碳交易機(jī)制下新能源項(xiàng)目LCOE 計(jì)算模型優(yōu)化

弓 衛(wèi)

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710001）

1 引言

近年來(lái),有很多專家學(xué)者在新能源項(xiàng)目的度電成本經(jīng)濟(jì)性方面做了大量的研究工作,通過理論和試驗(yàn)手段對(duì)區(qū)域資源條件、電站發(fā)電效率、國(guó)內(nèi)稅收政策、運(yùn)營(yíng)期綜合成本及電價(jià)機(jī)制等多方面因素進(jìn)行了對(duì)比分析和預(yù)測(cè)分析,不斷豐富和完善平準(zhǔn)化度電成本（Levelized Cost of Energy,下文簡(jiǎn)稱“LCOE”）計(jì)算模型在國(guó)內(nèi)新建項(xiàng)目上的應(yīng)用[1]。然而,現(xiàn)有的LCOE 計(jì)算模型所考慮的成本構(gòu)成和收入并不夠細(xì)化和完整,未納入清潔發(fā)展機(jī)制下碳排放權(quán)交易CCER 帶來(lái)的收入影響。

建設(shè)碳交易市場(chǎng)是中國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措,在碳交易機(jī)制下,可再生能源項(xiàng)目可以通過CCER 交易獲得額外收益,能夠給項(xiàng)目的度電成本下降帶來(lái)一定空間,提升項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)力。綜上所述,本文將投資項(xiàng)目的成本和收入進(jìn)一步細(xì)化,補(bǔ)充實(shí)施碳排放權(quán)交易所帶來(lái)的相關(guān)收益,并結(jié)合其他投資指標(biāo),提出更為完善的LCOE 計(jì)算模型。

2 傳統(tǒng)LCOE 計(jì)算模型及發(fā)展

LCOE 最早被國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于傳統(tǒng)電源項(xiàng)目的發(fā)電成本計(jì)算中,自新能源項(xiàng)目電價(jià)政策從“標(biāo)桿+補(bǔ)貼”電價(jià)逐步過渡到“競(jìng)價(jià)”模式后,平準(zhǔn)化度電成本的概念才逐漸在新能源行業(yè)得到應(yīng)用,其中文版內(nèi)容可在《2025 中國(guó)風(fēng)電度電成本白皮書》中查詢到[2]。長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)新能源投資項(xiàng)目主體在融資前分析時(shí)普遍熱衷于關(guān)注項(xiàng)目的內(nèi)部收益率（IRR）指標(biāo),這也是特定投資政策背景下的選擇。因?yàn)樵谫?gòu)電協(xié)議（PPA）電價(jià)已知的情況下,多用內(nèi)部收益率IRR 來(lái)衡量投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性；而在沒有PPA 電價(jià)的競(jìng)價(jià)市場(chǎng)中,也就是電價(jià)未知或不明確的情況下,多用度電成本來(lái)衡量投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。這就不難理解為什么國(guó)內(nèi)新能源行業(yè)一直采用內(nèi)部收益率作為投資項(xiàng)目財(cái)務(wù)可行性衡量的首選參考指標(biāo)。

平準(zhǔn)化成本是一種用于評(píng)估不同發(fā)電方式、不同規(guī)模、不同區(qū)域、不同投資額和不同技術(shù)方法的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)。采用項(xiàng)目全生命周期總成本和總發(fā)電量的比值,來(lái)對(duì)發(fā)電項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估,其本質(zhì)上就是計(jì)算每單位電力的發(fā)電技術(shù)的全生命周期成本,可用于項(xiàng)目電價(jià)的定價(jià)分析以及不同項(xiàng)目的成本對(duì)標(biāo)與比較分析。早在1995 年,美國(guó)可再生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（NREL）就提出了LCOE 的概念[3]。

式中：En為系統(tǒng)第n年的發(fā)電量；Cn為第n年的運(yùn)營(yíng)成本,包括財(cái)務(wù)支出、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本和維修費(fèi)用等；i為折現(xiàn)率；N為系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)年限。

通過上式計(jì)算得到的LCOE 即是對(duì)全生命周期成本進(jìn)行折現(xiàn)計(jì)算后動(dòng)態(tài)的平準(zhǔn)化電力成本。近年來(lái)隨著我國(guó)新能源行業(yè)的迅猛發(fā)展,國(guó)內(nèi)專家學(xué)者對(duì)于LCOE 的計(jì)算模型也在不斷優(yōu)化改進(jìn),下式就是在上述LCOE 計(jì)算模型中考慮了項(xiàng)目增值稅抵扣、發(fā)電系統(tǒng)殘值等因素后細(xì)化得出的,應(yīng)用較為廣泛,是包括筆者在內(nèi)所見到的大多數(shù)機(jī)構(gòu)目前在做新能源項(xiàng)目融資前分析時(shí)普遍采用的平準(zhǔn)化度電成本計(jì)算模型。

式中：i為折現(xiàn)率,%；n為項(xiàng)目運(yùn)行年數(shù)（n=1,2,……,N）；N為項(xiàng)目評(píng)價(jià)周期,a；I0為項(xiàng)目靜態(tài)初始投資；It為項(xiàng)目增值稅抵扣；VR為項(xiàng)目殘值；Mn為項(xiàng)目第n年運(yùn)營(yíng)成本（含人員工資福利、維修、保險(xiǎn)、材料等）；En為項(xiàng)目年發(fā)電量,kW·h。

3 引入CCER 后的LCOE 計(jì)算模型

談到CCER,首先得說(shuō)明減排量的含義和計(jì)算方法,減排量一般采用基準(zhǔn)線法計(jì)算,基本思路是：采用有無(wú)對(duì)比的原則,假設(shè)在沒有該CCER 項(xiàng)目的情況下,為了提供同樣的服務(wù),最可能建設(shè)的其他項(xiàng)目所帶來(lái)的溫室氣體排放量減去該CCER 項(xiàng)目的溫室氣體排放量和泄漏量后的數(shù)值即為減排量,因而光伏、風(fēng)電、水電等清潔能源的項(xiàng)目排放量一般為0。

對(duì)于新能源項(xiàng)目而言,CCER 帶來(lái)的年收入計(jì)算方法為：CCER 收入=年凈上網(wǎng)電量×項(xiàng)目多連接電網(wǎng)的組合排放因子×CCER 成交價(jià)。其中年凈上網(wǎng)電量主要與當(dāng)?shù)氐馁Y源情況、發(fā)電轉(zhuǎn)換效率、限電政策等因素相關(guān),當(dāng)?shù)氐睦眯r(shí)數(shù)越高、限電比例越低,則凈上網(wǎng)電量越高,項(xiàng)目產(chǎn)生的減排量就會(huì)越大。電網(wǎng)的組合排放因子根據(jù)國(guó)家發(fā)改委每年度發(fā)布的《中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》中的電網(wǎng)電量邊際排放因子加權(quán)平均值OM 和容量邊際排放因子BM 進(jìn)行計(jì)算[4]。

對(duì)于考慮CCER 收益的項(xiàng)目而言,其最大的不同在于,LCOE 計(jì)算模型中的收入部分從之前的電費(fèi)收入轉(zhuǎn)變?yōu)殡娰M(fèi)和CCER 收入兩部分,且均為變量數(shù)值,這兩部分在計(jì)算中都需要考慮到資金的時(shí)間價(jià)值進(jìn)行折現(xiàn)計(jì)算,公式推導(dǎo)如下文所示：

假設(shè)某項(xiàng)目的使用壽命為N年,每年發(fā)電量為En,每年的電價(jià)為Tn,每年的碳排放因子為EFGrid,CM,y,每年的CCER 交易價(jià)格為Tco2,則項(xiàng)目第n年的電費(fèi)和CCER 收入為：

運(yùn)行期N年電費(fèi)總收入的折成現(xiàn)值為：

根據(jù)平準(zhǔn)化度電成本的定義,令項(xiàng)目總收入現(xiàn)值等于總成本現(xiàn)值,即：

上述公式中,未來(lái)每年的電價(jià)Tn可能都會(huì)變化,并不能提取公因式。行文至此,同時(shí)需要說(shuō)明一個(gè)困惑部分人的問題,為什么在考慮時(shí)間成本的LCOE 計(jì)算公式中,分母會(huì)出現(xiàn)對(duì)年發(fā)電量的折現(xiàn)現(xiàn)象,也就是出現(xiàn)了發(fā)電量現(xiàn)值。正常來(lái)說(shuō),對(duì)發(fā)電量進(jìn)行折現(xiàn)并沒有任何實(shí)際意義,這里其實(shí)是使用了數(shù)學(xué)上的處理技巧,其本質(zhì)還是對(duì)發(fā)電收入的折現(xiàn),也就是如果在上述公式中人為的假定一個(gè)“平準(zhǔn)的”電價(jià)T,使其滿足：

那么即可將T提取公因式后,得到：

此處人為假定的電價(jià)T,即為平準(zhǔn)化電價(jià),也稱平準(zhǔn)化度電成本,簡(jiǎn)稱LCOE。上式分子中已包含CCER 的收入,可以明顯看出在發(fā)電量一定的情況下,若納入CCER 收益后會(huì)降低項(xiàng)目的度電成本。

4 驗(yàn)證優(yōu)化后的LCOE 計(jì)算模型

4.1 項(xiàng)目實(shí)例及計(jì)算邊界條件

以陜西II 類資源區(qū)光伏發(fā)電項(xiàng)目為例,假定項(xiàng)目總裝機(jī)容量100 MW,年有效利用小時(shí)數(shù)1250 h,建設(shè)期1 年,運(yùn)營(yíng)期25 年,項(xiàng)目資本金比例20%,考慮銀行貸款融資,貸款年限15 年,年利率4.60%,運(yùn)營(yíng)費(fèi)用包括人工成本、材料費(fèi)、修理費(fèi)、其他費(fèi)等合計(jì)56 元/kW,保險(xiǎn)費(fèi)費(fèi)率0.25%。項(xiàng)目增值稅率為13%,所得稅稅率為25%,享受所得稅“三免三減半”優(yōu)惠政策。

根據(jù)發(fā)改價(jià)格〔2021〕833 號(hào)《關(guān)于2021 年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》,新建項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)按當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電基準(zhǔn)價(jià)執(zhí)行,也可自愿通過參與市場(chǎng)化交易形成上網(wǎng)電價(jià),本案例暫按項(xiàng)目地區(qū)燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價(jià)0.3545 元/（kW·h）計(jì)算,西北區(qū)域電網(wǎng)組合邊際平均排放因子為0.7793tCO2/（MW·h）,CCER 按照40 元/tCO2的價(jià)格計(jì)算,LCOE 折現(xiàn)率取8%。

4.2 LCOE 計(jì)算

經(jīng)計(jì)算,本項(xiàng)目年凈上網(wǎng)電量為125100 MW·h,在目前排放因子標(biāo)準(zhǔn)下年均CO2減排量達(dá)到97490 t,若全部交易成功,可達(dá)到389.96 萬(wàn)元/a。針對(duì)上述案例分別采用傳統(tǒng)和考慮CCER 收益優(yōu)化后的LCOE 模型進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 兩種LCOE 模型計(jì)算結(jié)果

從上表可以看出, 考慮CCER 額外收益后, 項(xiàng)目LCOE 由0.3256 元/（kW·h）降至0.2989 元/（kW·h）,降低0.0267 元/（kW·h）, 降幅8.20%；資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率IRR 由8.84% 增加至11.41%, 可見CCER 收益對(duì)于項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性測(cè)算的評(píng)價(jià)結(jié)果影響顯著[5]。

4.3 敏感性分析

自國(guó)家提出“30·60 碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)以來(lái),相關(guān)政策不斷出臺(tái),全國(guó)碳市場(chǎng)已經(jīng)初步建立,各市場(chǎng)主體參與碳交易的意識(shí)不斷提升,隨著后續(xù)CCER 市場(chǎng)的逐步開放,未來(lái)CCER 的價(jià)格將受到供需狀況、能源結(jié)構(gòu)及宏觀經(jīng)濟(jì)政策等因素的影響會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)。表2 借助敏感性分析法計(jì)算了CCER 價(jià)格、建設(shè)投資、上網(wǎng)電量分別作為敏感性因素單獨(dú)變化時(shí)對(duì)項(xiàng)目LCOE 等指標(biāo)產(chǎn)生的影響。

表2 敏感性分析表

感性分析結(jié)果表明：在其他因素不變的情況下,當(dāng)CCER 價(jià)格在-50%～50%（20 元/tCO2～60 元/tCO2）范圍變化時(shí),項(xiàng)目LCOE 在0.3117 元/（kW·h）～0.2871 元/（kW·h）之間變化,項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率IRR 在10.10%～12.74%之間變化。同理,當(dāng)CCER 價(jià)格不變時(shí),建設(shè)投資和上網(wǎng)電量的變化對(duì)項(xiàng)目LCOE 和資本金內(nèi)部收益率IRR 的影響較大。

5 結(jié)論及建議

本文從清潔能源效益形成機(jī)制入手,通過引入CCER 收益優(yōu)化完善了碳交易機(jī)制下新能源項(xiàng)目LCOE 的傳統(tǒng)計(jì)算模型,計(jì)算結(jié)果表明項(xiàng)目CCER 額外收入帶來(lái)了LCOE 的進(jìn)一步降低,能夠客觀真實(shí)反映出未來(lái)新建項(xiàng)目的真實(shí)技術(shù)成本,更適用于國(guó)內(nèi)新能源項(xiàng)目的融資前經(jīng)濟(jì)分析。

同時(shí),目前的LCOE 計(jì)算模型還有諸多邊界因子沒有細(xì)化到位,精確計(jì)算需要考慮中國(guó)國(guó)情和特有的政策等因素對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響。因此,要使投資分析計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠,能夠在新能源建設(shè)項(xiàng)目中作為關(guān)鍵財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)得到廣泛認(rèn)可,還需更多的深入分析研究成果對(duì)LCOE 計(jì)算模型進(jìn)一步修正完善。