华能吐鲁番风力发电有限公司
摘要：为全面贯彻落实科学发展观，定位优化能源结构、建立现代能源利用体系的目标，按照“清洁高效、多能互补、分布利用、综合协调”的原则，积极探索各类新能源技术在城市供电、供热、制冷、新能源动力交通和建筑节能中的应用，新疆吐鲁番市于“十一五”时期开始规划筹建吐鲁番市（现吐鲁番市高昌区）新能源示范区：2009年3月20日，新疆维吾尔自治区人民政府将吐鲁番示范区列为“自治区和谐生态城区和城乡一体化示范区”（新政函〔2009〕51号）。2009年7月31日，自治区人民政府批准《吐鲁番市新区总体规划》（新政函〔2009〕169号）。2010年4月16日，国家能源局批复“关于新疆吐鲁番市新区创建国家新能源示范城市的复函”（国能新能〔2010〕107号）。该示范区由国家发改委和能源局基于在西部干旱、半干旱地区利用多能互补和可再生能源建设绿色、低碳、和谐、宜居城市的构想而建立的示范城市，对加快西部地区低碳清洁能源开发利用，促进当地可再生能源及技术在城市推广应用，促进能源产业领域的人才、技术引领示范，不断提高地方经济发展质量和效益具有重要的意义。
关键词：新能源城市；清洁能源利用；微电网示范；
吐鲁番市新能源城市微电网示范区规划面积8.8平方公里，规划人口6万人，于“十一五”时期开始规划，“十二五”初启动建设，“十三五”截至目共前建成面积6.6平方公里，居民5797户，31家党政部门和企事业单位入驻的示范区，已建成新能源示范项目6个，包括：光伏发电和智能微电网、地源热泵和土壤源热泵供热制冷、太阳能集热、绿色公交、绿色照明和绿色建筑。
一、示范区项目概况
（一）建筑一体化光伏发电及微电网示范项目
该项目是国家发改委、能源局、电监会批准的国内首家商业化运作的智能光电微网试点项目。项目将发电中心与负荷中心相结合，实行“自发自用、余量上网、电网调剂”的运行机制，构建就地发电、依存电网、动态平衡、智能调控一体的发、变、供电模式，构建区域建筑群分布式发电系统，2011年4月当地人民政府确定由该地区一家新能源发电企业作为微电网项目建设和经营主体。2012年1月，国家发改委、国家能源局、国家电监会联合下发了《关于新疆吐鲁番新能源城市微电网示范项目的批复》（发改能源〔2012〕188号），同意建设新疆吐鲁番新能源城市微电网示范项目。项目于2012年4月6日开工建设，规划装机容量13.4兆瓦，一期装机容量完成8.718兆瓦，项目于2017年3月取得全国首个微电网供电类《供电业务许可证》，在微电网区域内具有经营权、管理权和售电权。
图1：微电网示范项目屋顶光伏集控中心
图2：集控中心实时监控调度后台
（二）地源热泵制冷制热项目
该项目由吐鲁番当地热力公司建设，项目包括5座机房及15台热泵机组已全部建成投入运行，最大供热供冷面积为90万平方米，年用电量约为2600万千瓦时。
图3：地源热泵机组系统
图4：地源热泵系统工况监控后台
（三）绿色公交项目
示范区规划构建绿色交通格局，建设高密度的慢行道路系统，提高公共交通和慢行交通的出行比例。项目建成1座电动公交汽车充电站，目前已有约30辆油电混动公交车投入使用。其中充电站由当地新能源企业投资建设，公交车属于政府市政工程投入。
图5：新能源公共汽车充电站
图6：示范区油电混动公交车
（四）绿色照明项目
示范区公共照明均采用LED绿色光源，由当地政府市政工程投入，目前1360杆道路照明路灯和1500杆小区庭院路灯均已安装完毕并投入使用。
（五）绿色建筑
由当地政府市政工程投入建设示范区绿色住宅及公共建筑，建成保障性住宅建筑面积合计75万平方米；公共建筑73万平方米，31个政府及企事业单位入驻。
图7：示范区阳光居民小区屋顶光伏
图8：示范区能惠园居民小区屋顶光伏
（六）太阳能集热项目
保障性住房居民住宅均安装了太阳能电热水器，由当地政府市政工程投入，实现了居民住宅24小时供应热水，工程投资约2865万元。
三、项目建设情况
（一）工程建设内容
建筑一体化光伏发电及微电网示范项目建设内容主要包括两部分，一是光电建筑一体化工程；二是智能微电网工程。项目装机总容量为13.4兆瓦，利用75万平方米的建筑屋顶，共计采用235瓦多晶硅电池组件57021块。目前已建成一期8.718兆瓦涉及建筑293栋，采用501台逆变器、289台380伏配电箱、27台箱变，工程于2012年4月6日开工建设，2013年11月14日实现并网。截止2014年8月底，项目累计完成投资约2亿元。光伏电站设计使用寿命25年，可研年均发电小时数为1247小时。
光电建筑一体化工程主要由光伏组件方针、小型逆变器、集电线路、计量监控等系统组成。屋顶光伏板经逆变器逆变后直接接入380伏用户侧配电系统，直接供给用户，做到自发自用。多余的电量经汇流后经箱式变压器升压至10千伏，最终汇流到同期建设的10千伏开闭所（微电网中控楼）。
智能微电网工程包括一座10千伏开闭所（微电网中控楼）、380伏配电网、1兆瓦储能系统、1做电动公交车充电站、微电网监控调度中心及辅助工程组成。该工程于2012年10月8日开工，2013年9月13日完成293栋居民楼的送电工作，保障居民正常用电。
（二）系统运行方式
每一栋居民住宅屋顶所安装的光伏板做为一个发电单元，屋顶安装有小型逆变器，光伏组件接受太阳光照射产生电能，通过导线流经逆变器，直接将额定7.8A直流电转换为380V交流电，送入该栋居民楼的用户电源总配电箱，再由电源总配电箱分配给各个用户使用，实现“自发自用”。
根据现场勘察，大约20栋左右不等的居民住宅光伏发电单元，构成1个光伏发电阵列，通过地埋敷设的电缆汇集到该阵列配备的1台10kV箱式变压器，箱变电压等级380V/10kV,容量630kVA（部分为800kVA）。
当屋顶光伏发电能够满足住户负荷且存在富裕电量的情况下，则通过电源总配电箱汇流并输送至该阵列的10kV箱式变压器低压侧，通过箱式变压器升到10kV后，输送到10kV开闭所配电室室内,通过开闭所10kV母线，实现向微电网内各配电线路的地源热泵、商业、非居民、工业负荷侧供电；或向微电网外的公共电网实现电量外送。
图9：屋顶光伏发电单元矩阵示意图
10kV开闭所做为示范区微电网的监控调度中心，由主控楼、开闭所两个建筑模块构成。站内配备有完备的综合自动化、继电保护系统、微电网控制系统以及视频监控系统。开闭所电气一次主接线采用10kV单母分段接线方式，设有母联开关，连接在母线上的10kV进出线共计37条，其主要是汇集了微电网系统内的各条10kV负荷进出线，构成整体供配电环网，实现微电网内灵活的发电、配电及负荷调配功能，并与主电网相连实现系统接入。其中10kV配电线路20条，分别与微电网内的分布各负荷点10kV箱变相连；开闭所站内设备馈线6条；备用馈线9条；外送（下网）10kV配电线路2条，与对侧国网110kV葡萄沟变相连。
图10：示范区智能微电网拓扑示意图
三、项目运营情况
该项目由当地新能源发电企业负责运营管理，实行“自发自用、余量上网、电网调剂”的运营机制，光伏系统所发电量直接供给电力用户，富余电量由微电网向地区电网出售，不足部分向国家电网购电。目前，该公司委托国网公司管理10千伏示范新区开关站及新区微电网配电系统的运行维护和客户营销服务工作，屋顶光伏部分由运营管理单位自行负责运营维护。
截止2016年底，光电一体化项目已累计发电量2783万千瓦时，微电网用户用电量合计8244万千瓦时，其中地源热泵（大宗工业用户）用电量7022万千瓦时，居民用电795万千瓦时，商业及非居民用电183万千瓦时;非普工业用电244万千瓦时。2016年，在不考虑地源热泵用电量的情况下，全年光伏发电量供应商业、居民等用户，可剩余343万千瓦时供上网。
表1：项目发供电情况 (单位：万千瓦时)
2015年光伏发电小时数1170小时，较可研1371小时（投运第三年）低约200小时。
四、电价执行情况
该项目上网电价经国家发改委批复（发改价格〔2015〕377号），相关电价如下：屋顶光伏(8.7兆瓦)上网电价1.09元/千瓦时，其中0.25元/千瓦时为新疆火电脱硫燃煤标杆电价，0.84元/千瓦时为国家可再生能源发展基金补贴。微电网发电余量上网电价执行新疆脱硫标杆电价0.25元/千瓦时。微电网购入电量执行新疆脱硫标杆电价加上国家已颁布的输配电价，为0.457元/千瓦时。微电网向用户的售电价格，按吐鲁番电网目录电价执行。
表2：微电网上网及下网电价（单位：元/千瓦时）
表3：地区（微电网用户）售电电价统计情况
另据了解，按照财政部《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》（财建〔2013〕390号）精神，国家对分布式光伏发电项目按电量给予补贴，补贴资金通过电网企业转付给分布式光伏发电项目单位。电网企业按用户抄表周期对列入分布式光伏发电项目补贴目录内的项目发电量、上网电量和自发自用电量等进行抄表计量，作为计算补贴的依据。享受金太阳示范工程补助资金、太阳能光电建筑应用财政补助资金的项目不属于分布式光伏发电补贴范围。光伏电站执行价格主管部门确定的光伏发电上网电价，不属于分布式光伏发电补贴范围。吐鲁番微电网项目因享受国家补贴资金，且已被列入国家能源局第六批可再生能源发电项目补贴目录，按照“可再生能源发电项目”补贴电量的核算方式，国网公司目前只能补贴微电网余量上网部分，自发自用部分未享受补贴电价。运营管理单位已向自治区发改委申请从屋顶光伏发电出口确认可再生能源补贴电量。由此，微电网示范项目自发自用部分的电量是否能够享受到国家发展基金补贴，是影响示范项目的整体经济性的主要原因。
五、项目经济测算
（一）发电量情况
根据项目运营单位提供资料，微电网示范项目自发电量、用户电量、下网电量情况统计如下：
表4：微电网发电量、用电量统计（单位：千瓦时）
（二）项目投资情况
吐鲁番微电网一期8.7MWp项目投资情况来自建设项目竣工财务决算报表数据，其中静态总投资18677万元（含可抵扣进项增值税1674万元），建设期利息1830万元。
吐鲁番微电网二期4.7MWp项目投资情况来自其可研报告，其中静态总投资3827万元（含可抵扣进项增值税307万元），建设期利息50万元，项目流动资金按30元/千瓦计算。
（三）成本和税收测算条件
根据当地新能源发电企业项目投资经济评价办法，基本假定条件为项目运营期20年，测算边界条件如下：
表5：微电网发电量、用电量统计（单位：千瓦时）
（四）其他条件
项目享受所得税三免三减半、设备增值税抵扣的优惠政策。项目资本金为20%，贷款比例为80%。长期贷款年利率（五年以上）按照均贷款利率6.55%（10年平均），还款期限为15年。本项目流动资金30%来自资本金，70%为贷款，贷款利率为6.00%（10年平均）。
（五）项目经济效益测算
根据以上边界条测算，微电网示范项目一期8.7MWp项目、二期4.7MWp项目资本金内部收益率为-2.54%。项目盈利情况测算为2016年初预计实现利润-867万元，经项目运营方置换低息贷款、控制成本减少支出，年底利润约-500万元。若下网电价按照0.457元/千瓦时计算，用户销售电价按目录电价执行，保持其他测算条件不变，按照资本金内部收益率8%倒推计算，微电网示范项目光伏上网电价需达到1.3380元/千瓦时（即可再生能源补贴需达到1.0880元/千瓦时）。若光伏上网电价按照1.09元/千瓦时计算，用户销售电价按目录电价执行，保持其他测算条件不变，按照资本金内部收益率8%倒推计算，微电网示范项目下网电价需达到0.2881元/千瓦时。
（六）偏差性原因分析
一是微电网较可研供电范围增大、电缆敷设方式改变等原因，造成微电网投资超出可研预期，工程投资增加。
二是吐鲁番地区沙尘较大，屋顶光伏清洗困难，项目发电小时数低于可研约200小时。
三是微电网内居民入住率目前仅达到50%，电动公交车尚未开始充电，居民及商业用电量距离可研预期差距较大，自发自用供电量较低。
四是非普工业及商业用电电价降低，分别降低0.046元/千瓦时和0.326元/千瓦时。
（七）实际经济效益测算结果
根据调研数据分析，该项目总投资20507万元，自有资金20%，银行贷款资金80%，项目建设期为2013年，2015年、2016年分别为投产第二年、第三年，按照微电网示范项目批复电价，折旧年限为20年，残值率5%，长期贷款利息4.9%，参照该项目2015年及2016年总发电量、自发自用电量、上网电量及下网电量等条件计算:
该项目2015年测算盈亏-789万元。其中：光伏上网电费（含补贴）收入410.93万元，微电网各类用户电费收入1490万元；下网电费924万元，折旧费、财务费用成本共计1766万元。在计入预测可得的“自发自用”补贴后（待定），该项目2015年能够增加340.09万元收入，2015年盈亏-449.65万元。
该项目2016年测算盈亏-680万元。其中：光伏上网电费（含补贴）收入373.8万元，微电网各类用户电费收入1854.5万元；下网电费1217.4万元，折旧费、财务费用成本共计1691万元。在计入预测可得的“自发自用”补贴后（待定），该项目2016年能够增加356.98万元收入，2016年盈亏-323.14万元。（以上数据不含人工费、检修费、保险费等其他费用成本）。
表6：示范区屋顶光伏及微电网项目利润实际测算
（万千瓦时、元/千瓦时、万元）
六、存在主要问题
（一）电价补贴政策进一步明确。按照《国家发改委关于吐鲁番示范区建筑一体化并网光伏发电及微电网示范项目电价的批复》（发改价格﹝2015﹞377号），该项目发电上网电价为每千瓦时1.09元，由燃煤机组标杆电价0.25元，超出部分由国家可再生能源发展基金给予补贴，由此推得补贴电价为每千瓦时0.84元。目前微电网“余电上网”部分的电价能够按照上述原则执行；微电网“自发自用”部分的电价存在争议，其中：向示范区内用户售电电价由自治区发改委参照当地同类用户电价统筹考虑确定，但是相应的补贴电价在批复中未给予明确，发电企业、政府、电网公司存在不同解读和争议。
（二）示范区后续建设进度。受国家及地方政策影响，吐鲁番示范区的扩（续）建计划不明确，屋顶光伏项目剩余二期4.682兆瓦光伏组件安装所需的居民住宅尚未建设，示范项目保障性住宅项目整体完工的工期节点无法确定。
（三）设计变更多投资超概。整个新区在实施过程中出现的设计变更较多，尤其是电缆敷设路径发生变化，增加设计变更。另外，房屋设计功能分区由于目前存在部分业主擅自改变逆变器室的功能，导致逆变器、配电箱等设备不能按原设计方案布置，从而发生设计变更的现象，导致投资超概算。
（四）项目投资和运营成本高。该项目是国内首个万千瓦级的含有储能系统、汽车充电站设施的微电网项目，相比地面传统光伏和分布式光伏项目，项目建设内容多，造价水平相对偏高，单位千瓦动态投资高达2.3522万元。由于吐鲁番市高温少雨、沙尘天较多，发电效率低下（影响约占38%），斜屋顶的光伏板清洗成本较大（13.65万元/次，至少3次/年），造成项目运营成本偏高。
综上，微电网项目中向用户售电收益约占整个项目收益的40%，由于目前示范区用户负荷需求达不到预期水平，预测项目运营的前五年将存在一定盈亏风险，示范区开发建设进度和预期效果需要周期，伴随着示范区的进一步发展，有望在运营一定时期后逐渐体现出经济效益。
七、建议内容
通过调研和测算分析，着眼示范区后期发展建设，形成以下项目运营的实施建议建议供参考。
一是完善一期规划中光伏发电项目的建设，继续扩建光伏发电容量，对示范区剩余房屋安装屋顶光伏太阳能电池板及设备，提高网内屋顶光伏发电量占总体耗电的比例，从而降低微网向电网购电比例。
二是引入吐鲁番小草湖风区的风电资源，利用丰富的风力发电资源，向微电网内部分负荷供电，最大程度提高新能源发电比例，达到微电网内可实现100%可再生能源供电。解决示范区长远发展中的用电问题和当前风电消纳不足造成限电的问题，缓解小草湖地区风电场弃电情况。
三是依托已建设的吐鲁番示范区微电网管理运行平台，对该地区分布式光伏发电、风力发电以及其他清洁发电资源综合利用，集成优化，形成风、光、水、储多能互补系统。
结语：通过对吐鲁番新能源城市微电网示范项目的投资建设及运营现状等因素进行调研分析，受项目投资造价高、电价补贴政策不明确、电力用户及用电量达不到设计值、以及用户电价政策性下调等因素，项目运营存在一定盈亏风险。但是在微电网“自发自用”电价补贴政策明确的前提下，项目预测能够在五年后具备逐年盈利能力。
该项目属于国家级新能源微电网示范项目，对地方经济建设发展意义深远，通过微电网建设，能够不断探索积累出适合新能源城市及微电网发展的新技术、经营模式及运行机制，持续促进提升清洁能源行业对供给侧结构性改革、社会经济发展的影响力。
参考文献：
［1］时珊珊,鲁宗相,周双喜,闵勇.中国微电网的特点和发展方向[A] .中国电力.2009年7月.第42卷第7期
［2］马文阁，张子峰，白锐.新能源微电网系统的研究[A].辽宁工业大学学报（自然科学版）.2013年6月. 第33卷第3期
论文作者:邹刚,乌斯满·加拉力,陈峰,王建亮,曾继兵
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/28
标签：电网论文; 项目论文; 电价论文; 万元论文; 光伏论文; 示范区论文; 吐鲁番论文; 《中国电气工程学报》2019年第4期论文;