01先说结论
关于自发自用比例,三句话值得先记住:
它是匹配结果,不是设计参数
你能决定装多大,决定不了光伏什么时候发电,也决定不了车间什么时候开机。自用率是这两个既定事实相撞之后剩下的东西。
先算天花板,再算实际值
天花板 = 白天用电量 ÷ 年发电量。如果这个数小于 1,装再多也只能自用这么多,剩下的必然低价上网。多数测算跳过这一步,直接把自用率写成 90%。
屋顶装满,不等于收益最高
边际那一部分电量,电价从自用的 0.6 元掉到上网的 0.35 元。装得越多,单位投资的回报越低——除非白天的负荷也跟着涨。
同样一度电,自发自用按用户侧电价结算(工业 0.55—0.72 元/kWh 量级),余电上网按当地燃煤基准价或市场化电价结算(0.25—0.4 元/kWh 量级)。两者差 0.2—0.35 元,接近一倍。自用率从 88% 调到 76%,加权电价从 0.57 掉到 0.54,看着只差三分钱,年收入却少 5%——落在 IRR 上是 1.3—1.8 个百分点。所以这个参数不是“估一个”,是“算一个”。
02三个口径,别混着说
同样说“自用率 85%”,两个人可能说的不是一回事。先把口径分清:
| 口径 | 算法 | 用途与偏差 |
|---|---|---|
| 电量自用率 | 自用电量 ÷ 光伏总发电量 | 报收益必须用这个;直接对应两段电价,是测算表里的那一行 |
| 容量自用率 | 被本地负荷消纳的装机 ÷ 总装机 | 设计侧常用,回答“装多大不会大量倒送”;不反映电量 |
| 时段自用率 | 有负荷的小时数 ÷ 发电小时数 | 判断消纳窗口;会高估电量,因为午间发电功率远大于负荷 |
| 瞬时自用率 | 逐 15 分钟取 min(发电,负荷)后累加 | 最准的算法,需要 15 分钟级双向计量数据;测算里应当以此为准 |
后两个口径常被混用。时段自用率看起来漂亮,是因为它只问“有没有负荷”,不问“负荷够不够”:中午 12 点车间在开工,负荷 300 kW,光伏出力 2 000 kW,这算“有消纳”,但真正自用的只有 300 kW,其余全倒送。所以看别人给的数,先问是哪个口径。
最常见的错法:拿厂区全年用电量除以光伏年发电量,得出“自用率 120%,可以全消纳”。错在分子用错了时段——光伏只在白天发电,晚上那部分负荷跟光伏没有关系。分子必须是“白天发电时段内的用电量”,通常占全天的 40%—70%,取决于班制。
03先算天花板:倒推法
不管实际能到多少,先把上限框住。上限只由两个数决定:
这个比值大于 1,说明负荷足够,天花板是 100%,实际值由时序错配决定,通常 85%—95%;比值小于 1,说明装多了,多出来的电量必然低价上网,实际自用率不可能超过这个比值。
举一个具体的厂:年用电 1 200 万 kWh,三班连续生产,白天 8—17 点用电约占全天 45%,即 540 万 kWh。屋顶可用 4 万 m²(彩钢瓦),按 1 万 m² 装 1 MWp 估算,可装 4 MWp,年发电约 440 万 kWh(按 1 100 h)。
| 项 | 取值 | 说明 |
|---|---|---|
| 白天(8—17 点)用电量 | 540 万 kWh | 全年累计,含周末;三班制停产少 |
| 4 MWp 年发电量 | 440 万 kWh | 4 000 kW × 1 100 h |
| 天花板 | 540 ÷ 440 = 123% | 大于 100%,负荷有余量 |
| 实际电量自用率 | 85%—90% | 扣掉午间倒送、节假日与检修 |
这个厂的结论是:4 MWp 装得下、也消纳得掉。但如果屋顶够大、想装到 6 MWp(年发电 660 万 kWh),天花板立刻变成 540 ÷ 660 = 82%,实际自用率掉到 75% 上下。这不是运营水平问题,是物理上限。
所以正确的顺序是:先用白天用电量倒推“最多装多少”,再看屋顶装不装得下。反过来做——先按屋顶面积装满、再倒过来编一个自用率——就是大多数测算失真的起点。
04四类负荷形状,四个区间
天花板决定上限,负荷曲线的形状决定实际能拿到多少。同样是“负荷足够”的厂,班制不同,自用率能差 30 个百分点:
| 负荷类型 | 白天用电占全天 | 自发自用率(无储能) | 原因 |
|---|---|---|---|
| 单班制(8 小时) | 40%—50% | 55%—70% | 光伏 11—15 点出力最高时,车间已陆续下班 |
| 两班制(16 小时) | 70%—80% | 80%—90% | 白天负荷持续,仅早晚两端错配 |
| 三班连续 | 90% 以上 | 88%—95% | 负荷平稳,错配主要来自午休与节假日 |
| 冷库/数据中心 | 95% 以上 | 93%—98% | 负荷几乎恒定,且与气温正相关,与光伏同向 |
还有两个因素会把上表的数字往下拉,且经常被忽略:
| 因素 | 影响幅度 | 说明 |
|---|---|---|
| 周末与节假日 | −5—15 个百分点 | 双休厂每年约 104 天低负荷,光伏照常发电,只能倒送 |
| 午休与换班 | −2—5 个百分点 | 正好落在光伏出力最高的 11:30—13:30 |
| 夏季高温降容 | −2—4 个百分点 | 组件温度 65℃ 时出力比标况低 12%—15%,同时空调负荷上升,方向相反、部分抵消 |
| 变压器容量限制 | 可能卡死上限 | 并网容量不足时,超出部分即使有负荷也送不出去 |
周末这一项最值钱。一个双休的机械厂,如果按“负荷充足”取 90%,实际全年能到 80% 就不错了。所以测算前至少要问一句:贵厂周六日开工吗?
05同一屋顶,装 2 MW 还是 8 MW
把上一节的逻辑推到极致:同一个厂、同一块屋顶,只改装机容量,收益会怎样。假设单班制,白天用电 300 万 kWh,自用电价 0.6 元/kWh,余电上网 0.35 元/kWh,造价 2.5 元/W:
| 装机 | 年发电 | 天花板上限 | 实际自用率 | 加权电价 | 单位投资年收入 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 MWp | 220 万 kWh | 136% | 90% | 0.575 元 | 25.3% |
| 4 MWp | 440 万 kWh | 68% | 62% | 0.505 元 | 22.2% |
| 6 MWp | 660 万 kWh | 45% | 41% | 0.453 元 | 19.9% |
| 8 MWp | 880 万 kWh | 34% | 30% | 0.425 元 | 18.7% |
装机翻四倍,单位投资的年收入从 25.3% 掉到 18.7%,掉的是 6.6 个百分点。这就是“屋顶装满最划算”这个直觉失效的地方:屋顶面积是免费的,但消纳能力不是。
需要注意,这张表不代表“小装机一定更好”。装 2 MWp 时投资只有 500 万元,绝对收益小;而且实际项目里还有设计、并网、运维的固定成本摊薄问题。它要说的是:边际装机的那部分电量,必须按低电价算,不能按自用电价算。很多测算把全部电量都按 0.6 元结算,等于把最差的那 30% 电量按最好的价格卖了。
正确做法是把发电量拆成两段:前 N 度按自用电价、超出的按上网电价,N 由白天负荷决定。这不是精度问题,是口径问题——平均一个“加权电价”也能做得到,只是很容易在评审时说不清依据。拆成两段,每一段都有对应的负荷或合同支撑。
06四个最容易错的地方
见第 2 节。用全年电量做分子,几乎必然得出“可以全消纳”,而光伏只在白天发电。正确分子是白天发电时段的用电量,可以从 15 分钟负荷数据里直接切出来。
这只回答了“能装多少”,没回答“该装多少”。屋顶装得下 8 MWp,不代表消纳得掉 8 MWp。前者的约束是结构荷载与消防间距,后者的约束是白天负荷——取两者的小值,才是合理容量。
自发自用比例再高,如果并网点容量不够,多余电量也送不出去。分布式项目常见的实际情况是:变压器 800 kVA,装 1 MWp 就已接近上限,再大就要增容——增容费用与审批时间都要进测算。
分布式余电上网的价格与消纳政策各省不同,部分区域已要求参与市场化交易或按现货结算,价格波动明显。测算里应把上网电量单列,并按当地当期政策取价,不要用早年“全额上网标杆电价”的记忆值。
07把自用率做上去的四件事
自用率低,本质是“发电的时段”和“用电的时段”对不上。能改的只有用电侧和容量,改不了太阳:
| 手段 | 典型提升 | 前提与代价 |
|---|---|---|
| 配储能搬移 | +8—20 个百分点 | 4 MWp 配 1—2 MWh 即可覆盖午间尖峰;增加投资,往返效率损失 12%—15% |
| 把高耗能工序挪到白天 | +5—15 个百分点 | 需生产排程配合,可能影响交付节奏;通常是最便宜的办法 |
| 缩小装机到消纳上限 | 直接抬高自用率 | 牺牲规模,但单位投资回报更高;适合屋顶大、负荷小的厂 |
| 周末安排检修或低温运行 | +2—5 个百分点 | 把部分负荷挪到周末白天;对连续生产型企业不适用 |
四项里,第二项性价比最高但最少被提:把球磨、空压、制冷这类可调工序挪到 10—15 点,不花一分钱设备投资。它需要的是生产部门配合,而不是技术方案——这也是它常被跳过的原因。
第一项要看清楚:储能的容量该由“午间倒送功率 × 时长”决定,而不是按装机的固定比例配。4 MWp 的项目配 1 MWh 与配 4 MWh,自用率能差 8 个百分点,投资差三倍,这个账要单独算。
08下一步
自用率定了“这些电卖给谁、卖多少钱”,接下来还有两个参数会改写 25 年的现金流:组件逐年衰减(决定后期发电量),以及造价口径(决定分母)。前者常被高估重要性,后者常被低估。
09口径与引用说明
本文讲方法,不给标准答案。具体项目请以下列材料为准:
- 自用电价:以业主与电网的实际结算电价为准(含基本电费分摊方式),本文 0.6 元/kWh 为示例;合同能源管理模式下还要扣掉给业主的折扣;
- 余电上网电价:以项目所在地当期分布式光伏上网政策与交易规则为准,本文 0.35 元/kWh 为示例,不作为承诺;
- 单位面积装机:彩钢瓦屋顶约 100 W/m²、混凝土屋顶约 80 W/m²,实际受女儿墙、设备间、消防通道、遮挡影响,须以排布图为准;
- 年利用小时:以场址辐照资源与倾角方案为准,本文 1 100 h 为华东地区示例;
- 负荷数据:优先用 15 分钟级计量数据切出白天时段;只有月度电费单时,须按班制与典型日形状估算,并说明误差范围。
本文的逐时匹配在能耀的 XDesigner 中完成,按 8 760 小时仿真光伏出力与厂区负荷,逐时段取两者较小值累加得到自用电量,输出 15 张财务报表;储能容量与充放电策略在同一模型中联动优化。
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