LCOE与项目投资IRR指标对比研究——基于可再生能源项目

魏智超

(山东电力工程咨询院有限公司，济南 250013)

一、引言

发展绿色低碳的可再生能源是实现能源高质量、高效率、可持续发展的必然选择，是继续贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全战略的有效途径。我国鼓励可再生能源发展的同时，可再生能源行业已经逐步实施竞争方式配置和确定上网电价政策，可再生能源补贴政策逐渐退坡。同时，电力市场主体范围和交易规模不断扩大，现货市场交易将逐渐成为电力市场化交易主旋律。可再生能源企业面对竞标机制和市场竞争，只能从设备先进性、技术方案优化、降低运维成本等方面作为突破口，而所有的结果都最终体现在竞争电价上[1]。因此，度电成本成为电力企业关注的重点。平准化度电成本(Levelized Cost of Electricity ，简称LCOE)在欧美国家已有系统的研究和发展，并在不断更新修正。面对竞价上网，国内企业开始使用平准化度电成本作为内部收益率(IRR)、净现值(NPV)等传统财务评价指标的辅助判断指标。作为舶来品，LCOE并不能直接用于国内项目测算，而且该指标尚缺乏统一的计算公式。作为财务评价指标，LCOE与IRR指标有着同根同源的数据基础，只是表达形式和呈现方式有所不同。本文根据国内外对LCOE计算模型的研究，详细分解修正LCOE模型组成，并与IRR计算原理对比研究，找到LCOE与项目投资IRR的内在联系。

二、LCOE起源与定义

1995年美国国家可再生能源实验室(NREL)提出平准化能源成本(Levelized cost of energy)的概念，2006年德国弗劳恩霍夫协会太阳能研究所(Fraunhofer-ISE)在研究新能源发电项目时提出平准化度电成本的概念，主要用于评估各种能源类型的平均发电成本。平准化度电成本，是对项目生命周期内的成本和发电量进行平准化后计算得到的发电成本，即项目生命周期内的折现成本与生命周期内净发电量折现值之比。

(1)

n为生命周期；t为某一年度；R为折现率。

公式(1)中，净发电量折现没有实质意义，本质是对发电收入进行折现，从而得到一个固定的成本电价。换个角度讲，LCOE就是生命周期内折现收入总和与折现成本总和相等情况下的电价，即度电成本或成本电价。简化之，若折现率为零，LCOE就是生命周期累计收入等于累计成本时的电价。

具体分析，LCOE是投资人为了回收其投资、偿还债务本金及利息、支付运维成本、缴纳增值税和企业所得税等税费，在项目整个寿命期内所需收取的“平均”单位度电成本，又可理解为单位度电成本价或成本电价。“平均”代表的折现率即为项目的加权平均资本成本(WACC)，即出资方的资本成本和债务融资的资本成本按照相应比例进行加权后的结果，代表出资方和融资结构所能接受的最低期望投资回报率。

(2)

Re为权益资本成本；Rd为债务资本成本；E为权益资本；D为债务资本；t为所得税税率。

三、国外LCOE发展与研究

国外对平准化度电成本的研究和应用较早，已经形成了较为系统的理论研究和实践论证。本文梳理了几个具有典型代表性的公式模型及其应用。

1.国际能源署和核能署(IEA&NEA)

国际能源署(IEA)与核能委员会(NEA)在2015年联合发布了报告《发电项目成本2015》[2]。该报告重点分析了22个国家不同的发电技术的成本组成。采用的计算方法表示为：

(3)

计算公式中成本包括投资成本、运营管理成本、燃料成本、碳税和拆除成本等，不考虑税收、税收补贴等社会资本转移对发电厂成本的影响。折现率采用实际利率，模型中分别用了3%(对应社会资本成本)、7%(对应解除管制市场下的市场利率)、10%(对应高风险环境下的投资回报)。

该计算模型用于研究多种发电技术的LCOE，技术类型包括煤电、气电、核电、太阳能光伏发电、陆上风电、海上风电、水电等。

2.通用电气(GE)

GE在2016年发布了《2025中国风电度电成本白皮书》[3]，选择平准化度电成本作为量化指标，剖析了目前我国陆上风电的经济竞争性，展现了未来十年度电成本路线图。

报告认为，平准化度电成本不仅由折旧(固定资产投资所形成)、运行维护成本和财务费用以及税金等会计成本所决定，而且还受项目所占用的资本金的机会成本大小所影响。资本金的机会成本由资本金内部收益率(折现率)高低来体现。

GE在报告中对公式的描述如下:

(4)

成本项中考虑了建设成本(含建设期利息)、运维成本(检修费用、备品备件购置费、保险费以及管理费用)，并考虑了折旧税收福利、税收、残值等的影响。

3.德国弗朗霍夫太阳能系统研究所

德国弗朗霍夫太阳能系统研究所于2018年3月出版了《可再生能源技术的电力成本》[4]。报告专注于德国的光伏发电、风力发电和沼气发电的现状和未来市场前景。同时，针对不同类型的装置和场地条件对特定技术LCOE进行经济建模。

采用的计算方法表示：

(5)

Io为投资支出。At为t年年度总成本=固定运营成本+可变运营成本(残值/资产减值损失)。Mt,el为每年产生电量。i为实际利率(即贴现系数，取决于股本金额、电场寿命周期内的股本回报率，借款成本和已缴纳债务的份额)。n为寿命周期。t为寿命周期中的年份(1,2，…n)。

式中，年度成本包括固定成本、可变成本、残值回收等，未考虑税费等因素影响。折现率采用权益资本成本与债务资本成本的加权平均值(WACC)。

四、国内LCOE的发展和应用

近年来，随着国内可再生能源发电产业的兴起，LOCE开始被国内企业逐渐认可和推广。作为舶来品，LOCE不能直接用于国内平准化成本测算，众多学者对LOCE模型进行分析和调整。陈荣荣、孙韵琳等(2015)围绕并网光伏发电系统的度电成本进行了分析讨论[5]。在Fraunhofer-ISE提出的LCOE计算方法的基础上，考虑了系统残值。

马小萍、万宇婷(2018)对我国风电项目融资前后、不同建设期计算时点的平准化电力成本进行了研究[6]。项目融资前LCOE的成本构成除静态初始投资与风电场运行维护成本外，还考虑固定资产增值税抵扣和固定资产残值影响。项目融资后构建 LCOE 模型需要考虑融资成本，即项目建设期考虑建设期利息，运营期付现成本中考虑财务费用。

三一重能技术部人员对LCOE模型进行了详细分析，并总结出适用于我国风电场平准化度电成本的计算方法[7]。在现有的LCOE公式上考虑以下几个因素：残值回收、增值税及增值税抵扣，城建及教育费附加、所得税。

五、国内可再生能源LCOE模型修正

LCOE是由欧美国家引进的一种指标计算模型，直接在国内项目套用并不符合实际，用LOCE作为电价测算项目投资内部收益率低于测算LOCE的折现率或长期贷款利率，甚至略大于0。从理论上分析，当项目全生命周期收入现值等于成本现值时，项目全投资内部收益率等于或接近折现率。因此，需逐项分析LCOE成本组成。

1.资本支出

国外LCOE模型计算资本支出一般包括建设投资和建设期利息。建设投资作为资本支出毫无争议。建设期利息虽然已经资本化，是项目总投资的组成部分，但在项目运营期还本付息时，建设期利息作为本金进行还本付息，是债务融资，不能作为资本支出的一部分。

2.运维成本

国外项目运维成本包括工资及福利费用、修理维护费用、材料费用、保险费用及其他费用等，与国内运维成本一致。

3.固定资产残值和流动资金回收

项目生命周期结束后，固定资产处理在考虑拆除等因素后还会有一定的残值收入，弥补部分资本支出，需在计算LCOE成本时扣除。

同理，项目生命周期结束后，项目运营的流动资金将回收，列为一笔性收入。因此在计算资本支出时应考虑投入的流动资金，由于资金时间价值影响，回收流动资金只能弥补部分原始流动资金。

4.财务费用

通过研究国内外计算LCOE模型，有的认为财务费用是成本支出的一部分。本文认为从两个方面分析：从项目方面，当LOCE计算基于项目而非投资方时，在运营过程中，债务已经通过项目自身还本付息。财务费用的产生只是选择融资带来的机会成本。从资本成本方面，以项目加权平均资本成本(WACC)作为LCOE的折现率，已经考虑投资方和债务融资的预期回报率。换言之，可以将债务融资也看作投资方，长期贷款利率为固定回报，并在折现率中体现，故不能在LCOE成本组成中重复体现。

5.增值税及增值税抵扣

LCOE未考虑国内税收制度，忽略了增值税的影响。我国的电价是含增值税的，国内经济评价测算电价也区分含税价格和不含税价格。与之相对应，若LCOE成本组成考虑增值税，计算出LCOE含增值税，反之，则为不含税LCOE。需注意的是，项目建设增值税抵扣在运营期分年度抵扣，影响增值税和城建税及教育附加税，计算LCOE时需考虑该部分影响。

6.所得税

国外项目LCOE单独计算因计提折旧和运维成本而产生的节税影响。而国内经济评价测算所得税时已经计算折旧、运维成本以及财务费用产生的节税，因此在修正LOCE计算模型时不再考虑运营成本和折旧因素影响。需注意的是，LCOE修正计算所得税时，其计税依据为息税前利润，需剔除财务费用的影响。

7.城建税及教育附加

从广义角度说，税收是成本的一种。城建税及教育附加与所得税性质相同，都是成本。

综上分析，修正后的LCOE模型如下：

(6)

其中，CPEX-包括项目建设投资和流动资金；OPEX-包括工资及福利费用、修理维护费用、材料费用、保险费用及其他费用等；TAX-已经考虑折旧及运维成本后缴纳的所得税；SFA-固定资产残值收入；WC-流动资金回收值；VAT-包括增值税(计算含税LCOE)、增值税抵扣和城建税及教育附加税。

需注意的是，修正后的LCOE公式计算过程是一个反复迭代的过程。将LCOE作为电价重新计算，各种税收会受电价影响。求出成本LCOE作为价格再次带入，会使得增值税及所得税变动，而价格经过几次迭代后会无限趋近于一个定值。

六、LCOE与FIRR对比分析

财务内部收益率(FIRR)是指能使项目全生命周期内净现金流量现值累计等于零时的折现率，利用不同的现金流入和现金流出，计算项目投资内部收益率、项目资本金内部收益率等财务指标。财务内部收益率指标是企业进行项目投资决策时普遍使用的决策指标之一，具有广泛的应用性。

表3 LCOE计算表

计算项目投资内部收益率(以下称项目IRR)的基础是项目投资现金流量表。现金流入由售电收入、补贴收入、回收固定资产净值和回收流动资金组成。现金流出由建设投资、流动资金、经营成本、城建税及教育附加、建设期可抵扣增值税以及调整所得税组成。项目IRR用于项目融资前分析，不考虑项目融资后发生的财务费用，调整所得税计税基数为息税前利润。售电收入和经营成本等相关数据均不含增值税。简化修正后的LCOE模型得到：

(7)

公式变形为：

(8)

通过对比分析，修正后LCOE计算公式组成内容与项目投资现金流量表中现金流入和现金流出的组成内容正好对应。从理论和逻辑上判断，以项目投资内部收益率作为LCOE的折现率，测算出LCOE是保证项目投资内部收益率等于LCOE折现率的不含税电价。

七、实例研究

本文以某大型光伏基地为例，用实证案例验证LCOE与项目IRR的对应关系。

1.项目边界条件

项目装机容量120万kW，建设期2年，经营期25年。项目资本金比例20%，其余资金考虑银行贷款融资，贷款年利率4.9%计算。

发电年利用小时数为1636.6h，运营费用(包括购人工成本、材料费、修理费、委托运行费、其他费等)为48.4元/kW。保险费率为0.25%，随固定资产净值变化如表1。

表1 财务指标汇总表

项目增值税率为13%，城市维护建设税和教育费附加分别按增值税的7%和5%计征，所得税税率为25%，享受三免三减半政策。

2.经济评价

根据以上边界条件，使用木联能光电工程经济评价软件，假定项目投资内部收益率5%，反算不含税电价为243.12元/MWh。

3.LCOE指标计算

假设LCOE公式中折现率等于项目投资内部收益率5%，即加权平均资本成本为5%。根据光伏基地经济评价测算的利润与利润分配表、成本费用表等相关数据，计算不含增值税LCOE相关数据如表2。

表2 LCOE计算表

由表2可以看出，不含税LCOE为0.243元/kWh，与保证项目投资内部收益率5%前提下测算不含税电价243元/MWh相等。

假设LCOE公式中折现率等于项目投资内部收益率5%。根据光伏基地经济评价测算的利润与利润分配表、成本费用表等相关数据，计算含增值税LCOE相关数据如下。

增值税是由销项税减去进项税和增值税抵扣计算得出，故不能再将增值税抵扣作为成本，以免重复计算成本组成。由表2可以看出，含税LCOE为0.275元/kWh，与保证项目投资内部收益率5%前提下测算含税电价275元/MWh相等。

当LCOE计算的折现率等于项目投资内部收益率时，对应电价等于LCOE值。在项目投资决策时，只要确定项目加权平均资本成本，即LCOE折现率，作为项目投资内部收益率，使用传统经济评价模型测算对应的平准化度电成本，即成本电价。