雙碳目標下差異化電網投資與輸配電價聯動模型研究

張玉鴻,周英,王倩,胡林,張冀嫄,喻小寶

(1.國網四川省電力公司經濟技術研究院,成都 610041; 2上海電力大學 經濟與管理學院,上海 201306)

0 引 言

自2016年輸配電價改革以來,關于輸配電價相關的政策不斷更新,明確了中國輸配電價改革的基本思路和方向,隨著輸配電價改革試點的不斷擴大,第二輪監管周期將滿,新一輪監管周期如何合理核對和有效監管是輸配電價改革的重要任務。同時,2019年提出的“2060”目標進一步提升了輸配電價研究的重要性,尤其是在大規模分布式清潔能源并網的趨勢下,電網備用容量費用增加和配套投資費用增加等一系列新增投資能否轉化為有效資產并納入到輸配電價核算中,這些問題亟待解決。

此外,隨著國家“千家萬戶沐光行動”和“千村萬戶馭風計劃”的推進,分布式光伏和分散式風電迎來快速發展期。目前,分布式項目自用電量免收系統備用容量費,隨著分布式電源規模擴大,大電網繼續無償提供備用并承擔全額消納所需的隱性成本,不符合“誰受益、誰承擔”原則,且大量負荷由分布式電源就地平衡,電網設備下送電量減少,設備利用小時數大幅下降,部分設備出現輕載、空載現象,公司電網資產被核減風險增大,不利于電力系統健康可持續發展。

對于電網投資與輸配電價的問題,國內外學者對此開展了多層次的研究和探討,具體可以分為以下兩個方面。

1)電網投資有效性方面。

國外關于電網投資方面的研究比較多,也有一些可以借鑒的成果。文獻[1]主要對電網項目經濟性評價問題開展研究,構建基于效用價值函數和基于AHP的評估模型;文獻[2]主要在此基礎上增加了投資回報率和內部收益率指標。在我國對于電網投資有效性的研究分析中,一般對象為電網工程項目。文獻[3]提出一種數據驅動的配電網投資有效性多維量化分析方法。文獻[4]構建了電網業務投資效率模型,在電網投資效率理論研究的基礎上提出了電網企業投資效率的計算模型。

2)輸配電價核算方面。

合理的輸配電價是電力市場改革的重要基礎。文獻[5]針對峰荷責任法在國內輸配電價電價中可能遇到的數據缺失問題,提出了解決方案。文獻[6]則給出了考慮同時率和符合率的高峰增量負荷計算模型,計算得出分電壓等級的輸配電價;文獻[7]則借鑒了價差法,核算居民用戶和農業用戶輸配電價的交叉補貼規模。而國外對于輸配電價的研究也有相當長的時間,文獻[8]提出了基于分布因子對成本進行分攤的輸配電定價方法;文獻[9]在提出長期邊際成本和節點交換因子基礎上,設計了一種基于電網潮流的輸電電價定價方法。

梳理文獻發現,目前國內外對于電網投資和輸配電價的研究多將二者單獨研究方面,較少有重點關注外部政策對投資及輸配電價的同時影響。然而,政策對于電網投資和輸配電價核算的影響是不可忽視的,本文以投資-有效資產-輸配電價-收入-投資作為循環依據,基于系統動力學理論,構建電網投資與輸配電價聯動模型,在現有實施的輸配電價定價測算模型的基礎上,通過增加外生變量,即不同場景下的投資策略選擇,研究在不同場景參數設置下的投資優化機制;結合四川省相關數據,探討差異化電網投資對輸配電價的影響程度,為輸配電價市場監管政策的完善和實施提供借鑒。

1 差異化投資場景

1.1 輸配電價核定參數分析

目前關于輸配電價定價問題出臺了一系列重要參考文件,在強化成本監審約束和激勵方面都有著重要作用[10-11]。此外,還對可計提收益的有效資產進行了明確,但仍有灰色領域。

隨著各項文件的修訂頒布,國家政府對電網企業輸配電價的監管變化體現在對輸配電價的監管越來越嚴厲[12],新一輪監管周期內輸配電價還會繼續下滑,主要體現在以下三個方面:

1)輸配電價監管日趨嚴峻,對電網投資效率提出更高要求;

2)折舊年限的變化、各類成本費用核定上限約束,未來輸配電價繼續下降;

3)其他運營費用的明確、新增經營者義務等,監管趨嚴趨緊。

1.2 電網投資場景關鍵要素分析

1)投資規模有效性。

經相關政府主管部門認定,在監審期間內除政策性因素外造成的未投入實際使用、未達到規劃目標、擅自提高建設標準的輸配電資產相關成本費用支出;國家重大輸配電項目建設中,因企業自身責任導致工期延誤、工程質量不合格、重復建設等造成的額外投資費用支出是不允許計入輸配電定價成本的。同時,未明確具體投資項目和資產結構、監管周期內無投運計劃或無法按期建成投運的,不得計入預計新增輸配電固定資產投資額。從兩項新辦法可以看出一些因企業自身問題導致的項目工程質量不過關、未發揮真正有用性的項目資產都不能納入有效資產核定,從而影響公司投資有效性[13]。在此基礎上,電網公司一方面要提高自身項目完成能力、技術水平,另一方面要積極與政府部門進行交流,提高自身監管力度,做好項目評估等措施。

2)投資結構。

電網投資主要包括輸電網投資、配網投資和技改投資,而不同電壓等級電網投資比例也有所差異,因此不同的投資結構也會直接影響輸配電價的核定。此外,對于未履行政府部門認定程序的小型基建、生產技改、營銷資本性投入、信息化資本性投入的項目存在不能被確認為有效資產的風險[14]。對于這些不確定風險的投資,其投資比例也會影響有效資產的比重,進而影響輸配電價的核定。

3)投資時序。

電網投資并不是截面數據的排列組合,還需要考慮電網投資的時序性。電網負荷的不斷增長對不同時序的電網供能水平提出了新的要求,單一階段的投資優化可能會導致前期容量冗余和后期容量不足等問題,因此有必要針對電網投資時序性設計差異化場景[15]。根據多階段優化理論,首先基于當前輸配電價水平和參數設置,優化初始階段的投資計劃,其次,在初始階段計劃的基礎上,再對下一期投資計劃進行優化,以此類推,直到所有時序都完成優化,并滿足負荷需求。

2 聯動模型構建

2.1 投資與輸配電價聯動模型

輸配電價核算基礎上,將有效資產形成路徑納入到模型中,從而實現投資→有效資產→輸配電價→投資的循環聯動。在聯動模型中,投資與輸配電價是互相影響的,投資差異主要影響有效資產、折舊、準許成本等要素,這些又是輸配電價核算的基礎,進而形成投資差異對輸配電價核算結果的影響。同時,輸配電價反過來也會影響電網收入,電網收入也是決定電網投資規模的重要因素,進而形成輸配電價對電網投資的影響。本文采用比較成熟的軟件平臺Vensim構建投資與輸配電價聯動模型[16],流量存量圖如圖1所示。

投資與輸配電價聯動模型主要由兩部分組成,一部分是有效資產測算模型,另一部分是輸配電價核算模型。其中,有效資產測算模型又可以劃分為三個子模塊,包含固定資產模塊、營業模塊和無形資產模塊;輸配電價核算模型分為三個子模塊,包括可計提收益有效資產模塊、準許成本模塊和準許收益率模塊。

1)有效資產測算模型。

有效資產測算模型的核心是厘清從投資到有效資產的形成路徑,包括固定資產凈值、營運資本和無形資產三大模塊,主要參考公式如下:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(a)固定資產凈值模塊。固定資產凈值的形成可以細化為輸電網投資、配電網投資、生產技改投資和小型基建投資,對于新增輸配電投資需要相關主管部門審批,并結合用電量、負荷增長和供電可靠性等要素情況進行核定。考慮到“雙碳”目標的大背景,本文將分布式電源上網配套新增電網投資單獨列支,并通過轉固率約束指標來限制固定資產凈值形成有效資產的比率,這是由于當分布式電源上網配套新增電網投資過高時,會導致電網投資增長過快,如果全部轉為有效資產,會引發新一輪輸配電價的增幅過大問題,因而這里對此進行了約束,分布式電源上網配套新增電網投資比重也是后續差異化電網投資場景的關鍵變量之一[17];

(b)營運資本模塊。營運資本模塊主要考慮營銷技改投資、信息化投資和科技投資三個組成部分[18],其中,信息化投資和科技投資對本文影響較小,這里簡化為通過數字化建設指標和科技創新指標來估算兩者投資;營銷技改投資通過測算電網技改、現金流動負債比率和營銷服務規范率來進行核定,后兩者簡化為常數來處理;

(c)無形資產模塊。無形資產由于在有效資產占比較小,這里簡化為電網投資與無形資產投資比例來測算,其中,無形資產投資比例簡化為常數處理。

2)輸配電價核算模型。

(a)準許成本。

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(b)折舊。

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(c)準許收益。

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(d)定價稅金。

(32)

(33)

12%/(1-12%×13%)

(34)

(e)輸配電價。

(35)

2.2 輸配電價核定參數

1)收益類參數。

對于收益類參數的計算,這里主要考慮以下幾個方面的參數:對于存貨的計算是基于外購原材料動力費和規劃新增輸配電投資,通過測算綜合年度投資占比來推算存貨增加數;對于負債的計算是根據歷史借款和還款情況來測算;對于現金的計算是基于財務投資能力和規劃新增輸配電投資推算得到;對于政策性投資能力的計算是綜合凈資產收益率、一般性有效資產凈值、政策性有效資產凈值所占比重,并結合權益收益率推算得到;權益資本收益率和準許收益率都是基于定價辦法規定來確定[19]。

2)成本類參數。

對于成本類參數的計算,主要考慮以下三個指標:投資需求的測算基于基期需求,并結合售電量增長情況來推斷;對于財務投資能力的計算同樣基于基期投資水平,并結合資產負債率情況來推斷;對于定價折舊率的計算,綜合資產結構和定價折舊年限來推算[20]。

3 算例分析

3.1 場景設置

為了驗證投資與輸配電價聯動模型的合理性,測算差異化投資場景下輸配電價變化情況,這里以某省級電網輸配電價改革監管為例,進行仿真測算。基于電網投資關鍵要素分析結果,結合最新輸配電價定價管理辦法參數對電網投資規模有效性、投資結構和投資時序的影響,這里分別設置4種不同場景,具體如表1所示。

表1 場景參數設置

其中,投資規模優化是通過對總投資規模有效性指標進行優化,主要是設置投資轉固率的系數分別在95%、90%和85%水平下,對輸配電價核算結果進行測算;投資結構優化是設置配網投資水平增加1%、2%、4%,進而影響定價折舊率;投資時序優化是通過調整投資工程時序,這里主要設置不同新增資產運行維護費率來擬合不同項目投資時序對系統的影響。

1)場景一。

場景一是基準場景,即不對三個要素進行優化,按照基本數據運行,測算在當前環境下的輸配電價核算情況。這里以2022年為基期,2023-2025年、2026-2028年為第二、第三監管周期。根據計劃,2022年投資387億元,第二監管周期計劃投資1 150億元,預計新增輸配電量600億千瓦時,第三監管周期計劃投資670億元,預計新增輸配電量450億kW·h,其他相關參數取自該地區電網公司。

2)場景二。

在場景二中,主要是對投資規模有效性進行優化,考慮到在大規模發展分布式能源并網情況下,電網配套投資成本也會呈現較大增長趨勢,這部分投資能否轉化為有效資產,形成固定資產會直接影響輸配電價的核算。

3)場景三。

在場景三中,主要是對投資結構進行優化,考慮增加定價折舊率變化較大的電網工程投資規模。在不影響電網安全的前提下,對配網部分投資工程規模進行優化,增加投資規模,從而解決由于定價折舊年限延長導致的定價折舊率降低的問題。

4)場景四。

在場景四中,主要是對投資結構和投資時序協同優化,即對定價折舊率低的電網投資項目優先安排,同時由于主網投資項目比配網投資項目具有更低的定價折舊率,從而保證下一監管周期內的有效資產處于正常水平。對投資時序進行優化是根據輸配電價定價管理辦法,超出監管上限的新增資產運行維護費率會導致運行維護費被核減,從而導致準許收益率的降低。在滿足監管要求和投資總額不變的前提下,通過調整投資工程時序,并且保證不影響電網運行安全,優先安排安全相關類型項目,降低其他類型項目,會導致投資效率的變化,進而影響輸配電價核算結果。因此,本文對投資結構和時序進行協同優化,定價折舊率低的主網工程靠前或者靠后兩種情景,對輸配電價水平進行核算分析。

3.2 仿真結果

首先,為了凸顯投資有效性對輸配電價的影響,本文對輸配電價核算中的高可靠性收入、可再生能源附加收入、電鐵加價收入、政府補助、其他應扣收入、省外輸電收入、農維費免稅影響金額、小水電稅率影響金額之和按照準許收益的5%進行計算[21]。通過系統仿真運行,得到基本場景下的新增輸配電投資與輸配電價水平趨勢,如圖2所示。

圖2 基本場景下各類投資與輸配電價仿真結果

從圖2可以看出,由于初期新增負荷增量較大,對投資需求要求高,而財務投資能力均高于投資需求,因而出現投資規模與投資需求相重合的現象;同時,輸配電價在高比例投資驅動下也呈現出不斷上升的趨勢,而這趨勢必然會導資產負債率的增加。在投資中后期,由于政府對資產負債率的監管約束,導致財務投資能力不斷下降,而無法滿足投資需求,因而投資規模需要盡可能達到最高水平,也就是與財務投資能力重疊,但此時由于投資規模的不斷下降,也導致了輸配電價在保持一段平穩趨勢后出現下降趨勢。通過分析可知,投資與輸配電價走勢基本符合一致性。

其次,考慮到投資約束對投資有效性的影響,對新增投資轉為有效資產比例進行約束,設定部分年份的投資規模與投資有效性受到嚴格監管,并按比例核減可計提收益有效資產比例,輸配電價仿真結果如圖3所示。

圖3 投資約束下的輸配電價走勢對比

從圖3可以看出,同樣的投資水平下,由于政府對各項輸配電價相關指標的監管要求,導致輸配電價走勢出現了明顯差異。與計劃投資下的輸配電價水平相比,投資約束會導致輸配電價在2023-2025年這一輪中下降1.71%,平均輸配電價為206.5元/(103kW·h),2026-2028年這一輪中平均下降了3.45%,平均輸配電價為204.1元/(103kW·h)。由此可以看出,在后一輪的投資約束和考核約束下,輸配電價相比計劃水平下降幅度更為明顯。

3.3 結果分析

1)場景二結果分析。

在投資約束下,設置計劃投產率的系數分別在95%、90%和85%水平下,對輸配電價核算結果進行測算,結果如圖4所示。

圖4 投資有效性對輸配電價影響

從圖4中可以看出,當大規模發展分布式能源時,其配套建設成本增長過快,假定投資滿足電網建設的前提下,分布式能源配套工程建設費用占比激增,會影響導致輸配電價增長過快,因而考慮計劃投產率的系數不為1,在不同水平下的輸配電價走勢明顯出現差異。在95%、90%和85%投產轉化率水平下,第二監管期的輸配電價分別平均下降0.65%、1.32%、1.82%;第三監管期的輸配電價分別平均下降1.47%、3.22%、4.82%。由此可以看出,投資有效性對輸配電價核算結果影響較大,并且隨時間推移影響會進一步擴大。因此,建議提高投資有效性,保障納入監管周期的項目建設效率,提高核價規模,避免出現因投資無法轉換有效資產引起的后續輸配電價水平降低的現象。

2)場景三結果分析。

在投資約束下,設置配網投資比重增加1%、2%、4%水平,對輸配電價核算結果進行測算,結果如圖5所示。

圖5 投資結構對輸配電價影響

在假定投資滿足基本需求、保障電網運行安全的前提下,適當增加110千伏及以下配網投資比重,由此提高了綜合定價折舊率,從而影響輸配電價的核算結果。從圖中可以看出,當配網投資比重分別增加1%、2%、4%水平時,第二監管期的輸配電價分別平均增加0.31%、0.72%、1.22%;第三監管期的輸配電價分別平均增加0.34%、0.86%、1.67%。由此可以看出,通過調整投資結構,提高配網投資規模,能夠提高輸配電價水平,但相比投資有效性指標來說,投資結構的調整對輸配電價的影響相對較小,這一點從輸配電價變動比率可以得出。因此,從折舊率角度出發,適當提高配網投資規模,增加定價折舊率較高的配網工程投資規模,能夠有效或保障更有競爭力的輸配電價水平。

3)場景四結果分析。

在投資約束下,通過同時設置投資時序和投資結構,對投資和輸配電價核算結果進行測算,具體結果如圖6所示。

圖6 投資時序與投資結構對輸配電價影響

從圖6中可以看出,在滿足電網運行安全前提下,優先增加配網投資規模,將建設周期短、轉資快的項目提前實施,可以加快可計提收益有效資產增速,測算結果表明,輸配電價在這種前提下相比投資結構調整優化結果在第二監管和第三監管周期內增加0.62%、0.91%,而由于受到行業投資約束,相比計劃輸配電價,該情景下結果在第二監管周期內增加0.08%、卻在第三監管周期內下降0.95%。

4)對比分析。

通過分析每一種優化場景下的投資和輸配電價走勢情況,發現投資規模、投資結構和投資時序都會導致輸配電價波動,為了更好分析每一種優化對輸配電價的影響程度,這里以2028年輸配電價水平作為比對指標。同時,將其他學者輸配電價核算模型的測算結果[22]也納入到對比中,具體如圖7所示。

圖7 場景結果對比情況

從圖7中可以看出,相比已有輸配電價測算模型結果,本文測算的輸配電價明顯偏低,這說明投資約束對輸配電價水平的影響是非常明顯的。在此基礎上,結合投資規模變化來看,投資規模、投資結構和投資時序的調整都會對輸配電價構成一定程度的影響,其中,投資有效性規模變動對輸配電價影響程度最大,投資結構次之,投資時序影響最小。

4 結束語

本文通過構建電網投資與輸配電價聯動模型,系統性分析投資規模有效性、投資結構和投資時序等關鍵要素對輸配電價的結果影響,得到以下結論與建議:

1)行業投資約束對輸配電價核算影響較大,在嚴格監管下,輸配電價核算結果相比計劃測算結果要低2%以上,因此電網投資應該控制投資規模,并加強對投資轉化為可計提收益有效資產的管控,避免投資無效性;

2)投資結構也會明顯影響輸配電價核算結果,在保障電網運行安全的基礎上,可以適當提高投資效率高、轉固率高、工期短等類型的規模,從而有效提高綜合定價折舊率,進一步提升輸配電價水平;

3)投資時序是影響輸配電價結果最小的因素,但可以結合投資結構同時進行優化,起到事半功倍的效果,通過適度提升投資效率高的項目投資規模,并將該類項目投資時序靠前,反之靠后,從而在滿足行業投資約束基礎上保障輸配電價水平。