基于某海外的風光火儲一體化項目的成本電價研究

謝芳濱 劉貴川

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司)

0 引言

雙碳壓力下, 各個國家電力結(jié)構(gòu)逐漸向清潔能源占比增大轉(zhuǎn)變, 而在新能源逐漸替代傳統(tǒng)能源的過程中, 電源穩(wěn)定性和經(jīng)濟性成為項目焦點。電價直接影響項目推行, 另一方面電價因素也影響項目方案配置, 而綜合能源的電價計算較傳統(tǒng)單一電源方案更為復雜。

同時, 國內(nèi)雖然有部分計算模型, 但因國內(nèi)外電力市場差異較大, 國內(nèi)電價計算模型難以適應海外市場的需要。對海外火風光儲一體化項目電價計算模型進行研究, 不僅可以用于正在參與的綜合能源項目市場開發(fā)與項目獲取, 也可以推廣應用到其他國別的綜合能源項目。

1 火風光儲發(fā)電成本分析模型

1.1 成本電價計算的優(yōu)勢

對發(fā)電項目的評估, 國內(nèi)以往更看重內(nèi)部收益率IRR, 這是由于國內(nèi)發(fā)電項目實行按區(qū)域或省平均成本統(tǒng)一定價的電價政策, 電價是確定的量, 而造價和電量不定, 故控制造價是提高投資回報率的主要途徑。因此, 更看重IRR 評價指標, 在不同項目、不同電價、不同行業(yè)之間進行橫向?qū)Ρ?。而國外發(fā)電項目多采用競價制度, 電價可通過造價、發(fā)電電量、預期回報率等因素計算出來后投標確定, 因此更傾向在項目前期獲得一個更有優(yōu)勢的成本電價。

另外, 傳統(tǒng)的指標計算需要獲取項目完整的財務評價參數(shù), 包括營業(yè)收入、利潤、所得稅等, 而這些參數(shù)可能在項目前期無法完全確定, 因此不能開展有效的計算。成本電價計算卻可在前期獲取成本參數(shù)后就開展計算工作, 進行不同技術(shù)方案的比較工作, 它不僅反應項目技術(shù)方案的經(jīng)濟性差異, 也可以方案經(jīng)濟分析的一個量化指標, 確保項目方案最優(yōu)。

綜上所述, 由于本次研究主要用于技術(shù)方案比較, 而不用于簽訂購電協(xié)議或競價上網(wǎng), 因此本次模型采用平準化度電成本模型做為模型基礎。

計算平準化度電成本, 可以對項目前期是區(qū)域不同、規(guī)模不同、發(fā)電技術(shù)不同的方案進行財務測算,由于它的計算并不需要預測企業(yè)未來每年的現(xiàn)金流入情況, 因此大大加強了項目前期對發(fā)電成本預測的準確性。它等于項目全壽命周期內(nèi)的所有成本現(xiàn)值之和與歷年發(fā)電量現(xiàn)值之和的比值, 因此也可以將它理解為一種考慮了資金與發(fā)電量時間價值的度電成本。

1.2 一體化成本電價模型計算原理

1.2.1 基本原理及計算原則

1) 運營期生產(chǎn)成本

風光火儲項目運營期生產(chǎn)成本是指在生產(chǎn)經(jīng)營過程中發(fā)生的物質(zhì)消耗及勞動報酬等各項費用。根據(jù)此項目類型的特點, 一般包括燃料費 (若有)、維修費、人員工資及福利、材料費、其他費用、土地征地/租賃及保險費。

①燃料費是指生產(chǎn)過程中所消耗的燃料的費用,可以根據(jù)如下公式計算:

燃料費=發(fā)電機每千瓦消耗量×燃料單價。

②維修費是維持固定資產(chǎn)正常運轉(zhuǎn)和使用, 進行必要的維修所發(fā)生的費用。

維修費可以按運維公司提供的報價元/year*kW進行計算, 也可以根據(jù)修理提純率進行測算, 計算公式如下:

維修費=(固定資產(chǎn)原值-建設期貸款利息×固定資產(chǎn)形成比例) ×修理提存率

不同出力類型出力特性的發(fā)電機修理提純率是不一樣的, 未明確費率時, 具體參考表1。

③人員工資及福利: 是指電站在運營期內(nèi)管理、運維人員工資及福利。公式: 工資及福利=定員×工資×(1 +福利費系數(shù))

④保險費是指電站綜合運營保險, 理賠事由如固定資產(chǎn)遭到破壞, 無法正常發(fā)電; 更換主要部件過程中導致的發(fā)電量減少; 太陽光日照幅度低于往年平均值等。保險費率按保險公司的協(xié)議計算, 未明確費率時可按照0.05%計取。保險費計算公式: 保險費=固定資產(chǎn)凈值×保險費率

⑤材料費主要是指日常維護費用, 取費標準可按陸上風電9 元/kW, 光伏電站8 元/kW 計列。計算公式: 材料費=總裝機容量×材料費。

⑥其他費用

其他費用應為不屬于以上各項而應計入生產(chǎn)成本的其他成本, 包含其他制造費用、其他管理費用、其他營業(yè)費用。

取費標準可按30 元/kW (電站容量越小酌情取大值, 容量越小, 酌情取小值)。計算公式: 其他費用=總裝機容量×其他費用。

2) 財務費用

財務費用應為企業(yè)籌集債務資金發(fā)生的費用, 主要包括長期借款利息、流動資金借款利息和短期借款利息。貸款利率按銀行提供的貸款協(xié)議計算, 若無參考值, 也可參考當年貸款市場報價浮動利率(LPR)計列, 長期借款利率參考5 年以上年利率, 短期貸款利率參考一年期貸款利率。

長期借款利息, 本次計算模型可按等額本金和等額本息及定期還款方式計算。

①等額本利息即等于等額還本付息, 應按以下公式計算:

式中,A為每年還本付息額(等額年金);Ic為每年還本付息額(等額年金);i為有效年利率;n為預定的還款期; (A/P,i,n) 為資金回收系數(shù)。

其中, 每年支付利息=年初借款余額×年利率;

每年償還本金=A-每年支付利息;

年初借款余額=Ic-本年以前各年償還的借款累計。

②等額本金即等于等額還本利息照付, 應按以下公式計算:

式中,At為第t年的還本付息額

其中, 每年支付利息= 年初借款余額× 有效年利率;

即: 第t年支付利息=;

③流動資金借款利息, 按期末償還、期初在借的方式處理, 并按一年期年利率計息。計算公式: 年流動資金借款利息=年初流動資金借款余額×流動資金借款年利率。

1.2.2 一體化成本電價的計算

已知未來各期的價值F 較現(xiàn)期的價值較低, 用折現(xiàn)率i 來衡量這一差別, 即P=F(1+i)-n。

根據(jù)以上求現(xiàn)值公式, 可以將項目總成本(包含運營成本、財務成本)、項目殘值、項目增值稅抵扣、總發(fā)電量折現(xiàn)到建設期結(jié)束(運營期) 開始年。其分項公式如下:

式中,i為折現(xiàn)率 (%);n為系統(tǒng)運行年數(shù);N為發(fā)電系統(tǒng)評價周期, 單位為年;I0為固定資產(chǎn)初始投資;It為項目增值稅抵扣;VR為系統(tǒng)殘值;Mn為第n 年運營總成本及財務成本 (含維修、保險、人工工資、其他費用、長期借款利息等);Yn為年上網(wǎng)電。

綜上, 一體化成本電價是使得運營期內(nèi)每年電費收入現(xiàn)值之和等于每年成本現(xiàn)值之和的特定電價?？傻贸銎涑杀倦妰r公式如下:

1.3 一體化成本電價影響因素

風光火儲一體化項目的發(fā)電成本由初始投資成本、運行維護成本、并網(wǎng)成本及其他成本等組成。發(fā)電成本所包含的成本項均對項目經(jīng)濟性產(chǎn)生內(nèi)在影響。由于新能源項目的特殊性, 一般來說初始投資成本對項目經(jīng)濟性的影響最大。

1.4 一體化成本電價模型框架說明

根據(jù)前述改進平準化度電成本分析模型的基本原理, 確定風光火儲發(fā)電成本分析的具體模型框架, 模型包括輸入、分析計算、輸出三個模塊, 輸入和輸出部分采用自定義數(shù)據(jù)格式, 分析計算模塊是模型的核心模塊。如圖1 所示。

圖1 火風光儲一體化項目成本模型分析框架

1) 輸入模塊及基礎參數(shù)確定

輸入模塊包含技術(shù)參數(shù)及經(jīng)濟評價參數(shù)。

①設計根據(jù)項目特點, 確定不同方案的技術(shù)參數(shù),主要包含出力特性、裝機容量、年利用小時數(shù)等。

②經(jīng)濟評價參數(shù)包含投資類參數(shù)、項目壽命周期、折現(xiàn)率、生產(chǎn)成本參數(shù)、財務成本參數(shù)等。

2) 模型的計算步驟

模型的計算步驟如下。

第一步, 確定基本參數(shù), 完成技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟評價參數(shù)的確定。

第二步, 計算實際上網(wǎng)電量、各發(fā)電成本、財務費用, 最終計算出一體化成本電價。

第三步, 輸出分析結(jié)果: 根據(jù)輸入模型的各種參數(shù), 測算不同配置方案的成本電價, 篩選最小值以及分析對比。

計算模型成本分析流程如圖2 所示。

圖2 基于火風光儲一體化項目度電成本計算模型成本分析流程

2 某海外的風光火儲一體化項目經(jīng)濟性分析

2.1 項目背景

X 項目擬替換的柴油發(fā)電機組總裝機容量為588MW, 分兩個階段實施: 第一階段項目將把200 個地點的250MW 柴油發(fā)電廠轉(zhuǎn)換為太陽能發(fā)電廠, 同時配備儲能電池; 在第二階段, 根據(jù)各地特有的可再生能源類型, 從200 個地點的老舊柴油機組開始, 對總共338MW 的柴油發(fā)電機組進行替換, 這些轉(zhuǎn)換項目主要位于偏遠、欠發(fā)達和邊境地區(qū)。

該區(qū)域電力供應源于小柴油發(fā)電機, 為微網(wǎng)系統(tǒng), 無主干網(wǎng)鏈接, 發(fā)電成本約29 美分/kWh, 折合人民幣2.03 元/kWh (匯率1∶7, 下同)。業(yè)主出于環(huán)?？紤]及降低度電成本, 擬將現(xiàn)有柴油機電站新增光儲部分, 新增加光儲部分可以滿足24 小時發(fā)電能力(考慮全年所有天氣情況)。發(fā)電能力是指滿足負荷峰值、負荷曲線、目前小柴油機電站全年發(fā)電量。

2.2 項目運行方案及配置

1) 選擇其中一個擬改造電站X 進行方案模擬,所選項目主要參數(shù)如下:

現(xiàn)柴油機電站裝機容量(kW): 3136;

現(xiàn)柴油機電站年發(fā)電量(kWh/year): 14067193;

負荷峰值(kW): 2380。

年總輻射強度: 1573.8kWh/m2/日均可用小時數(shù)4.3h。

2) 運行方案

就以下三種產(chǎn)品方案進行模擬, 其中方案一為PLN 的原始要求, 其余為備選方案, 詳見表2。

表2 運行方案配置表

2.3 邊界條件及分析情景

1) 基本參數(shù)

技術(shù)參數(shù)如表3:

表3 技術(shù)參數(shù)一覽表

經(jīng)濟評價參數(shù)如表4:

表4 經(jīng)濟評價參數(shù)一覽表

表5 結(jié)果輸出表

2) 確定運行參數(shù)及計算

①實際上網(wǎng)電量: 根據(jù)項目資料該項目, 該區(qū)域年供電需求為14067.193MWh, 所以本次電力按年均上網(wǎng)電量14067.193MWh 計算。

②各發(fā)電成本: 根據(jù)評價邊界條件條件計算出經(jīng)營成本、財務費用等各項成本。

2.4 經(jīng)濟性測算分析

根據(jù)模型測算, 得出以下結(jié)論:

由上表可知, 方案三為成本電價最低方案, 不僅低于業(yè)主原有柴發(fā)成本(原有為2.03 元/kW) 0.81元, 該方案綜合考慮全年日照情況, 并且配置相應的儲能系統(tǒng), 降低棄光率, 從而降低初始投資。為業(yè)主提供了更優(yōu)的解決方案。

3 結(jié)束語

本模型基于平準化發(fā)電成本分析法, 分析了新能