王 磊，陳曉東，吳孫陽，李宗佰，王春成

(阜寧協(xié)鑫集成科技有限公司，阜寧 224400)

0 引言

隨著光伏市場規(guī)模的不斷擴大，客戶對于光伏產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新需求日趨增大，同時對降低每瓦除光伏組件以外的系統(tǒng)成本，即光伏平衡系統(tǒng)(Balance of System，BOS)成本的要求也更加迫切。由于逆變器、支架、電纜等材料價格降低有限，且光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設計優(yōu)化難度較大，受此影響，光伏產(chǎn)品的降本需求重新回歸到通過提升光伏組件功率和規(guī)格來實現(xiàn)BOS 成本攤薄。

從2019 年下半年開始，隆基樂葉光伏科技有限公司、通威股份有限公司等光伏企業(yè)重點推出了M6(尺寸為166 mm×166 mm)太陽電池和光伏組件，而天津中環(huán)半導體股份有限公司、東方日升新能源股份有限公司、廣東愛旭科技有限公司、天合光能股份有限公司等光伏企業(yè)則隆重推出了M12(尺寸為210 mm×210 mm)太陽電池和光伏組件。這2 種規(guī)格的太陽電池和光伏組件使業(yè)界對于未來大尺寸硅片的最佳尺寸的爭執(zhí)達到了頂峰。

目前，國內(nèi)外專家針對光伏電站項目的效益分析較多，比如，張梅[1]從項目方案、財務效益和項目風險等方面對毛里求斯光伏電站的投資進行了必要性和效益分析；寧抒達[2]從地理資源、技術(shù)條件、經(jīng)濟、社會和環(huán)境等5 個方面構(gòu)建了分布式光伏發(fā)電項目效益評價體系，通過TOPSIS 綜合評價法對該項目進行了綜合評價分析；張延濤[3]利用對比分析法等建立了投資決策模型，并對X 公司光伏發(fā)電項目進行了科學化的投資決策應用。

通過對現(xiàn)有的光伏發(fā)電項目效益分析方式進行綜合考慮，發(fā)現(xiàn)存在以下不足之處：1)效益評價指標缺乏系統(tǒng)性，指標僅針對單一項目可行；2)指標選取不合理，未建立在定性指標和定量指標相結(jié)合的前提下；3)指標之間相互關(guān)聯(lián)性不強，評價結(jié)果失真?；诖?，本文提出了一種光伏組件項目建設方案效益評價指標體系，從項目投資費用、投資收益、產(chǎn)品延展性、產(chǎn)品風險性和產(chǎn)品競爭力等方面體現(xiàn)建設方案的總體特點。該體系將定量處理和定性分析相結(jié)合，可為準確把握光伏組件未來發(fā)展方向、指導光伏組件項目建設、制定光伏組件項目規(guī)劃等提供理論基礎(chǔ)。

1 光伏組件項目建設方案效益評價指標的選取及體系的構(gòu)建

1.1 評價指標的選取原則

近年來，在光伏市場驅(qū)動和技術(shù)進步等條件的共同作用下，我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品的迭代時間越來越短，硅片尺寸從156 mm×156 mm 到156.75 mm×156.75 mm、158.75 mm×158.75 mm、166 mm×166 mm，甚至到210 mm×210 mm，僅用了不到5 年的時間；而在這期間，隨著硅片尺寸的增大，單塊光伏組件的功率也從300 W 突破到490 W，實現(xiàn)了63.33%的功率提升，年復提升率達到了10.3%，產(chǎn)品迭代速度加快。2019～2020 年期間計劃建設與實際建設的太陽能級硅片、太陽電池和光伏組件項目合計已超過120 GW，如此大的建設規(guī)模，需要對建設方案進行效益評價并進行精確定位，以降低錯誤的建設方案所帶來的損失。因此，在進行建設方案效益評價時，指標的選取應建立在合理先進性、綜合代表性、結(jié)果優(yōu)先性和超前引領(lǐng)性[4]的原則上。

1)合理先進性。指標選取時應根據(jù)光伏組件項目建設中的重點考慮因素，結(jié)合企業(yè)的項目商業(yè)計劃書，選出對該項目而言具有典型先進水平的指標。

2)綜合代表性。選取的指標應兼容光伏組件項目效益評價的所有類型，并且具有典型代表性。

3)結(jié)果優(yōu)先性。選取的指標應具有一定對比性，或能夠直接得到精確數(shù)據(jù)，模糊性和不確定性的指標不宜選取。

4)超前引領(lǐng)性。在指標選取過程中要考慮未來市場的需求變化，選取的指標應具備前瞻性。

1.2 評價指標體系的構(gòu)建

在進行光伏組件建設方案的效益研究時，首先必須構(gòu)建科學的評價指標體系，并根據(jù)企業(yè)需求解決項目資本支出、效益評估、風險評估等方面的沖突關(guān)系。建立科學的評價指標體系能夠幫助光伏組件生產(chǎn)企業(yè)在現(xiàn)有的資源條件下準確判斷現(xiàn)行的項目建設方案行為是否符合市場發(fā)展的客觀需求，并優(yōu)化和調(diào)整建設方案，實現(xiàn)現(xiàn)有資源條件的充分利用，確保建設方案方向的正確性。

根據(jù)項目建設總體需求，充分考慮市場、資金等相關(guān)因素，提出光伏組件項目建設方案涉及的5 個主要方面，分別為：投資費用、投資收益、產(chǎn)品延展性、產(chǎn)品風險性和產(chǎn)品競爭力，其相互關(guān)系如圖1 所示。

在堅持合理先進性、綜合代表性、結(jié)果優(yōu)先性和超前引領(lǐng)性的原則下，結(jié)合目前光伏組件項目建設的商業(yè)計劃書和立項報告等資料，并考慮到實際建設過程中的經(jīng)濟和效益因素，構(gòu)建了光伏組件項目建設方案效益評價指標體系，如表1所示。

光伏組件項目建設方案效益評價指標體系主要分為2 個層級，第1 個層級為系統(tǒng)層，包括5個指標；第2 個層級為指標層，涉及19 個指標，其中，定性指標為7 個(表1 中的C10～C15、C18)、定量指標有12 個(表1 中其他指標)。

本文中的定量指標是根據(jù)光伏組件項目建設方案中項目的總規(guī)模和地區(qū)的項目費(主要是指土地出讓金，以江蘇省鹽城市阜寧縣單位土地出讓金為基礎(chǔ))來確定的；定性指標是以M6 和M12 多主柵半片光伏組件的應用范圍、市場調(diào)查結(jié)果、相關(guān)專家的意見作為基礎(chǔ)，通過綜合比較后進行確定。

表1 光伏組件項目建設方案效益評價指標體系Table 1 Index system of benefit evaluation of PV module construction scheme

需要對指標層指標進行數(shù)據(jù)處理，通過等寬區(qū)間定量法把定量指標進行統(tǒng)一標準定量化處理(以符合國家標準判定為100 分，最低分為0 分；如果采取對比法，以較好值作為滿分100，本文采用對比法)；通過邀請行業(yè)12 位專家(或相關(guān)部門的專業(yè)領(lǐng)導)，去掉最高分和最低分后，取10 個數(shù)據(jù)，針對定性指標進行評價打分，并做好數(shù)據(jù)記錄。

2 網(wǎng)絡層次分析法的介紹

層次分析法(AHP)[5]由運籌學教授薩蒂于20 世紀70 年代提出，并應用在層次權(quán)重決策的相關(guān)領(lǐng)域，但該方法存在定性指標多、可信度低等缺陷。在21 世紀初，薩蒂教授針對層次分析法的缺陷進行了優(yōu)化，提出了網(wǎng)絡層次分析法(ANP)[6]，ANP 突出了內(nèi)部平級指標的關(guān)聯(lián)性和上下層指標的反饋關(guān)系。由于光伏組件項目建設方案的系統(tǒng)層與指標層存在上下層的反饋關(guān)系，而且指標層數(shù)據(jù)間存在一定的關(guān)聯(lián)性，因此本文采用ANP 作為光伏組件項目建設方案效益評價指標體系的評價方法。

2.1 影響網(wǎng)絡的構(gòu)建

根據(jù)建立的評價指標體系，確定指標層指標間的相互關(guān)系、系統(tǒng)層指標間的相互關(guān)系、指標層指標與系統(tǒng)層指標間的相互關(guān)系，構(gòu)建指標關(guān)系影響網(wǎng)絡。

2.2 指標判斷矩陣的構(gòu)建

以指標層的指標為基礎(chǔ)，邀請行業(yè)內(nèi)12 位專家(或相關(guān)部門的專業(yè)領(lǐng)導)針對定性指標進行評價打分，并做好數(shù)據(jù)記錄。去掉最高分和最低分后，取10 個數(shù)據(jù)，對指標相對重要度進行獨立衡量，專家衡量評估值分別為(1≤i≤10，1≤j≤10)，并以此建立幾何平均數(shù)aij，具體計算方法參考式(1)，即可建立在指標層Cq(1≤q≤19)條件下n(1≤n≤19)個指標的判斷矩陣A，如式(2)所示。

建立的判斷矩陣A需要通過一致性檢驗來確認數(shù)據(jù)的可靠性。假設ω是該判斷矩陣的排序向量，λr、λmax分別為該判斷矩陣的第r個特征值和最大特征值，CI為該判斷矩陣的一致性指標，RI為該判斷矩陣的隨機性一致性指標均值，CR為一致性比率，則這些參數(shù)間的相互關(guān)系如式(3)～式(5)所示。

一般情況下，當CR＜0.1 時，認為該判斷矩陣的一致性符合要求，判斷矩陣的數(shù)據(jù)可以使用；否則需要重新進行打分。

2.3 指標加權(quán)矩陣的構(gòu)建

通過判斷矩陣A可得到指標層Cq條件下m(1≤m≤5)個指標之間的相關(guān)重要程度，則可得到指標層Cq條件下第1 個指標相對于其他指標的權(quán)重關(guān)系為{b11,b21,b31,…,bm1}，同樣也可以計算出其他指標的權(quán)重值，構(gòu)建成加權(quán)矩陣D，如式(6)所示。

2.4 初始超矩陣的構(gòu)建

根據(jù)ANP 構(gòu)建影響網(wǎng)絡后，構(gòu)建系統(tǒng)層P(1≤P≤5)個指標的超矩陣W超，具體如式(7)所示。

2.5 加權(quán)超矩陣的構(gòu)建

加權(quán)矩陣D的每個單獨因素與超矩陣W超中相對應的元素相乘，可得到一個加權(quán)超矩陣W′超 ，如式(8)所示。

2.6 評估極限超矩陣權(quán)重

為了保證加權(quán)超矩陣W′超 收斂，通過軟件Matlab R2019a 對加權(quán)超矩陣W′超 進行平方乘積的計算，即，等，直到加權(quán)超矩陣最終收斂，得到一個收斂成固定值的矩陣，然后對該矩陣每一列進行歸一化處理，得到各自對應的指標權(quán)重。

2.7 計算光伏組件項目建設方案效益評價指標體系的綜合指數(shù)

為了得到最終的效益評價指數(shù)，采用加法加權(quán)法[7]計算光伏組件項目建設方案效益評價指標體系的綜合指數(shù)K，計算式為：

式中，γt為第t個指標的評價結(jié)果；s為指標的數(shù)量；Wt為第t個評價指標的權(quán)重。

3 案例分析

從2018 年下半年至今，光伏行業(yè)擴張趨勢明顯，對降低光伏發(fā)電系統(tǒng)單位建設成本的要求逐步提高，對項目建設期及資金回收期等均提出了更高要求。以光伏組件行業(yè)為例，1 條組件生產(chǎn)線從傳統(tǒng)的200 MW 增至如今的400 MW以上；電池的尺寸也從156 mm×156 mm 增至158.75 mm×158.75 mm、166 mm×166 mm 及210 mm×210 mm，組件尺寸也隨之不斷增大，以便實現(xiàn)“項目投資少、回收周期短”的目標。

如今的項目建設以M6 和M12 這2 種規(guī)格的光伏組件為主，因此本文以M6 和M12 多主柵半片光伏組件項目(以下簡稱“M6 光伏組件項目”和“M12 光伏組件項目”)建設方案為例進行效益對比分析。

3.1 假設前提

1)項目建設規(guī)模以目前主流的5 GW 為例，按照12 條生產(chǎn)線規(guī)劃設計(M12 光伏組件項目單線體可達到480 MW，M6 光伏組件項目單線體可達到420 MW)，車間廠房均以3 棟計算，倉庫及相關(guān)輔房按照同等規(guī)格建設。

2)由于工程建設費用和土地購置費與各地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平有關(guān)，本文以江蘇省鹽城市阜寧縣為方案背景。

3)暫不考慮建設環(huán)境中的橫向及縱向規(guī)模影響，即不考慮產(chǎn)品上、下游企業(yè)和周圍相同類型企業(yè)對建設方案的影響。

4)暫不考慮當?shù)卣畬ㄔO方案的影響，假設容積率等因素均滿足政府規(guī)劃許可。

3.2 建設方案效益評價指標對比

3.2.1 投資費用

投資費用包括工程費用、設備費用、土地費用和運營資金4 個指標。

1)工程費用又可細分為建筑費用、安裝費用和二次配費用。建設費用和安裝費用是根據(jù)生產(chǎn)廠房和輔助性房間的建筑面積確定的，二次配費用是根據(jù)車間所需的用電量、用氣量、環(huán)境溫度等需求決定的。

2)設備費用包括串焊機、疊焊機、排版機、層壓機、I-V測試儀及流水線的投資。

3)土地費用是指企業(yè)購買商業(yè)用地的費用，該費用與項目所屬區(qū)域有關(guān)。

4)運營資金根據(jù)組件生產(chǎn)周期、回款周期等確定，目前財務提供數(shù)據(jù)認為，按照資金3 個月周轉(zhuǎn)一次為主，運營資金核算方式為年產(chǎn)值的1/4。

針對案例進行分析：M12 光伏組件項目的車間建筑面積比M6 光伏組件項目的約大15%。M12 光伏組件項目的串焊機必須是新型設備，價格貴，但數(shù)量需求少；M6 光伏組件項目的串焊機價格低，但需求量是M12 光伏組件項目的1.5 倍，因此，M12 光伏組件項目的串焊機費用整體比M6 光伏組件項目的貴20%。從其他設備整體費用來看，M12 光伏組件項目的比M6 光伏組件項目的高15%。M12 光伏組件項目的土地需求面積及費用比M6 光伏組件項目的大。由于同為5 GW 規(guī)模，2 種光伏組件項目的運營資金相同。

3.2.2 投資收益

投資收益分為靜態(tài)回收期、動態(tài)回收期、平均運營收入、平均毛利率和平均凈利率5 個指標。

從目前對比數(shù)據(jù)來看，M12 光伏組件的功率增益比M6 光伏組件的多9.64%；但與M6 光伏組件相比，M12 光伏組件的電池成本、輔材成本和加工費成本累計增加了5.33%。因此，M6 光伏組件項目的靜態(tài)回收期比M12 光伏組件項目的短11.42%，M6 光伏組件項目的動態(tài)回收期比M12 光伏組件項目的短12.25%，這是因為M12 光伏組件屬于新品，達產(chǎn)速度慢。M6 光伏組件項目的平均運營收入比M12 光伏組件項目的少2.11%；平均毛利率比M12 光伏組件項目的低1.46%；平均凈利潤比M12 光伏組件項目的低2.03%。

3.2.3 產(chǎn)品延展性

產(chǎn)品延展性包含產(chǎn)品兼容性、適用范圍和舊線改造效益3 個指標。

M12 光伏組件可向下兼容M10、M6 等型號的光伏組件，M6 光伏組件卻無法向上兼容M12光伏組件。M6 光伏組件有家用、商用2 種；而M12 光伏組件重，屋頂承壓壓力大，因此主要應用于商業(yè)?，F(xiàn)有的更小尺寸線體經(jīng)過改造可滿足M6 光伏組件的生產(chǎn)條件，但不具備M12 光伏組件的生產(chǎn)能力。

3.2.4 產(chǎn)品風險性

產(chǎn)品風險性包含產(chǎn)品量產(chǎn)風險、資金需求風險和市場周期風險3 個指標。

目前M6 光伏組件已達到單班量產(chǎn)1200 件的水平，2020 年2 月M12 光伏組件已成功下線；M12 光伏組件項目的資金需求比M6 光伏組件項目多5.47%。目前，M6 光伏組件已初具市場規(guī)模，M6 光伏組件配套設備及相關(guān)上、下游供需更能滿足需求，投入產(chǎn)出比更高，客戶接受度更高，短期量產(chǎn)能夠快速回收成本；而M12 光伏組件的市場還正在培育，成本回收期會更長。另外需要警惕的是，除M6 光伏組件和M12 光伏組件外，其他新型光伏組件可能會侵占市場。

3.2.5 產(chǎn)品競爭力

產(chǎn)品競爭力包含單位產(chǎn)品加工費、市場占比、質(zhì)量長期可靠性和投入產(chǎn)出比4 個指標。

M12 光伏組件的加工費比M6 光伏組件的低1.67%；M6 光伏組件的市場占有率比M12 光伏組件高；M6 光伏組件的質(zhì)量長期可靠性較M12光伏組件的高；M6 光伏組件的投入產(chǎn)出比較M12 光伏組件的要高。

對M6 光伏組件項目和M12 光伏組件項目建設方案的效益評價指標權(quán)重進行打分并量化數(shù)據(jù)對比，然后進行歸一化處理(量化數(shù)據(jù)折算到單位GW 規(guī)模上)，權(quán)重比例經(jīng)過ANP 處理，具體如表2 所示。

表2 M6 光伏組件項目和M12 光伏組件項目建設方案效益評價指標權(quán)重及其項目得分Table 2 Benefit evaluation index weights and project scores of M6 and M12 PV modules project construction schemes

將指標層權(quán)重帶入權(quán)重比中計算，可得到M6 光伏組件項目和M12 光伏組件項目建設方案效益評價的綜合得分，分別為97.34 和96.25(數(shù)據(jù)對比時以兩者較好者得滿分，同時設置及格分)。由此可知，目前投資M6 光伏組件項目更易獲得令人滿意的回報。

將表2 中2 種光伏組件項目每個系統(tǒng)層中各自的指標層權(quán)重與其對應的項目得分相乘然后求和，得到該項目的系統(tǒng)層水平分值，將其匯總到雷達圖中，并與系統(tǒng)層的理想水平分值對比，以反映建設方案在這5 個指標的優(yōu)劣情況，具體如圖2 所示。從雷達圖中可以看出，M6 光伏組件項目在投資費用和產(chǎn)品競爭力方面相對于M12 光伏組件項目具有一定優(yōu)勢，M12光伏組件項目在投資收益方面相對于M6 光伏組件項目有微弱優(yōu)勢，在產(chǎn)品風險性和產(chǎn)品延展性方面兩者差異較小。

圖2 M6 和M12 光伏組件項目建設方案系統(tǒng)層水平分值雷達圖Fig. 2 Radar chart of system layer level score of M6 and M12 PV module schemes

4 結(jié)論

本文以江蘇省鹽城市阜寧縣為方案背景，對M6 光伏組件項目和M12 光伏組件項目建設方案的效益狀況進行了分析。結(jié)果顯示，2 種光伏組件項目的效益均較高，但是從現(xiàn)階段項目建設角度來看，M6 光伏組件項目總體上存在一定優(yōu)勢，尤其是在項目投資費用、產(chǎn)品競爭力等方面，但優(yōu)勢不明顯；M12 光伏組件項目在投資收益等方面具有微弱優(yōu)勢。具體表現(xiàn)在：

1)從投資角度看，M12 光伏組件項目建設成本高，設備價格明顯高于M6 光伏組件項目；M12 光伏組件項目建設方案的單位成本效益比M6 光伏組件項目的低，需要擴大設備選型對比，降低設備采購價格；另外，因M12 光伏組件項目對車間面積需求更大，需要考慮采用混流線等方案以減少廠房面積，縮小其與M6 光伏組件項目的建設成本差距。

2)從單位收益角度來看，與M6 光伏組件相比，M12 光伏組件的功率增益率比其的其他成本累計增加率高，導致生產(chǎn)相同產(chǎn)能時，M6 光伏組件項目的單位成本的平均毛利率低于M12 光伏組件項目的。若要縮短M6 和M12 光伏組件項目在成本上的差異，就要提升單班產(chǎn)能及控制制程輔材損耗。

3)從產(chǎn)品競爭力來看，M6 光伏組件的上、下游銜接更為緊密，設備及物料選擇性更大，市場接受度更高。需要提升M12 光伏組件市場占有率以提升產(chǎn)品上、下游銜接能力，同時提升制程能力控制，提高產(chǎn)品良率。

4)從產(chǎn)品風險性來看，M6 光伏組件的市場接受度暫時更好，市場占有率也更高，短期量產(chǎn)能夠快速回收成本；M12 光伏組件正逐步受到客戶信賴。但同時需要預防新型組件侵占M6和M12 光伏組件的市場，特別是近期新推出的M10 光伏組件。