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新时期我国输变电工程投资效益评价方法探索及启示

作者:朱一兵等 来源:中国电力企业管理 发布时间:2022-07-15 浏览:

中国储能网讯:2022年4月10日,中共中央国务院发布了《关于加快建设全国统一大市场的意见》(以下简称《意见》),《意见》提出“加快建立全国统一的市场制度规则,促进商品要素资源在更大范围内畅通流动”,明确了“加快建设高效规范、公平竞争、充分开放的全国统一大市场”,在推动我国市场由大到强转变、建设高标准市场体系、构建高水平社会主义市场经济体制方面有重要意义。

作为关系我国国计民生的重要二次能源,电能资源在更大范围的优化配置对保障电能安全供应,稳定终端电价,乃至促进可再生能源消纳,助力我国碳达峰、碳中和目标的实现具有重要意义。为此,《意见》明确提出“打造统一的要素和资源市场”“健全多层次统一电力市场体系,研究推动适时组建全国电力交易中心”,以上措施的提出为电能资源在全国范围内的优化配置奠定了良好的政策基础。

然而,我国资源禀赋与能源需求在空间地域上呈逆向分布,全国统一电力市场体系的建设将带来大范围、大规模的电能跨省区流动,跨省区输变电工程的容量充裕性和运行效率将直接影响我国电能资源的配置效率。为此,如何建立科学、规范的输变电工程投资效益评价体系,成为了全国统一电力市场建设和新型电力系统建设背景下跨省跨区输变电工程规划投资面临的关键问题。

在计划体制下,我国的输变电工程投资效益评价以财务评价和国民经济评价为主,在评价中更多地注重项目的盈利能力和清偿能力,即在财务上的可行性。随着碳达峰、碳中和和全国统一电力市场等建设目标的提出,现行的输变电工程投资效益评价存在的诸如评价指标单一、评价范围局限等问题逐步显现,难以体现输变电工程投资对二氧化碳排放、能源市场运行效率等方面的影响,将不再适应我国新时期能源政策的要求,亟待进一步优化完善。

为此,本文在分析我国现行输变电工程投资效益评价体系在新时期面临问题的基础上,结合国际典型电力市场化国家和地区的相关实践,提出我国在新型电力系统和全国统一市场建设背景下输变电工程投资效益评价指标体系的完善建议。

01

我国现行输变电工程投资效益评价的现状及问题

计划体制下的输变电工程投资效益评价指标相对单一,电力市场环境能够为输变电工程投资效益评价提供更多数据,使建立指标更多样、更为科学的输变电工程投资效益评价指标体系成为可能。计划体制下的输变电工程建设项目的经济评价以财务评价(财务分析)和国民经济评价(经济分析)为主。相比经济分析,输变电工程的投融资及运维成本数据相对详实,方法成熟,针对输变电工程投资的财务分析结果更为直观、明确。然而在电力市场(尤其是电力现货市场)建立前,面向发电机组和电力用户的发用电价格和机组年发电年利用小时数由能源、价格主管部门确定,电力交易为不分时段的电量交易,发电计划由电网企业调度部门的计划调度安排,发用电量、电价数据难以及时反映实际的电力电量供需情况,难以为经济分析提供有效数据,全面、合理的输变电工程投资效益评价指标体系难以建立。

在电力市场环境下,发电机组和电力用户的发用电量、电价均由市场机制形成,电能量交易由原有的电量交易转变为电力交易,电网调度规则也由原有的计划调度转变为电力系统经济调度,电力市场价格形成机制形成的电能量市场分时交易价格和市场出清规则形成的市场交易量能够较为准确地反映电力市场的供需情况,以及不同时段输变电容量的价值,充足的数据规模和数据量使建立指标更多样、更为科学的投资效益评价指标体系成为可能。

计划体制下的输变电工程经济性评价范围有所局限,电力市场环境下的市场仿真工具等为输变电工程投资的外部经济影响分析提供了支撑,使输变电工程投资建设对更大范围的效益影响分析成为了可能。正如前文所述,计划体制下各省市发电机组的上网电价和年发电利用小时数,以及终端用户的目录销售电价均由能源、价格主管部门确定,相对滞后的价格调整机制难以及时反映电能的供需情况和燃料成本变化,这也使得输变电工程的投资效益分析难以体现工程项目投资对相关省份发电市场价格和用户终端电费的影响,无法反映输变电工程投资在更大范围的经济性。在电力市场环境下,电力市场的价格形成机制和出清机制能够充分反映电力市场供需情况,特别是输变电工程建设前后电网拓扑结构和输电容量的变化造成的电力市场价格的变动、发电燃料成本和终端用户购电成本的变化(特别是发、购电成本下降的收益),乃至对新能源发电量和发电收益的影响,以此与输变电工程投资成本进行比较。在此情况下,应用电力市场仿真工具能够更为全面地分析输变电工程投资在更大范围的经济性,使输变电工程投资效益评价更加科学、有效。

综上所述,我国传统的输变电工程投资效益评价方法已经难以适应新型电力系统建设和电力市场发展的需求,当前迫切需要对输变电工程投资效益评价体系做出改进。

02

典型电力市场下的输变电工程投资效益评价实践

国际典型电力市场化国家及地区(如欧洲、澳洲和美国等)在市场化改革初期,也和我国一样面临输变电工程投资效益评价体系方法改进的问题。通过相关研究和实践,各国均根据自身的电力体制、电力市场发展情况和能源政策目标建立了相对健全、完善的输变电工程投资效益评价体系与方法。

通过对国际实践进行梳理总结,欧洲、澳大利亚以及美国PJM市场的输变电工程投资效益评价方法和评价指标体系如下表所示:

美国PJM市场的输变电工程投资效益评价主要关注输变电工程投资建设对于电力系统运行可靠性的影响,旨在规划和运营一个安全可靠的电力传输系统,以适应未来可再生能源的快速发展。为实现这一目标,PJM市场应用区域输电拓展计划(Regional Transmission Expansion Plan,RTEP)对输变电工程进行为期15年的可靠性规划审查,通过建立稳/暂态数据库、预想事故集,开展静态安全分析等对影响电力系统运行的可靠性因素进行分析,确定最佳的可靠性规划方案,以确保输变电工程投资方案能满足电力系统运行的所有可靠性需求。

在输变电工程可靠性规划的基础上,PJM市场将进一步开展成本效益分析,判别输变电工程投资的经济性。在对输变电工程投资进行成本效益分析时,PJM市场将效益评价指标分为项目年度总成本指标和项目年度总收益指标,其中项目年度总成本指标为输变电工程建设过程中的年度资本支出和运营过程中的年度运维支出;项目年度总收益指标,即输变电工程投资收益指标分为能源市场收益指标和可靠性定价市场收益指标。在确定投资效益指标后,PJM区域市场对输变电工程投资项目的年度总收益和年度总成本的比值即收益成本比值进行计算,当收益成本比值大于1.25时,投资项目才能纳入区域拓展计划(RTEP)中,再对全部纳入区域拓展计划(RTEP)项目的收益成本值进行排名,最后确定最为可靠、经济的输变电工程投资方案。

与美国PJM市场不同,澳大利亚在输变电工程投资效益评价中更为关注输变电工程的投资建设对于整个电力市场运行效率所带来的影响。澳大利亚能源市场委员会在其制定的《国家电力规则》(NER)中提出输变电投资应“使得电力市场中发输配用各环节社会福利最大化”,并将能够促进社会福利最大化实现的输变电投资方案作为首选方案,以促进电力项目高效投资和运行,维护电力用户的长期利益。为此,澳大利亚能源监管机构(AER)应用输电监管投资测试(Regulatory Investment Test for Transmission,RIT-T)开展输变电工程投资效益分析。与美国PJM市场类似,澳大利亚能监机构将输变电工程投资效益评价指标分为成本和市场收益指标两类,其中成本指标包括输变电工程投资建设过程中的资本支出和运营过程中的运维支出;在市场收益指标方面,澳大利亚能源监管机构将其细化为9个更为细致的指标,包括发电燃料消耗变化收益,自愿/非自愿减负荷变化收益、投资方案/时机导致成本/收益变化、网络损耗变化收益、辅助服务成本变化收益、竞争优势引起市场收益以及期权机制等,能够更加全面地评价输变电工程项目投资对电力市场各收益主体带来的影响,以确保得出使电力市场中发输配用各环节社会福利最大化的投资方案。

欧洲更加关注输变电工程投资建设对环境和社会的影响。欧盟在2007年提出的《2020年气候一揽子计划》中明确了气候与能源发展目标,即2020年的温室气体排放量在1990年的基础上降低20%,可再生能源在终端能源消费中的比重增至20%,将能源效率提高20%,这一目标的提出使得欧洲各国的能源政策纷纷向低碳转型过渡。在此背景下,为了促进欧洲跨国输变电投资与低碳转型目标相适应,欧盟在其跨国输变电工程投资效益评价体系中逐步引入了诸如温室气体排放以及可再生能源的消纳等环境效益指标。

具体来说,欧洲输电系统运营商联盟(ENTSO-E)在进行跨国输变电工程投资效益评价时,逐步引入了二氧化碳排放、非二氧化碳排放以及可再生能源整合等三个环境评价指标,主要体现在输变电工程投资建设对于电力系统中二氧化碳排放量、其他氮氧化物和硫氧化物(例如COX、NOX、SOX)等非二氧化碳排放量,以及输变电工程投资建设,对于电力系统中能够容纳新的可再生能源机组发电容量的能力和现有可再生能源出力所产生的影响。不仅如此,得益于欧盟较为完善的碳排放权交易体系,以上环境评价指标能够结合碳市场交易价格进行量化效益评价。此外,欧洲输电系统运营商联盟(ENTSO-E)还提出了更为多样化的环境指标,分析输变电工程投资建设对诸如生物多样性等方面的影响,例如输变电工程投资建设对鸟类及其栖息地、自然保护区等、对当地环境“敏感”区域的自然和生物多样性所产生的影响,通过对输变电工程投资建设的阶段、输变电线路穿过环境“敏感”区域的千米数以及当地环境“敏感”的原因等进行综合分析,用以确定对当地环境影响最小的输变电工程投资方案。

不仅如此,欧盟也同样重视输变电工程投资建设带来的社会影响。欧洲输电运营商联盟(ENTSO-E)在评价跨国输变电工程投资时,将国外运用较为普遍的社会评价指标——社会福利指标纳入在收益指标中,用于评价跨国输变电工程投资对缓解电力系统阻塞时所降低的发电成本和购电费用等增加的社会总福利的影响。此外,欧洲输电系统运营商联盟(ENTSO-E)还提出了更为多样化的社会评价指标,例如输变电工程投资建设对于当地人口稠密和靠近学校的地区、世界遗产以及具有人文影响地区等社会“敏感”区域所产生的影响等。

综上所述,欧洲、美国PJM和澳大利亚等电力市场先行国家和地区均根据各自的电力体制和能源政策目标,建立了侧重点不同的输变电工程投资效益评价指标体系和方法。例如美国PJM市场更关注输变电工程投资建设能否满足电力系统运行可靠性的需求,而澳大利亚更侧重于输变电工程投资对社会福利最大化的影响,且对市场收益指标的划分更加全面、细致;由于受到低碳转型政策的影响,欧盟在原有跨国输变电工程投资效益评价指标的基础上增加了二氧化碳排放等绿色收益指标,以评估输变电工程投资建设对于环境的影响,更加具象地展现了工程投资建设对减少二氧化碳和温室气体的排放以及促进可再生能源的消纳可能产生的效益。

03

对我国未来输变电工程投资效益评价的启示

结合我国现阶段输变电工程投资效益评价体系存在的问题梳理和国际实践总结,笔者提出以下完善和改进建议:

建立指标更为多元化的投资效益评价体系。构建全国统一电力市场和新型电力系统等目标的提出不仅为我国的输变电工程投资效益评价提供了更为全面、详实的数据,也提出了新的要求。一方面,输变电工程投资效益评价指标应随我国电力市场机制的不断完善、市场数据的不断详实进一步细化,例如对不同时间/空间尺度、不同利益主体在发、用电成本和收益的影响等,具象地展现输变电工程的投资效益,协助输变电工程投资决策。另一方面,电力部门作为重要的公用事业部门,在输变电工程的投资效益评价指标设计时还需要考虑输变电工程投资建设对于环境、社会等各方面更为全面的影响,建议建立多元化的投资效益评价指标体系,提高输变电工程投资建设效益,持续改善和提高民生福祉。

进一步扩大投资效益评价范围。输变电工程的投资建设不仅关系到电力电量在地理维度更大范围的输送、流动,还会对电力系统发输配用各个环节市场主体的利益产生影响。在传统计划体制下,机组发电利用小时数和上网、销售电价均由能源价格主管部门确定,无法体现电能资源的供需关系,难以有效量化分析输变电工程建设对更大范围的外部性经济影响。在电力市场环境下,随电能资源供需关系实时变化的电力市场价格为输变电工程投资效益评价提供了充实的市场数据,包括输变电工程建设前后导致电力市场价格的变动、燃料成本和购电成本的变化等。为此,建议在未来的输变电工程投资效益评价中进一步扩大评价范围,结合电力市场仿真工具等先进手段,能够更为全面地分析、评价输变电工程投资在更大范围的效益,促进能源资源在更大范围的优化配置。

与我国现阶段的能源政策相契合。国际上典型电力市场化国家及地区的输变电工程投资评价体系都是基于各自电力发展规划以及能源政策研究设计的,旨在协同促进国家能源政策目标的实现。结合国外实践经验,建议新时期我国的输变电工程投资评价体系设计,应与现阶段电力发展规划和能源政策充分契合,将诸如二氧化碳、非二氧化碳排放量以及可再生能源消纳能力影响等环境指标纳入输变电工程投资效益评价体系当中,协同促进新型电力系统有效建设和“双碳”目标的加速实现,为我国经济社会持续健康发展提供有力支撑。

本文刊载于《中国电力企业管理》2022年06期,作者单位:朱一兵(华北电力大学)、刘力华 拾杨(国家电网有限公司)、王建 侯欣宇 陈达鹏 吴静(电力规划设计总院)

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关键字:电力系统

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