在役風電場機組“以大代小”評價方法

賈 蓉，曾利華，張立英，邵振州，李家川，蔣河川，高培鑫

（中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司，北京 102200）

隨著風電的日益發展與成熟，我國風電經歷成長起步階段（1978-2006年）、產業化發展階段（2007-2012年）、規模化發展階段（2013年至今）。

在產業化發展階段，全國已建成風電裝機規模共計約5 970萬kW，風機數量共計約5萬臺。風電機組額定功率以1 500 kW為主，占已建成風機總數量的比例約67%。已建成風電場工程主要分布在內蒙古、河北、甘肅、遼寧、寧夏、山東等省區。

在這一階段開發的風電項目集中在風能資源豐富區和較豐富區，受限于當時的技術條件，風電機組性能相對落后，發電小時數不高，風電場在運行10～15年以后，因為部分老化風電機組運行效率下降，故障率提高，發電效能變差，實際發電小時數較預期小時數有一定程度的降低，甚至低于當地保障性小時數。為提高風能利用效率，用當前風電技術對存量風電場進行“上大壓小”改造勢在必行。

基于充分利用風能資源和土地資源，探索在存量區域提高新能源開發規模的可行性，本文提出了老舊風電場“以大代小”推薦方案，根據原風場項目不同剩余運營年限、發電量等情況，建立項目改造測算模型，進行多方案測算與對比分析，推薦適合延壽改造可行性的模型及評價方法。

1 改造項目評價方法

對于建設方案的經濟比選方法，分為靜態評價指標與動態評價指標，其中靜態評價指標有：投資收益率、靜態投資回收期、利息備付率、償債備付率、資產負債率、流動比率、速動比率，動態評價指標有：凈現值、凈現值率、費用現值、凈年值、費用年值、內部收益率、動態投資回收期、效益費用比。

動態評價指標中，內部收益率指標（Internal Rate of Return（IRR）為資金流入現值總額與資金流出現值總額相等、凈現值等于零時的折現率。考慮了資金的時間價值以及整個計算期的經濟狀況，能直接衡量方案未回收投資的收益率，一般盈利性工程廣泛采用內部收益率衡量項目可行性。一般情況下，內部收益率大于等于基準收益率時，該項目是可行的。而基準收益率的確定與產品特點、技術含量和行業特點都有密切的關系，本文與電力行業的特點，采用全部投資內部收益率（稅前）指標為8%為基準收益率。

內部收益率的計算公式為：

式中：NPV為凈現值；CIt為第t年現金流入；COt為第t年現金流出；ic為收益率指標；n為方案壽命期或計算期；IRR為式中NPV=0時的收益率指標ic。

在工程前期發生，進入生產運營期后不再進行后續投資的項目為常規現金流項目，非常規現金流項目可以是為若干常規現金流項目的疊加。對于互斥方案的比選辦法，本文選擇了評價指標對比法和增量指標分析法兩種評價辦法進行對比，選取適合于改造方案評價的辦法。

1.1 評價指標對比法

評價指標對比法的內部收益率IRRdif的算法為：

式中：IRRdif為評價指標對比法中內部收益率；IRRbefore為如果不參與改造時，項目全生命周期收益率指標；IRRafter為如果項目參與改造時，項目全生命周期收益率指標。

對于評價指標對比法中收益率指標的基本要求為IRRdif＞0，則改造項目具有經濟性。

1.2 增量指標分析法

增量指標分析法的內部收益率IRR△為算法為：

CIbefore為項目不參與改造時，項目第t年的現金流入；CIafter為項目參與改造時，項目第t年的現金流入；CObefore為項目不參與改造時，項目第t年的現金流出；COafter為項目參與改造時，項目第t年的現金流出IRR△為式中NPV=0時的收益率指標ic。

對于增量指標分析法中收益率指標的基本要求為IRR△＞基準收益率，則改造項目具有經濟性。根據電力行業對基準收益率的平均要求，本文暫按基準收益率為8%考慮。

兩種算法的收益率指標都按照項目投資收益率（稅前）指標為計算數據。

2 老舊風場“以大代小”改造評價方法的確定

2.1 評價辦法

評價指標對比法：本算法是對改造后測算項目收益率指標與未改造的項目收益率指標進行差值計算，對是否延長運營期、是否增容、電價是否含補貼等不同方案進行測算，測算結果見表1中評價指標對比法收益率IRRdif。

表1 不同方案下收益率測算結果表 單位：%

增量指標分析法：此算法下，發電量收益按照在原風場發電量的基礎上增加的電量進行財務指標測算，即從技改投資、增加電量和增加的運營成本等進行收益率測算，測算結果見表1中增量指標分析法中收益率IRR△指標。

2.2 評價依托方案

以原風場49.5 MW容量為例，改造方案主要分為增容方案與不增容方案，增容改造方案容量擴容為99 MW，改造后發電小時數可達到3 600 h；不增容改造方案保持容量49.5 MW，改造后發電小時數可達到3 600 h。

項目改造方案主要信息見表2。

表2 項目改造方案信息表

2.3 評價邊界條件

原風場補貼電價為0.54元/kW·h，按照財建〔2020〕426號文《關于促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》中，風資源二類地區的全生命周期合理利用小時數為44 000 h，項目補貼電價0.54元/kW·h，當地標桿電價為0.303 5元/kW·h。

發電小時數：原風場發電小時按2 300 h、2 100 h、1 800 h、1 500 h四類分檔。

項目運營期：按照項目已運營10年（即整個運營期按10+10=20年）和改造后增加10年運營期（即整個運營期按10+20=30年）2種方式。

敏感性分析：基于增容且含補貼方案，原風場發電小時2 300 h，對項目剩余運營期7～10年進行敏感性測算。

2.4 評價辦法的確定

根據2.3中財務評價的邊界條件，對各種方案下的評價指標對比法收益率IRRdif及增量指標分析法收益率IRR△進行測算，結果見表1。

對于表1中的測算結果進一步分析，對兩種算法下收益率指標分為4個象限：第一象限，IRRdif＞0且IRR△＞8%；第二象限，IRRdif＜0且IRR△＞8%；第三象限，IRRdif＜0且IRR△＜8%；第四象限，IRRdif＞0且IRR△＜8%；結果分布如圖1所示。

從圖1可以看出：

圖1 兩種算法下收益率指標示意圖

（1）測算結果都分布在第一、三、四象限，第二象限IRRdif＜0且IRR△＞8%的情況在本次方案枚舉中并沒有出現；說明當IRRdif＜0時，對項目的經濟性要求已經不高，IRR△很難高于8%。

（2）大部分數據分布在第一象限和第三象限，第一象限，IRRdif＞0且IRR△＞8%，兩種評價指標的基本要求都能達到的情況，為經濟可行的情況；第三象限，IRRdif＜0且IRR△＜8%，兩種評價指標的基本要求都不能達到的情況，為經濟不可行的情況。

（3）少量數據分布在第四象限，IRRdif＞0且IRR△＜8%；由于IRRdif＞0對經濟性指標的要求低于IRR△＞8%的要求，所以一部分情況下，雖然經濟性能達到IRRdif＞0，但是IRR△＜8%，根據目前電力企業對收益率指標的要求，可以看出IRRdif＞0時，不一定能滿足企業對收益率指標的要求。

（4）評價指標對比法下收益率在-5%～5%之間，增量指標分析法下收益率在-12%～17%之間，閾值遠大于評價指標對比法，閾值越大，對不同方案下的收益率取值就越精細化。對于評判項目經濟性也會更有利。

綜上所述，由于不同的決策原則和指標會導致不同的決策結果，而當IRRdif＞0時，項目的財務指標不一定能滿足企業對收益率指標的要求，但是IRRdif為能夠滿足企業的收益率指標要求，沒有明確的標準，IRRdif作為決策依據實施難度較大，故采用增量指標分析法收益率IRR△＞8%作為改造項目決策主要依據具有明顯的優勢和可實施性。

3 評價結果分析

3.1 增量收益率指標分析

當采用增量指標分析法收益率IRR△＞8%為投資決策依據后，IRR△的測算結果見表3。

表3 不同方案下增量指標收益率測算結果表 單位：%

從表3測算結果可以看出：

（1）無論項目增不增容，電價含不含補貼，改造后延長運營期到30年的收益率都明顯高于維持20年運營期方案，可見爭取延長運營期對改造項目的經濟性至關重要。

（2）在原項目同樣的發電小時數及補貼方案下，增容方案收益率指標明顯高于不增容方案收益率指標，可見爭取增加項目容量對改造的經濟性提升有很大的作用。

（3）在原項目同樣發電小時數及容量方案下，含補貼方案收益率指標比不含補貼方案收益率指標有明顯提升。

（4）原項目發電小時數越低，改造后的項目收益率越高，當原風場發電小時數在1 800 h以下時，風場效能較低，運營期延長到30年，增容方案下，無論電價含不含補貼都適合改造。而不增容方案下，當項目電價含補貼時適合改造，可見低效風機改造有一定的收益空間。

（5）不增容方案，電價不含補貼的情況，項目都不適合改造；增容方案，電價不含補貼的情況，項目只有在原風場為低效風場（發電小時數1 800 h以下）時，項目具備改造價值，可見項目補貼對于項目收益率影響較大。但是從另一方面看，改造后如果不再需要電價補貼，可以為政府節省大量的補貼，當項目原發電小時數為1 800 h時，為政府節省原項目剩余運行期補貼18 836萬元，為推動政府為項目改造及增加運營期提供積極條件，有助于技改推進落實。

3.2 原項目小時數敏感性分析

根據本文中關于測算辦法的選擇結果，在不同方案下IRR△=8%時，反算原項目發電小時數，當項目小時數低于此測算結果時，IRR△＞8%，項目經濟性較好。

從表4結果可以看出，增加運營期到30年的情況下：增容且電價含補貼時，只要原項目發電小時數在3 020 h以下，改造都具有經濟性；增容且電價不含補貼時，原項目發電小時數在1 800 h以下，改造具有經濟性；不增容且電價含補貼時，原項目發電小時數在1 600 h以下，改造具有經濟性；不增容且電價不含補貼時，原項目發電小時數在1 350 h以下，改造具有經濟性。

表4 原項目發電小時數（IRR△=8%） 單位：h

運營期保持在20年的情況下：電價含補貼時，增容方案原風場發電小時數低于1 650 h，不增容方案原風場發電小時數低于1 600 h，改造具有經濟性；電價不含補貼時，項目改造不具有經濟性。

3.3 剩余運營期敏感性分析

由于前4種測算基于原項目運營期還剩余10年的情況，對于剩余運營期對項目收益率的影響進行測算，選擇典型方案原風場發電小時為2 300 h，對增容且電價含補貼方案進行收益指標測算，結果見表5。

表5 不同剩余運營期下收益率 單位：%

表5中改造后增容方案電價含補貼，以2 300 h項目為例進行剩余運營期的敏感性分析。測算結果顯示：

（1）當項目運營期維持在20年，由于運營期不變，項目增量銷售收入會隨著項目剩余運營期的減少而減少；剩余運營期越短，IRR△隨著剩余運營期的減少而降低。

（2）當項目運營期為改造后延長20年，項目由于剩余運營期減少，剩余運營期內原項目的總收入相應減少，增量收益相應增加；原項目剩余運營期越短，IRR△越高，剩余運營期每減少1年，項目收益率平均提高0.3%，可判斷當剩余運營期在5～7年時，原項目利用小時數為2 100～2 300 h的風場在不含補貼的情況下也存在擴容改造價值。

3.4 預測分析

在目前碳達峰碳中和的大背景下，在滿足社會效益最大化的前提下，實現風電裝機“質”“量”雙提升，值得政府部門、項目主體等深入探討；從項目主體的角度分析，在土地使用年限不受限制的情況下，項目的運營期可以由投資主體決定，當項目增容改造后，如果能維持原項目的補貼，項目改造的積極性最高；從社會效益來看，當項目改造增容后不需要對原項目進行補貼時，既能實現風電裝機容量的提升，又能減輕社會為享受清潔能源而增加的稅收負擔。

綜合考慮，以增容和延長項目運營期來置換項目電價補貼，一方面減少政府的資金壓力，有利于推動政府為風場改造出臺相關政策，另外一方面提高電力企業對老舊風場改造的積極性。

4 結論

（1）不同方法下收益率指標會導致不同的決策結果，通過對方案案例的測算，分析評價指標對比法和增量指標分析法的計算結果，驗證了增量指標分析法收益率IRR△作為改造項目決策主要依據的可靠性與適用性。

（2）項目收益率主要受運營期、容量、補貼的影響，從測算結果來看，對收益率提升作用從高到低排序分別為：增加項目運營期、維持補貼、增容一倍。

（3）從行業和政策制定方面來說，以增容和延長項目運營期來置換項目電價補貼，一方面減少政府的資金壓力，有利于推動政府為風場改造出臺相關政策，另外一方面提高電力企業對老舊風場改造的積極性，推動企業利用現有的優質風能資源和土地資源，在存量區域提高新能源開發規模。