特高壓帶送風電的經(jīng)濟分析和討論

文 | 楊建設，郭偉釗，馬雪韻

得益于經(jīng)濟實力的持續(xù)走強以及科學技術的不懈創(chuàng)新與積累，一段時間以來，我國一大批超高壓、特高壓輸變電工程磅礴問世，以特高壓為骨干網(wǎng)架的堅強智能電網(wǎng)建設亦在高調推進之中。

有資料顯示，國家還將進一步推進特高壓輸變電工程規(guī)劃的實施，“十三五”之前建設以蒙西、陜北煤電基地為送端，京津冀魯電網(wǎng)為受端的“兩橫一縱”交流加“一橫”直流的特高壓輸電通道網(wǎng)架，建設以蒙西、寧東煤電基地為送端，江浙滬電網(wǎng)為受端的二條直流特高壓輸電通道等。這些宏大工程的建成，一定會為我國能源發(fā)展乃至國民經(jīng)濟發(fā)展做出重大貢獻。

與此同時，我國風電和太陽能發(fā)電等可再生能源的開發(fā)利用，也經(jīng)歷了一段高速發(fā)展時期。國家能源發(fā)展長期目標以及時下國家大氣污染防治行動計劃，更要求包括風電和太陽能發(fā)電等可再生能源開發(fā)利用，并實現(xiàn)長期有效發(fā)展與增長。

上述所列特高壓輸電通道的起點，都是我國“三北”地區(qū)的煤炭資源蘊藏豐富地區(qū)及其規(guī)劃煤電基地，同時也是我國風能資源和太陽能資源富集區(qū)域。如何借助超高壓、特高壓輸電通道這把利器，推動風電和太陽能發(fā)電等可再生能源的規(guī)模發(fā)展，實現(xiàn)“北電南送”和“西電東送”的戰(zhàn)略目標，減緩我國中東部經(jīng)濟相對發(fā)達地區(qū)的霧霾污染狀況，已成為一個倍受關注的重要課題。

有關利用超高壓、特高壓輸變電工程帶送風電及太陽能發(fā)電的基本方式及其技術問題，近期業(yè)內已經(jīng)投入很多研究，并且取得一些基本認識。本文擬從經(jīng)濟分析（或稱國民經(jīng)濟評價）的角度，考察特高壓帶送風電的經(jīng)濟性及其合理性，提出一些看法與意見。

工程樣本

本文以一典型工程為樣本，采用適用的經(jīng)濟分析方法，剖析相關經(jīng)濟性能。

所選取的工程樣本即上文所提到的以京津冀魯電網(wǎng)為受端的“兩橫一縱”中的“一縱”—“錫盟經(jīng)北京、天津至山東1000kV交流輸變電工程”。

參考有關資料，錫盟經(jīng)北京、天津至山東1000kV交流輸電通道，長度約2×730km，輸電容量9000MW，點對網(wǎng)外送形式，工程投資約210億元，計劃于“十二五”末期建成投運。

有關利用該通道以風火打捆方式實現(xiàn)電力外送的各項研究已經(jīng)取得一些成果：煤電基地主要由多臺660MW超空冷燃煤火電機組組成；煤電、風電基地規(guī)模容量可選范圍充分大，且技術分析顯示風火配置比例可以大致相當。

特高壓通道帶送風電的經(jīng)濟分析方法

(一)基本原理

經(jīng)濟分析，又稱國民經(jīng)濟評價，是以資源配置為研究目標，通過測算項目對于社會經(jīng)濟所做貢獻以及社會為項目付出代價，評價項目關于宏觀經(jīng)濟的合理性。

本文經(jīng)濟分析采用“有無對比法”確認項目的效益與費用，過程分析采用費用效益流量分析方法。類似方法在其他工程項目上已有使用，本文再作實證與規(guī)整。

“有無對比法”以錫盟電源基地上馬風電基地為設計方案，相應替代方案則為完全煤電基地方案。分析過程主要是識別并計算設計方案的費用與效益，進而計算其經(jīng)濟凈現(xiàn)值及經(jīng)濟內部收益率等經(jīng)濟分析體系指標。

設計方案包括不同風電裝機容量的組合，以及風電裝機容量下不同上網(wǎng)率的組合。后者上網(wǎng)率是指風電基地剔除“棄風”損失后的上網(wǎng)容量相對比率。

（二）經(jīng)濟費用與效益

根據(jù)上述內容確認的工程樣本設計方案費用與效益項目及其價格（影子價格）列述如下：

（1）費用及其計算

主要包括設計方案的風電基地投資及其年運行費用，以及風電基地與特高壓通道的電氣連接線路投資及其年運行費用等。我國目前風電場投資，包括500kV以下電壓等級電氣設備投資，已經(jīng)具備比較成熟的經(jīng)驗與市場體系，故設計方案中相關項目采用市場定價進行費用估算。

a風電基地建設投資及其年運行費

建設投資隨設計方案容量在每千瓦7000至7400元范圍內選取，年運行費（包括外購材料費及動力費、職工薪酬、修理費及其他費用等）按建設投資2%計列。

b風電基地接入系統(tǒng)投資及其年運行費

接入系統(tǒng)建設投資主要涉及輸電線路以及變電設施，簡便起見，按照輸變電容量估價計算，輸電線路（220kV約170km，500kV約390km）為每千瓦500元，500kV變電站（3座）為每千伏安240元；年運行費按建設投資3%計列。

（2）效益及其計算

主要由因設計方案而替代下來的原部分煤電基地費用成本構成，包括被替代燃煤火電機組相應投資及其運行燃料費用，以及該部分火電機組的環(huán)境成本。其中，火電機組燃料費用和環(huán)境成本依據(jù)經(jīng)濟分析原則測定影子價格，以反映其真實經(jīng)濟價值。

a替代火電機組建設投資及其年運行費

設計方案決定替代方案少裝若干容量的火電機組，后者容量依據(jù)替代發(fā)電量換算，相應投資亦采用市場定價原則。參考近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)，火電機組單位造價和年等效利用小時數(shù)分別取每千瓦4100元和5500h。替代火電機組年運行費亦按市場定價原則，取建設投資4.5%。

b替代火電機組的燃料成本

燃煤電廠煤炭燃料屬于不可再生礦產資源，而其采購價格目前在我國屬于不完全成本價格，為此需要使用影子價格。

煤炭成本中，至少包括生產成本、使用成本及外部成本。目前市場銷售煤價更多反映了生產成本（例如勘探、開采、加工、運輸?shù)龋?，而使用成本主要涉及資源耗竭補償成本，外部成本則主要指環(huán)境代價成本。數(shù)額分析時，生產成本部分可參考市場定價，同時適當增大已經(jīng)外部化的內部成本（如安全成本等）；資源耗竭補償成本可按銷售收入比例計算；環(huán)境成本則參考相關研究取值。

因此，生產成本約取730元/t標煤價格，資源耗竭補償成本按前者8%計算，約為60元/t標煤價格。當火電機組標準煤耗按310g/kWh取值時，生產成本又約為0.23元/kWh，資源耗竭補償成本又為0.02元/kWh。

環(huán)境代價成本，或稱風電的環(huán)境價值，依據(jù)有關風電環(huán)境價值的量化研究成果，風電相對于火電生產的環(huán)境價值按0.15元/ kWh計取。

（三）經(jīng)濟費用效益流量報表

上述測算基礎上，可以進行經(jīng)濟費用效益的流量計算，計算過程參見表1。其中，費用效益流量分析的計算期為20年，社會折現(xiàn)率取8%。

（四）計算指標曲線圖

以表1為基礎，通過對于不同風電裝機、不同上網(wǎng)率的設計方案計算，可以得到如圖1和圖2所示的經(jīng)濟分析計算指標曲線圖。

表1 經(jīng)濟費用效益流量式樣表

（五）其他

上面經(jīng)濟分析里，尚有其他一些間接效益未計列其中，包括“技術擴散效果”、“產業(yè)關聯(lián)效果”及“乘數(shù)效果”等。這些效果對于諸如樣本所在地的我國經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，應該是確實存在的，但鑒于定量分析困難，且前述已有成果不影響后面討論，本文因此不再計列。

相關討論

（1）所使用經(jīng)濟分析方法中的經(jīng)濟費用與效益分項及其測定清晰有效，不涉及重復計列和轉移支付，尤其是有關火電機組燃料成本影子價格的分析和測算有實據(jù)，易掌握，且所得經(jīng)濟分析指標與一般關于可再生能源發(fā)展的期望認識吻合度高。使用效果上看，方法是恰當且可取的。

更苛刻情形下，亦可以運用包含更完整更細微（如“乘數(shù)效果”分析）的經(jīng)濟費用效益項目識別的方式方法，這對于諸如工程樣本所處內蒙古等經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的投資項目，意義尤為重要。

圖1 設計方案經(jīng)濟凈現(xiàn)值曲線圖

圖2 設計方案經(jīng)濟內部收益率曲線圖

（2）考察圖1和圖2可知，只要控制上網(wǎng)率不致過低，各設計方案的收益總是正向（經(jīng)濟內部收益率總是高于社會折現(xiàn)率），甚至ENPV數(shù)量級已可與風電基地建設投資的規(guī)模相當，且設計方案的風電裝機規(guī)模越大，收益越高。其直接原因是設計方案替代下來部分煤電基地的費用成本，轉化為了經(jīng)濟效益。

經(jīng)濟分析表明，以風火打捆運用方式借特高壓帶送風電確實有助于獲取高額經(jīng)濟收益，換言之，運用方式確實有利于獲得經(jīng)濟資源配置效率，可以達到帕累托最優(yōu)。

（3）從技術方面看，所謂“控制上網(wǎng)率不致過低”，就是輸電經(jīng)濟性決定著風電基地有必要主動“棄風”，但同時需要上網(wǎng)率維持一個較高水平（本樣本不低于60%左右）。

（4）以風火打捆運用方式借特高壓帶送風電可能還受制于技術因素，例如，可能增大受端電網(wǎng)調峰壓力等，但風火打捆的要義之一就是維持與純火電方式基本相當?shù)穆?lián)合出力特性，而高額經(jīng)濟效益則有利于相關技術發(fā)展和運用水平的提升。

（5）特高壓帶送風電是可行且有利的，但能否帶送，帶送多少，還強烈依賴于政策導引及其效果。例如，風火打捆方式下火電轉而“退居二線”，而由此導致的火電企業(yè)發(fā)電利益減少，如何說法？風火打捆方式下電網(wǎng)公司需要投入更多成本，用否補償？

經(jīng)濟分析數(shù)據(jù)再次表明，特高壓帶送風電對于提高全社會的資源配置效率是有促進作用的，由此推論，有關政策導向則應該牢牢把握在有助于全面實現(xiàn)國家整體利益上面來。

結語

本文所應用的經(jīng)濟分析方法，過程簡練，清晰易行，結論可信，對于風火打捆或類似方式的大型可再生能源投資項目具有一定的參考價值。

經(jīng)濟分析的結論進一步表明，利用特高壓輸電工程帶送風電具備顯著的經(jīng)濟合理性，且有利于提升全社會的經(jīng)濟資源配置效率。