區(qū)間數(shù)的電源投資分析

　　引言

　　改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路已成為解決能源供應(yīng)緊張和環(huán)境保護(hù)問題的必然選擇?！笆濉币?guī)劃綱要中明確提出推動能源生產(chǎn)和利用方式變革，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系[1]。隨著能源利用方式的變革和智能電網(wǎng)的發(fā)展，分布式供能系統(tǒng)以其低能耗、低排放、高能效、高節(jié)能潛力等優(yōu)點(diǎn)為我國“大電廠、大電網(wǎng)”集中供電系統(tǒng)提供了重要補(bǔ)充，是提高資源綜合利用效率的重要手段，對我國未來能源的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義[2-3]。當(dāng)前，分布式供能系統(tǒng)在許多國家和地區(qū)已經(jīng)是一種成熟的能源綜合應(yīng)用技術(shù)，受到各國政府、企業(yè)界、能源科研單位的廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[4-5]詳細(xì)介紹了分布式發(fā)電并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行帶來的問題，提出了此類能源系統(tǒng)所需的驅(qū)動力和面臨的發(fā)展機(jī)遇。文獻(xiàn)[6-8]分別從分布式電源優(yōu)化運(yùn)行、含分布式發(fā)電系統(tǒng)的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度、分布式發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益等角度開展了具體研究。文獻(xiàn)[9]在考慮燃料價(jià)格、電價(jià)等不確定因素的情況下，利用實(shí)物期權(quán)的方法分析微網(wǎng)中分布式電源的經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[10]基于用戶所有的分布式發(fā)電，考慮多種不確定因素下利用蒙特卡羅模擬法評估分布式發(fā)電對用戶經(jīng)濟(jì)效益的影響。文獻(xiàn)[11-12]應(yīng)用財(cái)務(wù)分析方法對分布式發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益做了分析，其中文獻(xiàn)[12]中還考慮了分布式發(fā)電對電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響。已有研究主要是從技術(shù)角度研究分布式電源的部署和建設(shè)，或是就分布式電源的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行方案間的對比和分析，而對新時(shí)期分布式電源的不同投資模式，以及市場不確定因素增強(qiáng)的情況下分布式電源投資中各相關(guān)主體的經(jīng)濟(jì)分析的研究很少?；诖?，本文針對分布式電源投資的基本模式，利用財(cái)務(wù)分析方法，以區(qū)間數(shù)的形式考慮分布式電源投建和運(yùn)行過程中的不確定性因素，分析分布式電源對各相關(guān)主體經(jīng)濟(jì)效益的影響，旨在從不同主體的角度研究分布式電源投資的效益，并為投資方提供決策支持。

　　1分布式電源投資模式

　　分布式電源通常建在用電負(fù)荷或分散型資源DR(DistributedResources)附近，具有規(guī)模較小、建設(shè)周期短、運(yùn)維方便等特點(diǎn)，能夠起到削峰、緩建或少建輸配電設(shè)施、減少網(wǎng)損、提高終端用能效率等作用。因而，各相關(guān)利益主體獲取的效益也不同。根據(jù)分布式電源投資主體的不同，本文總結(jié)以下3種分布式電源的投資模式。a.合同能源管理投資模式。合同能源管理是一種節(jié)能投資服務(wù)管理，通常由用戶和節(jié)能服務(wù)公司簽訂合同，節(jié)能服務(wù)公司以承諾節(jié)能項(xiàng)目的節(jié)能效益，或承建分布式電源的方式向用戶提供節(jié)能服務(wù)，并通過分享用戶的節(jié)能效益來回收投資同時(shí)獲取收益[13]。合同能源管理的基本類型包括節(jié)能效益分享型、節(jié)能量保證型和能源費(fèi)用托管型。b.電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電商或新能源企業(yè)投資模式。該種投資模式與合同能源管理模式相似，投資方通過分享用戶的節(jié)能效益來回收投資并獲取收益。但是，應(yīng)注意到，不同的投資者還應(yīng)考慮分布式電源投建對自身原有經(jīng)濟(jì)效益的影響，如電網(wǎng)企業(yè)在進(jìn)行分布式電源投建時(shí)需考慮對其未來售電量、輸電設(shè)施投資的影響等。c.用戶單方投資模式。用戶單方投資，即用戶從自身經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，投建分布式電源，通過節(jié)省電費(fèi)支出逐步回收投資，并獲得遠(yuǎn)期利益。但往往由于用戶缺乏相關(guān)投建、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，使得該模式較少在實(shí)際中采用。對比3種不同的投資模式，同時(shí)結(jié)合國外分布式電源投建的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前基于合同能源管理的分布式電源投建模式應(yīng)用較為廣泛，并在推動分布式發(fā)電發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。

　　2分布式電源投資效益分析

　　2.1區(qū)間數(shù)理論

　　2.2分布式電源成本分析實(shí)際中，分布式發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性受多種因素影響，本文以分布式電源投資和發(fā)電運(yùn)行的常規(guī)費(fèi)用支出為主，主要考慮初始投資費(fèi)用、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用、燃料費(fèi)用。分布式電源的初始投資主要包括前期準(zhǔn)備費(fèi)用、機(jī)組設(shè)備費(fèi)用和安裝成本;其運(yùn)維費(fèi)用主要包括運(yùn)行管理費(fèi)用、折舊費(fèi)用和維修費(fèi)用;燃料費(fèi)用主要為機(jī)組日常消耗的燃料成本。基本公式如下：其中，×CO，t=[CO-，t，CO+，t]為分布式電源的第t年區(qū)間運(yùn)行總成本(元);×Cfuel，t=[C-fuel，t，C+fuel，t]為系統(tǒng)的第t年區(qū)間燃料費(fèi)用(元);×Com，t=[Co-m，t，Co+m，t]為系統(tǒng)第t年內(nèi)區(qū)間運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用(元);W軜=[W-，W+]為區(qū)間發(fā)電功率費(fèi)用和機(jī)組設(shè)備費(fèi)用)為×Cv=[Cv-，Cv+](元);項(xiàng)目建設(shè)期為t0年，在第t0+1年投產(chǎn)運(yùn)行，壽命期為n年。

　　2.3分布式電源經(jīng)濟(jì)效益分布式供能系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中，可為用戶提供基本的能源需求，其經(jīng)濟(jì)效益如式(3)所示。

　　2.4分布式電源投建財(cái)務(wù)評價(jià)經(jīng)濟(jì)效果評價(jià)是項(xiàng)目投資評價(jià)的核心內(nèi)容，各經(jīng)濟(jì)效果評價(jià)指標(biāo)可從不同角度反映項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合分布式電源的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)需要，本文選取價(jià)值型指標(biāo)凈現(xiàn)值、效率型指標(biāo)投資回收期和內(nèi)部收益率3個主要指標(biāo)進(jìn)行項(xiàng)目投資的財(cái)務(wù)分析。計(jì)算公式如式(5)—(9)所示。a.凈現(xiàn)值。其中，N軒PV=[NP-V，NP+V]為區(qū)間凈現(xiàn)值(元);軇i0=[i-0，i+0]為區(qū)間基準(zhǔn)折現(xiàn)率。b.動態(tài)投資回收期。

　　2.5不確定性影響因素分析分布式供能系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，由于受燃料價(jià)格、電價(jià)、系統(tǒng)年利用天數(shù)等多種因素的影響，其技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)在動態(tài)環(huán)境中可能發(fā)生較大變化。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，本文考慮了燃料價(jià)格、電價(jià)和系統(tǒng)利用天數(shù)3種不確定因素的影響，并在分布式能源經(jīng)濟(jì)效益評估模型中利用區(qū)間數(shù)來表示這3種不確定性因素變量。a.燃料價(jià)格的影響。燃料費(fèi)在三聯(lián)供分布式發(fā)電系統(tǒng)的年運(yùn)行成本中占有很大比例，尤其在分布式燃?xì)獍l(fā)電中最高可達(dá)78%，最低也有44%。因此燃料價(jià)格的波動將直接影響系統(tǒng)的年運(yùn)行成本。b.電價(jià)的影響。電收益為分布式供能系統(tǒng)的主要收益，分布式電源的發(fā)電成本通常低于普通火力發(fā)電成本，當(dāng)市場售電價(jià)升高時(shí)會增加系統(tǒng)投資收益，提高系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，相反，售電價(jià)的降低也將直接影響到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。c.系統(tǒng)年利用天數(shù)的影響。分布式供能系統(tǒng)啟停迅速且啟停成本較低，轉(zhuǎn)自:http://www.21ks.net因而系統(tǒng)每年總的運(yùn)行時(shí)間將對其經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生較大影響。系統(tǒng)年利用天數(shù)越長，設(shè)備利用效率越高，則分布式供能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益越好?？紤]到以上3種不確定因素的波動性，為了準(zhǔn)確評估對分布式電源經(jīng)濟(jì)效益的影響程度，還需要在經(jīng)濟(jì)效果評估中進(jìn)行敏感性分析[15]，為各市場主體提供更準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

　　2.6分布式電源投建對各利益主體經(jīng)濟(jì)效益的影響基于分布式電源的投建和運(yùn)營過程中涉及到多個利益相關(guān)者，且不同的投建模式對各利益相關(guān)者的影響也不同，本節(jié)主要研究合同能源管理模式下相關(guān)利益主體的經(jīng)濟(jì)效益及其利益訴求。a.節(jié)能服務(wù)公司側(cè)效益。節(jié)能服務(wù)公司按照合同規(guī)定投建分布式電源，并在合同期內(nèi)以一定的節(jié)能效益分享比例分享用戶側(cè)的節(jié)能效益，以回收其投資并獲取合理收益。其節(jié)能效益分享比例計(jì)算如下：b.用戶側(cè)效益。用戶側(cè)效益主要體現(xiàn)為節(jié)能效益，通過參與分布式電源的建設(shè)和運(yùn)行，在設(shè)備的壽命周期內(nèi)用戶每年其中，V軒t=[V-t，V+t]為用戶的年區(qū)間節(jié)能效益(元)。c.電網(wǎng)企業(yè)效益。分布式電源的投建在一定程度上減少了電網(wǎng)企業(yè)的售電量;另一方面，分布式電源一般建在負(fù)荷附近，降低了輸配電網(wǎng)損，緩建或避免了配電設(shè)施的投建。分布式電源的投建對電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益影響的分析如下：

　　3算例分析

　　以北京地區(qū)某三聯(lián)供分布式電源為例，其投建模式采取節(jié)能效益分享模式，由節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)投建和運(yùn)維，同時(shí)通過分享用戶的節(jié)能效益來回收投資。該供能系統(tǒng)采用燃?xì)廨啓C(jī)-余熱/直燃溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)聯(lián)合循環(huán)方案，初始投資895萬元，建設(shè)期為1a，設(shè)備壽命為20a，折現(xiàn)率取軇i=[8%，10%]，其基本參數(shù)見表1(根據(jù)運(yùn)行期內(nèi)數(shù)據(jù)的變化確定基本區(qū)間范圍)，分析在其投建和運(yùn)行過程中各方的經(jīng)濟(jì)效益?？紤]到三聯(lián)供分布式供能系統(tǒng)的特性，燃料費(fèi)用和運(yùn)維費(fèi)用為其主要的日常費(fèi)用支出，且系統(tǒng)的收益其中，R軒C，t=[RC-，t，RC+，t]、R軒H，t=[RH-，t，RH+，t]分別為第t年區(qū)間冷收益和區(qū)間熱收益(元);Q軒h=[Q-h，Qh+]、Q軒c=[Qc-，Qc+]分別為區(qū)間供熱量和區(qū)間供冷量(kW?h);h軌=[h-，h+]為區(qū)間年供應(yīng)小時(shí);p軌h=[p-h，p+h]、p軌c=[p-c，p+c]分別為區(qū)間供熱價(jià)和區(qū)間供冷價(jià)(元/(kW?h))。針對該分布式供能系統(tǒng)的投資效益分析如下。a.分布式供能系統(tǒng)的財(cái)務(wù)分析。根據(jù)表1中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用第2.4節(jié)中提出的財(cái)務(wù)分析方法可進(jìn)一步求得該分布式供能系統(tǒng)的基本經(jīng)濟(jì)效益數(shù)據(jù)，如表2所示。b.敏感性分析。敏感性分析是一種可行性分析方法，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析中常用來研究不確定因素的變化對項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生的影響。分布式供能系統(tǒng)的運(yùn)行過程中不確定因素對其經(jīng)濟(jì)效益的影響也存在差異，此處選擇電價(jià)和燃?xì)鈨r(jià)格2個可變因素，對分布式電源的動態(tài)投資回收期和內(nèi)部收益率進(jìn)行敏感性分析，考慮電價(jià)和燃?xì)鈨r(jià)格的變動對其產(chǎn)生的影響，敏感性分析結(jié)果如表3所示。從表3中可以看出，隨著電價(jià)降低幅度的增加，動態(tài)投資回收期逐漸增加，內(nèi)部回收率減小。當(dāng)電價(jià)降低10%時(shí)，動態(tài)投資回收期增加到[16.4，19.6]，內(nèi)部收益率減小到[0.084，0.114]，區(qū)間距離增大，且動態(tài)投資回收期的上限和內(nèi)部收益率的下限都接近于臨界值，說明電價(jià)繼續(xù)降低將會對項(xiàng)目的投資收益帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。同理，作為影響發(fā)電成本的重要因素，燃?xì)鈨r(jià)格上漲也將對項(xiàng)目的動態(tài)投資回收期和內(nèi)部收益率產(chǎn)生影響。c.分布式發(fā)電對不同利益主體的經(jīng)濟(jì)效益影響。假設(shè)節(jié)能服務(wù)公司與用戶簽訂的合同規(guī)定：在分布式供能系統(tǒng)20a的生命周期內(nèi)，參與分享前15a系統(tǒng)運(yùn)行效益，后5a將所有權(quán)交付給用戶。此外，對于電網(wǎng)企業(yè)，分布式電源的投建減少了其售電量進(jìn)而引起售電收益的減少，同時(shí)也減少了輸電網(wǎng)損和避免了輸電投資。假設(shè)區(qū)間降損率為[0.09，0.11]，區(qū)間年單位輸電設(shè)施投資額為[250，300]元/kW。各利益相關(guān)者的具體經(jīng)濟(jì)效益見表4。根據(jù)表4中所得結(jié)果，各相關(guān)利益者將會從自身利益出發(fā)做出投資決策，或采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊庾陨砝娴氖軗p。如節(jié)能公司將考慮在效益分享期內(nèi)合理確定節(jié)能效益分享比例，以有效回收投資;電網(wǎng)企業(yè)也將調(diào)整未來一段時(shí)期內(nèi)的輸電網(wǎng)投資計(jì)劃，以確保在自身利益不受損的情況下為用戶提供穩(wěn)定可靠的供電服務(wù)。d.不同投資模式間經(jīng)濟(jì)效益比較。針對第1種分布式電源投資模式———合同能源管理投資模式，其經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果見表4。如果本文算例采取第2種投資模式———電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電廠或新能源企業(yè)投資模式，電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電廠或新能源企業(yè)替代節(jié)能服務(wù)公司作為投資主體。結(jié)合本文算例分析，如果電網(wǎng)企業(yè)作為投資主體，考慮到投建分布式電源對其帶來的經(jīng)濟(jì)影響，電網(wǎng)企業(yè)在合同期內(nèi)要求的年節(jié)能效益分享比例不能小于[0.842，0.913]，該節(jié)能效益分享比例也是電網(wǎng)企業(yè)做出投資決策的基本出發(fā)點(diǎn)。如果本文算例采取第3種投資模式———用戶單方投資模式，投資主體和受益主體均為用戶自身，其考慮經(jīng)濟(jì)效益的方式較為單一，僅需分析分布式供能系統(tǒng)運(yùn)營期內(nèi)的成本效益(見文中表2)。但鑒于多數(shù)用戶在分布式電源投建、運(yùn)維方面的經(jīng)驗(yàn)不足，該種模式在實(shí)際中較少采用。

　　4結(jié)論

　　本文首先對分布式電源的投資模式作了簡要分析;然后考慮到投資和運(yùn)行過程中的不確定性因素，基于區(qū)間數(shù)理論對分布式電源的投建進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析;最后選取節(jié)能效益分享模式，以冷熱電三聯(lián)供分布式供能系統(tǒng)為例分析分布式電源投資的經(jīng)濟(jì)效益以及對各相關(guān)主體經(jīng)濟(jì)效益的影響，并選擇電價(jià)和燃?xì)鈨r(jià)格2個不確定因素對動態(tài)投資回收期和內(nèi)部收益率進(jìn)行敏感性分析。同時(shí)，結(jié)合算例對比分析不同投資模式下相關(guān)利益主體的經(jīng)濟(jì)效益。通過投資建設(shè)分布式供能系統(tǒng)，各相關(guān)利益主體通過不同的方式均獲取了一定利益，說明分布式電源是一項(xiàng)多方共贏的投資項(xiàng)目，將有助于推動分布式供能系統(tǒng)的發(fā)展。同時(shí)需注意到，分布式電源的投建和運(yùn)行過程中不確定因素較多，除依據(jù)理論研究之外，還需在實(shí)際中加強(qiáng)對分布式電源投建和運(yùn)行的監(jiān)管，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷推動分布式電源的發(fā)展。