以平价并网建设1000GW的西北部光伏电站

(作者：新加坡宏威科技董事长范继良)

你有想过在中国的西北部日照丰富地区建设规模达到1000GW的光伏电站吗？你有想过通过金融和技术的创新，使光伏发电比火电更便宜吗？你有想过将来的某一天，中国可以通过电网技术的突破向周边国家输出廉价的光伏电力吗？只要有梦想，一切可成真。在本文中，我们将对这个幻想性命题进行实质性的探讨。

中国是世界的经济大国，也是能源消耗大国。尽管我们的人均能源消耗远低于美国，但14亿人口的庞大基础使我们的能源总消耗稳占世界的第一位。随着经济的进一步发展，中国的能源需求于未来的20年，估计将以5%的复合年增长率上升。站在国家长远能源战略的角度，石化能源是不可以长久依靠的，地球的资源是早晚耗尽的，能支持人类长久生存和发展的只有太阳能。因此，我们必须尽早利用我们的基础工业优势，通过金融技术和经营模式的创新，使光伏发电比火电更便宜，加强我国的能源竞争优势。中国每年消耗5万亿度电，占世界电力总消耗的约四分之一，随着经济的发展和更多电气化设施走进我们的生活，20年后中国的电力总需求估计将达到15万亿度/年。因此，用10-20年的时间去建设一个1000GW的西北光伏电站，每年生产1.5万亿度电力去对电力供应作出补充是一个必须研究的课题。科学家估计，到本世纪末，太阳能将占人类能源总需求的超过60%。要达到这样的目标，光伏电力的成本必须下降至可和火电竞争，同时还需研发各种的储电技术和长程的输电技术。要降低光伏发电的成本，我们不能只由降低组件、支架和逆变器的生产成本出发，还应从延长设备的使用寿命和降低财务成本及回报要求的方向进行研究。我们也不能将传统发电的经营思维直接套到光伏上，应结合光伏发电独有的特点开辟新的道路。

太阳的日照量是非常稳定的，因此，光伏发电的发电量是可以预测的。光伏发电设备是静态设备，具有稳定性高、寿命长和维护少的特点。太阳光是免费的，因此，光伏发电的营运成本主要是电站环境的维护和组件的除尘费用，一般每年的营运保养成本占投资额的1%。越大型的电站，运营费用比率越低。当前的电站生命期设计为25年，而光伏组件的发电能力在25年期内衰减约为20%，且后续仍可发电。

通过建设百年电站降低发电成本

由当前的情况看，光伏发电设备通过规模和生产优化去降低成本的空间不多了，通过转换效率的提升使成本进一步下降也不是件容易的事，然而，要实现在当前的投资思维模式下的发电端平价并网，光伏发电设备及安装成本必须在目前的基础上再下降一半才有可能。这对于技术成熟并且血流成河的光伏产业来说是一条走不通的道路。通过延长光伏发电设备的寿命去降低折旧成本而是一条可以探索的道路。一般光伏电站的设计使用寿命是25年，这主要受支架寿命、组件寿命和逆变器寿命的影响。要解决支架寿命的问题，国外已有EPC公司采用混凝土制作支架，设计的使用寿命达到50~100年，采用混凝土制作支架，不单只寿命长，也可就地取材，降低制作成本。至于组件，影响组件寿命的除了硅片和电池制程的因素外，封装技术也是重要的一环，外国有研究显示，在突破了封装技术后，组件的寿命是可以达到50年的。采用双玻结构对晶硅及薄膜电池进行封装，并用玻璃溶液把边缘密封，可有效防止电池受氧和湿气的侵害，使组件寿命得到提升，同时也省略了晶硅组件的铝边框。水泥和玻璃都是产能过剩的行业，利用混凝土作支架和玻璃进行封装不单只可通过延长寿命去降低成本，同时也可以帮助消化过剩的产能。至于逆变器，使用寿命主要和器件有关。一般来说，电子器件的寿命是很长的，美国1977年发射的宇宙探测器‘旅行者1号’已飞出了太阳系，仍和地面保持通讯。故此，通过方法和技术的改变，将电站寿命提升至50年是可行的。这是简单快捷降低度电成本的方法。

通过金融创新降低发电成本

当前我国光伏电站的融资，主要是通过政策性银行的长期贷款，商业银行的态度仍然保守。融资成本高和融资难成为中国发展光伏发电的巨大障碍。在金融海啸前，欧洲的银行为光伏发电的融资，价格最低是EUROBOR加80基点，而德国的保险公司为当地光伏发电提供的15年期全风险发电保障，其成本也是投资额的约1.5%。这些例子都说明了光伏发电的风险是相当低的，只要有适当的政策配合，保证光伏发电全部上网，光伏发电的长期风险和国债是相当的。因此，资金价格也应和国债相差不远才合理。而通过政策性银行为电站提供融资，其实际意义又是由国家在高额的补贴电价上，再进一步为光伏发电买单，在广义商业上，这都是对公共财政资源的占用，示范性质可以，商业意义不大。用高额补贴，再用国家贷款去为产能过剩的光伏产业买单，是犯了公共道德错误，还不如把钱代工厂还给银行贷款来得直接。公共财政只应应用在光伏发电产业的导入期，长远的发展还需由市场解决。那么在当前的技术条件下，是否存在一种商业模式和金融工具，使光伏发电的补贴可以马上取消，并促使光伏发电进入平价并网的年代呢？答案是有的！并可实现光伏发电低于标杆电价并网，以反映光伏发电工作时数低对电网资源造成的浪费。这一项工具及商业模式的引进，不单只不会降低组件的价格，更可以促进光伏企业的进一步扩大和发展。

永久债券(Perpetual Bonds)是一种国外流行的融资工具，大企业以信用为基础发行的永久债券的价格一般在6-8%的利率之间。发行债券的企业并没有赎回的责任，只是支付利息。因此，在资产负债表上是反映为股本，银行和保险公司便常用这一工具补充资本，以避免供股和增发对股东的摊薄。债券在市场自由流通，价格也随利率周期、企业风险等因素波动。投资者视永久债券为长期的低风险投资工具，并收取利息，在需要资金时再经市场退出。永久债券为1000GW的光伏电站提供资本，是将投资者计算内部收益率的惯性思维转为存款收息的思维，以降低对收益率的要求。同时将电站还本付息的压力变成主要是付息的压力。电站只需在生命期内累积到再生或赎回资金即可，不会产生违约。而由财务的角度看，发行永久债的机构是以当前价格收购电站，但25年后才支付借回来的的本金，用货币贬值(money depreciation)的原理看，25年后1元的购买力可能比不上今天的一毛钱，这变相是低价收购电站，使光伏发电成本得以降低。随着并网价格的不断上升和发电成本的不断下降，未来新建电站的剩余现金流会更多，但发电规模的扩大却令永久债的风险进一步降低，使利息下降，为永久债的支付提供进一步的保障，也推动发电成本的进一步降低。由现金流管理的角度看，只要和债券对等的发电规模能够永久维持，债券便可一直持续下去，而人类一千年后还是要用电的。随着光伏发电成本的进一步下降和并网电价的自然上升，现金流的管理将变得越来越容易，这种以稳定现金流及发行者信用作为依靠的永久债券可由带有国家背景的主权光伏发电投资基金发行，以降低利率价格。并向市场收购光伏电站或以百年电站的形式要求电站建设商代建，业务形式可以多样化。以这种低风险的永久债考虑，初期用5%的利率应可以吸引投资者，而长期的趋势应有机会低至3%，这相当于欧洲光伏电站的融资成本。以5%的利率及7元/瓦的收购价计算，每瓦电池的发电收益扣除营运成本只需达到0.35元即可达到永久债发行的边际条件，假设大型电站的每瓦装机量的营运成本为5分，这代表每瓦光伏电池每年需产生0.4元的现金收益。以西北部地区每峰瓦光伏电池的年发电量为1.5度计算，这相当于每度电的上网电价只要达到0.27元即可满足永久债的支付条件。由于当前火力发电的上网标杆电价为0.3至0.5元/度这个区间，因此，债偿率(Debt Service Coverage Ratio)达到1.2至2.0，并有条件赎回永久债累积现金。因此，利用永久债概念结合主权光伏基金，光伏发电于今天便可以实现平价并网发电。以20年建设1000GW发电能力计算，以现价计，每年只需由资本市场吸收3500亿的资金，以中国人民的个人储蓄总额44万亿元计算，只要人们明白了永久债是何物，这笔钱是很容易筹集的。

为了进一步说明问题，我们用25年电站及百年电站概念建立了两套模型。

(图表模型基础：1.每瓦初始投资7元；2.永久债利率为5%；3.运维支出为0.05元/瓦.年，且年增长率为3%；4.售电电价为0.42元/度，且年增长率为3%；5.年发电量1.5度/瓦；6.25年功率衰减20%)

由计算所得，到第25年的累计盈余资金为9.8元/瓦，超过每瓦7元投资的1.4倍。在实际操作中，基金可通过每年的回购提高永久债的价格，降低息率，促使光伏发电成本的进一步下降。由计算所得，光伏发电结合永久债券及主权基金的概念是可以在当前的技术条件下实施平价并网的。

现在我们再通过模型鉴定百年电站的发电成本。和25年电站不同，百年电站并不需要预留现金作债券的赎回，因为50年或100年后的1元，可能比不上今天的1分。因此，将电站的剩余资源(例如玻璃、电缆中的铜等)出售已可获得赎回资金。但百年电站则要考虑期间组件和逆变器的更换。假如技术的进步令逆变器及组件的未来更换价格在今天的折现值(Net Present Value)只有今天价格的50%，寿命50年，我们可以获得下列的图表。

(图表模型基础：1.每瓦初始投资7元；2.永久债利率为3%；3.运维支出为0.05元/瓦.年，且年增长率为3%；4.售电电价为0.42元/度，且年增长率为3%；5.年发电量1.5度/瓦；6.50年功率衰减30%；7.第51年更换新组件和逆变器，更换价格的折现值为3.5元/瓦，折现率5%)

上网电价基本上满足债券本金的利息需求及运作开支即可。由这个角度出发，我们可计算出上网标杆电价和光伏发电之间的空间。

永久债概念下的光伏发电成本实际是固定的利息加上营运成本的年增长。因此，随着标杆电价的上升，光伏发电成本和标杆电价之间的差值越来越大。在财务意义上来说，这为发展储能及补偿长程传输的损失提供了空间和基础，使光伏电力可发展成24小时的不间断能源。

总结

光伏发电是未来支持人类生存和发展的主要能源。要快速降低光伏发电的成本，除了提升转换效率外，还可从延长模组、支架及逆变器等设备的寿命入手，降低每度电的折旧。除此之外，通过金融的创新引入永久债券(Perpetual Bonds)的概念也是快速实施光伏发电平价并网的手段。由长远的角度看，永久债概念结合百年电站的概念是进一步降低发电成本的道路。光伏发电成本和标杆电价之间的剩余空间为引入储能及补偿西电东送的线损提供了基础，使光伏发电有条件进一步发展成为日夜不间断能源。光伏发电的稳定性高，现金流可预测也可依靠，由中长期的角度看，光伏发电的永久债等同于存款，息率低至3%仍具备吸引力。以此计算，当前技术及价格条件下的光伏发电，使用寿命为25年的电站，只需产生0.35元的每瓦年收益，即可满足债券发行要求的边际条件，以西北地区为例，这代表每度的上网价格低于0.24元，是具有竞争力的发电手段。假如采用百年电站的概念，每瓦只需产生0.26元的年收益即可满足债券的边际条件，这相当于在每瓦发电量1.5度的情况下，每度电0.18元的上网价格即可满足要求。作为国家能源战略的一个重要组成部分，光伏发电是大势所趋，政府需要承担起完善法规、融通智慧的责任，使我国的未来不单只是能耗大国，也是领导人类走向新能源的责任大国。只要有梦想，一切可成真。通过不断的汇集智慧，1000GW的光伏发电项目是可以实施的，并在不需公共财政资源的补贴下实现平价并网。