LCOE與項目投資IRR指標對比研究
——基于可再生能源項目

魏智超

(山東電力工程咨詢院有限公司，濟南 250013)

一、引言

發(fā)展綠色低碳的可再生能源是實現(xiàn)能源高質量、高效率、可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，是繼續(xù)貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全戰(zhàn)略的有效途徑。我國鼓勵可再生能源發(fā)展的同時，可再生能源行業(yè)已經(jīng)逐步實施競爭方式配置和確定上網(wǎng)電價政策，可再生能源補貼政策逐漸退坡。同時，電力市場主體范圍和交易規(guī)模不斷擴大，現(xiàn)貨市場交易將逐漸成為電力市場化交易主旋律。可再生能源企業(yè)面對競標機制和市場競爭，只能從設備先進性、技術方案優(yōu)化、降低運維成本等方面作為突破口，而所有的結果都最終體現(xiàn)在競爭電價上[1]。因此，度電成本成為電力企業(yè)關注的重點。平準化度電成本(Levelized Cost of Electricity ，簡稱LCOE)在歐美國家已有系統(tǒng)的研究和發(fā)展，并在不斷更新修正。面對競價上網(wǎng)，國內企業(yè)開始使用平準化度電成本作為內部收益率(IRR)、凈現(xiàn)值(NPV)等傳統(tǒng)財務評價指標的輔助判斷指標。作為舶來品，LCOE并不能直接用于國內項目測算，而且該指標尚缺乏統(tǒng)一的計算公式。作為財務評價指標，LCOE與IRR指標有著同根同源的數(shù)據(jù)基礎，只是表達形式和呈現(xiàn)方式有所不同。本文根據(jù)國內外對LCOE計算模型的研究，詳細分解修正LCOE模型組成，并與IRR計算原理對比研究，找到LCOE與項目投資IRR的內在聯(lián)系。

二、LCOE起源與定義

1995年美國國家可再生能源實驗室(NREL)提出平準化能源成本(Levelized cost of energy)的概念，2006年德國弗勞恩霍夫協(xié)會太陽能研究所(Fraunhofer-ISE)在研究新能源發(fā)電項目時提出平準化度電成本的概念，主要用于評估各種能源類型的平均發(fā)電成本。平準化度電成本，是對項目生命周期內的成本和發(fā)電量進行平準化后計算得到的發(fā)電成本，即項目生命周期內的折現(xiàn)成本與生命周期內凈發(fā)電量折現(xiàn)值之比。

(1)

n為生命周期；t為某一年度；R為折現(xiàn)率。

公式(1)中，凈發(fā)電量折現(xiàn)沒有實質意義，本質是對發(fā)電收入進行折現(xiàn)，從而得到一個固定的成本電價。換個角度講，LCOE就是生命周期內折現(xiàn)收入總和與折現(xiàn)成本總和相等情況下的電價，即度電成本或成本電價。簡化之，若折現(xiàn)率為零，LCOE就是生命周期累計收入等于累計成本時的電價。

具體分析，LCOE是投資人為了回收其投資、償還債務本金及利息、支付運維成本、繳納增值稅和企業(yè)所得稅等稅費，在項目整個壽命期內所需收取的“平均”單位度電成本，又可理解為單位度電成本價或成本電價?！捌骄贝淼恼郜F(xiàn)率即為項目的加權平均資本成本(WACC)，即出資方的資本成本和債務融資的資本成本按照相應比例進行加權后的結果，代表出資方和融資結構所能接受的最低期望投資回報率。

(2)

Re為權益資本成本；Rd為債務資本成本；E為權益資本；D為債務資本；t為所得稅稅率。

三、國外LCOE發(fā)展與研究

國外對平準化度電成本的研究和應用較早，已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的理論研究和實踐論證。本文梳理了幾個具有典型代表性的公式模型及其應用。

1.國際能源署和核能署(IEA&NEA)

國際能源署(IEA)與核能委員會(NEA)在2015年聯(lián)合發(fā)布了報告《發(fā)電項目成本2015》[2]。該報告重點分析了22個國家不同的發(fā)電技術的成本組成。采用的計算方法表示為：

(3)

計算公式中成本包括投資成本、運營管理成本、燃料成本、碳稅和拆除成本等，不考慮稅收、稅收補貼等社會資本轉移對發(fā)電廠成本的影響。折現(xiàn)率采用實際利率，模型中分別用了3%(對應社會資本成本)、7%(對應解除管制市場下的市場利率)、10%(對應高風險環(huán)境下的投資回報)。

該計算模型用于研究多種發(fā)電技術的LCOE，技術類型包括煤電、氣電、核電、太陽能光伏發(fā)電、陸上風電、海上風電、水電等。

2.通用電氣(GE)

GE在2016年發(fā)布了《2025中國風電度電成本白皮書》[3]，選擇平準化度電成本作為量化指標，剖析了目前我國陸上風電的經(jīng)濟競爭性，展現(xiàn)了未來十年度電成本路線圖。

報告認為，平準化度電成本不僅由折舊(固定資產(chǎn)投資所形成)、運行維護成本和財務費用以及稅金等會計成本所決定，而且還受項目所占用的資本金的機會成本大小所影響。資本金的機會成本由資本金內部收益率(折現(xiàn)率)高低來體現(xiàn)。

GE在報告中對公式的描述如下:

(4)

成本項中考慮了建設成本(含建設期利息)、運維成本(檢修費用、備品備件購置費、保險費以及管理費用)，并考慮了折舊稅收福利、稅收、殘值等的影響。

3.德國弗朗霍夫太陽能系統(tǒng)研究所

德國弗朗霍夫太陽能系統(tǒng)研究所于2018年3月出版了《可再生能源技術的電力成本》[4]。報告專注于德國的光伏發(fā)電、風力發(fā)電和沼氣發(fā)電的現(xiàn)狀和未來市場前景。同時，針對不同類型的裝置和場地條件對特定技術LCOE進行經(jīng)濟建模。

采用的計算方法表示：

(5)

Io為投資支出。At為t年年度總成本=固定運營成本+可變運營成本(殘值/資產(chǎn)減值損失)。Mt,el為每年產(chǎn)生電量。i為實際利率(即貼現(xiàn)系數(shù)，取決于股本金額、電場壽命周期內的股本回報率，借款成本和已繳納債務的份額)。n為壽命周期。t為壽命周期中的年份(1,2，…n)。

式中，年度成本包括固定成本、可變成本、殘值回收等，未考慮稅費等因素影響。折現(xiàn)率采用權益資本成本與債務資本成本的加權平均值(WACC)。

四、國內LCOE的發(fā)展和應用

近年來，隨著國內可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的興起，LOCE開始被國內企業(yè)逐漸認可和推廣。作為舶來品，LOCE不能直接用于國內平準化成本測算，眾多學者對LOCE模型進行分析和調整。陳榮榮、孫韻琳等(2015)圍繞并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的度電成本進行了分析討論[5]。在Fraunhofer-ISE提出的LCOE計算方法的基礎上，考慮了系統(tǒng)殘值。

馬小萍、萬宇婷(2018)對我國風電項目融資前后、不同建設期計算時點的平準化電力成本進行了研究[6]。項目融資前LCOE的成本構成除靜態(tài)初始投資與風電場運行維護成本外，還考慮固定資產(chǎn)增值稅抵扣和固定資產(chǎn)殘值影響。項目融資后構建 LCOE 模型需要考慮融資成本，即項目建設期考慮建設期利息，運營期付現(xiàn)成本中考慮財務費用。

三一重能技術部人員對LCOE模型進行了詳細分析，并總結出適用于我國風電場平準化度電成本的計算方法[7]。在現(xiàn)有的LCOE公式上考慮以下幾個因素：殘值回收、增值稅及增值稅抵扣，城建及教育費附加、所得稅。

五、國內可再生能源LCOE模型修正

LCOE是由歐美國家引進的一種指標計算模型，直接在國內項目套用并不符合實際，用LOCE作為電價測算項目投資內部收益率低于測算LOCE的折現(xiàn)率或長期貸款利率，甚至略大于0。從理論上分析，當項目全生命周期收入現(xiàn)值等于成本現(xiàn)值時，項目全投資內部收益率等于或接近折現(xiàn)率。因此，需逐項分析LCOE成本組成。

1.資本支出

國外LCOE模型計算資本支出一般包括建設投資和建設期利息。建設投資作為資本支出毫無爭議。建設期利息雖然已經(jīng)資本化，是項目總投資的組成部分，但在項目運營期還本付息時，建設期利息作為本金進行還本付息，是債務融資，不能作為資本支出的一部分。

2.運維成本

國外項目運維成本包括工資及福利費用、修理維護費用、材料費用、保險費用及其他費用等，與國內運維成本一致。

3.固定資產(chǎn)殘值和流動資金回收

項目生命周期結束后，固定資產(chǎn)處理在考慮拆除等因素后還會有一定的殘值收入，彌補部分資本支出，需在計算LCOE成本時扣除。

同理，項目生命周期結束后，項目運營的流動資金將回收，列為一筆性收入。因此在計算資本支出時應考慮投入的流動資金，由于資金時間價值影響，回收流動資金只能彌補部分原始流動資金。

4.財務費用

通過研究國內外計算LCOE模型，有的認為財務費用是成本支出的一部分。本文認為從兩個方面分析：從項目方面，當LOCE計算基于項目而非投資方時，在運營過程中，債務已經(jīng)通過項目自身還本付息。財務費用的產(chǎn)生只是選擇融資帶來的機會成本。從資本成本方面，以項目加權平均資本成本(WACC)作為LCOE的折現(xiàn)率，已經(jīng)考慮投資方和債務融資的預期回報率。換言之，可以將債務融資也看作投資方，長期貸款利率為固定回報，并在折現(xiàn)率中體現(xiàn)，故不能在LCOE成本組成中重復體現(xiàn)。

5.增值稅及增值稅抵扣

LCOE未考慮國內稅收制度，忽略了增值稅的影響。我國的電價是含增值稅的，國內經(jīng)濟評價測算電價也區(qū)分含稅價格和不含稅價格。與之相對應，若LCOE成本組成考慮增值稅，計算出LCOE含增值稅，反之，則為不含稅LCOE。需注意的是，項目建設增值稅抵扣在運營期分年度抵扣，影響增值稅和城建稅及教育附加稅，計算LCOE時需考慮該部分影響。

6.所得稅

國外項目LCOE單獨計算因計提折舊和運維成本而產(chǎn)生的節(jié)稅影響。而國內經(jīng)濟評價測算所得稅時已經(jīng)計算折舊、運維成本以及財務費用產(chǎn)生的節(jié)稅，因此在修正LOCE計算模型時不再考慮運營成本和折舊因素影響。需注意的是，LCOE修正計算所得稅時，其計稅依據(jù)為息稅前利潤，需剔除財務費用的影響。

7.城建稅及教育附加

從廣義角度說，稅收是成本的一種。城建稅及教育附加與所得稅性質相同，都是成本。

綜上分析，修正后的LCOE模型如下：

(6)

其中，CPEX-包括項目建設投資和流動資金；OPEX-包括工資及福利費用、修理維護費用、材料費用、保險費用及其他費用等；TAX-已經(jīng)考慮折舊及運維成本后繳納的所得稅；SFA-固定資產(chǎn)殘值收入；WC-流動資金回收值；VAT-包括增值稅(計算含稅LCOE)、增值稅抵扣和城建稅及教育附加稅。

需注意的是，修正后的LCOE公式計算過程是一個反復迭代的過程。將LCOE作為電價重新計算，各種稅收會受電價影響。求出成本LCOE作為價格再次帶入，會使得增值稅及所得稅變動，而價格經(jīng)過幾次迭代后會無限趨近于一個定值。

六、LCOE與FIRR對比分析

財務內部收益率(FIRR)是指能使項目全生命周期內凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值累計等于零時的折現(xiàn)率，利用不同的現(xiàn)金流入和現(xiàn)金流出，計算項目投資內部收益率、項目資本金內部收益率等財務指標。財務內部收益率指標是企業(yè)進行項目投資決策時普遍使用的決策指標之一，具有廣泛的應用性。

表3 LCOE計算表

計算項目投資內部收益率(以下稱項目IRR)的基礎是項目投資現(xiàn)金流量表?，F(xiàn)金流入由售電收入、補貼收入、回收固定資產(chǎn)凈值和回收流動資金組成?，F(xiàn)金流出由建設投資、流動資金、經(jīng)營成本、城建稅及教育附加、建設期可抵扣增值稅以及調整所得稅組成。項目IRR用于項目融資前分析，不考慮項目融資后發(fā)生的財務費用，調整所得稅計稅基數(shù)為息稅前利潤。售電收入和經(jīng)營成本等相關數(shù)據(jù)均不含增值稅。簡化修正后的LCOE模型得到：

(7)

公式變形為：

(8)

通過對比分析，修正后LCOE計算公式組成內容與項目投資現(xiàn)金流量表中現(xiàn)金流入和現(xiàn)金流出的組成內容正好對應。從理論和邏輯上判斷，以項目投資內部收益率作為LCOE的折現(xiàn)率，測算出LCOE是保證項目投資內部收益率等于LCOE折現(xiàn)率的不含稅電價。

七、實例研究

本文以某大型光伏基地為例，用實證案例驗證LCOE與項目IRR的對應關系。

1.項目邊界條件

項目裝機容量120萬kW，建設期2年，經(jīng)營期25年。項目資本金比例20%，其余資金考慮銀行貸款融資，貸款年利率4.9%計算。

發(fā)電年利用小時數(shù)為1636.6h，運營費用(包括購人工成本、材料費、修理費、委托運行費、其他費等)為48.4元/kW。保險費率為0.25%，隨固定資產(chǎn)凈值變化如表1。

表1 財務指標匯總表

項目增值稅率為13%，城市維護建設稅和教育費附加分別按增值稅的7%和5%計征，所得稅稅率為25%，享受三免三減半政策。

2.經(jīng)濟評價

根據(jù)以上邊界條件，使用木聯(lián)能光電工程經(jīng)濟評價軟件，假定項目投資內部收益率5%，反算不含稅電價為243.12元/MWh。

3.LCOE指標計算

假設LCOE公式中折現(xiàn)率等于項目投資內部收益率5%，即加權平均資本成本為5%。根據(jù)光伏基地經(jīng)濟評價測算的利潤與利潤分配表、成本費用表等相關數(shù)據(jù)，計算不含增值稅LCOE相關數(shù)據(jù)如表2。

表2 LCOE計算表

由表2可以看出，不含稅LCOE為0.243元/kWh，與保證項目投資內部收益率5%前提下測算不含稅電價243元/MWh相等。

假設LCOE公式中折現(xiàn)率等于項目投資內部收益率5%。根據(jù)光伏基地經(jīng)濟評價測算的利潤與利潤分配表、成本費用表等相關數(shù)據(jù)，計算含增值稅LCOE相關數(shù)據(jù)如下。

增值稅是由銷項稅減去進項稅和增值稅抵扣計算得出，故不能再將增值稅抵扣作為成本，以免重復計算成本組成。由表2可以看出，含稅LCOE為0.275元/kWh，與保證項目投資內部收益率5%前提下測算含稅電價275元/MWh相等。

當LCOE計算的折現(xiàn)率等于項目投資內部收益率時，對應電價等于LCOE值。在項目投資決策時，只要確定項目加權平均資本成本，即LCOE折現(xiàn)率，作為項目投資內部收益率，使用傳統(tǒng)經(jīng)濟評價模型測算對應的平準化度電成本，即成本電價。