調(diào)節(jié)性水電容量補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)研究

張?zhí)爝b，陶湘明，毛玉鑫，胡 楊，周 佳，黃煒斌

(1.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065；2.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610072；3.中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司，湖北宜昌443000)

0 引 言

調(diào)節(jié)性水電站，尤其是水庫(kù)電站擔(dān)任電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻、備用、黑啟動(dòng)、平抑風(fēng)光發(fā)電波動(dòng)等任務(wù)，是我國(guó)新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。目前在電力市場(chǎng)化背景下，競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格往往成最低限價(jià)，導(dǎo)致價(jià)格失真，難以體現(xiàn)電源建設(shè)成本及清潔能源價(jià)值，不能有效保障水電的成本回收。因此，如何建立合理的水電電價(jià)機(jī)制，以促進(jìn)調(diào)節(jié)性水電建設(shè)和新能源消納，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，是當(dāng)前電力行業(yè)高度關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

已有國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)電改形勢(shì)下水電長(zhǎng)期備用補(bǔ)償機(jī)制[1]、發(fā)電容量充裕度問(wèn)題[2]、燃煤機(jī)組容量成本回收策略[3]等容量補(bǔ)償相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究，但涉及調(diào)節(jié)性水電容量補(bǔ)償?shù)难芯枯^少，且機(jī)制構(gòu)建仍不成熟，主要存在以下問(wèn)題：設(shè)計(jì)思路方面，水電固定成本在總投入中占比極大，傳統(tǒng)定義下容量補(bǔ)償模式不再適用；容量補(bǔ)償電價(jià)測(cè)算方面，未將電量收益統(tǒng)籌考慮，導(dǎo)致容量補(bǔ)償脫離實(shí)際需求，出現(xiàn)補(bǔ)貼不足或超標(biāo)現(xiàn)象；方案設(shè)計(jì)方面，缺乏系統(tǒng)性研究，補(bǔ)償方案僅停留在理論層面，落實(shí)較為困難。

1 調(diào)節(jié)性水電容量補(bǔ)償機(jī)制與電價(jià)核定方法

1.1 容量補(bǔ)償機(jī)制

為應(yīng)對(duì)電力基礎(chǔ)設(shè)施投資不足，滿足備用容量和輔助服務(wù)電源的更高要求，許多國(guó)家在電力市場(chǎng)建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中逐步建立起容量補(bǔ)償機(jī)制，以保證電力基礎(chǔ)設(shè)施投資充裕度和系統(tǒng)運(yùn)行安全，降低單一電能量市場(chǎng)價(jià)格飆升的風(fēng)險(xiǎn)。容量補(bǔ)償機(jī)制主要有4種：①稀缺定價(jià)機(jī)制[4](美國(guó)德州)；②容量市場(chǎng)機(jī)制(美國(guó)、英國(guó))[5]；③戰(zhàn)略備用容量機(jī)制[6](芬蘭、挪威)；④固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制[3](西班牙、我國(guó)部分省份燃煤、燃?xì)夂统樾顧C(jī)組)。

在我國(guó)電力市場(chǎng)化建設(shè)未完善的情況下，固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制能保障水電發(fā)電容量成本回收，激勵(lì)發(fā)電投資，提高發(fā)電企業(yè)參與市場(chǎng)的積極性，適應(yīng)性更優(yōu)，是面向成熟穩(wěn)定電力市場(chǎng)的發(fā)展方向和選擇。固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制設(shè)計(jì)思路可總結(jié)為：按照“補(bǔ)償成本、合理收益”補(bǔ)償原則，將現(xiàn)行水電單一制電價(jià)機(jī)制改為“電量電價(jià)+容量補(bǔ)償電價(jià)”的兩部制價(jià)格機(jī)制，水電收益將由發(fā)電收益(分為市場(chǎng)、優(yōu)先電量收益)和容量補(bǔ)償組成。其中電量電價(jià)單位為元/(kW·h)，容量補(bǔ)償電價(jià)單位為元/(kW·a)，容量補(bǔ)償每年由能源相關(guān)部門(mén)核定。

1.2 固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制下的容量補(bǔ)償電價(jià)核定方法

固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制下的容量補(bǔ)償電價(jià)核定方法主要有會(huì)計(jì)成本法(固定成本法)、邊際成本法、未補(bǔ)償成本法。下面應(yīng)用以上3種方法，測(cè)算并選取容量補(bǔ)償電價(jià)核定方法。

(1)會(huì)計(jì)成本法。主要基于固定成本確定容量補(bǔ)償電價(jià)，即統(tǒng)計(jì)發(fā)電企業(yè)會(huì)計(jì)記錄與財(cái)務(wù)報(bào)表中的固定成本項(xiàng)目，以保障項(xiàng)目回收固定成本確定容量補(bǔ)償電價(jià)。

(2)邊際成本法。主要基于水電邊際容量成本確定容量補(bǔ)償電價(jià)，體現(xiàn)容量發(fā)生邊際變化時(shí)，發(fā)電成本對(duì)容量的微增改變。

(3)未補(bǔ)償成本法。以水電總成本減去發(fā)電收益的方式，將剩余成本視為容量?jī)r(jià)值作為補(bǔ)償，其中發(fā)電量總收益包括市場(chǎng)電量收益和優(yōu)先電量收益，市場(chǎng)電量收益=市場(chǎng)電量×市場(chǎng)化電價(jià)，優(yōu)先電量收益=優(yōu)先電量×優(yōu)先電價(jià)。參考抽水蓄能兩部制電價(jià)相關(guān)政策，以經(jīng)營(yíng)期40 a、貸款25 a、收益率FIRR為6.5%，構(gòu)建水電執(zhí)行兩部制電價(jià)政策時(shí)的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)金流量表，測(cè)算其達(dá)到合理收益時(shí)的容量補(bǔ)償電價(jià)水平。

以長(zhǎng)江流域某多年調(diào)節(jié)電站A、年調(diào)節(jié)電站B和日調(diào)節(jié)電站C三座典型電站為例，采用上述3種方法核定容量補(bǔ)償電價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 典型電站容量補(bǔ)償電價(jià)測(cè)算

由表1可知，A、B、C三種不同調(diào)節(jié)類(lèi)型電站，會(huì)計(jì)成本法核定的容量補(bǔ)償電價(jià)較高；邊際成本法核定的容量補(bǔ)償電價(jià)較小；未補(bǔ)償成本法核定的容量補(bǔ)償電價(jià)受電站調(diào)節(jié)類(lèi)型影響較大。

為分析以上3種方法的合理性，從中選出最優(yōu)方案，下面以內(nèi)部收益率FIRR、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV和動(dòng)態(tài)回收期Pt等3個(gè)指標(biāo)評(píng)估3座典型電站執(zhí)行上述方法核定容量補(bǔ)償電價(jià)時(shí)的全生命周期經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 兩部制電價(jià)政策下典型電站全生命周期經(jīng)濟(jì)效益

參考國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在兩部制電價(jià)政策下，為避免容量補(bǔ)貼不足或補(bǔ)貼過(guò)度現(xiàn)象，水電項(xiàng)目全生命周期的FIRR應(yīng)達(dá)到6.5%，NPV應(yīng)為正值，Pt應(yīng)接近25 a預(yù)估還貸年限。

由表2計(jì)算結(jié)果可知，會(huì)計(jì)成本法或邊際成本法核定容量補(bǔ)償電價(jià)，出現(xiàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率FIRR未達(dá)到6.5%、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV存在負(fù)值，動(dòng)態(tài)回收期Pt未接近25 a預(yù)估還貸年限的情況，因此均存在補(bǔ)貼不足或補(bǔ)貼過(guò)度的現(xiàn)象；未補(bǔ)償成本法核定電價(jià)，3座電站的FIRR均為6.5%，NPV均為正，Pt接近25 a，與項(xiàng)目還貸年限接近，核定的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)最合理，且核定時(shí)考慮了水電市場(chǎng)化背景，所需數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單，意義明確，所以選擇未補(bǔ)償成本法作為本文容量補(bǔ)償電價(jià)的核定方法。

2 調(diào)節(jié)性水電容量補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)

容量補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)思路是：首先確定容量補(bǔ)償范圍，然后以未補(bǔ)償成本法核定項(xiàng)目容量補(bǔ)償電價(jià)，確定補(bǔ)償方式，最后考慮機(jī)制協(xié)調(diào)問(wèn)題，修正容量補(bǔ)償電價(jià)。

2.1 補(bǔ)償范圍

根據(jù)解決問(wèn)題的不同，補(bǔ)償目標(biāo)依次為：新投水庫(kù)電站、新投日調(diào)節(jié)電站、所有水庫(kù)電站、所有日調(diào)節(jié)電站，其中前2個(gè)是為了解決調(diào)峰資源充裕度問(wèn)題，后2個(gè)是為了解決沉沒(méi)成本問(wèn)題。

2.2 測(cè)算方法

首先以未補(bǔ)償成本法對(duì)補(bǔ)償范圍內(nèi)水電項(xiàng)目容量補(bǔ)償電價(jià)逐個(gè)進(jìn)行核算，然后將機(jī)組按調(diào)節(jié)能力分為水庫(kù)電站和日調(diào)節(jié)電站兩類(lèi)，最后分別測(cè)算兩類(lèi)電站的平均容量補(bǔ)償電價(jià)。

2.3 補(bǔ)償方式

容量補(bǔ)償采用固定費(fèi)用的方式，補(bǔ)償范圍內(nèi)的水電企業(yè)除電量市場(chǎng)收益外，還將獲得固定費(fèi)率支付的容量補(bǔ)償。每臺(tái)機(jī)組根據(jù)投產(chǎn)時(shí)期和調(diào)節(jié)性能所核定的平均容量補(bǔ)償電價(jià)，獲得補(bǔ)償額度為“平均容量補(bǔ)償電價(jià)×水電裝機(jī)容量”，每年由相關(guān)部門(mén)核定后，一次性或分批補(bǔ)償給水電企業(yè)。

2.4 機(jī)制協(xié)調(diào)

(1)機(jī)制1：優(yōu)先電量協(xié)調(diào)問(wèn)題。我國(guó)水電發(fā)電收益由優(yōu)先電量和市場(chǎng)電量2部分構(gòu)成，其中優(yōu)先電量執(zhí)行水電標(biāo)桿電價(jià)，市場(chǎng)電量由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形成市場(chǎng)化電價(jià)，通常低于水電標(biāo)桿電價(jià)。優(yōu)先電量政策實(shí)為保障調(diào)節(jié)性水電獲取一定穩(wěn)定收入，是一種變相的容量補(bǔ)償制度。實(shí)施兩部制電價(jià)政策后，可直接取消優(yōu)先電量政策，全部發(fā)電量執(zhí)行市場(chǎng)化電價(jià)，此時(shí)水電的電能量市場(chǎng)收益相應(yīng)減少，應(yīng)按照未補(bǔ)償成本法增加容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

(2)機(jī)制2：梯級(jí)調(diào)節(jié)效益計(jì)價(jià)問(wèn)題。部分龍頭水庫(kù)電站對(duì)下游梯級(jí)電站具有顯著的調(diào)節(jié)效益，增加了下游電站發(fā)電量，考慮流域梯級(jí)電站通常由同一業(yè)主開(kāi)發(fā)，在核定龍頭水庫(kù)電站容量補(bǔ)償電價(jià)時(shí)，應(yīng)扣除該部分增發(fā)收益。

(3)機(jī)制3：激勵(lì)水電參與市場(chǎng)調(diào)節(jié)問(wèn)題。為避免水電企業(yè)依靠容量補(bǔ)償回收大部分成本而影響發(fā)電積極性，在新型電價(jià)體制中可將部分容量補(bǔ)償分?jǐn)偟诫娏侩妰r(jià)給予發(fā)電企業(yè)，以激勵(lì)水電機(jī)組參與市場(chǎng)調(diào)度，實(shí)施該政策后的容量補(bǔ)償電價(jià)P′c、電量電價(jià)P′e分別為

P′c=Pcα

(1)

(2)

(3)

3 算例分析

長(zhǎng)江流域某地6座新投調(diào)節(jié)性水庫(kù)電站(包含龍頭水庫(kù)電站1座，年調(diào)節(jié)電站5座)，電站相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 算例電站相關(guān)參數(shù)

基于本文水電容量補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案，核定算例地區(qū)的新投調(diào)節(jié)性水電兩部制電價(jià)，測(cè)算結(jié)果如表4所示。其中，電量電價(jià)取該地區(qū)近三年水電平均市場(chǎng)化電價(jià)0.210 5元/(kW·h)，水庫(kù)、日調(diào)節(jié)電站標(biāo)桿電價(jià)分別為0.376 6、0.297 4元/(kW·h)，水庫(kù)、日調(diào)節(jié)電站優(yōu)先電量占比分別取70%、30%。

表4 算例地區(qū)新投調(diào)節(jié)性水電兩部制電價(jià)核定結(jié)果

由表4可知，基于未補(bǔ)償成本法核定的水庫(kù)電站兩部制電價(jià)為：容量補(bǔ)償電價(jià)765元/(kW·a)，電量電價(jià)執(zhí)行市場(chǎng)化電價(jià)；考慮機(jī)制1后，水電從電能量市場(chǎng)獲得收益減少，其容量補(bǔ)償收益相應(yīng)提升，容量補(bǔ)償電價(jià)提升至1 199元/(kW·a)，電量電價(jià)不變；考慮機(jī)制2后，由于龍頭水庫(kù)電站的容量補(bǔ)償在扣除下游增發(fā)電收益后減少，平均容量補(bǔ)償電價(jià)由1 199元/(kW·a)減少至973元/(kW·a)，電量電價(jià)仍不變；考慮機(jī)制3后，將57%的容量補(bǔ)償分?jǐn)偟诫娏侩妰r(jià)，水電兩部制電價(jià)最終核定結(jié)果為：平均容量補(bǔ)償電價(jià)555元/(kW·a)，電量電價(jià)為市場(chǎng)化電價(jià)+0.111 5元/(kW·h)。

為驗(yàn)證本文容量補(bǔ)償方法的合理性，將核定結(jié)果與已執(zhí)行兩部制電價(jià)電站進(jìn)行對(duì)比，以浙江天荒坪抽水蓄能電站為例，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 兩部制電價(jià)核定結(jié)果驗(yàn)證

由表5可知，算例地區(qū)的新投調(diào)節(jié)性水電平均單位千瓦造價(jià)與天荒坪抽水蓄能電站接近，均承擔(dān)地區(qū)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，核定兩部制電價(jià)結(jié)果具有對(duì)比價(jià)值。測(cè)算結(jié)果表明，兩者電量電價(jià)、容量電價(jià)水平接近，因此，設(shè)計(jì)的水電容量補(bǔ)償方案較為合理。

4 結(jié) 論

(1)通過(guò)對(duì)不同容量補(bǔ)償機(jī)制及電價(jià)核定方法的分析、對(duì)比、測(cè)算，現(xiàn)階段固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制更適用于我國(guó)電力市場(chǎng)。固定容量?jī)r(jià)格機(jī)制下的未補(bǔ)償成本法考慮了水電市場(chǎng)化電量收益，意義明確，測(cè)算結(jié)果合理，在核定容量補(bǔ)償電價(jià)時(shí)適應(yīng)性較強(qiáng)。

(2)核定容量補(bǔ)償電價(jià)時(shí)應(yīng)考慮優(yōu)先電量、梯級(jí)補(bǔ)償計(jì)價(jià)、水電參與市場(chǎng)調(diào)節(jié)等問(wèn)題。

水電容量補(bǔ)償機(jī)制設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及面廣泛、影響關(guān)系復(fù)雜、利益調(diào)整難度大的系統(tǒng)工程，研究結(jié)果對(duì)完善水電兩部制電價(jià)機(jī)制，激勵(lì)調(diào)節(jié)性水電站投資建設(shè)，提升電力系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度具有重要意義。