輸配電價改革下電網基建投入產出模型研究

陸 野，何永秀，張 巖，呂 媛，劉麗霞，余 蕾

（1.華北電力大學經濟與管理學院，北京 102206；2.國網天津市電力公司經濟技術研究院，天津 300000；3.國網寧夏電力公司，寧夏 銀川 750001）

0 引言

輸配電價改革是新一輪電力體制改革的核心內容之一。輸配電價改革的目標是建立獨立的輸配電價體系，完善輸配電價監管制度和方法，促進電力市場化改革，實現全國輸配電價監管的科學化、規范化和制度化。建立獨立、規范、透明的輸配電價機制，有利于政府加強對電網企業成本和收入的監管，有利于激勵電網企業降低成本、提高效率，同時也是深化電力市場化改革的必然要求。

電網公司的基建投資首先要滿足電網的安全性要求，同時也要考慮電網基建項目的經濟效益，以保障電網公司收回投資，實現可持續發展［1］。電網基建項目的經濟效益主要受到電量與輸配電價的影響。然而，當前輸配電價改革的環境下，不僅輸配電價每3 年進行核準，而且未來輸配電價監管模式也存在變動的風險。

國內外學者都對輸配電價定價與電網投資評價做了大量研究。文獻［2］提出了一種融合稅收補貼和價格上限約束的輸電定價機制；文獻［3］基于電力追蹤和長期平均增量成本，提出一種公平地反映地理位置和系統條件的泰國輸電定價方法；文獻［4］介紹了節點電價和區域電價，并比較了基于容量和基于電量兩種類型的區域定價方法；文獻［5］基于巴西的輸電網介紹了4 種公用網絡定價方法，分析結果表明結合位置信息的輸電網的定價方法更為合理；文獻［6-7］研究了輸配電價與電網投資之間的影響關系及系統動力學模型；文獻［8］研究了直流輸電工程的成本分攤與回收機制；文獻［9］研究了技改類項目的投入效益，建立了效益評估指標體系。

基于此，預測未來輸配電價監管模式的改革趨勢，建立電網基建項目的全壽命周期投入產出模型，旨在給出一種適應輸配電價改革的電網基建項目經濟效益評價方法。

1 輸配電價監管模式分析

我國輸配電價改革尚處于起步階段，當前對輸配電價監管所采取的準許收入管制模式，仍存在一些不足，如成本核定的信息不對稱問題、電網管理的有效激勵問題、交叉補貼問題等［10］。因此，對未來輸配電價監管模式進行預測分析，預測未來輸配電價管制模式分為3 個階段，如圖1 所示。當前我國輸配電價改革處于初期，輸配電價作為中間環節逐步獨立出來，采用準許收入管制模式，每3 年作為一個監管周期；改革深化期間，電力市場化交易占據較大份額，在準許收入管制模式中加入激勵機制，每3年作為一個監管周期；改革成熟期間，電網投資趨于飽和，轉變為價格上限管制模式，輸配電價趨于平穩，監管方式變得寬松，預測每5 年作為一個監管周期。

圖1 未來輸配電價監管模式預測

1.1 準許收入管制模式

當前，我國處于輸配電價改革初期，實行準許收入管制模式，電網總準許收入為準許成本、準許收益和價內稅金之和。準許收益監管模式下，電網企業能夠收回其投資成本和運營成本，并得到合理的收益，便于電網公司擴大投資，同時防止出現壟斷利潤，適合于電網快速發展階段。該監管模式下，我國規定每3年為一個監管周期，每3年核準一次輸配電價。第S監管周期輸配電價的計算如式（1）所示。

式中：Ps為輸配電價；Cs為準許成本；As為有效資產；為準許收益率；K s為價內稅金；Qs為輸配電量。

1.2 考慮激勵的準許收入管制模式

隨著電力市場化交易的推進，輸配電價改革將由改革初期步入改革深化期，轉變為考慮激勵機制的準許收入管制模式。在原有輸配電價核算模式的基礎上，增加一些激勵機制，引導電網公司提高效率與質量。該模式下第S監管周期輸配電價的計算公式如式（2）所示。

式中：Es為能效激勵因子；Ns為新能源并網消納激勵因子；Zs為創新激勵因子。

下面提出3種激勵機制并進行分析。

1）提高能效激勵。

通過價格機制，將線損率與輸配電價聯動起來，激勵電網企業不斷降低輸電損耗，提高能源利用效率。能效激勵因子計算公式為

式中：Ls為線損率；L0為線損率基準值；λ1為能效激勵調整系數。

2）新能源并網消納激勵。

鼓勵電網公司通過技術創新、輸電通道建設，加大新能源并網消納的投入與創新。因此，為彌補電網公司進行新能源并網消納的成本，在輸配電價中加入新能源并網消納激勵因子。計算公式為

式中：Ds為新能源并網率；D0為新能源并網率基準值；λ2為新能源并網消納調整系數。

3）創新激勵。

為鼓勵電網公司在相關技術領域的創新，在輸配電價中加入創新激勵因子。計算公式為

1.3 考慮激勵的價格上限管制模式

輸配電價改革步入改革成熟期，電網投資趨于飽和，轉變為考慮激勵機制的價格上限管制模式。其主要思想是限定一定時期內的平均價格水平，由監管者按照通貨膨脹率和技術進步率在每個監管周期進行監管價格的調整。該模式第S 監管周期輸配電價的計算公式為

2 電網基建項目投入產出模型

電網基建項目的特點是投資規模大、資金回收期長，主要以保證電網安全、滿足負荷需求為目標，但同時也應兼顧項目投資的經濟效益，實現電網公司的高質量發展。主要對電網基建輸配電項目進行投入產出分析，分析項目的經濟效益，對電網投資決策提供支持［11-12］。投入產出分析過程如圖2所示。

圖2 輸變電項目投入產出分析流程

2.1 全壽命周期投入模型

電網基建項目全壽命周期成本是指在項目投資建設、運行維護和報廢過程中所發生的費用。電網基建全壽命周期成本計算公式為

式中：CLCC電網基建全壽命周期成本；T為壽命周期；t為運行年；C1為初始投資成本，為 第t年的運維成本；為第t年的公用成本分攤；為第t年的購電成本；為第t年的線損成本；為退役成為第t年的折現系數。

1）投資成本。

電網基建項目投資成本是指在建設、改造和調試期間內，在設備正式投入運行前所要支付的一次性成本，包括設備購置成本、建筑工程費、土地成本、基本預備費及其他費用支出。

2）運維成本。

電網基建運維成本，由材料費、修理費、人工費和其他運營費用構成。電網基建全壽命周期第t年運維成本的計算公式為本；r為基準收益率，

3）公用成本分攤。

電網基建成本中，一些公用設備的投資、運維、檢修、故障處置及退役報廢費用是不可以直接歸集到設備本身的，要按照一定的分攤機制分配到各個基建項目中。分配比例按照電網基建項目在相關區域電網的固定資產原值占比確定。

4）線損成本。

線損率為損失電量與購電量的比值，本文中線損率指的是電網基建項目所在電壓等級的平均線損率。根據全部轉運電量為基礎計算出全部線損成本，故電網基建項目第t年的線損成本公式為

5）退役成本。

退役成本指電網基建在壽命周期結束后拆解、回收等處理費用，并減去電力設備退役時的殘值。

2.2 全壽命周期產出模型

首先核算相關區域電網的收入，再乘以輸配電項目收入分配比例，即可得到電網基建項目的全壽命周期收入。

1）電網基建項目相關區域電網輸配電收入的計算。

市場交易電量的輸配電收入包括大工業用戶輸配電收入和一般工商業及其他用戶輸配電收入，如式（10）所示。

其中，大工業用戶采用兩部制電價，其輸配電收入計算公式為

式中：m為月份；為第t年第m月大工業用戶的變壓器容量或最大需用量為相對應的基本電價；h為一年中的8 760 個時段，包括尖峰、高峰、平段、低谷、雙蓄時段；v為電壓等級，取1～5分別代表220 kV、110 kV、35 kV、10 kV、1 kV及以下5個電壓等級；為大工業用戶第t年第v電壓等級的輸配電價；為大工業用戶第t年第v電壓等級h時段的負荷值；大工業用戶第t年第v電壓等級的市場化交易占比。

一般工商業及其他用戶的輸配電收入計算公式為

2）電網基建項目相關區域電網售電收入的計算。

售電收入模型可以用式（13）表示。

大工業用戶的售電收入計算公式為

一般工商業及其他用戶的售電收入計算公式為

居民用戶的輸配電收入計算公式為

居民一戶一表售電收入為

居民合表售電收入為

農業用戶的售電收入計算公式為

3）電網基建項目相關區域電網收入分攤機制研究。

現行輸變電項目的收入，以項目固定資產原值占區域電網固定資產原值的比例為基礎進行分攤。分攤模型為：

4）電網基建項目全壽命周期收入模型的構建。

綜合上述對電網基建全壽命周期收入的分析，得到收入模型為

式中：Ip為電網基建項目總收入。

2.3 全壽命周期投入產出模型

電網基建全壽命周期收入主要與電網收入有關，經過成本分攤機制，得到電網基建項目的收入。在新電改形勢下，電網收入主要分為售電收入、輸配電收入，構建兩類收入的計算模型，經過電網基建全壽命周期收入模型的計算，得出全壽命周期內電網基建的收入。

電網基建全壽命周期成本是指在電網基建全壽命周期內，項目投資建設、運行維護和報廢過程中所發生的成本費用，分別建立投資成本、運維成本退役成本模型，計算得出全壽命周期內電網基建的成本。

1）凈現值模型。

凈現值（Net Present Value，NPV）VNP是指投資方案所產生的現金凈流量以資金成本為貼現率折現之后與原始投資額現值的差額。凈現值大于零則方案可行，且凈現值越大，方案越優，投資效益越好。凈現值指標是反映項目投資獲利能力的指標。決策標準：VNP≥0，方案可行；VNP＜0，方案不可行；凈現值最大的方案為最優方案。凈現值考慮了資金時間價值，增強了投資經濟性的評價，同時考慮了全過程的凈現金流量，體現了流動性與收益性的統一。綜合電網基建全壽命周期收入現金流與支出現金流，構建電網基建全壽命周期的凈現值模型，如式（23）所示。

2）內部收益率模型。

內部收益率（Internal Rate of Return，IRR）RIR是凈現值等于零時的折現率，用于衡量不同投資方案的獲利能力大小，內部收益率越大，單位投資的收益越高，當內部收益率高于基準收益率時，方案可行。構建電網基建全壽命周期的內部收益率模型，如式（24）所示。

3）投入產出比模型。

根據項目全壽命周期的現金流量表，建立輸配電項目動態投入產出比模型，投入產出比為項目產出現金流的現值與項目投入現金流的現值的比值。

式中：H為電網基建項目全壽命周期投入產出比。

3 案例分析

A 變電站位于N 地區，變電站現有規模無法滿足區域負荷發展，為此，建設啟動A 變電站是非常必要的。本期建設2 臺240 MVA 主變壓器，新建2回220 kV 架空線路，電源線工程新建線路路徑長度14.17 km。

3.1 輸配電價預測

基于上述輸配電價的監管模式，預測N地區未來25年的輸配電價。預計2020—2028年仍執行現有準許收入管制模式，輸配電價的變化主要受到準許收入和輸配電量的影響。預計2029—2037 年在現有模式下加入激勵機制，輸配電價的變化主要受到準許收入、輸配電量和激勵機制的影響。預計2038—2047年進入價格上限管制模式，輸配電價的變化主要受到通貨膨脹率、生產效率、激勵機制的影響。綜合考慮管制模式、投資聯動、激勵機制、交叉補貼的影響，預測出未來25年N地區輸配電價變化趨勢，如圖3 和圖4 所示。在改革初期和改革深化期，大工業和一般工商業輸配電價隨著電網投資的增加而增高；到改革成熟期，大工業和一般工商業輸配電價將隨著交叉補貼的減少而小幅下降。

圖3 N地區大工業用戶輸配電價預測

圖4 N地區一般工商業用戶輸配電價預測

3.2 區域電網增供電量預測

1）相關區域電網負荷預測。

結合N 地區發展情況，預測2020—2022 年負荷增長率為7%，2023—2032 年負荷增長率為5%、2033—2040 年負荷增長率為2%、2041—2044 年負荷增長率為0。

2）相關區域電網規劃前后供電能力。

規劃前地區供電能力為17 MW，A 輸變電工程新增變電容量480 MW，按容載比1.6 計算，得到新增供電能力300 MW。規劃后地區供電能力為317 MW。供電能力始終大于負荷需求，表明此工程具有滿足地區未來電力需求的能力。

3）增供電量預測。

結合負荷預測及現有地區供電能力，A 輸變電工程全壽命周期增供電量變化趨勢如圖5 所示，到2041 年，該區域用電量預計達到飽和，基本不再增長。

圖5 A輸變電工程全壽命周期增供電量預測

3.3 全壽命周期投入測算

1）建設成本。A 輸變電工程建設投資23 058.70萬元。

2）運維成本。A 輸變電工程年運維成本設定為初始投資的2%，即每年461萬元。

3）線損成本。預計A 輸變電工程線損率為1%，線損成本為線損電量與平均購電價格之積。

4）公用成本分攤值。預計相關區域電網年公用成本為800 萬元，A 輸變電項目的固定資產原值占區域電網總資產的比例為15%。故A 輸變電工程年公用成本分攤值為120萬元。

5）退役成本。退役成本包括退役處置費用和設備殘值收入，設退役處置費用占工程初始投資的4.5%，設備殘值收入占工程初始投資的4%，故退役年退役成本為115萬元。

綜合上述各項成本，得出A輸變電工程運行期總投入，結果如圖6 所示，線損成本隨著輸電量的增多而增加。

圖6 A輸變電工程運行期各年總投入

3.4 全壽命周期產出測算

根據上文測得的輸配電價數據，運用輸配電收入模型，測算各年輸配電收入。A 輸變電項目的固定資產原值占相關區域電網總資產的比例為15%，以此比例作為分配的依據。輸配電收入到如圖7所示。由于輸配電量和輸配電價的影響，輸配電收入增長最終趨于平穩。

圖7 A輸變電工程全壽命周期輸配電收入

3.5 投入產出指標計算

在基準收益率為8%情況下，A輸變電工程投入產出指標如表1 所示。凈現值VNP=3 147 萬元，內部收益率RIR=9.26%，投入產出比H＝1.43。

表1 A輸變電工程投入產出指標計算結果

3.6 敏感性分析

為反映A輸變電工程的風險承受能力，對影響投資收益的主要因素進行敏感性分析。選取增供電量、輸配電價和運維成本3個指標，令3個指標分別變化±10%和±5%，計算得出相應的內部收益率，進行敏感性分析，結果如圖8所示。

圖8 A輸變電工程敏感性分析

通過圖8可以看出，3個指標中，輸配電價的變化所引起的項目內部收益率的變化幅度最大，為7.5%～10.9%，是最敏感的因素。增供電量的變化所引起的項目內部收益率的變化幅度也較大，為8.05%～10.4%，是較為敏感的因素。運維成本的變化所引起的項目內部收益率的變化幅度最小，為9.08%～9.44%，是最不敏感因素。因此，須重點關注輸配電價風險和增供電量，當輸配電價下降7%或增供電量下降10%時，項目收益率等于基準收益率。

4 結語

分析我國未來輸配電價監管模式的變化趨勢，既可以為電價監管部門提供參考，也可以用來預測未來的輸配電價。給出一種適應輸配電價改革的電網基建項目經濟效益評價方法，分析電網基建項目全壽命周期的投入與產出，建立了動態投入產出模型。實例分析結果表明，該模型能夠適應未來輸配電價的動態變化，反映電網基建項目的投入產出情況，為電網公司投資決策提供支持。