楊 敏，趙 楠，蘆 政，趙 敏，陳 丹，全璐瑤

(1.國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，北京 100070)(2.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

電網(wǎng)基建項目屬于典型的國家基礎(chǔ)建設(shè)項目，是服務(wù)國計民生的基建服務(wù)項目。而我國的國家基礎(chǔ)建設(shè)項目采用民生需求驅(qū)動的投資戰(zhàn)略方針，而非經(jīng)濟效益驅(qū)動的投資戰(zhàn)略方針，因此傳統(tǒng)的基于經(jīng)濟效益的投資評估體系在電網(wǎng)基建項目中難以得到有效應用[1]。但單純評價社會效益無法保障投資執(zhí)行階段的企業(yè)化運作，因此在輸電線路評價模型中引入復合評價模型，整合需求熱力圖法、需求矢量圖法、帶補貼的經(jīng)濟效益評價法等對電網(wǎng)基建項目精準投資評估體系進行優(yōu)化研究，以求得到更貼近項目實際表現(xiàn)的評估體系[2]。

1 個案基本情況

某市為5縣2區(qū)2開發(fā)區(qū)的行政布局，該市電網(wǎng)公司下轄500 kV變電站4座、220 kV變電站12座、110 kV變電站31座、35 kV變電站162座，10 kV回路已經(jīng)完全實現(xiàn)了全拉手-環(huán)形回路布局，屬于智能電網(wǎng)建設(shè)較先進的城市電網(wǎng)公司。2018年，該市農(nóng)用電負荷占比約22.4%，工業(yè)電負荷占比約57.3%，當前該市電網(wǎng)公司正加大推進基于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃的電網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)建設(shè)。

2019年2月，該市擬在下轄某縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)中規(guī)劃一座35 kV新建變電站，電源來自本縣2座110 kV變電站和臨縣1座220 kV變電站的35 kV回路。含電源回路在內(nèi)，該項目計劃投資2.6億元，服務(wù)面積內(nèi)涵蓋鄉(xiāng)鎮(zhèn)3個，覆蓋人口12.4萬人，基于民生視角下人均投資2 096.77元。該項目選址方案共有3個，分別位于該3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)核心街道周邊。

采用上述復合評價模型，分別采用需求熱力圖法、需求矢量圖法、帶補貼的經(jīng)濟效益評價法等3種方法對該項目作出投資評估，并比較評估結(jié)果[3]。

需求熱力圖法指將評價區(qū)域內(nèi)的截面用電負荷進行數(shù)據(jù)投影，用電負荷最大的區(qū)域評價為1，用電負荷最小的區(qū)域評價為0，在時域區(qū)間內(nèi)累加多個評價截面，最終得到不同區(qū)域的用電熱度。需求熱力圖法可以直觀反映出一個區(qū)域的實際用電負荷在考察區(qū)域內(nèi)的實際占比。在投資評估過程中，并非熱力圖評價得分較低的區(qū)域才具有投資適應性，該結(jié)果需要與需求矢量圖法聯(lián)合使用才可以得到合理的適用結(jié)果,即在一個區(qū)域內(nèi)熱力圖評價得分較低但矢量圖指向性較強的區(qū)域，可以得到較高的投資評估結(jié)果[4]。

需求矢量法通過在評價區(qū)域內(nèi)分析各條線路在評價截面內(nèi)的負荷流量，按照時域區(qū)間上輸電負荷矢量進行帶矢量累加數(shù)據(jù)，從而評價評估區(qū)域內(nèi)的用電矢量狀態(tài)，進而判斷該區(qū)域內(nèi)是否存在用電不均衡現(xiàn)象[5]。

上述2種評價方法為基于民生需求和社會效益的評價方法。而帶補貼的經(jīng)濟效益評價方法，是在傳統(tǒng)經(jīng)濟效益評價方法的基礎(chǔ)上，將基于民生的政府補貼單獨計入收入項，從而得出補貼前后的經(jīng)濟效益差異。

2 需求熱力圖法評估過程及結(jié)果

首先，在一定時間周期內(nèi)獲得該區(qū)域的截面負荷數(shù)據(jù)，即在指定時間點上，觀察相關(guān)區(qū)域的實際負荷P,Q值[6]。

在此基礎(chǔ)上，對P,Q值分別取minmax結(jié)果，如式(1)所示：

(1)

式中：FPj(i)和FQj(i)分別為P值和Q值經(jīng)過minmax線性重投影提取后的結(jié)果；Pi,Qi分別為時間截面上第i個考察區(qū)域內(nèi)的有功負荷和無功負荷；Pmin,Qmin分別為該考察時間截面上所有考察區(qū)域內(nèi)的有功負荷最小值和無功負荷最小值；Pmax,Qmax分別為該考察時間截面上所有考察區(qū)域內(nèi)的有功負荷最大值和無功負荷最大值。

在該評估過程中，將轄區(qū)內(nèi)所有10 kV變電所中10 kV線路的計量結(jié)果列為計量考察目標。假定每小時考察一次上述熱力圖截面數(shù)據(jù)分布情況，即每天考察24次截面數(shù)據(jù)，每周考察168次截面數(shù)據(jù)，每年考察8 760次截面數(shù)據(jù)。對一般用電區(qū)域的用電負荷波動周期來說，用電負荷波動周期分為伴隨居民生活作息規(guī)律的日周期和周周期以及伴隨季節(jié)驅(qū)動的用電負荷周期變化的年周期。季節(jié)驅(qū)動指數(shù)據(jù)沿時序周期性變化過程中，因變量變化周期與季節(jié)周期吻合度較高的數(shù)據(jù)，認為該數(shù)據(jù)受到季節(jié)相關(guān)因子驅(qū)動。與上述季節(jié)驅(qū)動概念相關(guān)的時序周期驅(qū)動概念，包括日驅(qū)動、周驅(qū)動、月驅(qū)動、年驅(qū)動等。對當日數(shù)據(jù)進行累加后，可以平衡日周期對電力負荷變動的影響，同理，也可以對周周期和年周期進行累加，以平衡相應的周期影響[7]。

其累加方式采用算數(shù)平均數(shù)法，以防止因為累加大量數(shù)據(jù)導致峰值過高的情況，詳見公式(2)：

(2)

式中：F∑P(i,j)為第i個觀察區(qū)域內(nèi)所有與觀察區(qū)域i相關(guān)的j時間點上的P值算數(shù)平均值；F∑Q(i,j)為第i個觀察區(qū)域內(nèi)所有與觀察區(qū)域i相關(guān)的j時間點上的Q值算數(shù)平均值；N1為第i個觀察區(qū)域的考察周期數(shù)，分別令N1=24、168、8 760，用于平衡不同用電周期對負荷評價結(jié)果的影響；N為所有N1的累加值；B為區(qū)域內(nèi)需要考察的節(jié)點數(shù)。

因為上述計算方式，不同考察節(jié)點在不同上級區(qū)域內(nèi)的熱力值結(jié)果有較大差異，如鄉(xiāng)鎮(zhèn)A在所屬全縣、所屬市鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域、所屬市全境等區(qū)域的熱力值表達結(jié)果不同，所以對不同上級區(qū)域進行熱力值綜合統(tǒng)計，可得到相應結(jié)果。本文以該市電網(wǎng)整體架構(gòu)為上級地區(qū)，考察3個被評估鄉(xiāng)鎮(zhèn)，得到的評價結(jié)果見表1。

表1 熱力圖法評價結(jié)果表(F因子)

由表1可知，該市城鄉(xiāng)用電負荷差距較大，且該縣用電負荷熱力占比在全市中仍未達到1.000以上，即其無法達到全市平均水平，而評估中3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的用電負荷量，不僅在該縣中處于落后地位，同時還落后于全市的市屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的用電負荷量。其中，落后程度最大的是鄉(xiāng)鎮(zhèn)B。由此可知，單純使用熱力圖法進行評價時，鄉(xiāng)鎮(zhèn)B的農(nóng)電建設(shè)需求更為強烈。

3 需求矢量圖法評估過程及結(jié)果

需求矢量圖主要用于考察用電負荷的整體走向。高壓負荷以110 kV變電站輸出電能為矢量，即35 kV變電站中來自110 kV變電站的輸入矢量；低壓負荷為35 kV變電站的輸出矢量，指向所有相關(guān)的10 kV用電點。矢量方向為電力GIS(geographic information system for electric power system)中相關(guān)變電站的節(jié)點中心點坐標連線方向[8]。

110 kV輸出的線路多為專線布局，即110 kV線路分別向多個35 kV變電站供電，而35 kV變電站的電源回路卻是來自多個110 kV變電站的35 kV輸出線路。因此對35 kV回路的矢量化相對簡單，只需要將對應的35 kV回路對應到等效回路中即可。而10 kV線路一般采用拉手回路或者環(huán)形回路，即多個35 kV變電站同時向多個10 kV變電接入設(shè)備進行供電，此時需要根據(jù)多個回路的實際負荷進行加權(quán)分解。其絕對值部分如式(3)所示：

(3)

將考察區(qū)域內(nèi)的35 kV回路矢量和10 kV回路矢量采用矢量相加法進行累加，可以得到區(qū)域內(nèi)的35 kV回路總矢量和10 kV回路總矢量。根據(jù)新建線路的電源回路矢量的35 kV矢量和以及其規(guī)劃10 kV用電回路總矢量，將其與建設(shè)前的對應矢量進行矢量加法運算，計算區(qū)域內(nèi)10 kV回路總矢量和35 kV回路總矢量的偏移量，進而采用公式(4)對其進行需求矢量評價。

(4)

式中：Δθ,ΔF分別為矢量疊加后的方向偏差和絕對值偏差；A，B分別為角度偏差和絕對值偏差的評價權(quán)重參數(shù)；ε1為評價指標的最終截距調(diào)整系數(shù)。

3套方案的需求矢量圖法最終評價結(jié)果見表2。

表2 矢量圖法評價結(jié)果表(N因子)

表2中，選址在鄉(xiāng)鎮(zhèn)B的方案B的35 kV矢量影響略小于其他2套方案，10 kV矢量影響顯著小于其他2套方案。根據(jù)前文分析可知，該指標為逆向分布非線性指標，指標越小，表示方案與用電負荷供電方向的差異越小。由此可知，方案B最符合當前的用電負荷供電方向需求。

4 經(jīng)濟評價法的評估過程及結(jié)果

經(jīng)濟評價法是最傳統(tǒng)的投資評估方法，但在電力、鐵路、通信等投資領(lǐng)域的應用較少。經(jīng)濟評價方法依賴于以項目造價和經(jīng)濟效益估計為載體的項目專項審計。因為電力基礎(chǔ)設(shè)施的投資過程，將股權(quán)投資和項目投資轉(zhuǎn)化為固定資產(chǎn)，在任何基建項目投資中均無本質(zhì)差別，所以該評估的本質(zhì)是基于現(xiàn)金流量的經(jīng)濟效益評估[9]。

受到篇幅限制，本文不進行具體審計方法相關(guān)公式的分析演算，單純將相關(guān)政策補貼并入經(jīng)營活動現(xiàn)金流量(方案A)產(chǎn)生的利潤或?qū)⑵涮蕹?方案B)產(chǎn)生的利潤，計算該現(xiàn)金流量與電網(wǎng)公司在該縣產(chǎn)生的總利潤的比值S，計算公式如下：

(5)

(6)

式中：Pi為變電站供電的第i個用戶的電能表讀數(shù)；α為輸電線路的平均每kW·h電能的輸電收益；N4為變電站供應的所有用戶數(shù)量。α有2種計量方式，其中方案A為實際輸電收益與補貼輸電利潤之和，方案B為僅計算實際輸電利潤。

使用該方法對2套方案進行評價，結(jié)果見表3。

表3 經(jīng)濟評價法評價結(jié)果表(S因子)

表3中，雖然方案B中3套方案建成初期均可能拉低該電網(wǎng)公司在該縣的利潤，但其利潤影響比例在逐年縮小；而方案A中，因為在10年補貼期內(nèi)，公司依靠項目補貼可以獲得一定利潤，且補貼后的內(nèi)部傾向性資金應用可以使該S因子大于1.000，但其最終評價結(jié)果與方案B基本類似。10年內(nèi)該項目可能導致的局部利潤下滑小于2%，在能獲得上述社會效益的情況下，該投資結(jié)果可以被經(jīng)濟評價法認同；同時考察到2套方案的S因子僅有微弱差距，且鄉(xiāng)鎮(zhèn)B的方案略有優(yōu)勢，所以該評價方法也同樣認為鄉(xiāng)鎮(zhèn)B的方案更有優(yōu)勢。

5 復合模型的評估過程及最終評價結(jié)果

對熱力圖法得到的F因子、矢量圖法得到的NS因子和經(jīng)濟評價法得到的S因子，分別求取算數(shù)平均數(shù)，其中逆相關(guān)因子NS采用倒數(shù)法計入該模型，以累乘法得到最終評價因子W[10]，其計算公式如下：

(7)

式中：ζ為公式斜率修正因子；F為文中熱力圖法獲得的因子；N5為文中考察范圍內(nèi)需求矢量圖法得到的因子；ε2為公式截距修正因子。ζ與ε2等修正因子的作用是將比較方案的最大值修正為1.000，最小值修正為0.000，并將其他方案按照等比投影法則在該區(qū)間內(nèi)進行投影。

最終3套方案的評價結(jié)果為[0.152,1.000,0.000]，選址在鄉(xiāng)鎮(zhèn)B的方案B最有投資優(yōu)勢。

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)的投資評估方式以經(jīng)濟效益評估為主，國家級基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資評估方式則以社會效益評估為主，本文提出的評估模型充分兼顧經(jīng)濟效益評估和社會效益評估，使用包含社會效益評估以及經(jīng)濟評價法的加權(quán)累乘因子復合模型評估法，其方案篩選結(jié)果與單純社會效益評估篩選結(jié)果一致。由此可知,本文提出的評估方案更適合同時兼顧經(jīng)濟效益和社會效益的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施投資評估需求。