基于某海外的风光火储一体化项目的成本电价研究

谢芳滨 刘贵川

(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司)

0 引言

双碳压力下, 各个国家电力结构逐渐向清洁能源占比增大转变, 而在新能源逐渐替代传统能源的过程中, 电源稳定性和经济性成为项目焦点。电价直接影响项目推行, 另一方面电价因素也影响项目方案配置, 而综合能源的电价计算较传统单一电源方案更为复杂。

同时, 国内虽然有部分计算模型, 但因国内外电力市场差异较大, 国内电价计算模型难以适应海外市场的需要。对海外火风光储一体化项目电价计算模型进行研究, 不仅可以用于正在参与的综合能源项目市场开发与项目获取, 也可以推广应用到其他国别的综合能源项目。

1 火风光储发电成本分析模型

1.1 成本电价计算的优势

对发电项目的评估, 国内以往更看重内部收益率IRR, 这是由于国内发电项目实行按区域或省平均成本统一定价的电价政策, 电价是确定的量, 而造价和电量不定, 故控制造价是提高投资回报率的主要途径。因此, 更看重IRR 评价指标, 在不同项目、不同电价、不同行业之间进行横向对比。而国外发电项目多采用竞价制度, 电价可通过造价、发电电量、预期回报率等因素计算出来后投标确定, 因此更倾向在项目前期获得一个更有优势的成本电价。

另外, 传统的指标计算需要获取项目完整的财务评价参数, 包括营业收入、利润、所得税等, 而这些参数可能在项目前期无法完全确定, 因此不能开展有效的计算。成本电价计算却可在前期获取成本参数后就开展计算工作, 进行不同技术方案的比较工作, 它不仅反应项目技术方案的经济性差异, 也可以方案经济分析的一个量化指标, 确保项目方案最优。

综上所述, 由于本次研究主要用于技术方案比较, 而不用于签订购电协议或竞价上网, 因此本次模型采用平准化度电成本模型做为模型基础。

计算平准化度电成本, 可以对项目前期是区域不同、规模不同、发电技术不同的方案进行财务测算,由于它的计算并不需要预测企业未来每年的现金流入情况, 因此大大加强了项目前期对发电成本预测的准确性。它等于项目全寿命周期内的所有成本现值之和与历年发电量现值之和的比值, 因此也可以将它理解为一种考虑了资金与发电量时间价值的度电成本。

1.2 一体化成本电价模型计算原理

1.2.1 基本原理及计算原则

1) 运营期生产成本

风光火储项目运营期生产成本是指在生产经营过程中发生的物质消耗及劳动报酬等各项费用。根据此项目类型的特点, 一般包括燃料费 (若有)、维修费、人员工资及福利、材料费、其他费用、土地征地/租赁及保险费。

①燃料费是指生产过程中所消耗的燃料的费用,可以根据如下公式计算:

燃料费=发电机每千瓦消耗量×燃料单价。

②维修费是维持固定资产正常运转和使用, 进行必要的维修所发生的费用。

维修费可以按运维公司提供的报价元/year*kW进行计算, 也可以根据修理提纯率进行测算, 计算公式如下:

维修费=(固定资产原值-建设期贷款利息×固定资产形成比例) ×修理提存率

不同出力类型出力特性的发电机修理提纯率是不一样的, 未明确费率时, 具体参考表1。

③人员工资及福利: 是指电站在运营期内管理、运维人员工资及福利。公式: 工资及福利=定员×工资×(1 +福利费系数)

④保险费是指电站综合运营保险, 理赔事由如固定资产遭到破坏, 无法正常发电; 更换主要部件过程中导致的发电量减少; 太阳光日照幅度低于往年平均值等。保险费率按保险公司的协议计算, 未明确费率时可按照0.05%计取。保险费计算公式: 保险费=固定资产净值×保险费率

⑤材料费主要是指日常维护费用, 取费标准可按陆上风电9 元/kW, 光伏电站8 元/kW 计列。计算公式: 材料费=总装机容量×材料费。

⑥其他费用

其他费用应为不属于以上各项而应计入生产成本的其他成本, 包含其他制造费用、其他管理费用、其他营业费用。

取费标准可按30 元/kW (电站容量越小酌情取大值, 容量越小, 酌情取小值)。计算公式: 其他费用=总装机容量×其他费用。

2) 财务费用

财务费用应为企业筹集债务资金发生的费用, 主要包括长期借款利息、流动资金借款利息和短期借款利息。贷款利率按银行提供的贷款协议计算, 若无参考值, 也可参考当年贷款市场报价浮动利率(LPR)计列, 长期借款利率参考5 年以上年利率, 短期贷款利率参考一年期贷款利率。

长期借款利息, 本次计算模型可按等额本金和等额本息及定期还款方式计算。

①等额本利息即等于等额还本付息, 应按以下公式计算:

式中,A为每年还本付息额(等额年金);Ic为每年还本付息额(等额年金);i为有效年利率;n为预定的还款期; (A/P,i,n) 为资金回收系数。

其中, 每年支付利息=年初借款余额×年利率;

每年偿还本金=A-每年支付利息;

年初借款余额=Ic-本年以前各年偿还的借款累计。

②等额本金即等于等额还本利息照付, 应按以下公式计算:

式中,At为第t年的还本付息额

其中, 每年支付利息= 年初借款余额× 有效年利率;

即: 第t年支付利息=;

③流动资金借款利息, 按期末偿还、期初在借的方式处理, 并按一年期年利率计息。计算公式: 年流动资金借款利息=年初流动资金借款余额×流动资金借款年利率。

1.2.2 一体化成本电价的计算

已知未来各期的价值F 较现期的价值较低, 用折现率i 来衡量这一差别, 即P=F(1+i)-n。

根据以上求现值公式, 可以将项目总成本(包含运营成本、财务成本)、项目残值、项目增值税抵扣、总发电量折现到建设期结束(运营期) 开始年。其分项公式如下:

式中,i为折现率 (%);n为系统运行年数;N为发电系统评价周期, 单位为年;I0为固定资产初始投资;It为项目增值税抵扣;VR为系统残值;Mn为第n 年运营总成本及财务成本 (含维修、保险、人工工资、其他费用、长期借款利息等);Yn为年上网电。

综上, 一体化成本电价是使得运营期内每年电费收入现值之和等于每年成本现值之和的特定电价。可得出其成本电价公式如下:

1.3 一体化成本电价影响因素

风光火储一体化项目的发电成本由初始投资成本、运行维护成本、并网成本及其他成本等组成。发电成本所包含的成本项均对项目经济性产生内在影响。由于新能源项目的特殊性, 一般来说初始投资成本对项目经济性的影响最大。

1.4 一体化成本电价模型框架说明

根据前述改进平准化度电成本分析模型的基本原理, 确定风光火储发电成本分析的具体模型框架, 模型包括输入、分析计算、输出三个模块, 输入和输出部分采用自定义数据格式, 分析计算模块是模型的核心模块。如图1 所示。

图1 火风光储一体化项目成本模型分析框架

1) 输入模块及基础参数确定

输入模块包含技术参数及经济评价参数。

①设计根据项目特点, 确定不同方案的技术参数,主要包含出力特性、装机容量、年利用小时数等。

②经济评价参数包含投资类参数、项目寿命周期、折现率、生产成本参数、财务成本参数等。

2) 模型的计算步骤

模型的计算步骤如下。

第一步, 确定基本参数, 完成技术参数和经济评价参数的确定。

第二步, 计算实际上网电量、各发电成本、财务费用, 最终计算出一体化成本电价。

第三步, 输出分析结果: 根据输入模型的各种参数, 测算不同配置方案的成本电价, 筛选最小值以及分析对比。

计算模型成本分析流程如图2 所示。

图2 基于火风光储一体化项目度电成本计算模型成本分析流程

2 某海外的风光火储一体化项目经济性分析

2.1 项目背景

X 项目拟替换的柴油发电机组总装机容量为588MW, 分两个阶段实施: 第一阶段项目将把200 个地点的250MW 柴油发电厂转换为太阳能发电厂, 同时配备储能电池; 在第二阶段, 根据各地特有的可再生能源类型, 从200 个地点的老旧柴油机组开始, 对总共338MW 的柴油发电机组进行替换, 这些转换项目主要位于偏远、欠发达和边境地区。

该区域电力供应源于小柴油发电机, 为微网系统, 无主干网链接, 发电成本约29 美分/kWh, 折合人民币2.03 元/kWh (汇率1∶7, 下同)。业主出于环保考虑及降低度电成本, 拟将现有柴油机电站新增光储部分, 新增加光储部分可以满足24 小时发电能力(考虑全年所有天气情况)。发电能力是指满足负荷峰值、负荷曲线、目前小柴油机电站全年发电量。

2.2 项目运行方案及配置

1) 选择其中一个拟改造电站X 进行方案模拟,所选项目主要参数如下:

现柴油机电站装机容量(kW): 3136;

现柴油机电站年发电量(kWh/year): 14067193;

负荷峰值(kW): 2380。

年总辐射强度: 1573.8kWh/m2/日均可用小时数4.3h。

2) 运行方案

就以下三种产品方案进行模拟, 其中方案一为PLN 的原始要求, 其余为备选方案, 详见表2。

表2 运行方案配置表

2.3 边界条件及分析情景

1) 基本参数

技术参数如表3:

表3 技术参数一览表

经济评价参数如表4:

表4 经济评价参数一览表

表5 结果输出表

2) 确定运行参数及计算

①实际上网电量: 根据项目资料该项目, 该区域年供电需求为14067.193MWh, 所以本次电力按年均上网电量14067.193MWh 计算。

②各发电成本: 根据评价边界条件条件计算出经营成本、财务费用等各项成本。

2.4 经济性测算分析

根据模型测算, 得出以下结论:

由上表可知, 方案三为成本电价最低方案, 不仅低于业主原有柴发成本(原有为2.03 元/kW) 0.81元, 该方案综合考虑全年日照情况, 并且配置相应的储能系统, 降低弃光率, 从而降低初始投资。为业主提供了更优的解决方案。

3 结束语

本模型基于平准化发电成本分析法, 分析了新能