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    分布式光伏发电在仓储物流企业的应用研究

      信息来源:   发布时间:2021-07-31  点击数:

    目前,我国出现了许多大型综合物流企业,物流运输货物种类增多,市场对仓储的要求也随之增加。《中国仓储行业发展报告2016》提到,2015年,中国仓储业企业数量已有3万多个,营业性通用仓库面积约9.55亿平方米1,这些仓储物流企业对于用电的需求量在增加。本文分析仓储物流企业减少资源损耗的必要性和物流企业采用光伏发电的可行性,并通过例子分析物流企业利用光伏发电的成本收益,最后,提出仓储物流企业实施光伏发电的保障机制。

    一、仓储物流企业减少资源损耗的必要性

    (一)转变依赖化石能源的经济发展方式

    近年来,如何应对全球气候变化问题成为大家关注的一个问题。根据《巴黎协定》提出的将全球平均温升控制在工业革命前2C之内的长期目标2,我国提出到2030年,单位GDP的CO2强度在2005年基础上减少约60%~65%。我国温室气体排放的2/3为能源消费的CO23,减少能源消费CO2的排放需要实现能源转型,改变依赖化石能源的经济发展方式,提高电力系统投资方面的非化石能源发电比例,用太阳能发电、水电等替代燃煤发电,实现非化石能源占一次能源消费比重20%的目标。

    (二)降低物流费用

    随着我国经济进入转型阶段,发展现代物流成为一个必然的选择。这就要求物流业降低成本,提高效率。通常,国际上通过比较物流费用占GDP比重来衡量一国物流成本的高低。2012年,发达国家物流费用占GDP的比例比发展中国家要低(见表1)。在发展中国家中,我国物流成本处于比较高的水平。近几年,我国物流成本不断下降,2015年我国社会物流费用占GDP的比例比2012年下降了2个百分点,降低到16%。2015年,我国社会物流总费用的构成中,保管费用为5.8万亿元,约占三分之一的比例4。因此,要降低物流成本,应减少仓储物流企业的费用。

    表1 全球主要国家或地区物流费用及占GDP的比率(2012年)     下载原表

    表1 全球主要国家或地区物流费用及占GDP的比率(2012年)

    数据来源:Armstrong Associates Inc.

    2000—2015年我国全社会用电量逐年递增,其中交通运输、仓储和邮政业的电力消耗量增长速度较快。2000—2011年,年增长速度都超过10%。2011年以来,增长速度有所下降,但还是处于8%左右。由于许多物流企业应用自动化分拣、扫地机器人、叉车搬运货物等来提高效率,也开始采用恒温库、冻库等来保质保鲜,导致每个仓库的用电需求增多。尤其在一些节假日活动的时候,货物爆仓,用电需求更多。因此,我国应推动物流业节能减排,发展绿色物流。

    表2 交通运输、仓储和邮政业消费电力总量(亿千瓦小时)     下载原表

    表2 交通运输、仓储和邮政业消费电力总量(亿千瓦小时)

    数据来源:中国能源统计年鉴2016。

    (三)实地调研

    近年来,物流企业在绿色物流方面,尤其是节省成本方面,采取了一些措施。大家实地调研了两家仓储物流企业:上海宜欧国际物流有限企业和宁波龙星物流有限企业。这两家企业都是货架式仓储物流企业,主要经营仓储、集装箱运输、配送等业务。两家企业表示他们实现绿色物流的侧重点在可持续发展方面。他们充分利用空间的货架仓,如高达5~6层的货架层来节省成本。在节能方面,宜欧企业通过安装节能设备,例如LED等,节省能源消耗等。龙星物流有限企业使用透明聚光板,在仓库顶上每隔一定距离安装透明聚光板用以照明,不需要使用电力,只要有阳光,就可以照明,其光亮程度完全不亚于普通的照明灯,充分体现了节能减排的发展理念。

    二、仓储物流企业利用光伏发电的可行性分析

    为了发展绿色仓储,物流企业可以考虑采用光伏发电技术,通过安装分布式发电系统,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能5。公共仓储企业和制造企业物流仓库、物流园区都比较适合应用光伏发电,因为屋顶面积很大,具备屋顶资源的优势。仓库屋顶光伏发电可以成为绿色仓储的措施之一。目前国内外都有企业或者物流园区实施屋顶光伏发电技术。

    我国各级政府积极推动分布式光伏应用示范园的建设。在我国太阳能“十三五”规划中,2020年将建成100个示范园。在这些示范园区内,将有80%的新建建筑屋顶、50%的已有建筑屋顶应用光伏发电6

    从技术方面看,我国建立了较成熟的光伏技术研究团队,形成了较完整的光伏制造产业链,具有较强大的产业化技术水平,也实现了光伏产业的规模化效应。技术和产业的发展提升了太阳能电池效率,降低了光伏组件成本。在“十三五”期间,我国晶体硅太阳能电池绝对效率保持每年提升0.3%,单晶电池片产业化效率从2015年19.5%提高到2017年21.8%,多晶电池片产业化效率从2015年18.3%提高到2017年20%,单位功率的太阳电池价格下降,光伏组件生产成本从2015年的3元/W降低到2017年的2元/W7

    光伏发电成本方面,因为刚开始我国光伏发电成本高,国家出台了相应的补贴政策,以扶持和鼓励行业发展。目前,不论是从国家能源战略政策,还是实际光伏装机市场,中国都已经成为全球最大的装机国。随着光伏发电的技术变得成熟,发电成本已经降到极限,几乎实现平价上网(成本在无国家补贴的情况下已经接近火电成本,只比火电高几分钱)。

    技术的发展也提升了光伏发电产品的性能和质量。目前我国多数企业生产的光伏太阳能电池板基本上性能都不错,转换率高、效率高,弱光性优异,性能稳定,在产品使用年限和质保方面也具有优势。拥有高转换率、高效率的电力输出;弱光效应卓越———选取透光率97%的优质钢化玻璃;5年寿命提升,30年功率质保———小于0.5%年衰减率,30年后仍可保证83.5%的发电能力,杜绝PID效应;高性能双玻组件———到第25年双玻组件比常规组件多发电3.28%,且寿命增加5年,到第30年双玻组件比常规组件多发电22.9%,有效提升了组件经济价值。太阳能光伏产品转换效率高达98.5%,高于欧洲转换效率97.5%,MPP跟踪效率达到99.9%,防尘防水等级为IP65,安全性强。

    表3 屋顶光伏发电实例     下载原表

    表3 屋顶光伏发电实例

    表4 目前我国太阳能光伏电板价格     下载原表

    表4 目前我国太阳能光伏电板价格

    数据来源:调研。

    三、利用光伏发电的成本和收益

    仓储物流企业或者物流园区屋顶利用光伏发电,不仅存在经济收益,也会带来环境收益。

    (一)企业屋顶光伏发电的投资成本收益分析

    如果采用“自发自用、余电上网”的模式,企业屋顶光伏发电的收益主要来自节省的电费。这可以通过用电量×企业用电单价计算得出;一部分来自卖电所得,就是将余电上传至电网,按照各地上网电价计算所得。2014年上海脱硫燃煤机组标杆上网电价是0.39元8,2017年7月1日公布的上网电价调整为0.4155元9。余电上网的收益为余电量×各地脱硫煤电价(例如上海0.4155元)。还有一部分收益来自补贴。随着光伏发电技术的提高和成本的降低,我国光伏发电的政府政策也在发生变化。2013年,发改委规定,分布式发电每度电可获得0.42元国家财政补贴。2018年5月31日,国家能源局印发《关于2018年光伏发电有关事项通知》,安排约1000万千瓦的分布式光伏建设规模10,每千瓦时0.32元(含税)。地方补贴不同省份有不同的规定,2014年上海市公布的《可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》规定,上海分布式光伏发电每度电工商业用户地方补贴0.25元,个人用户地方补贴0.4元11,奖励期限是5年。政府补贴会随着光伏发电成本的降低和项目的普及越来越少。因此,在计算项目收益的时候国家财政补贴可以不计算。近几年地方补贴收益的计算按照以下公式:发电量×省补、市补、县补(例如上海0.25元)。文中通过核算物流企业在光伏发电项目上获得的内部收益率和静态投资回收期来衡量它的经济收益。静态投资回收期是在不考虑资金的时间价值情况下收回初始投资所需要的时间。

    1. 以10%余电上网为例说明物流企业屋顶分布式光伏发电经济收益。

    本文以太阳能板为例,来说明物流企业屋顶分布式光伏发电的投资回报率。以上海地区物流企业安装4800kW项目为例,所发电量90%自用,10%余电上网。电价按照企业用电的平均价格计算,每度0.88元。经调研发现,各企业产品的衰减率多有不同,基本上在0.5%~0.9%之间,本文除第2年外,其他年份按照0.65%来计算,使用期限按照25年计算。运维费通常按照每年收益的3%~5%征收,文中按照5%的比率计算。

    企业光伏发电项目以25年的使用期计算,年均发电量为4146217度。企业投资这种项目的收益是87347580元,总成本约1440万元,静态投资回收期为3.03年,内部收益率为29%。说明物流企业投资并使用分布式光伏发电,虽然前期投资比较大,但投资回收年限不是很长,内部收益率较高,具有不错的经济收益。

    2. 比较不同发电上网率对企业收益的影响。

    企业不用的余电上网比率会影响到企业收益。分别计算分布式光伏发电上网率10%、30%、50%、70%的内部收益率。图1可见,分布式光伏发电并网率越高,内部收益率越低。从企业自身收益来看,光伏发电自用比率越高越好。这与我国国家政策趋势一致,国家政策也希望东部有能力的大企业或者商场安装光伏发电设备。

    图1 有省补贴的不同并网率的分布式光伏发电内部收益率

    图1 有省补贴的不同并网率的分布式光伏发电内部收益率   下载原图


    3. 比较补贴对企业光伏发电项目收益的影响。

    作为战略性新兴行业,我国政府通过补贴政策促进光伏发电产业的发展。随着分布式光伏发电的普及和发电成本的下降,取消补贴是必然趋势。如果在不计算省(市)补贴的情况下,企业光伏发电项目内部收益率下降5%,静态投资回收期多2年。

    (二)环境效益分析

    1. 计算该项目的CO2减排量Qrco2。其公式如(1):

     


    其中,Qrco2表示CO2减排量,单位为kg;Qtr表示太阳能光伏发电系统年常规能源替代量,表示年光伏发电量折算为标准煤的数量(kg);Vco2表示标准煤的CO2排放值,国家发改委能源研究所推荐吨标煤CO2排放值为2.4567tCO2/tce12

    表5 光伏发电项目收益计算     下载原表

    表5 光伏发电项目收益计算

    资料来源:根据调研整理计算。

     


    (2)式中,Qtr表示太阳能光伏系统的年标准煤替代量,D表示每度电折算的标准煤量,按《中国能源统计年鉴(2017)》中火电发电煤耗计算,D=0.294kg/kWh;En为太阳能光伏系统每年的发电量。仓储企业光伏发电项目每年光伏发电量为4146217度,相当于每年节省标准煤数量:Qtr=4146217×0.294=1218987kg,每年可减少的CO2排放量:Qrco2=1218987×2.4567=2994687t/年。如果碳排放量按照2015年火力发电电力转换过程中各类能源消耗量783gCO2/kWh来计算13,则可减少的CO2排放量:

     


    2. 计算该项目的SO2减排量Qrso2。其公式如(3):

     


    其中,Qrso2表示SO2减排量,单位为kg;Qtr表示太阳能光伏系统的年标准煤替代量,为187417kg标准煤;Vso2表示标准煤的SO2排放值,取值0.02kg kg14。仓储物流企业采用太阳能光伏系统后,每年可减少SO2排放量:Qrso2=1218987×0.02=24379t/年。

    3. 计算该项目的粉尘减排量Qrfc。其计算公式为(4):

     


    其中,Qrfc为粉尘减排量,单位为kg;Qtr为太阳能光伏系统的年标准煤替代量,为187417标准煤;Vfc为标准煤的粉尘排放因子,取0.01kg/kg1516。仓储物流企业采用太阳能光伏系统后,每年可减少粉尘排放量:

     


    四、实施屋顶光伏发电的保障机制

    仓储物流企业实施光伏发电,需要建立相应的保障机制。

    (一)融资问题

    小型分布式(屋顶)电站的优势是就地发电就地使用,但是建设初期固定资产方面需要投入的资金较多,需要相应的金融服务支撑17。分布式光伏项目资金来源主要是金融机构信贷、政府补贴和企业自有资金。金融机构的信贷融资形式单一,主要是融资租赁。因为项目的风险问题,金融机构积极性不高,分布式发电项目受益期限较长,大概是20~25年,针对项目的特点,金融机构可考虑提供长期贷款的可能性18。政府补贴是分布式光伏发电项目主要的现金来源,如果补贴资格认定需要时间长,企业就会遇到资金周转问题。分布式光伏项目存在正外部性,会对社会带来环境收益。随着补贴政策的取消,国家也可以考虑对于安装分布式屋顶光伏电站的企业给予一次性税收优惠政策,用税收激励替代补贴政策,激发企业的积极性。另外,可以借鉴合同能源管理的方式,通过与仓库业主签订能源管理合同,能源服务企业为项目提供融资并参与项目的投资、建设,分享仓库业主的节能收益,逐步收回投资。

    (二)不同主体之间利益协调问题

    对于仓储物流企业来说,一部分企业是自己建造仓库自己使用,另一部分是租用仓库。对于租用仓库这种模式,光伏电站建设和使用的利益相关者主要有仓库业主、仓库使用者(物流企业)和电网企业三方。首先,电站是否安装取决于仓库业主;其次,屋顶光伏电站建成后,仓库业主还需要解决电站的运营管理权,支配收益权的归属等问题。

    图2 屋顶光伏电站项目的相关主体

    图2 屋顶光伏电站项目的相关主体   下载原图


    比较可行的一种方法是由仓库业主建造屋顶电站,拥有所有权,享有发电收益权。具体的发电量、用电量及上网余量由仓库业主与电网企业核算,度电补贴也由电网企业来发放。要保障分布式光伏项目顺利运行,需要解决余电上网问题。光伏系统白天发电,企业全天用电,如果不能并网,为了保证全天用电,企业需要购买储能设备。要保障分布式光伏项目顺利运行,还需要解决电费收取结算问题。电网企业是比较快捷、方便、权威、信用良好的征收电费单位,所以比较可行的方法是由电网企业代收代付分布式发电项目的电费。无论是自己发电自己使用,还是余量上网,都由电网企业来认定,度电补贴也有电网企业来发放。

    仓库业主与物流企业之间是仓储租赁关系,需要签订长期电力购买合同,在合同中二者之间需要说明物流企业用电量的结算方法。具体用电量由电网企业核算,物流企业每月支付的电费直接支付给仓库业主,价格不超过国家规定的工商业峰值电价。因为是企业自己发电,所以具体电价可由双方协商确定。

    电站运营方面的管理,可以通过完全委托模式,仓库业主支付一定的服务费用,委托专业运营维修企业来负责运营管理。最好能由能源类服务企业提供这类服务,专业的能源服务企业拥有成熟的运营经验和较高的运营效率,能有效地提高业主的节能效率19

    (三)加快我国电力体制改革

    分布式能源的买卖双方,可以通过向电网企业付过网费的方式进行直接交易。应该鼓励电网企业的积极性。分布式光伏发电离不开国家电网的支撑。目前为了支撑光伏发电,国家电网“95598”和国家电监局都针对光伏发电开通了投诉热线,以改善和监督各地电网营业厅的服务质量。国家电网具有平衡电力和用电安全的优势,分布式发电并网对国家电网带来了经营压力。随着光伏发电的快速发展,无论是并网装表还是电网企业代收代付电费、补贴计算发放,都需要电网企业提供服务,对于国家电网集团来说都是成本支出,超出了他们现有的服务能力。因此,在电力体制改革中,应给予电网企业收取相关服务费的权利,这样才能激励电网企业的积极性。通过制定相关政策和法规,界定分布式光伏发电企业、电网及客户的责任和义务,保证实现分布式发电微电网的余电市场交换。

    总之,不仅是仓储物流企业或者物流园区,还是电价比较高且生产经营情况较稳定的工厂或者商业中心,都比较适合推广屋顶光伏发电项目,不仅企业可以获得经济收益,还可以减少火力发电带来的环境污染。

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