基于DEEP海水淡化軟件的核能發電成本評估方法淺析

陳向婷 賴曉豐 付翌 鄭保軍

Analysis of Nuclear Power Generation Cost Evaluation Method Based on

DEEP Seawater Desalination Software

摘要：本文的研究對象為DEEP（Desalination Economic Evaluation Program）軟件中的核能發電成本，對軟件中應用的平準化電力發電成本LEC（Levelized Electricity Cost）的構成及計算方法進行研究，通過一具體實例實現核能平準化電力成本的計算，并對這一評估方法的適用性進行了進一步探討。

Abstract： The research object of this paper is the cost of nuclear power generation in DEEP （Descalation Economic Evaluation Program） software. The structure and calculation method of LEC （Levelized Electricity Cost） applied in software are studied through a specific example. The calculation of nuclear power leveling power cost is realized， and the applicability of this assessment method is further discussed.

關鍵詞：核能；發電成本；平準化電力成本

Key words： nuclear energy；cost of electricity generation；levelzed electricity costs

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0254-03

1 DEEP軟件概述

DEEP（Desalination Economic Evaluation Program）軟件是由IAEA（國際原子能機構）發展起來的海水淡化脫鹽經濟評估程序。DEEP軟件可以實現用戶對不同海水淡化技術及能源來源的選擇，兩部分可分別通過海水淡化技術選擇模塊和能源來源選擇模塊來實現。軟件的經濟評價方法適用于核能、煤、石油等不同能源來源。海水淡化軟件通過評估技術性能、不同能源的成本和淡化技術配置來評估海水淡化策略。DEEP軟件可分別計算電力發電和產品淡水的成本及其具體構成，本文僅對其中的核能發電成本部分進行研究。在DEEP軟件中，電廠的具體指標可通過調整包括設計參數、能源利用方式和成本等輸入數據的方式進行模擬。

2 DEEP核能發電成本評估方法

2.1 DEEP軟件的簡化

DEEP軟件包是以簡化的模型為基礎的，若選擇能源來源方式為核能，DEEP程序考慮的是由簡化的核反應堆和淡化廠組成的簡易流程及其電子數據表。

DEEP軟件大量采用了默認值，具體廠址情況和海水情況、具體設計和DEEP模型之間的差異、工藝等的區別，應通過適當調整其默認值來進行調整。在實際工程中，最后的工程投資、產品成本、能耗等因素，必須按實際設計方案、合同設備供應商等具體情況做更準確的評估。

2.2 DEEP成本評估方法

對于發電經濟性來說，DEEP軟件是以計算LEC（Levelized Electricity Cost）來對發電成本進行評估的。LEC可以稱為“平準化電力成本”，通過給定貼現率，計算電廠年度總成本支出（包括建設投資及建設期利息）和年度供電量的商。平準化電力成本構成包括投資成本、燃料成本、運維成本和退役成本。

DEEP軟件中對這四類成本的具體構成沒有明確的規定，多數是通過給定單位成本進行計算的。

2.3 DEEP軟件輸入參數

確定成本評估輸入參數是計算平準化電力成本的基礎，不同的輸入參數值，對平準化電力成本的計算結果將產生較大的影響。DEEP軟件對利息率、貼現率、建設期、壽命期等主要成本評估輸入參數的取值進行了初始設定，并以默認值的形式假定了電站熱功率、電站熱效率等電站具體設計參數。

軟件主要參數取值情況如表1所示。

表1中所列參數取值可結合電站的實際情況及成本評估需求進行修改。除退役成本外，建設成本、燃料成本、運維成本均是以單位成本的形式給出的。

2.4 平準化電力成本LEC的計算

2.4.1 計算步驟

在DEEP軟件中，對平準化電力成本LEC（Levelized Electricity Cost）的計算分為三步：

①計算運營期內年度供電量（DEEP軟件中假定運營期內每年的供電量均相等）；

②計算運營期內年度電力總成本（DEEP軟件中假定運營期內每年的成本均相等），其中，年度燃料成本、年度運維成本采用單位成本與年度供電量的乘積計算；年度投資成本、年度退役成本分別采用總成本與給定貼現率下等額系列資金回收系數的乘積計算；

③由年度電力成本和年度供電量的商，計算平準化電力成本。

2.4.2 計算公式

①平準化電力成本：

arev：年度電力總成本；

adpr：年度供電量；

alcc：年度投資成本；

adec：年度退役成本；

afc：年度燃料成本；

aom：年度運維成本。

②年度供電量：

adpr=Qtp×Eb×App×Cf×8760/1000（2）

Qtp：電站熱功率；

Eb：電站熱效率；

App：電站可利用率；

Cf：負荷因子。

③年度投資成本：

alcc=（Cecon+IDC）×lfc （3）

lfc=PMT（i，Lep，1）

Cecon：隔夜價；

IDC：建設期利息；

lfc：等額系列資金回收系數；

i：貼現率；

Lep：壽命期；

Cecon=Ce×（1+DCr+kec）×Qtp×Eb/1000 （4）

Ce：單位建設成本；

DCr：附加場地相關施工成本；

kec：偶然事故因素。

ir：利息率；

Le：建設期。

④年度退役成本：

adec=Ce×15%×Qtp×Eb×lfc/1000（6）

退役總成本按照建設成本的15%考慮。

⑤年度燃料成本：

afc=Csf×adpr×lff/1000 （7）

Csf：單位燃料成本；

lff：燃料因子；

eff：每年燃料上漲率。

⑥年度運維成本：

aom=Ceom×adpr/1000 （8）

Ceom：單位運維成本。

3 實例分析

利用DEEP軟件對一具體實例的平準化電力成本進行計算。

3.1 實例參數值的選取

選擇能源來源方式為核能，實例的參數值選取情況如下：

利息率5%，貼現率10%，建設期60個月，壽命期60年，負荷因子80%，電站可利用率90%，電站熱效率32%，退役成本15%，附加場地相關施工成本10%，偶然事故因素0%，每年燃料上漲率3%，電站熱功率1800MW，單位建設成本4500$/kW，單位燃料成本6$/MWh，單位運維成本10$/MWh。

3.2 DEEP軟件實例計算結果

在DEEP軟件中選擇能源來源方式為核能，將實例參數值輸入到DEEP軟件中，運行軟件進行計算。結果如表2所示。

經DEEP軟件計算出的平準化電力成本為0.118$/kWh，其中，投資成本為0.088$/kWh、燃料成本為0.010$/kWh、運維成本為0.010$/kWh、退役成本為0.011$/kWh。

4 DEEP軟件成本評估方法小結

DEEP軟件給出了平準化電力成本LEC的計算方法，軟件在參數的設置上也給出了推薦的參考值，該方法及相應的參數值對計算核能的平準化電力成本具有一定的借鑒性。

由于DEEP軟件的平準化電力成本LEC是基于一定的簡化和假設條件的基礎上進行計算的，因而在適用性上存在一定的局限性。

這主要表現在以下幾個方面：①建設投資按照全額貸款進行考慮，未考慮實際工程中，資本金和貸款的比例問題；②建設期投入按每個月等額進行了假設，未考慮實際工程中建設期各年現金流投入比例問題；③在計算建設期利息時，建設起始月是按年初進行考慮的，這與實際工程存在出入；④投資成本的計算未考慮運營期可能發生的短期貸款；⑤全部貸款按照整個壽命期等本息方式進行還款，且還款年限及還款方式不可修改；⑥假定了運營期內每年的成本均相等，這與工程實際情況存在差異。

參考文獻：

[1]Desalination Economic Evaluation Program （DEEP-3.0） Users Manual ， INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY， VIENNA， 2006.

[2]高從堦，陳國華.海水淡化技術與工程手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.

[3]韓基文.核能海水淡化.鍋爐制造，2010：42-45.