調(diào)節(jié)性水電容量補償方案設(shè)計研究

張?zhí)爝b，陶湘明，毛玉鑫，胡 楊，周 佳，黃煒斌

(1.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065；2.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川成都610072；3.中國長江電力股份有限公司，湖北宜昌443000)

0 引 言

調(diào)節(jié)性水電站，尤其是水庫電站擔(dān)任電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻、備用、黑啟動、平抑風(fēng)光發(fā)電波動等任務(wù)，是我國新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。目前在電力市場化背景下，競爭價格往往成最低限價，導(dǎo)致價格失真，難以體現(xiàn)電源建設(shè)成本及清潔能源價值，不能有效保障水電的成本回收。因此，如何建立合理的水電電價機制，以促進調(diào)節(jié)性水電建設(shè)和新能源消納，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，是當(dāng)前電力行業(yè)高度關(guān)注的重點問題。

已有國內(nèi)外學(xué)者對電改形勢下水電長期備用補償機制[1]、發(fā)電容量充裕度問題[2]、燃煤機組容量成本回收策略[3]等容量補償相關(guān)問題進行研究，但涉及調(diào)節(jié)性水電容量補償?shù)难芯枯^少，且機制構(gòu)建仍不成熟，主要存在以下問題：設(shè)計思路方面，水電固定成本在總投入中占比極大，傳統(tǒng)定義下容量補償模式不再適用；容量補償電價測算方面，未將電量收益統(tǒng)籌考慮，導(dǎo)致容量補償脫離實際需求，出現(xiàn)補貼不足或超標(biāo)現(xiàn)象；方案設(shè)計方面，缺乏系統(tǒng)性研究，補償方案僅停留在理論層面，落實較為困難。

1 調(diào)節(jié)性水電容量補償機制與電價核定方法

1.1 容量補償機制

為應(yīng)對電力基礎(chǔ)設(shè)施投資不足，滿足備用容量和輔助服務(wù)電源的更高要求，許多國家在電力市場建設(shè)和發(fā)展過程中逐步建立起容量補償機制，以保證電力基礎(chǔ)設(shè)施投資充裕度和系統(tǒng)運行安全，降低單一電能量市場價格飆升的風(fēng)險。容量補償機制主要有4種：①稀缺定價機制[4](美國德州)；②容量市場機制(美國、英國)[5]；③戰(zhàn)略備用容量機制[6](芬蘭、挪威)；④固定容量價格機制[3](西班牙、我國部分省份燃煤、燃氣和抽蓄機組)。

在我國電力市場化建設(shè)未完善的情況下，固定容量價格機制能保障水電發(fā)電容量成本回收，激勵發(fā)電投資，提高發(fā)電企業(yè)參與市場的積極性，適應(yīng)性更優(yōu)，是面向成熟穩(wěn)定電力市場的發(fā)展方向和選擇。固定容量價格機制設(shè)計思路可總結(jié)為：按照“補償成本、合理收益”補償原則，將現(xiàn)行水電單一制電價機制改為“電量電價+容量補償電價”的兩部制價格機制，水電收益將由發(fā)電收益(分為市場、優(yōu)先電量收益)和容量補償組成。其中電量電價單位為元/(kW·h)，容量補償電價單位為元/(kW·a)，容量補償每年由能源相關(guān)部門核定。

1.2 固定容量價格機制下的容量補償電價核定方法

固定容量價格機制下的容量補償電價核定方法主要有會計成本法(固定成本法)、邊際成本法、未補償成本法。下面應(yīng)用以上3種方法，測算并選取容量補償電價核定方法。

(1)會計成本法。主要基于固定成本確定容量補償電價，即統(tǒng)計發(fā)電企業(yè)會計記錄與財務(wù)報表中的固定成本項目，以保障項目回收固定成本確定容量補償電價。

(2)邊際成本法。主要基于水電邊際容量成本確定容量補償電價，體現(xiàn)容量發(fā)生邊際變化時，發(fā)電成本對容量的微增改變。

(3)未補償成本法。以水電總成本減去發(fā)電收益的方式，將剩余成本視為容量價值作為補償，其中發(fā)電量總收益包括市場電量收益和優(yōu)先電量收益，市場電量收益=市場電量×市場化電價，優(yōu)先電量收益=優(yōu)先電量×優(yōu)先電價。參考抽水蓄能兩部制電價相關(guān)政策，以經(jīng)營期40 a、貸款25 a、收益率FIRR為6.5%，構(gòu)建水電執(zhí)行兩部制電價政策時的運營現(xiàn)金流量表，測算其達到合理收益時的容量補償電價水平。

以長江流域某多年調(diào)節(jié)電站A、年調(diào)節(jié)電站B和日調(diào)節(jié)電站C三座典型電站為例，采用上述3種方法核定容量補償電價，結(jié)果見表1。

表1 典型電站容量補償電價測算

由表1可知，A、B、C三種不同調(diào)節(jié)類型電站，會計成本法核定的容量補償電價較高；邊際成本法核定的容量補償電價較小；未補償成本法核定的容量補償電價受電站調(diào)節(jié)類型影響較大。

為分析以上3種方法的合理性，從中選出最優(yōu)方案，下面以內(nèi)部收益率FIRR、財務(wù)凈現(xiàn)值NPV和動態(tài)回收期Pt等3個指標(biāo)評估3座典型電站執(zhí)行上述方法核定容量補償電價時的全生命周期經(jīng)濟效益，結(jié)果見表2。

表2 兩部制電價政策下典型電站全生命周期經(jīng)濟效益

參考國家相關(guān)標(biāo)準及實際生產(chǎn)經(jīng)驗，在兩部制電價政策下，為避免容量補貼不足或補貼過度現(xiàn)象，水電項目全生命周期的FIRR應(yīng)達到6.5%，NPV應(yīng)為正值，Pt應(yīng)接近25 a預(yù)估還貸年限。

由表2計算結(jié)果可知，會計成本法或邊際成本法核定容量補償電價，出現(xiàn)項目內(nèi)部收益率FIRR未達到6.5%、財務(wù)凈現(xiàn)值NPV存在負值，動態(tài)回收期Pt未接近25 a預(yù)估還貸年限的情況，因此均存在補貼不足或補貼過度的現(xiàn)象；未補償成本法核定電價，3座電站的FIRR均為6.5%，NPV均為正，Pt接近25 a，與項目還貸年限接近，核定的補償標(biāo)準最合理，且核定時考慮了水電市場化背景，所需數(shù)據(jù)簡單，意義明確，所以選擇未補償成本法作為本文容量補償電價的核定方法。

2 調(diào)節(jié)性水電容量補償方案設(shè)計

容量補償方案設(shè)計思路是：首先確定容量補償范圍，然后以未補償成本法核定項目容量補償電價，確定補償方式，最后考慮機制協(xié)調(diào)問題，修正容量補償電價。

2.1 補償范圍

根據(jù)解決問題的不同，補償目標(biāo)依次為：新投水庫電站、新投日調(diào)節(jié)電站、所有水庫電站、所有日調(diào)節(jié)電站，其中前2個是為了解決調(diào)峰資源充裕度問題，后2個是為了解決沉沒成本問題。

2.2 測算方法

首先以未補償成本法對補償范圍內(nèi)水電項目容量補償電價逐個進行核算，然后將機組按調(diào)節(jié)能力分為水庫電站和日調(diào)節(jié)電站兩類，最后分別測算兩類電站的平均容量補償電價。

2.3 補償方式

容量補償采用固定費用的方式，補償范圍內(nèi)的水電企業(yè)除電量市場收益外，還將獲得固定費率支付的容量補償。每臺機組根據(jù)投產(chǎn)時期和調(diào)節(jié)性能所核定的平均容量補償電價，獲得補償額度為“平均容量補償電價×水電裝機容量”，每年由相關(guān)部門核定后，一次性或分批補償給水電企業(yè)。

2.4 機制協(xié)調(diào)

(1)機制1：優(yōu)先電量協(xié)調(diào)問題。我國水電發(fā)電收益由優(yōu)先電量和市場電量2部分構(gòu)成，其中優(yōu)先電量執(zhí)行水電標(biāo)桿電價，市場電量由市場競爭形成市場化電價，通常低于水電標(biāo)桿電價。優(yōu)先電量政策實為保障調(diào)節(jié)性水電獲取一定穩(wěn)定收入，是一種變相的容量補償制度。實施兩部制電價政策后，可直接取消優(yōu)先電量政策，全部發(fā)電量執(zhí)行市場化電價，此時水電的電能量市場收益相應(yīng)減少，應(yīng)按照未補償成本法增加容量補償標(biāo)準。

(2)機制2：梯級調(diào)節(jié)效益計價問題。部分龍頭水庫電站對下游梯級電站具有顯著的調(diào)節(jié)效益，增加了下游電站發(fā)電量，考慮流域梯級電站通常由同一業(yè)主開發(fā)，在核定龍頭水庫電站容量補償電價時，應(yīng)扣除該部分增發(fā)收益。

(3)機制3：激勵水電參與市場調(diào)節(jié)問題。為避免水電企業(yè)依靠容量補償回收大部分成本而影響發(fā)電積極性，在新型電價體制中可將部分容量補償分攤到電量電價給予發(fā)電企業(yè)，以激勵水電機組參與市場調(diào)度，實施該政策后的容量補償電價P′c、電量電價P′e分別為

P′c=Pcα

(1)

(2)

(3)

3 算例分析

長江流域某地6座新投調(diào)節(jié)性水庫電站(包含龍頭水庫電站1座，年調(diào)節(jié)電站5座)，電站相關(guān)參數(shù)見表3。

表3 算例電站相關(guān)參數(shù)

基于本文水電容量補償設(shè)計方案，核定算例地區(qū)的新投調(diào)節(jié)性水電兩部制電價，測算結(jié)果如表4所示。其中，電量電價取該地區(qū)近三年水電平均市場化電價0.210 5元/(kW·h)，水庫、日調(diào)節(jié)電站標(biāo)桿電價分別為0.376 6、0.297 4元/(kW·h)，水庫、日調(diào)節(jié)電站優(yōu)先電量占比分別取70%、30%。

表4 算例地區(qū)新投調(diào)節(jié)性水電兩部制電價核定結(jié)果

由表4可知，基于未補償成本法核定的水庫電站兩部制電價為：容量補償電價765元/(kW·a)，電量電價執(zhí)行市場化電價；考慮機制1后，水電從電能量市場獲得收益減少，其容量補償收益相應(yīng)提升，容量補償電價提升至1 199元/(kW·a)，電量電價不變；考慮機制2后，由于龍頭水庫電站的容量補償在扣除下游增發(fā)電收益后減少，平均容量補償電價由1 199元/(kW·a)減少至973元/(kW·a)，電量電價仍不變；考慮機制3后，將57%的容量補償分攤到電量電價，水電兩部制電價最終核定結(jié)果為：平均容量補償電價555元/(kW·a)，電量電價為市場化電價+0.111 5元/(kW·h)。

為驗證本文容量補償方法的合理性，將核定結(jié)果與已執(zhí)行兩部制電價電站進行對比，以浙江天荒坪抽水蓄能電站為例，對比結(jié)果見表5。

表5 兩部制電價核定結(jié)果驗證

由表5可知，算例地區(qū)的新投調(diào)節(jié)性水電平均單位千瓦造價與天荒坪抽水蓄能電站接近，均承擔(dān)地區(qū)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，核定兩部制電價結(jié)果具有對比價值。測算結(jié)果表明，兩者電量電價、容量電價水平接近，因此，設(shè)計的水電容量補償方案較為合理。

4 結(jié) 論

(1)通過對不同容量補償機制及電價核定方法的分析、對比、測算，現(xiàn)階段固定容量價格機制更適用于我國電力市場。固定容量價格機制下的未補償成本法考慮了水電市場化電量收益，意義明確，測算結(jié)果合理，在核定容量補償電價時適應(yīng)性較強。

(2)核定容量補償電價時應(yīng)考慮優(yōu)先電量、梯級補償計價、水電參與市場調(diào)節(jié)等問題。

水電容量補償機制設(shè)計是一項涉及面廣泛、影響關(guān)系復(fù)雜、利益調(diào)整難度大的系統(tǒng)工程，研究結(jié)果對完善水電兩部制電價機制，激勵調(diào)節(jié)性水電站投資建設(shè)，提升電力系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度具有重要意義。