基于LCOE和性能罰款的海外IPP風(fēng)電項目EPC競標(biāo)分析

文 | 王東

可再生能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)步和成本降低等因素極大地推動了全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整。作為可再生能源的重要組成部分，風(fēng)能的開發(fā)正在全球范圍內(nèi)進(jìn)入快車道。據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，2050年，風(fēng)能在全球能源結(jié)構(gòu)中約占1/3。隨著技術(shù)進(jìn)步，競價風(fēng)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(dú)立發(fā)電者（IPP）為主，在中國“一帶一路”倡議和“走出去”戰(zhàn)略的推動下，國內(nèi)許多大型電力企業(yè)積極參與IPP開發(fā)商的設(shè)計采購施工總承包商（EPC）項目競標(biāo)。對于該類項目，由于電價已通過購電協(xié)議（PPA）鎖定，所以，生命周期內(nèi)的平準(zhǔn)化度電成本越低，其收益就越高。因此，IPP開發(fā)商在選擇電站的EPC總承包商時，核心的評價標(biāo)準(zhǔn)是平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）。

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

LCOE用于風(fēng)電項目EPC競標(biāo)的意義

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

平準(zhǔn)化度電成本=（初始投資-生命周期內(nèi)因折舊導(dǎo)致的稅費(fèi)減免的現(xiàn)值-固定資產(chǎn)殘值的現(xiàn)值+生命周期內(nèi)因項目運(yùn)營導(dǎo)致的成本的現(xiàn)值）/生命周期內(nèi)發(fā)電量的現(xiàn)值

由此可知，LCOE主要由建設(shè)成本、運(yùn)維成本和發(fā)電量以及折現(xiàn)率決定。建設(shè)成本和發(fā)電量由EPC承包商的方案決定，運(yùn)維成本取決于運(yùn)維管理水平。如EPC承包商同時負(fù)責(zé)運(yùn)維服務(wù)，那么，在同一稅收、貸款比例和利率、折現(xiàn)率等財務(wù)數(shù)據(jù)的情況下，LCOE體現(xiàn)的是EPC承包商風(fēng)電機(jī)組的選型、風(fēng)電場的設(shè)計和運(yùn)維管理水平。因此，用LCOE比較不同EPC方案的優(yōu)劣，能直觀反映不同風(fēng)電機(jī)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(fēng)電項目EPC競標(biāo)中的應(yīng)用

以某海外新能源IPP開發(fā)商開發(fā)的200MW風(fēng)電項目為例。該項目場址交通狀況良好，地勢平坦，風(fēng)能資源非常豐富，可達(dá)300W/m2。項目EPC方案的評標(biāo)原則為LCOE最低。

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

一、LCOE的基本假設(shè)及LCOE變化分析

假設(shè)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(wù)輸入條件是基于假設(shè)給出的。

首先分析建設(shè)成本、運(yùn)維成本和發(fā)電量三個變量的敏感性。由圖1可知，發(fā)電量對LCOE的影響最大，建設(shè)成本次之，運(yùn)維成本最小。倘若運(yùn)維由業(yè)主負(fù)責(zé)，或所有EPC承包商的運(yùn)維報價基本相同，對于EPC承包商來說，只需考慮發(fā)電量和建設(shè)成本即可。

為分析建設(shè)成本和發(fā)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(dāng)建設(shè)成本和發(fā)電量變化時，算出的新平準(zhǔn)化度電成本；LCOEo為當(dāng)建設(shè)成本和發(fā)電量為初始值時，算出的平準(zhǔn)化度電成本。

讓建設(shè)成本和發(fā)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(dá)式為y＝0.74x（x為建設(shè)成本變化率，y為發(fā)電量變化率）。

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

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

二、LCOE的優(yōu)化策略

一般EPC招標(biāo)會有多個承包商參與投標(biāo)。為簡化分析，此處假設(shè)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(shè)EPC-A和EPC-B在發(fā)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(diǎn)描繪在圖2上，并增加一條過EPC-B點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)在過EPC-B點(diǎn)的LCOE變化率0線平行線的左上方區(qū)域。實際上，風(fēng)電機(jī)組的性能是有限的，發(fā)電量不可能大幅度提升，因此，本文將發(fā)電量的提升幅度限制在0～3%；成本優(yōu)化的范圍限制在-15%～0。

表2 EPC-A和EPC-B的發(fā)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(biāo)點(diǎn)就在圖3所示的目標(biāo)線y＝0.74x＋0.076上。

三、結(jié)合性能罰款的優(yōu)化策略

提高發(fā)電量，有可能導(dǎo)致性能罰款。假設(shè)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(wǎng)電價設(shè)為0.35元/千瓦時）：

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

由圖3可知，對于同一LCOE，存在不同的發(fā)電量和建設(shè)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(biāo)來衡量建設(shè)成本和發(fā)電量在LCOE每變化一個百分點(diǎn)時付出的總價值，定義如下：

設(shè)定上式取值如下：

（1）發(fā)電量變化率大于0時，相當(dāng)于發(fā)電量有風(fēng)險，這時有性能罰款（為負(fù)值）；發(fā)電量變化率小于0時，性能罰款為零。

（2）建設(shè)成本增加，為正值；建設(shè)成本減少，為負(fù)值。

建立 LCOE降低價值（VoLC）最低的目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

式中，CAPX為建設(shè)成本；AEPg為擔(dān)保的發(fā)電量；P為電價；OPt為運(yùn)營期；x為建設(shè)成本變化率；y為發(fā)電量變化率。

采用非線性GPR方法求解，可得最優(yōu)解 x＝-0.103，y＝ 0，VoLC＝2557。即建設(shè)成本降低10.3%，發(fā)電量不變時，能以最小的代價達(dá)到LCOE降低的目標(biāo)。

結(jié)論

不管是在國內(nèi)無補(bǔ)貼的平價和競價風(fēng)電項目開發(fā)中，還是在海外IPP風(fēng)電項目的EPC競標(biāo)中，都可以從LCOE的角度優(yōu)化方案。通過本文分析可知，影響風(fēng)電場LCOE的因素從大到小依次為發(fā)電量、建設(shè)成本、運(yùn)維成本。通過發(fā)電量和建設(shè)成本雙變量分析LCOE的相對變化規(guī)律，可實現(xiàn)EPC方案的優(yōu)化。結(jié)合性能罰款的要求，找出達(dá)到LCOE優(yōu)化目標(biāo)代價最低的發(fā)電量和建設(shè)成本組合，有利于提升EPC方案的競爭力。