CN109712020A - 一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，首先，我们考虑固定资产折旧费、运行维护费以及购电费作为投入因素，配电服务收益以及售电收益作为产出要素；在此基础上，研究电网投资的不确定因素，通过这些因素的物理意义来设计概率分布的函数，分析不确定因素对改造方案评价指标的影响，得出最敏感因素；最后通过案例分析表明，该投入产出模型能较好反映改造方案的各项评价指标，为电网投资改造方案提供决策依据。该效益评估法响应新电改政策，提出一种全新的评价模型，能够将多元负荷以及分布式电源考虑在内，全面评价配网的投入产出效益。

Description

一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法

技术领域

本发明属于电力系统分析及计算领域，具体涉及一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法。

背景技术

在国家全面深化改革的政策背景下，电网企业的盈利模式、发展环境、电力市场格局等都将发生深刻变化。此外，技术上，微电网及以分布式光伏、电动汽车为代表的多元负荷蓬勃发展。多元负荷的大规模推广与应用改变了配电网的原始形态，并将对电网企业的经济收益与整体效率产生巨大影响。

外部严峻的政策形势与复杂的技术形势将为配电网规划投资带来更多风险与挑战。为了实现企业的高效运营与良性发展，电网企业必须改变以往配电网规划“重技术、轻经济”、电网投资“重需求、轻效益”的倾向，加强配电网规划投资的投入-产出分析，加强项目投资的合理性与经济性审查，充分识别投资风险要素，制定适应新形势的配电网规划投资策略指导企业精准投资，确保配电网项目实现盈利，从而为电网企业参与投资未来更加市场化与智能化的配电网提供战略指导。

如今有文献多未考虑新电改下电网企业的新型盈利模式，或仅从新电改或微网、多元负荷发展单一背景对配电网投资策略展开研究。对于综合考虑新电改的政策形势与微网、多元负荷发展的技术形势下配电网投资策略的研究相对较少。

发明内容

发明目的：提供一种为投资决策提供可靠依据的考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估法。

技术方案：本发明所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，包括以下步骤：

(1)预先建立投入产出效益评价指标模型，并确定投入要素与产出要素；

(2)识别风险要素并构造风险要素概率分布函数；

(3)针对实际的投入产出数据计算效益指标；

(4)通过蒙特卡洛法模拟投资风险；

(5)对投入产出效益进行敏感性分析。

步骤(1)所述的投入要素主要包括固定资产投资费用、运行维护费用以及购电费用；所述的产出要素主要包括配电服务收益和售电收益。

步骤(2)所述的风险要素主要包括固定资产投资费用、贷款利率、运行维护费用系数，各电压等级输配电价、上网电价、各电压等级销售电价，售电侧市场份额、各电压等级负荷用电量、微网和分布式电源年发电量、电动汽车年用电量，各电压等级综合线损率。

步骤(2)所述的风险要素分布函数构造如下：固定资产投资费用、运行维护费用系数、年负荷用电量、微网、分布式电源年发电量、电动汽车年用电量为三角分布；贷款利率、输配电价、上网电价、销售电价、售电侧市场份额为正态分布函数；综合线损率为离散分布函数。

步骤(3)所述效益指标为：

内部收益率指标：

其中，T为项目的寿命周期，包括建设期和经营期；CI为t年度的现金流入；CO为t年度的现金流出；IRR为内部收益率指标；

净现值指标：

其中，i_e为基准收益率；

动态投资回收期指标：

其中，P_t为动态投资回收期。

步骤(5)所述敏感性分析通过以下公式实现：

其中，S_AF为敏感性程度；ΔF/F表示各风险因素F的变化率；ΔA/A表示当各风险因素F变化时，财务评价指标A相应的变化率；|S_AF|越大，表明评价指标A对风险要素F越敏感，反之，则不敏感。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：现有的技术都未考虑新电改影响，对电网投资效益的评价仅仅考虑了传统的影响因素，并没有将多元负荷、微网、分布式电源考虑全面；本发明响应新电改政策，提出一种全新的评价模型，能够将多元负荷、分布式电源以及微网对投资效益的影响考虑在内，全面评价配网的投入产出效益。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为各不确定因素在不同波动率下净现值大于0的概率图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明的流程图，包括以下步骤：

1、预先建立投入产出效益评价指标模型，并确定投入要素与产出要素

配电网的投入要素考虑了固定资产投资费用、财务费用、折旧费用、运行维护费用、购电费用这五项指标，其中购电费考虑新电改政策，采用发电厂上网电价及输配电价作为购电成本，并考虑分布式电源及多元负荷，增加了购电成本的复杂性。

首先，配电网固定资产投资费用分为配电网初始投资费用与改造投资费用。假设固定资产投资费用能够以的转资率转化为固定资产，则配电网第t年的固定资产为：

式中：C_cap,t为第t年配电网初始固定资产；C_inv为配电网初始固定资产投资费用；C_i′_nv为配电网改造固定资产投资费用；为投资计入固定资产比率，可参考电网企业输配电固定资产的历史转资情况确定；T′为配电网改造发生年；T为项目计算期。

其次，配电网运行维护费用指维持配电网正常运行所需的费用，主要包括维护修理费、材料费、职工薪酬和其他费用。

C_oper,t＝k_operC_cap,t (2)

式中：C_oper,t为配电网固定资产对应的第t年的维护费用；k_oper为运行维护费用系数。运行维护费用系数一般取相关经验值或当地运维费用历史统计值，《输配电定价成本监审办法(试行)》的通知对材料费、修理费、其他费用核定的原则是参考监审时剔除不合理因素后的前三年平均值核定。

最后，新电改后，电网公司的购电电价不再是发电侧的上网标杆电价，而是发电侧的上网标杆电价加上输配电侧的输配电价。由于新电改后输配电价分电压等级核定，因此购电费用也相应地按照电压等级进行计算。

①改造前的购电费用

Q_sale,t,i＝Q_load,t,i(4)

式中：C_buy,t为电网企业第t年的购电费用；I为该配电网用户接入的电压等级种类数；p_trdi,t,i为第t年政府核定的电压等级i的输配电电度电价；p_gen,t为第t年发电企业上网标杆电价；k为售电侧市场份额；Q_sale,t,i为第t年配电网电压等级i的年总售电量；Q_load,t,i为配电网电压等级i的负荷量，由于初始阶段无微网、多元负荷等新技术形式的加入，负荷可以依据传统负荷预测方法计算得到；Loss_t,i为配电网第t年电压等级i的线损率；Loss_t,sum为电网第t年综合线损率。

②改造后的购电费用

改造后电网企业的售电公司的购电费用应包括两部分，一是从发电企业购电并经过输配电传输的费用，二是对微网、分布式电源上网电量的收购费用，并假设微网、分布式电源的上网电量部分直接就近消纳。

式中：C_buy,t为第t年电网企业的售电公司的年总购电费用；C_buy,1,t为向发电厂购电并经输配电传输部分的购电费用；C_buy,2,t为对微网、分布式电源上网电量的收购费用。kQ_sale,t,i为与发电厂购电部分对应电压等级i的售电量；Q_up,t,i为第t年微网、分布式电源所在电压等级i的年上网电量；p_up,t为上网电价；Q_EV,t,i为第t年电压等级i的电动汽车年用电量；Q_DG,t,i为第t年电压等级i的微网、分布式电源年发电量。

配电网的产出要素考虑了售电收益以及配电服务收益这两项指标。其中售电收益由于受到第三方售电公司的冲击，售电收益较电改前有明显减少。配电服务收益响应新电改政策，电网获利模式由原来的购销差价过渡到配电服务，因此配电服务收益也作为产出模型的一部分。

首先，配电服务收益暂按售电公司或电力用户接入电压等级对应的省级电网共用网络输配电价扣减该配电网接入电压等级对应的省级电网共用网络输配电价执行。配电网配电服务收益如式(10)所示：

式中：R_dis,t为配电网第t年的输配电服务收益，p_trdi,t,I+1为配电网接入电压等级对应的省级电网公用网络输配电价。

其次，售电收益可用下式表示

式中：R_sale,t为电网企业的售电公司第t年的售电收益；p_sale,t,i为第t年电压等级i的销售电价。

2、识别风险要素并构造风险要素概率分布函数；

对电网投资的风险因素进行识别。为了简化风险要素的识别过程，并减弱各风险要素之间的相关关系，这里仅考虑现金流量表计算过程中能够反映出来并能够量化于投入项和产出项的风险要素，并对各风险要素进行分类。其中成本类包括固定资产投资费用、贷款利率、运行维护费用系数；电价类包括各电压等级输配电价、上网标杆电价、各电压等级销售电价；电量类包括售电侧市场份额、各电压等级负荷用电量、多能互补、分布式电源年发电量与电动汽车年用电量、微电网与配电网年交互电量；技术类包括各电压等级线损率。

构造风险要素概率分布函数，如表1所示。

表1风险要素概率分布函数

3、针对实际的投入产出数据计算效益指标

(1)内部收益率

内部收益率指项目在整个寿命周期内现金流入的现值总额与现金流出的现值总额相等时的折现率，它反映项目所占用资金的盈利率，由于计入资金的时间价值，因此它是考察项目盈利能力的动态评价指标，属于折现评价。其表达式为：

式中：T为项目的寿命周期，包括建设期和经营期；CI为t年度的现金流入，根据现金流量表获得相关数据；CO为t年度的现金流出，根据现金流量表获得相关数据。

(2)净现值

净现值指项目寿命期内每年的现金流入量和现金流出量的差额按设定的基准折现率，折现到项目开始投资第一年而得到的价值之和，是考察项目在计算期内盈利能力的动态评价指标之一。其表达式为：

式中：i_e为基准收益率，电力行业财务基准收益率，是在分析一定时期内国家和电力行业发展战略、市场需求、资金时间价值等情况的基础上，结合电力行业的特点综合测定的。一般可以选取同行业同类项目的平均收益率或者根据同期银行贷款基准利率确定。

当财务净现值大于0时，认为项目在财务上是可行的，否则是不可行的。财务净现值数值越大，表示该项目的获利能力越强

(3)动态投资回收期

动态投资回收期指在基准收益率或一定折现率下，投资项目用其投产后的净收益现值回收全部投资现值所需的时间，一般以“年”为单位。其表达式为：

式中：P_t为动态投资回收期。将P_t于电力行业投资基准回收期相比较，若P_t小于或等于电力工业投资基准回收期，则认为项目在财务上是可行的。

4、通过蒙特卡洛法模拟投资风险；

采用蒙特卡洛模拟，通过对不确定因素的模拟得到投入产出效益指标的值，由此可以得到电网投资的风险。

(5)对投入产出效益进行敏感性分析

对投入产出效益进行敏感性分析。通过在一定区间内变化各风险要素的取值，分析、测算其对项目财务评价指标的影响程度和敏感性程度，若某风险要素的小幅度变化能导致财务评价指标的较大变化，则评价指标对该风险要素敏感性程度较高，称其为关键风险要素，反之则敏感性程度较低，称其为非关键风险要素，从而筛选出对项目经济效益具有重要影响的关键风险要素，作为项目投资决策的重要依据指导电网公司精准投资。

以某省配电网为例，利用上述模型对该配电网的投入产出效益进行评价。省公司于2014年投资该项目，根据设想方案，于2019年初对该配电网进行投资改造，投运微网，利用分布式电源进行发电，并采用“自发自用，余量上网”模式。假设初始建设项目投资金额为15亿，改造项目的投资资金预计为35亿，规划期为2020～2024年。

该算例改造前情景取2015-2018四年，改造后情景取2019-2024年。通过对内部收益率、净现值以及动态投资回收期进行对比，对改造方案进行评价。

表2改造前后投入-产出效益指标对比

	改造前	改造后
			初期投资(亿元)	15	35
内部收益率(％)	17.75	21.67
			净现值(亿元)	8.3658	3.0822
动态投资回收期(年)	4	5

该配电网改造前后的投入-产出效益各指标值如表2所示。由表2可知：改造后的内部收益率有所提高，说明该改造方案较改造前方案收益有了明显提高。虽然净现值较改造前有所降低，但是随着规划期的延长，分布式电源发电量不断增多，电动汽车负荷增多，配电网的收益会不断提高。

因此，对于该改造方案，考虑到分布式电源以及电动汽车负荷，投资方面要注重投资计划，要与电动汽车负荷增长与分布式电源发电量增长情况相适应，合理安排投资计划。短期投资风险略大，可以适当延长规划期以获得可观收益，减小投资风险。

选取售电量、平均售电电价、购电电价、线损率四个典型的不确定因素对投资风险进行分析，考虑不确定因素对净现值的影响，如图2所示，售电电价和购电电价的波动对改造项目净现值大于零的概率影响最明显，即净现值指标对售电电价和购电电价这两项风险因素最敏感。接下来是售电量，最不敏感的是线损率。

Claims (7)

1.一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预先建立投入产出效益评价指标模型，并确定投入要素与产出要素；

(2)识别风险要素并构造风险要素概率分布函数；

(3)针对实际的投入产出数据计算效益指标；

(4)通过蒙特卡洛法模拟投资风险；

(5)对投入产出效益进行敏感性分析。

2.根据权利要求1所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，步骤(1)所述的投入要素主要包括固定资产投资费用、运行维护费用以及购电费用。

3.根据权利要求1所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，步骤(1)所述的产出要素主要包括配电服务收益和售电收益。

4.根据权利要求1所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，步骤(2)所述的风险要素主要包括固定资产投资费用、贷款利率、运行维护费用系数，各电压等级输配电价、上网电价、各电压等级销售电价，售电侧市场份额、各电压等级负荷用电量、微网和分布式电源年发电量、电动汽车年用电量，各电压等级综合线损率。

5.根据权利要求1所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，步骤(2)所述的风险要素分布函数构造如下：固定资产投资费用、运行维护费用系数、年负荷用电量、微网、分布式电源年发电量、电动汽车年用电量为三角分布；贷款利率、输配电价、上网电价、销售电价、售电侧市场份额为正态分布函数；综合线损率为离散分布函数。

6.根据权利要求1所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，步骤(3)所述效益指标为：

内部收益率指标：

其中，T为项目的寿命周期，包括建设期和经营期；CI为t年度的现金流入；CO为t年度的现金流出；IRR为内部收益率指标；

净现值指标：

其中，i_e为基准收益率；

动态投资回收期指标：

其中，P_t为动态投资回收期。

7.根据权利要求1所述的一种考虑微网和多元负荷的投入产出效益评估方法，其特征在于，步骤(5)所述敏感性分析通过以下公式实现：

其中，S_AF为敏感性程度；ΔF/F表示各风险因素F的变化率；ΔA/A表示当各风险因素F变化时，财务评价指标A相应的变化率；|S_AF|越大，表明评价指标A对风险要素F越敏感，反之，则不敏感。