輸配電價改革下電網(wǎng)公司實施需求側(cè)管理的成本-效益評估模型

張雪佼，王雁凌，楊爾薔

(1.國網(wǎng)天津東麗供電公司，天津 300300；2.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206)

0 引 言

電網(wǎng)公司實施電力需求側(cè)管理(DSM)有利于提升電力應(yīng)急保障能力、節(jié)約電源電網(wǎng)資源、消納可再生能源和提升用能管理水平，是適應(yīng)當前電力體制改革的迫切要求。

新電改形勢下，電網(wǎng)的盈利模式發(fā)生了變化[1-3]。在新的盈利模式下，電網(wǎng)公司實施需求側(cè)管理的成本和效益也發(fā)生了相應(yīng)的變化。迫切需要建立一套成本-效益評估模型，研究在新的盈利模式下實施需求側(cè)管理對電網(wǎng)公司的影響，為電網(wǎng)公司的自身發(fā)展、平衡需求側(cè)管理各參與方利益以及相關(guān)政策的制定提供依據(jù)。目前，深圳、蒙西、寧夏等地已經(jīng)試點輸配電價改革，并且出臺了一系列改革方案[4-5]，為研究新的盈利模式下需求側(cè)管理項目對電網(wǎng)公司的影響創(chuàng)造了條件。

目前，國內(nèi)外在需求側(cè)管理的影響方面已經(jīng)有了一定的研究[6-8]。文獻[9]從經(jīng)濟收益、環(huán)境效益、社會發(fā)展3個角度分別建立了需求側(cè)管理項目的評價指標體系。文獻[10-13]給出了傳統(tǒng)盈利模式下電網(wǎng)公司實施需求側(cè)管理的成本和效益模型，但模型已不完全適用于輸配電價改革之后的情況。文獻[14]建立了實施峰谷電價下的電網(wǎng)公司成本效益模型，并得到了益本比和凈收益兩項指標在不同移峰填谷電量下的變化曲線。但文中模型未考慮實施需求側(cè)管理后電網(wǎng)輸配電量的變化。

本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合輸配電價改革要求，確定了電網(wǎng)公司實施需求側(cè)管理的成本效益評價指標及其量化方法。以“可避免峰荷容量”和“新增輸配電量”為變量，根據(jù)輸配電價改革的監(jiān)管周期劃分短期和長期，采用成本效益分析法分別建立了在新的盈利模式下，電網(wǎng)公司實施DSM項目的短期評估模型和長期評估模型。并運用該模型得到某區(qū)域電網(wǎng)實施DSM項目的成本效益三維評估結(jié)果。

1 成本效益評價指標

1.1 成本指標

成本是指電網(wǎng)公司在需求側(cè)管理項目中計劃實施的支出費用，主要包括固定資產(chǎn)折舊、運維管理費用和對用戶的補貼。

① 固定資產(chǎn)折舊

為保證DSM項目的順利實施，電網(wǎng)公司需要投入相關(guān)的調(diào)度控制軟件系統(tǒng)、自動化設(shè)備、儀器儀表、通訊線路及設(shè)備、用電計量設(shè)備等固定資產(chǎn)。固定資產(chǎn)折舊是將這些新增加的固定資產(chǎn)原值按照年折舊率計提的費用。計算公式如下：

Z=G×β

(1)

式中：Z為固定資產(chǎn)折舊，萬元；G為固定資產(chǎn)原值，萬元；β為年折舊率。

年折舊率β采用平均年限法計算，計算公式如下：

年折舊率=(1-預(yù)計殘值率)/折舊年限×100%

(2)

其中，折舊年限根據(jù)輸配電固定資產(chǎn)的類別、設(shè)備運行環(huán)境和實際使用情況等因素確定。預(yù)計殘值率為固定資產(chǎn)原值的3%～5%。

②運維管理費用

運維管理費用E，即電網(wǎng)公司為保證需求側(cè)管理項目正常運行而新增加的維護、管理方面的費用，包括材料費、修理費、職工薪酬和宣傳等費用。單位：萬元。

③對用戶的補貼

對用戶的補貼是指電網(wǎng)公司為鼓勵電力用戶進行需求側(cè)響應(yīng)，給予用戶的資金補償。用戶補貼與可避免峰荷容量成正比。計算公式如下：

B=α×ΔP

(3)

式中：B為用戶補貼，萬元；ΔP為可避免峰荷容量，kW；α為補貼因子，萬元/ kW。

1.2 效益指標

效益指標是指電網(wǎng)公司通過實施需求側(cè)管理節(jié)約的成本或增加的收入，短期效益主要包括容量效益、電量效益和服務(wù)績效獎勵；長期效益主要包括準許收益和服務(wù)績效獎勵。

①容量效益

容量效益是指電網(wǎng)公司由于實施了需求側(cè)管理項目，削減了高峰負荷，從而避免的新建變電站和輸配電線路的容量成本。將總的可避免容量成本按照折現(xiàn)率攤銷到壽命期的每一年，即為年容量效益，計算公式為

R=γ×ΔP×rA

(4)

rA=i(1+i)n/[(1+i)n-1]

(5)

式中：R為容量效益，萬元；γ為新建變電站和輸電線路的單位成本，萬元/kW；ΔP為可避免峰荷容量，kW；rA為資本回收系數(shù)；n為變電站和輸配電線路的折舊年限；i為年利率。

②電量效益

電量效益是指在DSM項目中，由于輸配電量的增減而給電網(wǎng)帶來的收益變化。當輸配電量增加時，電量效益為正，反之，電量效益為負。論文以新增輸配電量ΔQ為變量，若通過實施DSM，輸配電量增加，則ΔQ為正值；反之，若輸配電量減少，則ΔQ為負值。電量效益的計算公式為

D=λ0×ΔQ

(6)

式中：D為電量效益，萬元；λ0為平均輸配電價，萬元/kWh；ΔQ為新增輸配電量，kWh。

③服務(wù)績效獎勵

是指電網(wǎng)實施需求側(cè)管理超過規(guī)定目標后，適當給予獎勵，反之予以懲罰[4]。計算公式如下：

M=ρ×(ΔP-δP)

(7)

式中：M為服務(wù)績效獎勵，萬元；ρ為獎勵因子，萬元/kW；δP為規(guī)定的削減峰荷容量目標值，kW。

④準許收益

根據(jù)文獻[5]，電網(wǎng)的準許收入=準許成本+準許收益+稅金。準許收益是指電網(wǎng)可計提收益的有效資產(chǎn)乘以加權(quán)平均資本收益率[5]。

S=G×η

(8)

式中：S為DSM項目的準許收益，萬元；G為DSM項目可計提收益的有效資產(chǎn)，即DSM項目投入的固定資產(chǎn)原值，萬元；η為加權(quán)平均資本收益率，由權(quán)益資本收益率、債務(wù)資本收益率和資產(chǎn)負債率計算得到[5]。

2 成本-效益評估模型

論文采用成本效益法，計算出總成本和總效益，進而計算出益本比和凈收益，得到評價結(jié)果。根據(jù)文獻[4]輸配電價的監(jiān)管周期為3 a，在一個監(jiān)管周期內(nèi)，輸配電價是固定不變的。而在進入下一個監(jiān)管周期時，需要重新核定準許收入和輸配電量，計算出新的輸配電價。長期來看，輸配電價是變化的。由此，監(jiān)管期內(nèi)外的收益模型不同，本文以監(jiān)管周期以內(nèi)為短期，監(jiān)管周期以外為長期，分別建立短期成本效益評估模型和長期成本效益評估模型。

2.1 短期成本效益評估模型

①短期總成本CS

CS=Z+E+B

(9)

式中：Z為固定資產(chǎn)折舊，萬元；E為運維管理費用，萬元；B為用戶補貼，萬元。

②短期總收益BS

BS=R+D+M

(10)

式中：R為容量效益，萬元。

③短期益本比和凈收益

短期益本比RS：

(11)

短期凈收益PS：

PS=BS-CS=R+D+M-Z-E-B=

γ×ΔP×rA+λ0×ΔQ+ρ×(ΔP-δP)-

G×β+E+α×ΔP

(12)

2.2 長期成本效益評估模型

當需求側(cè)管理的實施周期超過一個監(jiān)管期時，輸配電價將被重新核定。此時應(yīng)根據(jù)文獻[4]規(guī)定的準許成本和準許收益的計算方法，建立需求側(cè)管理的長期成本效益評估模型。

①長期總成本CL

CL=Z+E+B

(13)

②長期總收益BL

BL=CL+S+M

(14)

式中：CL、S分別為DSM項目的準許成本和準許收益，萬元；M為服務(wù)績效獎勵，萬元。

③長期益本比和凈收益

長期益本比RL：

(15)

長期凈收益PL：

PL=BL-CL=G×η+M=G×η+

ρ×(ΔP-δP)

(16)

④輸配電價

深圳試點改革中關(guān)于輸配電價的核定辦法：輸配電價總水平等于輸配電總準許收入除以總輸配電量[4]。據(jù)此分析實施需求側(cè)管理對電網(wǎng)輸配電價的影響，建立輸配電價的影響模型。

(17)

式中：λ1為考慮DSM項目影響后的平均輸配電價，萬元/kWh；I1為考慮DSM項目影響后的準許收入，萬元；Q1為考慮DSM項目影響后的輸配電量，kWh；I0為原準許收入，萬元；ΔT為考慮DSM項目影響后的稅收變化，萬元；λ0為原平均輸配電價，萬元/kWh；Q0為原輸配電量，kWh；θ為稅收因子，即每度電征收的稅收、政府性基金及附加等，元/ kWh。

進一步整理，得到考慮DSM項目影響后的平均輸配電價：

(18)

3 實例分析

以某區(qū)域電網(wǎng)的實際運行情況為例，該區(qū)域電網(wǎng)的最大負荷為880.86MW，最小負荷為678.5MW，平均負荷為790.31MW?！翱杀苊夥搴扇萘俊钡淖畲笾等∽畲筘摵膳c平均負荷之差，為90.55 MW；最小值取0MW。年輸配電量為6 923 127MWh；“新增輸配電量”的變化區(qū)間端點取年輸配電量的±1.5%，即[-103 847, 103 847]MWh。

3.1 短期成本效益分析

由于電網(wǎng)在DSM項目中投入的固定資產(chǎn)多為調(diào)度自動化、通信、計量等設(shè)備，取折舊年限為8 a，預(yù)計殘值率為5%，由公式(2)計算出年折舊率β為11.875%。固定資產(chǎn)原值G為1 000萬元；運維費用E為350萬元/a；補貼因子α為100元/kW；稅收因子θ取0.05元/kWh。

假設(shè)新建變電站和輸電線路的單位成本γ為3 500元/kW；變電站和輸配電線路的折舊年限n取20 a；年利率i取6.4%；平均輸配電價λ0為0.138 6元/kWh；獎勵因子ρ為200元/kW；削減峰荷容量目標值δP為5MW。

運用公式(9)～(12)，得到短期成本效益評估的三維評價結(jié)果，益本比如圖1所示，凈收益如圖2所示。

圖1 短期益本比三維評估結(jié)果

圖2 短期凈收益三維評估結(jié)果

由圖1、圖2可知：隨著“可避免峰荷容量”和“新增輸配電量”的增加，益本比和凈收益均逐漸增大。在參考平面之上的部分，益本比大于1、凈收益大于0，表明此時電網(wǎng)獲得的收益大于成本，該需求側(cè)管理項目可行，電網(wǎng)從中獲得積極地影響；在參考平面之下的部分，益本比小于1、凈收益小于0，表明此時電網(wǎng)獲得的收益小于成本，該需求側(cè)管理項目不可行，電網(wǎng)將從中損失經(jīng)濟效益。

3.2 長期成本效益分析

①益本比和凈收益

DSM項目可計提收益的有效資產(chǎn)G為1 000萬元；取權(quán)益資本收益率為8.41%、債務(wù)資本收益率為7.86%、資產(chǎn)負債率為50%，計算得加權(quán)平均資本收益率η為8.135%；其余所需指標數(shù)據(jù)同3.1節(jié)。

運用公式(13)～(16)，得到長期成本效益評估的三維評價結(jié)果，益本比如圖3所示，凈收益如圖4所示。

圖3 長期益本比三維評估結(jié)果

圖4 長期凈收益三維評估結(jié)果

由圖3、圖4可知：益本比和凈收益隨著“可避免峰荷容量”的增加而增大，但增大的幅度有限。凈收益和益本比與輸配電量無關(guān)。經(jīng)計算：當“可避免峰荷容量”等于0.932 5MW時，益本比等于1，凈收益等于0萬元。當“可避免峰荷容量”大于0.932 5MW，無論 “輸配電量”增加還是減少，益本比和凈收益均在參考平面之上，即益本比大于1、凈收益大于0，表明此時電網(wǎng)獲得的收益大于成本，電網(wǎng)從需求側(cè)管理項目中獲得正的經(jīng)濟效益。

②輸配電價

由公式(18)計算輸配電價隨“可避免峰荷容量”和“新增輸配電量”的變化情況，如圖5所示。

圖5 輸配電價變化情況

由圖5可見，輸配電價隨著“可避免峰荷容量”的增加而增大；隨著“新增輸配電量”的增加而減小。

4 結(jié)束語

本文確定了電網(wǎng)公司實施需求側(cè)管理的成本指標和效益指標，提出了指標量化方法，并建立了成本效益評估模型。

①以“可避免峰荷容量”和“新增輸配電量”為變量建立電網(wǎng)的成本效益評估模型，對多種需求側(cè)管理策略和措施具有普適性。

②以輸配電價改革的監(jiān)管周期為時間節(jié)點劃分短期和長期，根據(jù)短期效益指標和長期效益指標的不同核算方法，分別建立短期成本效益評估模型和長期成本效益評估模型，使模型更具有客觀性。

③運用本文模型對某區(qū)域電網(wǎng)實施需求側(cè)管理的成本效益進行評估，分別得到了短期和長期成本效益的三維評估結(jié)果，驗證了模型的有效性。

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