基于LCOE和性能罰款的海外IPP風電項目EPC競標分析

文 | 王東

可再生能源發電技術進步和成本降低等因素極大地推動了全球能源結構的調整。作為可再生能源的重要組成部分，風能的開發正在全球范圍內進入快車道。據國際能源署（IEA）預測，2050年，風能在全球能源結構中約占1/3。隨著技術進步，競價風電項目越來越多，尤其是在海外市場。海外可再生能源的投資以獨立發電者（IPP）為主，在中國“一帶一路”倡議和“走出去”戰略的推動下，國內許多大型電力企業積極參與IPP開發商的設計采購施工總承包商（EPC）項目競標。對于該類項目，由于電價已通過購電協議（PPA）鎖定，所以，生命周期內的平準化度電成本越低，其收益就越高。因此，IPP開發商在選擇電站的EPC總承包商時，核心的評價標準是平準化度電成本（LCOE）。

本文結合LCOE和性能罰款，通過LCOE降低一個百分點所付出的代價來衡量投標方案。在合理的成本和風險邊界內，具有最低LCOE降低代價的方案即為最佳方案。

LCOE用于風電項目EPC競標的意義

2018年5月，我國風電競價上網政策出臺后，LCOE也火了。LCOE的核心算法是收入的凈現值等于成本的凈現值，常見的計算方法可參考美國Sunpower公司于2008年發布的算法：

平準化度電成本=（初始投資-生命周期內因折舊導致的稅費減免的現值-固定資產殘值的現值+生命周期內因項目運營導致的成本的現值）/生命周期內發電量的現值

由此可知，LCOE主要由建設成本、運維成本和發電量以及折現率決定。建設成本和發電量由EPC承包商的方案決定，運維成本取決于運維管理水平。如EPC承包商同時負責運維服務，那么，在同一稅收、貸款比例和利率、折現率等財務數據的情況下，LCOE體現的是EPC承包商風電機組的選型、風電場的設計和運維管理水平。因此，用LCOE比較不同EPC方案的優劣，能直觀反映不同風電機組的競爭力和方案降本增效的效果。

表1 LCOE輸入條件

LCOE在風電項目EPC競標中的應用

以某海外新能源IPP開發商開發的200MW風電項目為例。該項目場址交通狀況良好，地勢平坦，風能資源非常豐富，可達300W/m2。項目EPC方案的評標原則為LCOE最低。

項目的前期費用和土地租賃或購買的費用由IPP開發商承擔，因此，不同EPC承包商投標方案LCOE的差異就是EPC成本和發電量的差異。為了針對性地做好投標工作，本文從LCOE的角度分析投標方案的優化方向，提高方案的競爭力。

一、LCOE的基本假設及LCOE變化分析

假設某項目的LCOE基本輸入條件如表1所示，其中，稅率、貸款比例、利率等財務輸入條件是基于假設給出的。

首先分析建設成本、運維成本和發電量三個變量的敏感性。由圖1可知，發電量對LCOE的影響最大，建設成本次之，運維成本最小。倘若運維由業主負責，或所有EPC承包商的運維報價基本相同，對于EPC承包商來說，只需考慮發電量和建設成本即可。

為分析建設成本和發電量同時變化時LCOE的變化情況，將LCOE的變化率定義為：

式中，LCOE'為當建設成本和發電量變化時，算出的新平準化度電成本；LCOEo為當建設成本和發電量為初始值時，算出的平準化度電成本。

讓建設成本和發電量分別從90%以1%的步長增加到110%，繪制出圖2。圖中中間分界線處LCOE的變化率為0，表達式為y＝0.74x（x為建設成本變化率，y為發電量變化率）。

LCOE變化率0線左上方區域的LCOE變化率為負，說明LCOE相比初始值降低；LCOE變化率0線右下方區域的LCOE變化率為正，說明LCOE相比初始值增加。當改變表1 中的假設條件時，y=0.74x仍然成立，圖2的形狀不發生改變。

由以上結論可知，為了增加EPC方案的競爭力，就要降低LCOE，即把當前方案在圖2上的位置（0，0）向左上方移動。

二、LCOE的優化策略

一般EPC招標會有多個承包商參與投標。為簡化分析，此處假設有兩個EPC：EPC-A和EPC-B。對于多個EPC的情況，分析方法相同。

假設EPC-A和EPC-B在發電量和成本方面的競爭力分析如表2所示。

把EPC-A（0，0）和EPC-B（-0.05，0.02）兩個點描繪在圖2上，并增加一條過EPC-B點平行于LCOE變化率0線的平行線，如圖3所示。

如果要使EPC-A的LCOE低于EPC-B，那么，EPC-A的點應在過EPC-B點的LCOE變化率0線平行線的左上方區域。實際上，風電機組的性能是有限的，發電量不可能大幅度提升，因此，本文將發電量的提升幅度限制在0～3%；成本優化的范圍限制在-15%～0。

表2 EPC-A和EPC-B的發電量和EPC成本

讓EPC-A的LCOE變化率相比EPC-B降低1%，那么，EPC-A目標點就在圖3所示的目標線y＝0.74x＋0.076上。

三、結合性能罰款的優化策略

提高發電量，有可能導致性能罰款。假設項目保證的是功率曲線，功率曲線違約金定義如下（其中，不含稅上網電價設為0.35元/千瓦時）：

功率曲線的違約金＝保證的年發電量×（功率曲線保證值-全場功率曲線考核值）×不含稅上網電價×運營期

由圖3可知，對于同一LCOE，存在不同的發電量和建設成本組合。為了更好地衡量LCOE降低所付出的代價，引入LCOE降低價值指標來衡量建設成本和發電量在LCOE每變化一個百分點時付出的總價值，定義如下：

設定上式取值如下：

（1）發電量變化率大于0時，相當于發電量有風險，這時有性能罰款（為負值）；發電量變化率小于0時，性能罰款為零。

（2）建設成本增加，為正值；建設成本減少，為負值。

建立 LCOE降低價值（VoLC）最低的目標函數：

約束條件：

式中，CAPX為建設成本；AEPg為擔保的發電量；P為電價；OPt為運營期；x為建設成本變化率；y為發電量變化率。

采用非線性GPR方法求解，可得最優解 x＝-0.103，y＝ 0，VoLC＝2557。即建設成本降低10.3%，發電量不變時，能以最小的代價達到LCOE降低的目標。

結論

不管是在國內無補貼的平價和競價風電項目開發中，還是在海外IPP風電項目的EPC競標中，都可以從LCOE的角度優化方案。通過本文分析可知，影響風電場LCOE的因素從大到小依次為發電量、建設成本、運維成本。通過發電量和建設成本雙變量分析LCOE的相對變化規律，可實現EPC方案的優化。結合性能罰款的要求，找出達到LCOE優化目標代價最低的發電量和建設成本組合，有利于提升EPC方案的競爭力。