壓縮空氣儲(chǔ)能電站技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

劉 暢，徐玉杰，胡 珊，陳海生

（中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所，北京 100190）

大規(guī)模電力儲(chǔ)能是提高常規(guī)電力系統(tǒng)效率、解決可再生能源大規(guī)模接入的關(guān)鍵技術(shù)[1-7]，市場(chǎng)需求巨大而緊迫。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有儲(chǔ)能容量大、儲(chǔ)能周期長(zhǎng)、比投資小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的大規(guī)模電力儲(chǔ)能技術(shù)之一[1,8]。

目前，全球已有兩座大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能電站投入了商業(yè)運(yùn)行，分別是德國(guó)Huntorf電站（功率為290 MW）和美國(guó)Alabama州的McIntosh電站（功率為110 MW）[9]。除傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還開(kāi)展了多種先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究[10-16]，包括蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能、液化空氣儲(chǔ)能、超臨界空氣儲(chǔ)能等。雖然壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，但壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)能否大規(guī)模推廣應(yīng)用，主要取決于其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

目前針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性研究較少。國(guó)外的研究主要集中在壓縮空氣儲(chǔ)能與風(fēng)電在不同集成方式下的經(jīng)濟(jì)可行性[17]、不同應(yīng)用條件下儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)容量?jī)?yōu)化[18]以及儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響方面[19-21]；國(guó)內(nèi)的研究主要集中在對(duì)傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟(jì)效益方面，包括容量效益、能量轉(zhuǎn)換效益和環(huán)保效益[22-25]。目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究均未對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行深入計(jì)算與分析，缺少完整的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性數(shù)學(xué)模型及經(jīng)濟(jì)特性的研究，更缺少針對(duì)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的研究。

因此，本文建立了針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性模型，開(kāi)展壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析；并以某先進(jìn)蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)為實(shí)際案例，對(duì)其應(yīng)用于工業(yè)用戶(hù)儲(chǔ)能電站的情景進(jìn)行工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析，通過(guò)具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性計(jì)算及不確定性分析，量化先進(jìn)蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)在能源領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)與項(xiàng)目實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)，為壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化提供工程經(jīng)濟(jì)層面的指導(dǎo)。

1 壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法

1.1 壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)財(cái)務(wù)分析模型

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要財(cái)務(wù)分析模型[26-31]如式(1)～式(8)所示。

（1）壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目投資利稅率

式中，ROT為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目投資利稅率；EBIT為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年平均利潤(rùn)總額；ST為壓縮空氣儲(chǔ)能電站銷(xiāo)售稅金及附加；TI為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目總投資。

（2）壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目投資收益率

式中，ROI為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目投資收益率。

基準(zhǔn)收益率為ic的條件下，若ROI≥ic，則項(xiàng)目可以考慮接受；若ROI

（3）壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率

式中，IRR為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率；n為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目計(jì)算期；CI為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目現(xiàn)金流入量；CO為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目現(xiàn)金流出量。

基準(zhǔn)收益率為ic的條件下，若IRR≥ic，則項(xiàng)目可行；若IRR

（4）壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期

式中，(CI-CO)t為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目第t年的凈現(xiàn)金流量；Pts為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期（年）。

靜態(tài)投資回收期還可根據(jù)全部投資現(xiàn)金流量表中累計(jì)凈現(xiàn)金流量計(jì)算求得。

式中，T+為各年累計(jì)凈現(xiàn)金流量首次為正值或0的年份。

設(shè)基準(zhǔn)投資回收期為Pc，若Pts≤Pc，則項(xiàng)目可以考慮接受；若Pts>Pc，則項(xiàng)目應(yīng)予以拒絕。

（5）壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目動(dòng)態(tài)投資回收期

式中，ic為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目基準(zhǔn)收益率；Ptd為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目動(dòng)態(tài)投資回收期（年）。

根據(jù)全部投資現(xiàn)金流量表中累計(jì)凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值計(jì)算求得。

式中，T+為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目各年累計(jì)凈現(xiàn)金流量首次為正值或0的年份。

設(shè)基準(zhǔn)投資回收期為Pc，若Ptd≤Pc，則項(xiàng)目可以考慮接受；若Ptd>Pc，則項(xiàng)目應(yīng)予以拒絕。

（6）壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值

式中，NPV為壓縮空氣儲(chǔ)能電站項(xiàng)目方案凈 現(xiàn)值。

若NPV>0，方案予以接受；若NPV=0，臨界狀態(tài)；若NPV<0，方案應(yīng)予以拒絕。

1.2 壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)不確定性分析模型

1.2.1 盈虧平衡分析模型

銷(xiāo)售收入函數(shù)、成本函數(shù)、利潤(rùn)函數(shù)分別如式(9)～式(11)所示[26-28]

式中，Q為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年發(fā)電產(chǎn)量；R為壓縮空氣儲(chǔ)能電站發(fā)電年銷(xiāo)售收入；C為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年總成本；F為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年固定成本；V為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年單位發(fā)電可變成本；P為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年單位發(fā)電價(jià)格；Z為壓縮空氣儲(chǔ)能電站年總利潤(rùn)。

假設(shè)在盈虧平衡點(diǎn)處，Z=0，R=C，P×Q=F+V×Q。

進(jìn)行盈虧平衡點(diǎn)計(jì)算的假定條件如下：①產(chǎn)量等于銷(xiāo)售量，即當(dāng)年生產(chǎn)的產(chǎn)品全部能夠銷(xiāo)售出去；②產(chǎn)量變化時(shí)，單位可變成本不變，從而總成本費(fèi)用是銷(xiāo)售量的線(xiàn)性函數(shù)；③產(chǎn)量變化時(shí)，產(chǎn)品售價(jià)不變，從而銷(xiāo)售收入是銷(xiāo)售量的線(xiàn)性函數(shù)；④按單一產(chǎn)品計(jì)算，即項(xiàng)目產(chǎn)生的除電力以外的可獲得經(jīng)濟(jì)性收益的產(chǎn)品均不銷(xiāo)售。

本文選取的4類(lèi)指標(biāo)的盈虧平衡點(diǎn)計(jì)算方法如式(12)～式(15)所示[26-28]

盈虧平衡發(fā)電產(chǎn)量

式中，Q*為盈虧平衡點(diǎn)生產(chǎn)的最小規(guī)模，當(dāng)產(chǎn)量

盈虧平衡銷(xiāo)售收入

式中，R*為盈虧平衡點(diǎn)銷(xiāo)售收入的最低要求。

盈虧平衡生產(chǎn)能力利用率

式中，a*為盈虧平衡點(diǎn)生產(chǎn)能力利用率的最低比例。

生產(chǎn)能力利用率越小，表示項(xiàng)目的可靠性越大，即抗風(fēng)險(xiǎn)能力越強(qiáng)。

盈虧平衡發(fā)電銷(xiāo)售價(jià)格

式中，P*為盈虧平衡點(diǎn)銷(xiāo)售價(jià)格的最低值。

1.2.2 敏感性分析模型

敏感度系數(shù)指項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)變化的百分率與不確定因素變化的百分率之比[26-28]。敏感度系數(shù)越高，表示項(xiàng)目效益對(duì)該不確定因素的敏感程度越高。

式中，SAF為評(píng)價(jià)指標(biāo)A對(duì)不確定因素F的敏感度系數(shù)；ΔF/F為不確定因素F的變化幅度；ΔA/A為不確定因素F發(fā)生ΔF變化時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)A的相對(duì)變化率。

SAF>0，表示評(píng)價(jià)指標(biāo)與不確定各因素同方向變化；SAF<0，表示評(píng)價(jià)指標(biāo)與不確定各因素反方向變化。較大者敏感度系數(shù)高。

2 先進(jìn)蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)概述

圖1為中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所提出的先進(jìn)蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理圖。儲(chǔ)電時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)多級(jí)間冷壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓，并將高壓空氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣室中，同時(shí)利用蓄熱介質(zhì)回收且儲(chǔ)存壓縮機(jī)的間冷熱，蓄熱器還可以?xún)?chǔ)存外部熱源（如太陽(yáng)能、工業(yè)余熱等）提供的熱量；發(fā)電時(shí)，利用儲(chǔ)存的間冷熱和外部提供的熱量加熱各級(jí)膨脹機(jī)進(jìn)口空氣，然后驅(qū)動(dòng)多級(jí)透平膨脹做功，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能與蓄熱儲(chǔ)能的一種結(jié)合，系統(tǒng)取消了燃燒室，利用儲(chǔ)能時(shí)壓縮機(jī)壓縮過(guò)程中的壓縮熱或外部提供的熱量，來(lái)加熱釋能時(shí)膨脹機(jī)入口的高壓空氣。由于取消了燃燒室，可實(shí)現(xiàn)無(wú)污染排放，也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在燃料不充足的地方應(yīng)用。

圖1 蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)Fig.1 Schematic diagram of heat storage type compressed air energy storage system

中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所正在開(kāi)展10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)與示范，該系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備包括：多級(jí)間冷壓縮機(jī)、多級(jí)再熱透平膨脹機(jī)、各級(jí)壓縮機(jī)冷卻器、各級(jí)膨脹機(jī)再熱器、蓄熱器、儲(chǔ)氣室等。表1為10 MW系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵性能參數(shù)。

表1 10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)性能參數(shù)Table 1 Performance parameters of the 10 MW heat storage type compressed air energy storage system

3 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

3.1 初始條件設(shè)定

隨著我國(guó)電價(jià)機(jī)制的不斷完善，峰谷電價(jià)差將不斷加大，儲(chǔ)能技術(shù)可用于耗電工業(yè)，利用峰谷電價(jià)差獲得收益，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的削峰填谷。本 文主要分析10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用于耗電工業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。表2為10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)總投資明細(xì)，其中系統(tǒng)設(shè)備總費(fèi)用7300萬(wàn)元，由于該系統(tǒng)的儲(chǔ)氣室采用現(xiàn)有的地下鹽洞等，所以其設(shè)備成本不包括儲(chǔ)氣室費(fèi)用；安裝工程費(fèi)按設(shè)備投資的8%計(jì)算；工程建設(shè)其它費(fèi)用包括土地費(fèi)用、項(xiàng)目前期費(fèi)、建設(shè)單位管理費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、工程建設(shè)監(jiān)理費(fèi)、招標(biāo)服務(wù)費(fèi)、環(huán)評(píng)費(fèi)、勞動(dòng)安全評(píng)價(jià)費(fèi)、施工圖預(yù)算編制費(fèi)、竣工圖編制費(fèi)、工程保險(xiǎn)費(fèi)、聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、工器具及生產(chǎn)用具購(gòu)置費(fèi)、工程質(zhì)量監(jiān)督費(fèi)和安全生產(chǎn)費(fèi)等，共計(jì)261.30萬(wàn)元；預(yù)備費(fèi)包括基本預(yù)備費(fèi)和漲價(jià)預(yù)備費(fèi)，均以設(shè)備投資、安裝工程費(fèi)和工程建設(shè)其它費(fèi)用之和為計(jì)費(fèi)基數(shù)，其中基本預(yù)備費(fèi)的費(fèi)率為5%，不計(jì)漲價(jià)預(yù)備費(fèi)[26]；遞延資產(chǎn)費(fèi)用包括生產(chǎn)人員準(zhǔn)備費(fèi)和辦公及生活家具購(gòu)置費(fèi)；流動(dòng)資金按上述建設(shè)投資總額的8%計(jì)算。本文研究中假設(shè)系統(tǒng)投資的全部資金均為資本金。

表2 蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)總投資明細(xì)表Table 2 Investment schedule of heat storage type compressed air energy storage system

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)年運(yùn)行時(shí)間按333天計(jì)算，即年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為儲(chǔ)電2664小時(shí)/年，放電2664小時(shí)/年。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析的計(jì)算期共26年，其中建設(shè)期1年，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期25年，投產(chǎn)后生產(chǎn)負(fù)荷按照100%計(jì)算。本文計(jì)算中以北京市現(xiàn)行的峰谷電價(jià)制度為參考。北京市谷段電價(jià)時(shí)間為23:00～7:00，工業(yè)用電谷電電價(jià)為0.3818元/(kW·h)；峰段電價(jià)時(shí)間為10:00～15:00和18:00～21:00，工業(yè)用電峰電電價(jià)為1.3222元/(kW·h)[32]。

折舊與攤銷(xiāo)的計(jì)算按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選取，機(jī)器設(shè)備折舊年限為15年，房屋折舊年限為25年，其它固定資產(chǎn)折舊年限為15年，無(wú)形資產(chǎn)攤銷(xiāo)年限為10年，遞延資產(chǎn)攤銷(xiāo)年限為5年[33]。所有折舊與攤銷(xiāo)的凈殘值率取5%，采用平均年限法計(jì)算設(shè)定年限內(nèi)每年的折舊與攤銷(xiāo)費(fèi)用。經(jīng)濟(jì)性計(jì)算的基準(zhǔn)收益率按國(guó)家發(fā)改委與建設(shè)部發(fā)布的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》統(tǒng)一規(guī)定的8%計(jì)算[26]。

3.2 經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果分析

利用上述財(cái)務(wù)分析模型，本文對(duì)10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)用于耗電工業(yè)進(jìn)行了財(cái)務(wù)分析，表3為該系統(tǒng)的主要財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 3 Schedule of financial evaluation index

由于現(xiàn)階段我國(guó)沒(méi)有出臺(tái)專(zhuān)門(mén)針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的補(bǔ)貼政策，因此本文參考抽水蓄能電站的最新補(bǔ)貼政策，進(jìn)行有無(wú)補(bǔ)貼兩種條件下的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算。表3中數(shù)值（a）表示在沒(méi)有任何政策補(bǔ)貼的情況下，電站財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)的計(jì)算結(jié)果；數(shù)值（b）表示在計(jì)入電站容量電價(jià)470/(kW·年)和購(gòu)入電價(jià)為燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)75%的條件下[34]，進(jìn)行財(cái)務(wù)分析的計(jì)算結(jié)果。

通過(guò)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)可知，在沒(méi)有計(jì)入容量電價(jià)的條件下，建設(shè)10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能電站的項(xiàng)目總投資為8711.8萬(wàn)元，其中建設(shè)投資為8557.8萬(wàn)元，占總投資的比例為98.23%。電站在計(jì)算期內(nèi)的年均收入為3251.4萬(wàn)元，年均總成本費(fèi)用為1919.8萬(wàn)元，年均利潤(rùn)總額為1305.4萬(wàn)元，年均所得稅為326.4萬(wàn)元，年均稅后利潤(rùn)為979.1萬(wàn)元。本項(xiàng)目的稅后投資利稅率為15.0%，遠(yuǎn)高于電力行業(yè)的平均水平7.8%[35]，可為國(guó)家稅收做出較大貢獻(xiàn)；稅后投資收益率為11.2%，大于基準(zhǔn)收益率8%，可為項(xiàng)目投資者帶來(lái)較好的收益；稅后內(nèi)部收益率為16.3%，遠(yuǎn)大于基準(zhǔn)收益率8%，投入資金具有較好的內(nèi)部?jī)敻赌芰?；稅后?dòng)態(tài)投資回收期為9.2年；稅后凈現(xiàn)值為6206.3萬(wàn)元，說(shuō)明本項(xiàng)目的資金利用情況較好。

在計(jì)入電站容量電價(jià)和購(gòu)入電價(jià)為燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)75%的條件下，項(xiàng)目的年均收入與年均稅后利潤(rùn)分別由3251.4萬(wàn)元和979.1萬(wàn)元增至3658.2萬(wàn)元和1549.1萬(wàn)元；投資利稅率、投資收益和內(nèi)部收益率的稅后數(shù)值分別由15.0%、11.2%和16.3%增至23.7%、17.8%和23.8%；項(xiàng)目的稅后動(dòng)態(tài)投資回收期由9.2年降至6.2年；項(xiàng)目的稅后凈現(xiàn)值由6206.3萬(wàn)元增至12310.2萬(wàn)元。說(shuō)明當(dāng)執(zhí)行補(bǔ)貼政策時(shí)，電站的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均表現(xiàn)出更好的收益效果，表明政策扶持對(duì)開(kāi)展壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目具有重要的作用。

4 不確定性分析

4.1 盈虧平衡分析

盈虧平衡分析通過(guò)計(jì)算項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的盈虧平衡點(diǎn)，分析項(xiàng)目成本與收入的平衡關(guān)系，進(jìn)而判斷項(xiàng)目對(duì)參數(shù)變化的適應(yīng)能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能 力[26-28]。本文通過(guò)產(chǎn)量、銷(xiāo)售收入、生產(chǎn)能力利用率和銷(xiāo)售價(jià)格4個(gè)指標(biāo)的盈虧平衡點(diǎn)作為盈虧平衡分析的主要指標(biāo)，對(duì)此收益模式下的盈虧平衡能力進(jìn)行分析。

表4為蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能電站的盈虧平衡分析指標(biāo)。

表4 盈虧平衡分析指標(biāo)Table 4 Schedule of break-even analysis index

盈虧平衡點(diǎn)是盈利與虧損的分界點(diǎn)，在平衡點(diǎn)，收入等于成本，即該點(diǎn)是不虧損情況下收入下限或成本上限。盈虧平衡點(diǎn)越低，表明項(xiàng)目適應(yīng)市場(chǎng)變化的能力越強(qiáng)，抗風(fēng)險(xiǎn)能力越大。

表4中數(shù)值（a）表示在沒(méi)有任何政策補(bǔ)貼的情況下，進(jìn)行電站盈虧平衡分析的計(jì)算結(jié)果；數(shù)值（b）表示在計(jì)入電站容量電價(jià)470/(kW·年)和購(gòu)入電價(jià)為燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)75%的條件下[34]，進(jìn)行盈虧平衡分析的計(jì)算結(jié)果。

由表4數(shù)值（a）可知，在沒(méi)有任何政策補(bǔ)貼的條件下，采用單因素盈虧平衡分析的方法，即在其它計(jì)算參數(shù)不變的條件下，壓縮空氣儲(chǔ)能電站的發(fā)電產(chǎn)量若低于9469.8 MW·h/年，或銷(xiāo)售收入低于1252.1萬(wàn)元/年，或生產(chǎn)能力利用率（即電站達(dá)產(chǎn)年份的生產(chǎn)負(fù)荷率）低于35.6%，或發(fā)電的銷(xiāo)售價(jià)格低于0.86元/(kW·h)時(shí)，則項(xiàng)目無(wú)法獲得收益；上述盈虧平衡指標(biāo)等于平衡點(diǎn)數(shù)值時(shí)，項(xiàng)目收入與成本持平；當(dāng)上述盈虧平衡指標(biāo)高于平衡點(diǎn)數(shù)值時(shí)，項(xiàng)目可獲得收益。本文計(jì)算模式下，10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能電站發(fā)電產(chǎn)量為26640 MW·h/年，銷(xiāo)售收入為3251.4萬(wàn)元/年，達(dá)產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷100%，發(fā)電銷(xiāo)售價(jià)格為1.322元/(kW·h)，均高于所對(duì)應(yīng)指標(biāo)的盈虧平衡點(diǎn)數(shù)值，高出幅度分別達(dá)181.32%、159.68%、181.32%和54.22%，因此項(xiàng)目可獲得較好的收益。由表4數(shù)值（b）可知，在計(jì)入容量電價(jià)和執(zhí)行優(yōu)惠上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)的條件下，項(xiàng)目的盈虧平衡指標(biāo)均向具有更低風(fēng)險(xiǎn)的方向變化，即在施行上述補(bǔ)貼的情況下，壓縮空氣儲(chǔ)能電站的抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)，可獲得更高收益的可能性更大。

4.2 敏感性分析

本文敏感性分析選取10 MW蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)效率、儲(chǔ)能電價(jià)、釋能電價(jià)和年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的不確定因素，考察這些不確定因素發(fā)生變化時(shí)對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響，分析其敏感性，進(jìn)而評(píng)估項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.1 敏感性趨勢(shì)分析

本文通過(guò)逐項(xiàng)替換法將不確定因素在-40%～40%的變化范圍內(nèi)，以每隔10%的變化幅度對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化幅度進(jìn)行計(jì)算，得到不確定因素在此范圍內(nèi)的敏感性分析趨勢(shì)。圖2為敏感性趨勢(shì)分析曲線(xiàn)圖，分別給出了以系統(tǒng)效率、儲(chǔ)能電價(jià)、釋能電價(jià)和年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為不確定因素時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)變化幅度和指標(biāo)數(shù)值的變化趨勢(shì)。

由圖2可知，選取的不確定因素——系統(tǒng)效率、儲(chǔ)能電價(jià)、釋能電價(jià)和年運(yùn)行小時(shí)數(shù)在選定范圍內(nèi)變化時(shí)，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)——稅后投資收益率、稅后內(nèi)部收益率、稅后動(dòng)態(tài)投資回收期和財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值分別對(duì)不確定因素的變化呈現(xiàn)單調(diào)變化。系統(tǒng)效率越高，或儲(chǔ)能電價(jià)越低，或釋能電價(jià)越高，或年運(yùn)行小時(shí)數(shù)越大時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)均向收益增大的方向變化。整體上，選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，對(duì)不確定因素的敏感性從高到低依次為：稅后動(dòng)態(tài)投資回收期、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、稅后投資收益率和稅后內(nèi)部收益率，說(shuō)明當(dāng)不確定因素發(fā)生同等變化時(shí)，稅后動(dòng)態(tài)投資回收期指標(biāo)的變化最大，其次為財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值指標(biāo)，變化最不明顯的指標(biāo)為稅后內(nèi)部收益率。從而表明，當(dāng)選取不確定各因素作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因素時(shí)，稅后動(dòng)態(tài)投資回收期數(shù)值受到的影響最大。即當(dāng)項(xiàng)目投資方所關(guān)注的指標(biāo)為投資回收年限時(shí)，應(yīng)著重考慮項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因素所帶來(lái)的影響，選擇各風(fēng)險(xiǎn)因素有利于指標(biāo)變化的方向進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃，盡可能的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)因素向不利方向變化，并著重考慮當(dāng)各風(fēng)險(xiǎn)因素在其臨界點(diǎn)附近變化時(shí)，項(xiàng)目主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值，確定項(xiàng)目的收益是否可以被接受。

4.2.2 臨界點(diǎn)分析

臨界點(diǎn)指各不確定因素的變化使項(xiàng)目由可行變?yōu)椴豢尚械呐R界數(shù)值，可采用不確定因素相對(duì)基本方案的變化率或其對(duì)應(yīng)的具體數(shù)值表示[28-30]。當(dāng)不確定因素的變化超過(guò)了臨界點(diǎn)所表示的不確定因素的極限變化時(shí)，項(xiàng)目將由可行變?yōu)椴豢尚小?/p>

由于本文進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性計(jì)算選取的基準(zhǔn)收益率為8%，因此以評(píng)價(jià)指標(biāo)為稅后投資收益率和稅后內(nèi)部收益率界定項(xiàng)目收益與否的臨界數(shù)值為8%；電力行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的投資回收期一般為10年左右[4-5]，因此本文以稅后動(dòng)態(tài)投資回收期評(píng)價(jià)項(xiàng)目的收益和項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，選取10年為其臨界數(shù)值；項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值指標(biāo)越大表明項(xiàng)目的收益性越好，風(fēng)險(xiǎn)越小，且一般認(rèn)為凈現(xiàn)值等于0為項(xiàng)目獲得收益的底限，因此本文以財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值等于0為界定其收益與否的臨界數(shù)值。即當(dāng)選取的不確定因素變化使得稅后投資收益率低于8%，或稅后內(nèi)部收益率低于8%，或稅后動(dòng)態(tài)投資回收期低于10年，或財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值低于0時(shí)，項(xiàng)目由可行變?yōu)椴豢尚?，?jīng)濟(jì)效果由可以獲得收益變?yōu)闊o(wú)收益。表5為不確定因素的臨界點(diǎn)。

由表5可知，當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取上述數(shù)值為收益與否的臨界數(shù)值時(shí)，可得到各不確定因素的變化幅度臨界點(diǎn)和實(shí)際數(shù)值的臨界點(diǎn)，且各評(píng)價(jià)指標(biāo)中稅后動(dòng)態(tài)投資回收期對(duì)各不確定因素的臨界點(diǎn)的要求較高，即不確定因素變化較小的幅度即可能對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的浮動(dòng)造成相對(duì)較大的影響。在無(wú)補(bǔ)貼的條件下，當(dāng)系統(tǒng)效率、儲(chǔ)能電價(jià)、釋能電價(jià)和年運(yùn)行小時(shí)數(shù)分別浮動(dòng)至-3.12%以下、0.78%以上、-1.66%以下和-2.68%以下時(shí)，項(xiàng)目的稅后動(dòng)態(tài)投資回收期將長(zhǎng)于10年；在有補(bǔ)貼的條件下，當(dāng)系統(tǒng)效率、儲(chǔ)能電價(jià)、釋能電價(jià)和年運(yùn)行小時(shí)數(shù)分別浮動(dòng)至-48.60%以下、62.07%以上、-28.14%以下和-37.17%以下時(shí)，項(xiàng)目的稅后動(dòng)態(tài)投資回收期將長(zhǎng)于10年。從而說(shuō)明，與無(wú)補(bǔ)貼的計(jì)算條件相比，在計(jì)算補(bǔ)貼的條件下，項(xiàng)目主要評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不確定因素的臨界點(diǎn)變化幅度絕對(duì)值均有不同程度的增加，即執(zhí)行補(bǔ)貼政策對(duì)項(xiàng)目的抗風(fēng)險(xiǎn)能力的提高具有重要作用。

4.2.3 敏感度系數(shù)分析

本文將不確定因素在-40%～40%的變化范圍內(nèi)得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)變化幅度的均值作為計(jì)算敏感度系數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)各不確定因素的敏感度系數(shù)具體數(shù)值。表6為各評(píng)價(jià)因素對(duì)不確定因素的敏感度系數(shù)均值表。

圖2 敏感性趨勢(shì)分析Fig.2 Sensibility tendency analysis

表5 不確定因素的臨界點(diǎn)Table 5 Critical point of uncertain factor

表6 敏感度系數(shù)均值Table 6 Mean value of sensitivity coefficient

由表6可知，項(xiàng)目各評(píng)價(jià)指標(biāo)中稅后投資收益率、稅后內(nèi)部收益率、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值與不確定因素系統(tǒng)效率、釋能電價(jià)、年運(yùn)行小時(shí)數(shù)同方向變化，與儲(chǔ)能電價(jià)反方向變化；稅后動(dòng)態(tài)投資回收期與儲(chǔ)能電價(jià)同方向變化，與系統(tǒng)效率、釋能電價(jià)、年運(yùn)行小時(shí)數(shù)反方向變化。評(píng)價(jià)指標(biāo)稅后投資收益率、稅后內(nèi)部收益率、稅后動(dòng)態(tài)投資回收期和財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值均對(duì)釋能電價(jià)的敏感度系數(shù)最高，在無(wú)補(bǔ)貼的條件下，分別為2.43、2.05、-4.74和4.37；在計(jì)算補(bǔ)貼的條件下，分別為1.54、1.29、-1.64和2.14。從而說(shuō)明當(dāng)以上述評(píng)價(jià)指標(biāo)作為衡量項(xiàng)目收益性的重要指標(biāo)時(shí)，各不確定因素中最有可能成為高風(fēng)險(xiǎn)因素的為釋能電價(jià)，且在計(jì)算補(bǔ)貼的條件下，評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不確定因素的敏感程度有所下降，即執(zhí)行補(bǔ)貼政策時(shí)，項(xiàng)目對(duì)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)表現(xiàn)出更好的抵抗應(yīng)對(duì)水平。

5 結(jié) 論

本文建立了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性模型，在有無(wú)政策補(bǔ)貼政策的兩種計(jì)算條件下，針對(duì)某蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能電站實(shí)例進(jìn)行了財(cái)務(wù)分析、盈虧平衡分析以及敏感性分析，得到以下主要結(jié)論。

（1）利用財(cái)務(wù)分析的數(shù)學(xué)模型，對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析，所得的結(jié)果較為合理。在無(wú)補(bǔ)貼的條件下，所研究的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)稅后投資收益率、稅后內(nèi)部收益率、稅后動(dòng)態(tài)投資回收期和稅后凈現(xiàn)值分別為11.2%、16.3%、9.2年和6206.3萬(wàn)元；在計(jì)算補(bǔ)貼的條件下，上述指標(biāo)分別為17.8%、23.8%、6.2年和12310.2萬(wàn)元，所研究的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）利用盈虧分析的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的盈虧平衡分析，找到了盈虧平衡點(diǎn)。在本文應(yīng)用情景，系統(tǒng)的產(chǎn)量、銷(xiāo)售收入、生產(chǎn)能力利用率和銷(xiāo)售價(jià)格均高于相應(yīng)盈虧平衡點(diǎn)數(shù)值，項(xiàng)目可獲得較好的收益。

（3）利用敏感性分析的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的敏感性分析，揭示了不同不確定因素對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。在不確定因素中釋能電價(jià)最有可能成為高風(fēng)險(xiǎn)因素；在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，稅后動(dòng)態(tài)投資回收期受到的不確定因素影響最大。

（4）在計(jì)入容量電價(jià)和執(zhí)行優(yōu)惠上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)的政策條件下，電站的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均表現(xiàn)出更好的收益效果，項(xiàng)目的盈虧平衡指標(biāo)均向具有更低風(fēng)險(xiǎn)的方向變化，且項(xiàng)目對(duì)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)表現(xiàn)出更好的抵抗應(yīng)對(duì)水平，表明政策扶持對(duì)提高壓縮空氣儲(chǔ)能電站的財(cái)務(wù)收益水平和抗風(fēng)險(xiǎn)能力具有重要的作用。

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