。
(3)财务费用Cfn
本专利假定光伏电站在投资偿还年限Tre内无需纳税，因此财务费用主要是贷款利息。贷款利息取决于装机成本Civs、贷款比例Cloan和贷款利率Cintr，其表达式为：
Cfn＝Civs×Cloan×Cintr (2)
6.2光伏电站组件功率衰减变化与年度收益计算
光伏电站的收益主要来自于售电收益和相关补贴,补贴方式是按照装机容量的一定比例进行补贴,具体比例这里不做详细讨论。在上网电价固定的情况下，收益高低主要取决于发电量，因此发电量的准确计算尤为重要。
本专利在计算发电量时重点考虑光伏组件的衰减特性。相关实验表明，光伏组件的功率衰减过程分为初始衰减过程和老化衰减过程，初始衰减系数为α，老化衰减系数为β。假定初始功率是光伏组件出厂时的额定功率，且一年内组件衰减视为线形衰减曲线如图1所示。图2中，斜率k1＝-α，斜率k2＝-β。由图1可知，组件功率是随时间n(年)变化的分段函数，设功率的年衰减系数为γ，其表达式为：
由物理知识可知，发电量是功率与时间的乘积，因此发电量可用图一中阴影部分面积表示。由数学知识可知，每年的发电量是以组件功率衰减曲线为腰，以1为高，以该年年初和该年年末的组件功率值为上底和下底的直角梯形的面积。表1总结了考虑衰减后光伏电站各年度功率比率(实际功率与初始功率的比值)和发电量比率(实际发电量和初始发电量的比值)。
表1 考虑衰减后各年功率、发电量比率
由表1可知，发电量的年衰减系数μ是随时间n(年)变化的分段函数，其表达式为：
设光伏电站年度总收益为Rsum，售电总收益为Rsale、补贴总收益为Rsub。其中，售电收益等于发电量(kW·h)与上网电价Psale(元/kW·h)的乘积，发电量等于装机容量Co(kW)、年满负荷发电小时数Hfp(h)、发电量衰减系数μ三者的乘积。
年度售电收益表达式为：
Rsale＝Cp×Hfp×μ×Psale (5)
年度总收益表达式为：
Rsum＝Rsale+Rsub (6)
6.3 光伏电站的年度利润分析
光伏电站的年度利润就是年度收益与年度成本的差值。设光伏电站年度利润为Ipro，其表达式为：
Ipro＝Rsum-Cop-Cfn (7)
6.4 光伏电站成本电价的计算方法
本专利对成本电价Pcost(元/kW·h)的定义为：在投资偿还年限内，能够收回光伏电站总投资的最低电价。由于光伏电站的运营费用很低，总投资主要为装机成本，为便于计算，假定成本电价主要由装机成本和投资偿还年限决定。
设光伏电站每年的最低收益为Rmin，最低收益对应的电价即为成本电价。将式(5)和式(6)中Rsum替换为Rmin，此时Psal的数值即为成本电价的数值,成本电价表达式如下：
将式(1)、式(2)代入式(8)，整理可得：
由于光伏装机成本与装机容量成正比关系，光伏补贴与装机成本成正比关系，因此用Civs0表示单位装机容量的装机成本，用rsub代表单位装机成本的补贴，则有：
为便于分析，将式(10)、式(11)，进一步整理可得如下表达式：
式(12)即为光伏电站成本电价计算模型，模型反映出光伏电站的成本电价与单位装机成本、单位成本补贴、投资偿还年限、运营费率、组件功率衰减系数、运行年份、贷款状况(包括贷款比例和贷款利息)、年等效满负荷发电小时数的数量关系。其中，运行年份为“动态分量”，其余因素为“静态分量”。
6.5 投资偿还年限计算方法
从获利的角度看，光伏电站投资者最关注的问题就是投资偿还年限的长短。一方面，由式(12)可知，投资偿还年限时间与成本电价呈负相关关系，投资偿还年限越短，成本电价越高；另一方面，成本电价不能高于上网电价，且成本电价越高，光伏电站的竞争力越弱，越不利于光伏电站的健康稳定发展。通过本发明提供的光伏电站成本电价计算方法可以直接从根据预先设定的成本电价计算出最合适的投资偿还年限。
本专利从成本电价的角度来考虑和计算投资偿还年限。设某光伏电站的投资偿还年限为n，财务运营状况见表3。
表3 某光伏电站运营财务状况
设光伏电站前n年的总成本为Cn，表达式如下：
Cn＝Civs+n(Cop+cfn)
(13)
则前n年的总收益为Rn,表达式如下：
由投资收益平衡的关系知，企业若要收回成本，前n年总收益
要大于等于总成本，表达式如下：
Rn-Cn≥0 (15)
且成本电价不能高于上网电价，表达式如下：
Pcost≤Psale (16)
式(15)、式(16)即为投资偿还年限计算的约束条件，在其他“静态分量”已知的情况下，根据式(12)、式(15)、式(16)即可得出投资偿还年限和成本电价之间的关系。
根据本专利提出的投资偿还年限计算方法，选取目前国内的典型投资及运行数据进行测算。以2016年度我国的光伏发电补贴标准，可以计算出光伏电站的投资偿还年限约为20年。而从投资者获利的角度看，投资偿还年限应控制在5-6年为宜。因此，光伏电站的投资方应该采取本专利方法，对企业效益进行有效评估。
综上所述，本发明提供的一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，对分布式光伏发电企业的投资收益水平进行评估，并且由此制定企业的投资、成本控制、以及盈利模式。在当前的国家补贴和上网电价政策下，在合理的投资偿还年限内，若企业可将成本电价水平控制在上网电价水平以下，则企业有利可图。自身的成本电价水平越低，企业收益越高。在未来电力市场环境下，国家将逐步取消光伏补贴，这将对每个发电水平年的盈利水平带来影响。光伏发电企业为了保证一定的市场份额和盈利水平，必须尽量降低成本电价，不断采用物美价廉的新技术、新材料，提高内部管理水平。与此同时，应适度拉长投资线，做好长期微利盈利模式，实现远期利润目标。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (5)
1.一种计及组件功率衰减的光伏电站成本电价计算方法，其特征在于，包括：
从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的单位装机容量的装机成本；
从当前发电站的财务数据中获取单位装机成本的补贴；
计算当前光伏电站的发电量的年衰减系数；
从当前发电站的装机数据中获取当前光伏电站的年满负荷发电小时数；
从当前发电站的财务数据中获取当前光伏电站的贷款比例、贷款利率和运营费率；
根据所述装机成本、所述单位装机成本的补贴、所述年衰减系数、所述年满负荷发电小时数、所述贷款比例、预定的投资偿还年限和所述贷款利率的运营费率计算得到光伏电站成本电价。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述光伏电站成本电价满足：
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<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>T</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>l</mi>
<mi>o</mi>
<mi>a</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>int</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
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<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mi>&mu;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，Pcost表示光伏电站成本电价；Civs0表示单位装机容量的装机成本；Tre表示预定的投资偿还年限；Cloan表示贷款比例；Cintr表示贷款利率；rsub表示单位装机成本的补贴；Hfp表示年满负荷发电小时数；μ表示年衰减系数。
3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述单位装机成本的补贴满足：
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>u</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>u</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>v</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
其中，rsub表示单位装机成本的补贴，Rsub表示补贴总收益。
4.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述单位装机容量的装机成本满足：
<mrow>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>v</mi>
<mi>s</mi>
<mn>0</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>v</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
其中，Civs0表示单位装机容量的装机成本；Civs表示装机成本；Cp表示装机容量。
5.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述年衰减系数满足：
<mrow>
<mi>&mu;</mi>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mo>-</mo>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mi>n</mi>
<mo>-</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>&beta;</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<mn>2</mn>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mrow>
其中，μ表示年衰减系数，α表示初始衰减系数，β表示老化衰减系数，n表示时间。
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