本文是一篇在职研究生论文，本文研究了碳交易模式下家庭屋顶分布式光伏发电的投资价值。总结前人的研究，多是单独研究户用光伏的经济效益或环境效益，本文将从碳交易市场角度将经济效益和环境效益两方面结合，研究碳价对我国家庭屋顶分布式光伏发电项目投资价值的影响。论文首先分析了我国家庭屋顶分布式光伏发电发展现状和我国碳市场的发展现状，并从上网电价及补贴政策、碳减排交易及电力市场化交易政策两大方面介绍我国的相关政策，然后依据净现值法和内含报酬率法构建了碳交易模式下家庭屋顶分布式光伏发电项目的投资价值模型。
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
随着中国经济的快速发展，我国能源需求水平出现刚性增长，资源短缺、生态环境恶化等问题日益突出。作为具有巨大潜力的可再生能源之一，太阳能的发展与利用在世界范围内一直颇受重视。众所周知，太阳能最重要的利用方式就是光伏发电。从 2013 年起，我国太阳能产业成为世界最大的新增光伏应用市场，2015-2017年连续三年位居全球首位。据国家能源局统计数据显示，“十二五”期间，我国太阳能发电装机规模增长了 168 倍，2017 年我国光伏发电实现新增装机 53.06GW，累计装机达到了 130.25GW，同比增长 53.45%。其中，光伏电站新增装机 33.62GW，累计装机达到了 100.59GW，同比增长 11%；分布式光伏新增装机 19.44GW，累计装机达到了 29.66GW，同比增长 3.7 倍。“十三五”规划指出：到 2020 年，分布式光伏发电规模要达到 6000 万 kw。2020 年 1 月 30 日，国家能源局在新闻发布会上公布了截止至 2019 年底全国分布式光伏发电装机达 6281 万千瓦。由此可见，目前我国分布式光伏刚达到既定水平。
家庭屋顶分布式光伏发电，一般是指安装在居民屋顶上的分布式光伏发电项目，与大规模的光伏电站相比，家庭屋顶分布式光伏的特点是用户侧采用自发自用、多余电量上网运行方式。在屋顶建设光伏发电系统，一方面可以充分利用屋顶资源，另一方面可以就近使用，减少输电和配电线路上的配电损失。尤其对于中国这个人口大国来说，家庭屋顶资源十分丰富，家庭屋顶分布式光伏发电理应成为分布式光伏发展的主力军，但目前我国户用光伏发展较为缓慢，与世界许多发达国家相比仍有较大差距。德国于 1991 年实施“千屋顶光伏项目”，到 2016 年底，德国 1/3 左右居民屋顶安装有光伏系统，人均光伏装机规模为 511w，居全球之首；为大力发展屋顶光伏发电，日本在 1974 年便实行了“阳光计划”，并在 1994 年又制定了“新阳光计划”，截至到 2016 年底，日本居民屋顶安装光伏系统数量约 200 万户，其人均光伏装机量为 336w、位居世界第二。20 世纪 90 年代，我国在藏新陇青川等六省区开始出现了独立式光伏用户，2012 年 10 月，国家电网发布《关于加强分布式光伏发电并网工作的意见》，宣布从 2012 年 11 月 1 日起，国家电网对 10 千伏及以下的电压等级，且单个并网点总装机容量不超过 6 兆瓦的分布式光伏发电项目免费接入电网。2012 年 11 月 14 日浙江富阳市郊 17 家居民安装光伏发电系统且成功并网，开辟了我国居民屋顶分布式光伏发展的道路。国家能源局于 2016 年 12 月发布的《太阳能发展“十三五”规划》中指出要大力推进屋顶分布式光伏发电，鼓励在太阳能资源较好的农村及城镇地区，实行居民屋顶光伏工程，形成若干光伏小镇及光伏小村。据国家能源局统计，截止到 2019 年底，全国户用光伏新增装机量超过 530 万千瓦，占分布式装机 43.44%，占全国装机容量 17.60%。因此，我国居民屋顶分布式光伏在分布式光伏的发展中起到了重要的作用，在全国还有较大的发展空间。
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1.2 研究思路与内容
1.2.1 研究思路
本文的研究思路如下：
（1） 提出问题。
在介绍我国家庭屋顶分布式光伏补贴政策和碳交易政策背景下，我国家庭屋顶分布式光伏发展空间较大，但项目的投资价值不足以吸引居民投资，2017 年底全国碳排放市场正式启动，2018 年全国首例光伏用户参加碳交易发生在中山市，基于此，文章提出了如何提高碳交易模式下家庭屋顶分布式光伏发电项目的投资价值。
（2） 分析问题。
采用文献研究法对国内外已有的相关研究进行梳理和述评并介绍了研究中所需要的三种理论与方法，然后介绍了我国家庭屋顶分布式光伏的发展现状和相关政策。结合国内外学者已有的研究及相关政策背景，对我国碳交易模式下家庭屋顶分布式光伏发电项目的投资价值进行分析，发现碳交易收入可以提高项目的投资价值，因此文章进一步研究了碳价对项目投资价值的影响，同时将研究范围扩大到全国八个碳交易试点代表城市。
（3） 解决问题。
通过前文的研究结果，总结出研究结论进而对我国家庭屋顶分布式光伏发电项目针对性地提出了三点政策建议。具体的研究思路如图 1.1 所示：
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第二章 文献综述和理论基础
2.1 文献综述
2.1.1 家庭屋顶分布式光伏发电项目的经济效益
近年来，各国家庭屋顶分布式光伏的发展速度较快，同时也掀起了国内外学者纷纷研究相关领域的高潮。对于家庭屋顶分布式光伏发电项目的经济效益，国内外一些学者主要通过净现值、内含报酬率和投资回收期等指标来计算项目的投资价值，并提出了一些提高投资价值的措施。
Sandy Rodrigues 等（2017）[1]计算了 2015 年中国不同区域的家庭屋顶光伏系统的净现值、内含报酬率和投资回收期，结果表明投资项目在太阳能资源较好的地区或者销售电价较高的地区能获得较高的收益，并指出区域上网电价有助于弥补太阳能辐射水平较低区域的收益，但从投资角度来看，这项措施仍不具有较强的吸引力。XingangZhao 等（2015）[2]分析了中国的住宅、工商业分布式光伏的发展与相关政策的关系，计算了位于不同太阳能资源区的中国 5 个城市的特定分布式光伏的内部收益率和静态投资回收期，讨论了政府补贴，标杆电价，电价和税收等相关政策变量对分布式光伏系统经济效益的影响。结果表明，发电效率高的住宅和工商业分布式光伏发电系统均具有良好的经济效益，且光照条件好补贴水平高的地区项目经济效益更好，现行的分布式光伏产业的政策工具是有效的。Korsavi 等（2017）[3]通过对伊朗干热气候条件下 14 套 5kw 的屋顶分布式光伏发电系统的年度总发电量进行监测和仿真，采用投资回收期（PBP）、净现值（NPV）、投资回报率（ROI）和度电成本（LCOE）等指标来分析系统的经济效益，结果表明，在实际电价水平为 0.21 美元时平均 PBP 值为 11.6 年，在平均电价补贴下投资回收期为46.9 至 50.5 年；在实际平均电价水平为 2.9 美元时 ROI 值的范围为 2.6 至 3.2。在补贴价格下，NCF 和 NPV 均为负值，并提出在伊朗目前的补贴水平下屋顶分布式光伏发电系统不具有经济效益，阻碍了居民对光伏系统的投资。MousaSheikhhoseini 等（2018）[4]研究了伊朗 16 个地理区域的家庭屋顶分布式光伏项目的经济效益状况，分析了最适合投资的区域，并提供了区域 FIT，并得出可以通过提高销售电价的方式来提高项目投资价值的结论。GustavoCoria 等（2019）[5]采用净现值法对阿根廷的三个家庭屋顶分布式光伏并网项目的盈利能力进行了分析，结果表明，在当前的技术成本、国家金融市场条件和上网电价水平下，分布式光伏发电目前对居民而言并不盈利，在此基础上提出了政府可以通过提高能源消耗价格或以低利率贷款支持户用光伏项目的方式来刺激居民投资。
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2.2 理论基础
2.2.1 碳交易市场建设的理论
碳交易市场建设的理论主要是通过市场机制来解决二氧化碳等温室气体排放的外部性问题，主要包括以下几个理论。
（1） 公共产品理论
公共经济学理论中指出公共产品和私人产品共同组成了社会产品。萨缪尔森在《公共支出的纯理论》中将公共产品定义为：一个人对某种产品或劳务的消费不会减少其他人对该种产品或劳务的消费[23]。公共产品最主要的两个特征就是消费的非竞争性和受益的非排他性。消费的非竞争性主要体现在两个方面：第一，边际生产成本为零：在现有的公共产品供给情况下，消费者的增加不会带来供给成本的增加；第二，边际拥挤成本为零：消费者之间同时享用公共产品时不会影响彼此使用的数量和质量。收益的非排他性是指任何人在消费公共产品的时候无法排除他人也使用该公共产品的权力。
公共产品理论与本文的研究关系为：碳排放权属于公共产品，二氧化碳的自然属性使碳排放权具有消费的非竞争性和受益的非排他性两大特征。碳排放权与环境变化有着密切的关系，排放到空气中的二氧化碳即属于“公共负产品”。二氧化碳的过度排放将造成大气污染、环境恶化等问题，因而有必要对二氧化碳的排放总量实施控制。碳排放权交易是指政府首先评估出一定区域内二氧化碳的最大排放量，并将其分成多个排放份额，然后通过拍卖、招标等方式分配给各区域，各个主体可以通过碳交易市场进行买卖排污权来获取收益或降低减排成本，碳交易市场的建设可以激励企业和个人减少二氧化碳的排放，进而来控制二氧化碳排放总量。
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第三章 我国家庭屋顶分布式光伏发电发展现状及相关政策梳理......................... 15
3.1 家庭屋顶分布式光伏定义....................
