输配电价改革下电网基建投入产出模型研究

陆 野，何永秀，张 岩，吕 媛，刘丽霞，余 蕾

（1.华北电力大学经济与管理学院，北京 102206；2.国网天津市电力公司经济技术研究院，天津 300000；3.国网宁夏电力公司，宁夏 银川 750001）

0 引言

输配电价改革是新一轮电力体制改革的核心内容之一。输配电价改革的目标是建立独立的输配电价体系，完善输配电价监管制度和方法，促进电力市场化改革，实现全国输配电价监管的科学化、规范化和制度化。建立独立、规范、透明的输配电价机制，有利于政府加强对电网企业成本和收入的监管，有利于激励电网企业降低成本、提高效率，同时也是深化电力市场化改革的必然要求。

电网公司的基建投资首先要满足电网的安全性要求，同时也要考虑电网基建项目的经济效益，以保障电网公司收回投资，实现可持续发展［1］。电网基建项目的经济效益主要受到电量与输配电价的影响。然而，当前输配电价改革的环境下，不仅输配电价每3 年进行核准，而且未来输配电价监管模式也存在变动的风险。

国内外学者都对输配电价定价与电网投资评价做了大量研究。文献［2］提出了一种融合税收补贴和价格上限约束的输电定价机制；文献［3］基于电力追踪和长期平均增量成本，提出一种公平地反映地理位置和系统条件的泰国输电定价方法；文献［4］介绍了节点电价和区域电价，并比较了基于容量和基于电量两种类型的区域定价方法；文献［5］基于巴西的输电网介绍了4 种公用网络定价方法，分析结果表明结合位置信息的输电网的定价方法更为合理；文献［6-7］研究了输配电价与电网投资之间的影响关系及系统动力学模型；文献［8］研究了直流输电工程的成本分摊与回收机制；文献［9］研究了技改类项目的投入效益，建立了效益评估指标体系。

基于此，预测未来输配电价监管模式的改革趋势，建立电网基建项目的全寿命周期投入产出模型，旨在给出一种适应输配电价改革的电网基建项目经济效益评价方法。

1 输配电价监管模式分析

我国输配电价改革尚处于起步阶段，当前对输配电价监管所采取的准许收入管制模式，仍存在一些不足，如成本核定的信息不对称问题、电网管理的有效激励问题、交叉补贴问题等［10］。因此，对未来输配电价监管模式进行预测分析，预测未来输配电价管制模式分为3 个阶段，如图1 所示。当前我国输配电价改革处于初期，输配电价作为中间环节逐步独立出来，采用准许收入管制模式，每3 年作为一个监管周期；改革深化期间，电力市场化交易占据较大份额，在准许收入管制模式中加入激励机制，每3年作为一个监管周期；改革成熟期间，电网投资趋于饱和，转变为价格上限管制模式，输配电价趋于平稳，监管方式变得宽松，预测每5 年作为一个监管周期。

图1 未来输配电价监管模式预测

1.1 准许收入管制模式

当前，我国处于输配电价改革初期，实行准许收入管制模式，电网总准许收入为准许成本、准许收益和价内税金之和。准许收益监管模式下，电网企业能够收回其投资成本和运营成本，并得到合理的收益，便于电网公司扩大投资，同时防止出现垄断利润，适合于电网快速发展阶段。该监管模式下，我国规定每3年为一个监管周期，每3年核准一次输配电价。第S监管周期输配电价的计算如式（1）所示。

式中：Ps为输配电价；Cs为准许成本；As为有效资产；为准许收益率；K s为价内税金；Qs为输配电量。

1.2 考虑激励的准许收入管制模式

随着电力市场化交易的推进，输配电价改革将由改革初期步入改革深化期，转变为考虑激励机制的准许收入管制模式。在原有输配电价核算模式的基础上，增加一些激励机制，引导电网公司提高效率与质量。该模式下第S监管周期输配电价的计算公式如式（2）所示。

式中：Es为能效激励因子；Ns为新能源并网消纳激励因子；Zs为创新激励因子。

下面提出3种激励机制并进行分析。

1）提高能效激励。

通过价格机制，将线损率与输配电价联动起来，激励电网企业不断降低输电损耗，提高能源利用效率。能效激励因子计算公式为

式中：Ls为线损率；L0为线损率基准值；λ1为能效激励调整系数。

2）新能源并网消纳激励。

鼓励电网公司通过技术创新、输电通道建设，加大新能源并网消纳的投入与创新。因此，为弥补电网公司进行新能源并网消纳的成本，在输配电价中加入新能源并网消纳激励因子。计算公式为

式中：Ds为新能源并网率；D0为新能源并网率基准值；λ2为新能源并网消纳调整系数。

3）创新激励。

为鼓励电网公司在相关技术领域的创新，在输配电价中加入创新激励因子。计算公式为

1.3 考虑激励的价格上限管制模式

输配电价改革步入改革成熟期，电网投资趋于饱和，转变为考虑激励机制的价格上限管制模式。其主要思想是限定一定时期内的平均价格水平，由监管者按照通货膨胀率和技术进步率在每个监管周期进行监管价格的调整。该模式第S 监管周期输配电价的计算公式为

2 电网基建项目投入产出模型

电网基建项目的特点是投资规模大、资金回收期长，主要以保证电网安全、满足负荷需求为目标，但同时也应兼顾项目投资的经济效益，实现电网公司的高质量发展。主要对电网基建输配电项目进行投入产出分析，分析项目的经济效益，对电网投资决策提供支持［11-12］。投入产出分析过程如图2所示。

图2 输变电项目投入产出分析流程

2.1 全寿命周期投入模型

电网基建项目全寿命周期成本是指在项目投资建设、运行维护和报废过程中所发生的费用。电网基建全寿命周期成本计算公式为

式中：CLCC电网基建全寿命周期成本；T为寿命周期；t为运行年；C1为初始投资成本，为 第t年的运维成本；为第t年的公用成本分摊；为第t年的购电成本；为第t年的线损成本；为退役成为第t年的折现系数。

1）投资成本。

电网基建项目投资成本是指在建设、改造和调试期间内，在设备正式投入运行前所要支付的一次性成本，包括设备购置成本、建筑工程费、土地成本、基本预备费及其他费用支出。

2）运维成本。

电网基建运维成本，由材料费、修理费、人工费和其他运营费用构成。电网基建全寿命周期第t年运维成本的计算公式为本；r为基准收益率，

3）公用成本分摊。

电网基建成本中，一些公用设备的投资、运维、检修、故障处置及退役报废费用是不可以直接归集到设备本身的，要按照一定的分摊机制分配到各个基建项目中。分配比例按照电网基建项目在相关区域电网的固定资产原值占比确定。

4）线损成本。

线损率为损失电量与购电量的比值，本文中线损率指的是电网基建项目所在电压等级的平均线损率。根据全部转运电量为基础计算出全部线损成本，故电网基建项目第t年的线损成本公式为

5）退役成本。

退役成本指电网基建在寿命周期结束后拆解、回收等处理费用，并减去电力设备退役时的残值。

2.2 全寿命周期产出模型

首先核算相关区域电网的收入，再乘以输配电项目收入分配比例，即可得到电网基建项目的全寿命周期收入。

1）电网基建项目相关区域电网输配电收入的计算。

市场交易电量的输配电收入包括大工业用户输配电收入和一般工商业及其他用户输配电收入，如式（10）所示。

其中，大工业用户采用两部制电价，其输配电收入计算公式为

式中：m为月份；为第t年第m月大工业用户的变压器容量或最大需用量为相对应的基本电价；h为一年中的8 760 个时段，包括尖峰、高峰、平段、低谷、双蓄时段；v为电压等级，取1～5分别代表220 kV、110 kV、35 kV、10 kV、1 kV及以下5个电压等级；为大工业用户第t年第v电压等级的输配电价；为大工业用户第t年第v电压等级h时段的负荷值；大工业用户第t年第v电压等级的市场化交易占比。

一般工商业及其他用户的输配电收入计算公式为

2）电网基建项目相关区域电网售电收入的计算。

售电收入模型可以用式（13）表示。

大工业用户的售电收入计算公式为

一般工商业及其他用户的售电收入计算公式为

居民用户的输配电收入计算公式为

居民一户一表售电收入为

居民合表售电收入为

农业用户的售电收入计算公式为

3）电网基建项目相关区域电网收入分摊机制研究。

现行输变电项目的收入，以项目固定资产原值占区域电网固定资产原值的比例为基础进行分摊。分摊模型为：

4）电网基建项目全寿命周期收入模型的构建。

综合上述对电网基建全寿命周期收入的分析，得到收入模型为

式中：Ip为电网基建项目总收入。

2.3 全寿命周期投入产出模型

电网基建全寿命周期收入主要与电网收入有关，经过成本分摊机制，得到电网基建项目的收入。在新电改形势下，电网收入主要分为售电收入、输配电收入，构建两类收入的计算模型，经过电网基建全寿命周期收入模型的计算，得出全寿命周期内电网基建的收入。

电网基建全寿命周期成本是指在电网基建全寿命周期内，项目投资建设、运行维护和报废过程中所发生的成本费用，分别建立投资成本、运维成本退役成本模型，计算得出全寿命周期内电网基建的成本。

1）净现值模型。

净现值（Net Present Value，NPV）VNP是指投资方案所产生的现金净流量以资金成本为贴现率折现之后与原始投资额现值的差额。净现值大于零则方案可行，且净现值越大，方案越优，投资效益越好。净现值指标是反映项目投资获利能力的指标。决策标准：VNP≥0，方案可行；VNP＜0，方案不可行；净现值最大的方案为最优方案。净现值考虑了资金时间价值，增强了投资经济性的评价，同时考虑了全过程的净现金流量，体现了流动性与收益性的统一。综合电网基建全寿命周期收入现金流与支出现金流，构建电网基建全寿命周期的净现值模型，如式（23）所示。

2）内部收益率模型。

内部收益率（Internal Rate of Return，IRR）RIR是净现值等于零时的折现率，用于衡量不同投资方案的获利能力大小，内部收益率越大，单位投资的收益越高，当内部收益率高于基准收益率时，方案可行。构建电网基建全寿命周期的内部收益率模型，如式（24）所示。

3）投入产出比模型。

根据项目全寿命周期的现金流量表，建立输配电项目动态投入产出比模型，投入产出比为项目产出现金流的现值与项目投入现金流的现值的比值。

式中：H为电网基建项目全寿命周期投入产出比。

3 案例分析

A 变电站位于N 地区，变电站现有规模无法满足区域负荷发展，为此，建设启动A 变电站是非常必要的。本期建设2 台240 MVA 主变压器，新建2回220 kV 架空线路，电源线工程新建线路路径长度14.17 km。

3.1 输配电价预测

基于上述输配电价的监管模式，预测N地区未来25年的输配电价。预计2020—2028年仍执行现有准许收入管制模式，输配电价的变化主要受到准许收入和输配电量的影响。预计2029—2037 年在现有模式下加入激励机制，输配电价的变化主要受到准许收入、输配电量和激励机制的影响。预计2038—2047年进入价格上限管制模式，输配电价的变化主要受到通货膨胀率、生产效率、激励机制的影响。综合考虑管制模式、投资联动、激励机制、交叉补贴的影响，预测出未来25年N地区输配电价变化趋势，如图3 和图4 所示。在改革初期和改革深化期，大工业和一般工商业输配电价随着电网投资的增加而增高；到改革成熟期，大工业和一般工商业输配电价将随着交叉补贴的减少而小幅下降。

图3 N地区大工业用户输配电价预测

图4 N地区一般工商业用户输配电价预测

3.2 区域电网增供电量预测

1）相关区域电网负荷预测。

结合N 地区发展情况，预测2020—2022 年负荷增长率为7%，2023—2032 年负荷增长率为5%、2033—2040 年负荷增长率为2%、2041—2044 年负荷增长率为0。

2）相关区域电网规划前后供电能力。

规划前地区供电能力为17 MW，A 输变电工程新增变电容量480 MW，按容载比1.6 计算，得到新增供电能力300 MW。规划后地区供电能力为317 MW。供电能力始终大于负荷需求，表明此工程具有满足地区未来电力需求的能力。

3）增供电量预测。

结合负荷预测及现有地区供电能力，A 输变电工程全寿命周期增供电量变化趋势如图5 所示，到2041 年，该区域用电量预计达到饱和，基本不再增长。

图5 A输变电工程全寿命周期增供电量预测

3.3 全寿命周期投入测算

1）建设成本。A 输变电工程建设投资23 058.70万元。

2）运维成本。A 输变电工程年运维成本设定为初始投资的2%，即每年461万元。

3）线损成本。预计A 输变电工程线损率为1%，线损成本为线损电量与平均购电价格之积。

4）公用成本分摊值。预计相关区域电网年公用成本为800 万元，A 输变电项目的固定资产原值占区域电网总资产的比例为15%。故A 输变电工程年公用成本分摊值为120万元。

5）退役成本。退役成本包括退役处置费用和设备残值收入，设退役处置费用占工程初始投资的4.5%，设备残值收入占工程初始投资的4%，故退役年退役成本为115万元。

综合上述各项成本，得出A输变电工程运行期总投入，结果如图6 所示，线损成本随着输电量的增多而增加。

图6 A输变电工程运行期各年总投入

3.4 全寿命周期产出测算

根据上文测得的输配电价数据，运用输配电收入模型，测算各年输配电收入。A 输变电项目的固定资产原值占相关区域电网总资产的比例为15%，以此比例作为分配的依据。输配电收入到如图7所示。由于输配电量和输配电价的影响，输配电收入增长最终趋于平稳。

图7 A输变电工程全寿命周期输配电收入

3.5 投入产出指标计算

在基准收益率为8%情况下，A输变电工程投入产出指标如表1 所示。净现值VNP=3 147 万元，内部收益率RIR=9.26%，投入产出比H＝1.43。

表1 A输变电工程投入产出指标计算结果

3.6 敏感性分析

为反映A输变电工程的风险承受能力，对影响投资收益的主要因素进行敏感性分析。选取增供电量、输配电价和运维成本3个指标，令3个指标分别变化±10%和±5%，计算得出相应的内部收益率，进行敏感性分析，结果如图8所示。

图8 A输变电工程敏感性分析

通过图8可以看出，3个指标中，输配电价的变化所引起的项目内部收益率的变化幅度最大，为7.5%～10.9%，是最敏感的因素。增供电量的变化所引起的项目内部收益率的变化幅度也较大，为8.05%～10.4%，是较为敏感的因素。运维成本的变化所引起的项目内部收益率的变化幅度最小，为9.08%～9.44%，是最不敏感因素。因此，须重点关注输配电价风险和增供电量，当输配电价下降7%或增供电量下降10%时，项目收益率等于基准收益率。

4 结语

分析我国未来输配电价监管模式的变化趋势，既可以为电价监管部门提供参考，也可以用来预测未来的输配电价。给出一种适应输配电价改革的电网基建项目经济效益评价方法，分析电网基建项目全寿命周期的投入与产出，建立了动态投入产出模型。实例分析结果表明，该模型能够适应未来输配电价的动态变化，反映电网基建项目的投入产出情况，为电网公司投资决策提供支持。