并网型微电网业务投资效益评估方法研究_华晟辉.pdf

72http:/电 力 勘 测 设 计第7期DOI：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2023.07.014并网型微电网业务投资效益评估方法研究华晟辉，夏敏浩，张铭泽，李新聪(国网上海市电力公司经济技术研究院，上海 200233)摘要：并网型微电网项目的投资效益评估是项目前期开展的重要工作，并网型微电网项目兼具垄断性业务和竞争性业务特点，同一个项目也可能存在电源、配电部分等多个投资主体，导致其投资效益评估方法较为复杂。根据其业务特征研究了不同的投资及成本回收模型，并提出了并网型微电网业务投资效益评估方法。利用经典的项目经济性评价模型，结合并网型微电网业务监管政策的特殊性确定了模型边界条件，结合微电网的典型应用场景和技术特征，最终建立了一套适用于并网型微电网业务的投资效益评估方法。关键词：并网型微电网；垄断性业务；竞争性业务；投资效益评估方法中图分类号：TM-9 文献标志码：A 文章编号：1671-9913(2023)07-72-05Investment Benefit Evalution Method of Business on Grid-connected MicrogridHUAShenghui,XIAMinhao,ZHANGMingze,LIXincong(State Grid Shanghai Electric Power Company institute of Economics and Technology,Shanghai 200233,China)Abstract:Theinvestmentbenefitevaluationofgrid-connectedmicrogridprojectsisanimportantworkcarriedoutintheearlystageoftheproject,grid-connectedmicrogridprojectshavethecharacteristicsofmonopolybusinessandcompetitivebusiness,andthesameprojectmayalsohavemultipleinvestmententitiessuchaspowersupplyandpowerdistribution,sothattheinvestmentbenefitevaluationmethodismorecomplicated.Inthisstudy,differentinvestmentandcostrecoverymodelsarestudiedaccordingtotheirbusinesscharacteristics,andaninvestmentbenefitevaluationmethodforgrid-connectedmicrogridbusinessisproposed.Usingtheclassicprojecteconomicevaluationmodel,combinedwiththeparticularityoftheregulatorypolicyofgrid-connectedmicrogridbusiness,themodelboundaryconditionsaredetermined,andthetypicalapplicationscenariosandtechnicalcharacteristicsofmicrogridarecombinedtofinallyestablishasetofinvestmentbenefitevaluationmethodssuitableforgrid-connectedmicrogridbusiness.Keywords:grid-connectedmicrogrids;monopolybusiness;competitivebusiness;investmentbenefitevalutionmethod*收稿日期：2022-10-21 第一作者简介：华晟辉(1995)，男，工程师，从事配电网规划工作。基金项目：国家电网有限公司科技项目(SGSHJY00GPJS2200197)0 引言随着“双碳”目标的提出以及我国电力系统中新能源装机比例的持续增高，传统电力系统模式难以满足低碳化电力系统高比例新能源、高比例电力电子设备、低系统转动惯量特点所需安全、经济的运行要求，在此背景下，新型电力系统应运而生。新型电力系统的本质是实73并网型微电网业务投资效益评估方法研究http:/ 技术经济 第7期 现更高水平的电力发展，构建更高水平的清洁低碳、安全可靠、经济高效的现代电力工业体系1。微电网是分布式发电供电系统集成技术的核心，也是分布式发电大规模工业化应用的关键。新能源通过分布式发电以微电网接入配电网，将推动我国传统电网向智能电网过渡2-3。根据项目是否与电网存在电气连接，微电网可以区分为并网型微电网和离网型微电网。微电网的典型应用场景主要包括海岛微电网、偏远地区微电网以及城市地区微电网项目。其中海岛微电网和偏远地区微电网由于地理环境限制，更适合开展离网型微电网业务。城市地区微电网更适合开展并网型微电网业务获取更丰富的收益，是目前商业化微电网最重要的组成部分。随着双碳战略的实施，并网型微电网项目投资需求越来越大。由于微电网“源网荷储”的投资机制，其兼具垄断性业务和市场竞争性业务特征。就项目本身而言，其配电部分属于一般意义上的垄断性业务，光伏、储能等其它部分又属于一般意义上的竞争性业务；就投资主体而言，可能会出现多类主体共同投资微电网项目的情况出现，经济性评价模型需要适应多主体投资的特点。上述特点均增加了并网型微电网投资效益评估的复杂性。根据目前微电网项目开展情况4分析，经济性是掣肘新能源微电网项目开展的重要原因，目前我国发布的关于微电网的相关技术标准主要针对工程规划及设计层面，缺乏对并网型微电网业务特征的考虑，缺少与并网型微电网项目业务特征相适应的投资效益评估方法。因此，为推动我国并网型微电网的健康发展，亟需建立一套充分考虑投资主体多样化需求以及垄断性业务、竞争性业务分开核算需求的投资效益评估方法，以指导并网型微电网业务投资效益分析与投资决策。1 并网型微电网并网型微电网兼具垄断性业务和竞争性业务的共同特征。并网型微电网是一种适应分散电力需求和资源分布，延缓输、配电网升级换代所需的巨额投资的一种多样化供能方式，主要由电源、其他供能设施、配电网和储能组成。推进并网型微电网建设试行办法赋予了微电网主体第二类售电公司(拥有配电网经营权的售电公司)身份。在业务方面，配电投资及运营服务是并网型微电网提供的基础服务，而配电服务具备一定的天然垄断性，属于垄断性业务；并网型微电网中的光伏、储能等业务又属于市场化的竞争性业务，同时还能开展售电服务、辅助服务和供冷供热等市场化增值服务，以上业务均属于一般意义上的市场化竞争性业务。对于其垄断性业务和竞争性业务，在进行投资、成本核算时有两种模式：1)模式一：考虑两类业务主体成本和收益分开核算，单独建立投资效益分析模型；2)模式二：当不严格考虑其业务特点区分时，两类业务投资成本和收益统筹考虑。需要注意的是，在实际项目中，上述垄断性业务和竞争性业务可由统一主体实施，也可以由不同主体实施。在各模式下，对应环节的收益归属于其设施投资主体。对于并网型微电网项目最普遍的多元化投资现象体现在项目电源与电网部分投资主体不一致。因此需要探讨考虑微电网项目竞争性电源业务与其他业务分开核算/统筹考虑两种模式下的经济性评价方法。电源部分由其他主体投资或者需分别核算时，项目中电源电量的售电服务收益将归属于电源投资主体，配电运营收益计入配电投资主体；电源与其他部分由同一主体投资时，且不具备分开核算条件或必要性时，二者统筹考虑，项目整体收益整体计入运营主体的收益。2 并网型微电网营收模式分析为建立并网型微电网经济性评价模型，首先需要厘清其营收模式的商业逻辑。对于并网型微电网，相应的政策机制将极大程度影响项目的营收模式5-6。针对并网型微电网各营收模式分析如下。2.1 配电服务配电服务费是指电网企业作为回收电网投资和运行维护产生的费用，并获得合理的资产回报而收取的费用，属于垄断性业务。相关政策明确了微电网第二类供电主体身份，因此并网型74http:/电 力 勘 测 设 计第7期微电网项目配电服务费将遵循政府核定的配电价格，在配电价格核定前，暂按电力用户接入电压等级对应的省级电网输配电价扣减微电网与省级电网接入点最高电压等级的输配电价收取。2.2 售电服务售电服务是并网型微电网项目的重要收益来源，该业务属于市场竞争性业务，存在由除微电网运营主体外其他主体投资运营的可能。供电范围内用户电量获取主要有两种渠道：一是微电网内分布式电源通过配电设施直接向网内用户供电7，这种情况下，源网荷应达成长期用能协议；二是在承担与外部电网交易电量的输配电费用的前提下，按市场规则参与电力市场交易或与当地电网公司开展购电业务从微电网外部购电。第一种渠道下，由于项目无需向上级电网缴纳输配电费，用户的整体输配电价格将大大降低，而面向用户的零售电价在不高于传统购电模式下的用户目录电价，项目即将获得更高的售电服务收益;第二种渠道下，主要针对微电网内部电量不足的部分向市场上购电。2.3 辅助服务辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行，保证电能质量，除正常电能生产、输送、使用外，由发电企业、电网经营企业和电力用户提供的服务，包括：一次调频、自动发电控制、调峰、无功调节、备用、黑启动服务等。并网型微电网内部含有多种分布式电源、储能、负荷，通过对可控电源的出力调节、负荷中断、调节和时移等措施，可以为电网提供调峰服务，通过对柔性负荷、储能等单元调节能力的分析，可以对并网型微电网调节能力进行量化评估，从而参与辅助服务市场。该业务需要统筹考虑微电网“源网荷储”管控，以类似于虚拟电厂聚合资源的方式进行。2.4 增值服务除上述业务外，微电网运营者可以凭借为各类用户提供供配电服务的优势，提供其他有偿增值服务获得额外收益，包括综合能源服 务8、高可靠性服务等。3 并网型微电网投资效益分析方法传统投资模式仅需依据项目现金流确定项目总投资、总成本、总收益和评价指标即可，而并网型微电网由于存在多元化主体投资的可能或垄断性业务、竞争性业务分开核算的需求，需要根据“源网荷储”各环节不同的投资方式综合考虑，另外为了更好地分析微电网项目收益情况，需要参考微电网技术特点针对性地设定财务评价关键指标与其重要参数。模型中的重要参数包括并网型微电网项目总投资、总成本和总收益，通过以上参数，能够得到并网型微电网项目一系列财务评价关键指标。考虑到并网型微电网多元化主体或垄断性业务、竞争性业务分开核算的需求，在模型中引入判断系数，当并网型微电网电源部分由其他主体投资或单独核算时，电源项目的投资、收益单独开列，取 0，但项目运营主体需要支付内部购电成本；当并网型微电网内部电源与其他部分由同一主体投资时，微电网业务的电源建设投资计入微电网项目总投资中，取 1，在这种情况下，项目运营主体无需花费内部购电成本。3.1 并网型微电网项目总投资微电网项目总投资 B 反映项目投资规模，由三个部分组成，分别为建设投资、建设期间的利息和为保障项目初期运行的流动资金。微电网项目总投资 B 如式(1)式(3)所示：B=Bj+Bi+Bf(1)Bj=BS+Bg+Bp+Bb(2)Bi=Bsi+Bgi+Bpi+Bbi(3)式中：Bj为建设投资；Bi为建设期间的利息；Bf为保障项目初期运行的流动资金；Bs为电源建设投资；Bg为其他供能设施(除发输配电设施外)建设投资；Bp为配电网建设投资；Bb为储能建设投资；Bsi、Bgi、Bpi和 Bbi分别为电源、其他供能设施、配电网、储能设施建设期间的利息。3.2 并网型微电网项目总成本项目总成本可分解为固定成本和可变成本，其中可变成本中的内部购电成本构成将根据电75并网型微电网业务投资效益评估方法研究http:/ 技术经济 第7期 源投资主体不同而变化。3.2.1 固定成本固定成本指在一定范围内与产量变化无关，其费用总量固定的成本，一般包括折旧费、修理费、工资及福利费、摊销费、财务费用及其他费用。对于微电网项目，在计算折旧费时，需要考虑电源、储能、其他供能设施和配电网等各项固定资产投资的折旧费用，计算时需考虑对应折旧率。3.2.2 可变成本可变成本指随产量变化而变化的成本，对于微电网项目，除了微电网内新能源为用户供电外，运营方也会通过布局分布式天然气项目园区提供热、冷、电等服务，另外微电网也会通过电力市场向外部用户购电。根据投资成本是否与电源成本分开核算的条件，微电网项目的可变成本 F 如式(4)所示：F=Fm+Fi+Fd+-1 Fs(4)式中：Fm为材料费；Fi为微电网内部原料消耗成本，包括天然气等；Fd外部购电成本；Fs为内部购电成本。3.3 并网型微电网项目总收益项目总收益可分为售电服务收益、配电服务收益、辅助服务收益和增值服务收益。3.3.1 售电服务收益根据目前并网型微电网项目开展情况，主要以协商价格售电，余电部分保障性收购上网方式为主，将以此为边界条件计算参数。并网型微电网项目售电服务收益如式(5)所示：SDG=ki=1 EiPi+EcPc(5)式中：SDG为微电网项目年内的售电收入；Ei为i 用户年内用电量；Pi为 i 用户用电协商价格；k为区域内电力用户数量；Ec为年内微电网余电上网电量；Pc为微电网项目当地燃煤标杆上网电价。3.3.2 配电服务收益本研究的微电网项目配电服务收益参考同为第二类售电公司的增量配电网：在微电网购电时，若政府并未核定微电网项目输配电价，将用户电压等级与微电网接入点电压等级对应的省级输配电价价差作为配电服务收益，若政府核定微电网项目输配电价，以政府核定的输配电价为准。由于用户电压等级是区分用户配电服务价格的主要因素，因此考虑微电网项目的配电服务收益由各电压等级用户配电费组成。并网型微电网项目配电服务收益如式(6)所示：Sp=ki Si(6)式中：Sp为微电网项目的配电费收益；Si为向不同电压等级用户收取的配电费；k 为区域内用户不同电压等级数量。3.3.3 辅助服务收益通过对可控电源的出力调节、负荷中断、调节和时移等措施，并网型微电网能够参与的辅助服务包括调频辅助服务、调峰辅助服务，AVC辅助服务和黑启动辅助服务，如式(7)所示。IF=IAGC+IPS+IAVC+IBS(7)式中：IF为微电网项目辅助服务收益；IAGC为调频辅助服务收益；IPS为调峰辅助服务收益；IAVC为 AVC 辅助服务收益，包括容量补偿和效果补偿两种方式；IBS为黑启动辅助服务收益。3.3.4 增值服务收益除了微电网传统业务外，微电网运营者为各类用户提供的有偿增值服务获得额外收益，微电网项目的增值服务收益如式(8)所示：G=ki=1 Gi(8)式中：G 为微电网项目一年内增值服务收益；Gi为第 i 类增值服务项目一年内收益；k 为微电网项目开设的增值服务类型数量。3.4 并网型微电网项目财务评价关键指标并网型微电网项目将选取项目内部收益率和盈亏平衡点作为微电网项目财务评价的关键指标。而不将财务净现值、项目投资回收期作为评价的主要考虑指标。76http:/电 力 勘 测 设 计第7期财务净现值并不能体现并网型微电网的投资效率。并网型微电网的建设方案相比于传统电力类项目，将充分结合对用户灵活性资源的管理、外部电力市场的应用而设计微电网的工程方案。财务净现值不能完全体现投资效率，可能影响对于建设方案的优化比选。并网型微电网可能因为内部用户的入驻情况，存在各类电源项目、配电项目分期投资情况。而投资回收期指标主要针对项目投资的第一年开始计算的指标，与微电网分期投资的实际情况并不符合。其指标结果的计算可能导致影响项目投资效益的真实性判断。3.4.1 内部收益率财务内部收益率(FIRR)指能使项目计算期内净现金流量现值累计等于零时的折现率，按式(9)计算。nt=1(CI-CO)t(1+FIRR)-t=0(9)式中：n，t 为项目计算期，a；CI 为现金流入量，万元；CO 为现金流出量；(CO-CI)t为第 t 期的净现金流量，其中 CI 现金流入包括营业收入、补贴收入、固定资产增值税抵扣和回收固定资产余值。当并网型微电网垄断性业务和竞争性业务统筹考虑时，营业收入包含售电服务、配电服务、辅助服务和增值服务带来的收益。相反，若分开核算时，其垄断性收入仅包括配电服务收益，其它均应纳入到市场化业务收益中。3.4.2 盈亏平衡点盈亏平衡点是指项目亏损收益的分界点，该指标用于分析项目不确定性。对于并网型微电网而言，无论是否分开核算内部的电源投资与收益，其内部新能源电源的发电量将影响整个微电网的售电收益，对于微电网经济效益影响较大，因此将考虑以新能源发电量作为分析项目盈亏平衡点指标并以此进行计算。按式(10)计算：BEPp=CF 100%Pp-CU-TU (10)式中：BEPp 为微电网项目按电量计算的盈亏平衡点；CF为年固定成本；Pp为单位电量收入；CU为单位可变成本；TU为年税金及附加。4 结语城市地区微电网是并网型微电网的主要应用场景。就并网型微电网而言，配电服务及售电服务作其基本盈收业务，还可以尝试参与辅助服务市场，提供调峰、调频、AVC、黑启动服务，也可以根据不同用户的实际需求，开展多种增值服务。进行并网型微电网项目经济性评价时，考虑到项目各部分投资主体的多样性或垄断性、竞争性业务分开核算的需求，本文提出的引入判断函数的投资效益评估方法，能够解决项目不同投资模式下投资效益评估问题。同时，本文提出的项目投资、成本、收益和评价指标均充分考虑了并网型微电网技术特征和市场监管特征。本文提出并网型微电网商业模式，以及相应的微电网经济性评价方法，将为并网型微电网投资业务提供参考，能有效提高投资微电网的市场积极性，促进了能源清洁高效利用，对完成“双碳”目标，推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。参考文献1 王鹏，王冬容，朱玥荣.论能源民主集中和“双碳”目标的推进J.中国电力企业管理，2021(22)：28-31.2 谢开，刘永奇，朱治中，等.面向未来的智能电 网J.中国电力，2008，41(6)：19-22.3 吕淼.综合能源服务业是否该采用特许经营方式J.能源，2019，124(4)：85-89.4 李曈.并网型微电网项目的综合评价研究D.北京：华北电力大学，2020.5 吴俊宏.并网型微电网商业化发展要有相适应的政策机制J.中国电力企业管理，2018(34)：30-31.6 吴俊宏.促进微电网发展还需三大创新N.中国能源报，2020-02-24(4).7 张东，刘甲琛，夏艺歌，等.风力发电无储能型微电网能量管理方法研究J.电力勘测设计，2021(6)：79-84.8 徐怡，郭一，刘晓彤.电力行业新业态投资机会及风险研究J.电力勘测设计，2022(4)：30-34.(编辑 魏俊)