南方区域西电东送两部制输电定价机制
2014-04-16顾洪源文福拴邹波金小明董楠吴鸿亮
顾洪源,文福拴,邹波,金小明,董楠,吴鸿亮
(1.华南理工大学电力学院,广州 510640;2.浙江大学电气工程学院,杭州 310027;3.南方电网科学研究院,广州 510080)
南方区域西电东送自实施以来,有效地缓解了区域内能源分布和消费之间的不平衡问题,促进了东西部地区共同、可持续发展和资源优化配置,同时也在联网省(区)内产生了显著的经济效益和社会效益[1~4]。
适当的输电定价是保证回收输电投资并有合理利润,进而促进输电系统可持续发展的基础,对于南方区域西电东送线路也不例外。合理的西电东送输电价格能够引导西电东送主网架的健康发展,也有利于西部大开发战略的贯彻和发展[5~6]。南方区域西电东送现行输电价格是由国家发改委统一制定的,属于计划型电价机制,并以合同路径为基础的单一制电量输电价格,且一线一价。
近年来,随着西电东送电能交易规模的逐步扩大,多项新增跨省输电工程投运,交易各方的供需形势、送电构成及送电电源特性都发生了变化,现行的西电东送单一制电量输电价格已不能适应西电东送现状和未来的发展需求。主要存在以下两个问题:
(1)西电东送主网架年输送电量或输送通道年利用小时数随西部省份经济情况和可用水电资源情况的变化而明显波动。采用单一制电量输电定价时,输电收入与输送电量密切相关,输送电量的明显波动会给输电公司带来很大的经营风险,难以满足输电企业补偿成本、合理利润和筹集电网建设资本金的需求,对西电东送的可持续发展不利。
(2)现行的西电东送线路的输电价格是按单项工程确定的,采用这种方法与西电东送初期相对简单的主网架结构(仅有两条交流和一条直流输电线路)有关。然而,随着近年来多项输电工程的兴建和投入运行,按单项工程核定方法所得到的输电价格难以反映主网架网络化后的综合输电成本,已不能适应西电东送的现状和未来发展。
与单一制电量输电定价不同,两部制输电定价从总体上将输电费用分为与输电容量有关的容量费用和与输电电量有关的电量费用两部分,这样可以减轻输送电量对输电收入的影响,更符合输电环节的成本特性和其规模经济特性。事实上,两部制输电定价已在国外得到广泛应用。在英国电力市场中,输电价格分为系统接网费和系统使用费;系统接网费主要用于回收变电站等接网设备的固定成本,采用邮票法分摊给连接在这些设备上的用户,而系统使用费则采用基于节点边际成本的方法,根据用户对电网的使用程度进行收费[7-9]。在澳大利亚电力市场中,输电费用按服务类型分别收取,对于接入和接出服务按容量大小每月对发电机和负荷收取;向发电机收取的使用费一般通过协商确定,向负荷收取的使用费则根据各负荷点对输电设备的使用程度确定,使用程度以潮流跟踪法计算得到的负荷节点在相关输电设备上引起的潮流大小为基础[10~12]。在北欧电力市场中,输电费采用基于节点的两部制电费模式,分为能量费和容量费;其中,能量费按照MW·h收取,主要用来补偿网损成本,而容量费则补偿剩余的费用,按照年度收费,对负荷根据峰值负荷收取,对发电机组则根据上网容量收取[12~13]。
在上述背景下,借鉴国外在两部制输电定价方面的理论成果与实践情况,针对南方区域西电东送的发展现状,本文研究了两部制输电定价机制。首先对西电东送的输电工程按类型和价区进行划分;之后根据各价区的输电容量进行各类输电工程投资分摊,按照经营期对各价区承担的投资额计算其年准许收入;最后,结合各价区的年准许收入和不同的容量费用比例形成相应的两部制输电价格,并对采用单一制电量输电价格和两部制输电价格的效果进行了比较分析。
1 西电东送输电工程类型划分和价区划分
1.1 输电工程类型划分
根据国家发改委2005年发布实施的《输配电价管理暂行办法》(发改价格[2005]514号),跨省区的输电工程可分为共用输电网络和专项输电工程两部分。南方区域西电东送输电线路如图1所示,图中有一个变电站节点叫“天二”,是天生桥二级水电站的送出节点。目前的输电通道为“八交四直”:天广交流一二回(天二-平果-来宾-梧州-罗洞);天广交流三四回(马窝-百色-永安-南宁-玉林-茂名);贵广交流一二回(施秉-黎平-桂林-贤令山);贵广交流三四回(青岩-独山-河池-柳东-贺州-罗洞);天广直流、贵广直流一二回和云广直流。
1)共用输电网络
如图1所示,天广交流一二三四回和贵广交流一二三四回均经过广西再向广东送电,部分西电在广西境内被下网使用,因此这8条交流输电线路在广西境内的部分就属于交流共用网络。
天广直流虽然是由天生桥点对点送广东,但考虑到其位于云南和贵州的交流送出口,地理位置特殊,因此贵州、云南和天生桥均可利用天广直流向广东送电,所以可将天广直流划为天生桥送广东、贵州送广东、云南送广东的共用输电线路。
2)专项输电工程
图1 南方区域西电东送输电网络示意Fig.1 W est-to-eastpower transm ission network in the southern region of China
专项输电工程指输电企业为特定用户提供专项服务的工程,可分为接网工程、交流专项输电工程和直流专项输电工程。
(1)接网工程。南方区域西电东送的接网工程主要包括云南为送广东而建设的交流送出线路即罗天线、鲁天线、罗百线以及滇南送出工程,贵州为送广东而建设的交流送出线路天金线等,以及龙滩水电站的送出工程等。
(2)交流专项输电工程。天广交流一二三四回和贵广交流一二三四回经过广西向广东送电,而广西至广东部分,如桂林-贤令山、柳东-贺州-罗洞、梧州-罗洞、玉林-茂名等交流输电线路都属于向广东送电所专用的,因此可将这部分线路划为向广东送电的交流专项输电工程。
(3)直流专项输电工程。天广直流、贵广直流一二回和云广直流都属于点对点向广东送电,因此可划为向广东送电的直流专项输电工程。
1.2 价区划分
目前南方区域西电东送所实施的价区包括贵州送天生桥、云南送天生桥、天生桥送广西、天生桥送广东、龙滩送广西和龙滩送广东。其中,云南送广东的价格是由云南送天生桥和天生桥送广东这两个价区的价格叠加,贵州送广东也是如此。采用价区叠加方式确定云南送广东和贵州送广东的输电价格具有历史原因,主要是由于西电东送初期建设天广交流一二回以及天广直流都是作为天生桥电厂向广东送电的通道;然而,随着西电东送的发展,云南和贵州也向广东送电,但由于两省没有直接送往广东的输电线路,从而需要通过天生桥再送往广东,因此存在云南送天生桥和贵州送天生桥这两个价区。
近年来,随着贵广交流一二三四回、贵广直流一二回、云广直流以及云南送出线路的投产,各条跨省区线路不仅构成了点对网的形式,也形成了网对网的结构,云南和贵州向广东送电不必再经过天生桥,所以云南和贵州送广东的输电价格不宜再采用两个价区叠加的形式。
因此,根据南方区域西电东送现状和未来发展规划,西电东送主网架主要用于云南、贵州、天生桥电厂、龙滩电厂向广东以及广西送电,为此本文将西电东送输电价格分为6个价区:天生桥送广西、天生桥送广东、贵州送广东、云南送广东、龙滩送广西、龙滩送广东。
2 西电东送输电工程的投资分摊
以通道设计容量为基础对西电东送输电工程的投资成本进行分摊。首先将交流共用网络的投资成本按送广东和广西的输电通道容量的比例分摊给广东和广西,然后再将分摊后的交流共用网络投资成本和其他专项输电工程投资成本分摊到广东和广西的相应价区。
2.1 交流共用网络的投资成本分摊
交流共用网络指天广交流一二三四回、贵广交流一二三四回这些线路在广西境内的部分,可将相关的投资成本按送广东和广西的输电通道容量的比例分摊给广东和广西。设交流共用网络总设计容量为PCOM,其中送广东通道和广西通道的设计容量分别为PCOM_GD和PCOM_GX,交流共用网络的总投资成本为ECOM,则广东和广西分摊的交流共用网络投资成本ECOM_GD和ECOM_GX分别为
2.2 送广西的两个价区各需分摊的投资成本
送广西的两个价区分别为天生桥送广西和龙滩送广西。天生桥向广西送电是通过交流共用网络实现的,因此天生桥送广西价区分摊的投资成本ZTSQ_GX等于广西分摊的交流共用网络投资成本ECOM_GX。龙滩送出工程是为送广东和广西服务的,且龙滩向两者的送电规模相同,因此可将龙滩送出工程总投资ELT按两者各承担一半的方式分摊,即龙滩送广西价区分摊的投资成本ZLT_GX等于龙滩送出工程总投资成本的一半,则有
2.3 送广东的4个价区各需分摊的投资成本
送广东的4个价区分别为天生桥送广东、贵州送广东、云南送广东和龙滩送广东。
由于贵州、云南和天生桥均可利用天广直流向广东送电,所以将天广直流列为天生桥送广东、贵州送广东、云南送广东这3个送广东价区的共用线路,从而可将广东分摊的交流共用网络投资成本和天广直流的投资成本按照天生桥送广东、贵州送广东和云南送广东3个价区中送电方的交流送出通道能力的比例进行分摊。
由于送广东交流专项输电工程在4个价区中均被使用,因此可将相关投资成本按照天生桥送广东、贵州送广东、云南送广东和龙滩送广东4个价区中送电方的交流送出通道能力的比例来分摊。
除此之外,各价区涉及的专项输电工程投资由各价区单独承担。
这样,天生桥送广东价区、贵州送广东价区、云南送广东价区、龙滩送广东价区所分摊的投资成本ZTSQ_GD、ZGZ_GD、ZYN_GD、ZLT_GD的计算式分别为
式中:PTSQ、PGZ、PYN和PLT分别为天生桥送广东、贵州送广东、云南送广东和龙滩送广东的交流送出通道能力;ETGZL为天广直流的投资成本;EJLZX为送广东的交流专项输电工程投资成本;EGZZX为贵州送广东的专项输电工程投资成本,包括天金线和贵广直流一二回;EYNZX为云南送广东的专项输电工程投资成本,包括罗天线、罗百线、鲁天线、滇南送出工程和云广直流。
3 价区年准许收入
根据各价区所需分摊的投资成本,在考虑经营期的基础上计算各价区的年准许收入。确定经营期年准许收入的主要依据是资金的时间价值。在综合考虑电力项目经营周期内各年度的各类成本变化情况的基础上,通过计算项目每年的净现金流量,以项目经营周期内各年度的净现金流量能够满足给定的资本金内部收益率为条件测算年准许收入[14]。具体计算方法如下。
1)确定测算的基本参数
(1)投资参数包括投资总额、资本金比例、贷款利率、还贷年限、资本金内部收益率、经营期年限等。
(2)成本参数包括折旧率、经营成本、所得税税率、增值税税率、城市建设及教育附加税率等。
2)计算项目经营期内各年的成本
(1)折旧费是采用将投资成本按给定的折旧率平均分摊到各年的方法。
(2)还贷本息是根据贷款金额、还贷年限和贷款利率采用现值换算等额年金的方法[15]确定,即
式中:A为年金;R为现值;j为年贷款利率;m为还贷年限。
(3)运营成本是由投资额与给定的运营成本占总投资成本的比例确定。
(4)增值税是由各年的不含税年收入乘以增值税率确定。
(5)城市建设及教育附加费是由增值税额乘以城市建设及教育附加费税率确定。
(6)所得税是由年准许收入减去以上各项成本再乘以所得税税率确定。
3)计算项目经营期内各年净现金流和年准许收入
输电公司的各年现金流入即输电费收入,现金流出即为各项成本,包括折旧费、还贷本息、运营成本、增值税、城市建设及教育附加费、所得税等,年净现金流为年现金流入减去现金流出。基于给定的资本金内部收益率,令各年净现金流折算现值后的累加值等于零来求解年准许收入,其计算式为
式中:VNP为净现值;It为第t年现金流入,即所求的年准许收入;Ot为第t年现金流出;i为资本金内部收益率;n为经营期年限。
4 单一制电量输电定价和两部制输电定价
4.1 单一制电量输电定价
假设某个价区的年准许收入为I,根据该价区的输电容量P、网损率ΔP以及核价利用小时数T,则单一制电量输电价格Cone为
4.2 两部制输电定价
采用占年准许收入一定比例的方式确定容量费用。假设该比例为K,则两部制输电定价的容量电价Cc和电量电价Ce分别为
4.3 两种输电定价机制的对比分析
假设实际利用小时数为T′,采用单一制电量输电定价时输电公司的实际收入为
而采用两部制输电定价时输电公司的实际收入Itwo为
(1)分析采用两部制输电定价与单一制电量输电定价时输电公司的收入差值随输电线路实际利用小时数T′的变化情况
根据式(14)和式(15)有
由式(16)可知,当T′=T时,ΔI=0,即在这种情况下采用单一制电量输电定价或两部制输电定价时输电公司的收入是相同的。当T′>T时,ΔI<0,即当实际输电量大于核价利用小时数对应的输电量时,输电公司的收入在采用两部制输电定价时比单一制电量输电定价时小;当T′
(2)分析单一制电量输电定价与两部制输电定价对输电线路实际利用小时数T′的灵敏度
假设实际利用小时数T′=T+ΔT,则有
由式(17)和式(18)可知,当实际利用小时数较核价利用小时数T变化ΔT时,采用两部制输电价格时输电公司的收入变化量为I(1-K)ΔT/T,这较采用单一制电量输电价格时其收入变化量IΔT/T要小。这样,采用两部制输电定价时能较好地抑制由于输电线路实际利用小时数波动所导致的输电公司收入波动。
(3)分析在输电线路实际利用小时数T′不变的情况下,采用两部制输电价格时输电公司实际收入Itwo随着容量分摊比例K的变化情况
由式(15)求取Itwo对容量费用比例K的导数,可得
这样,可得
由式(20)可知,当输电线路实际利用小时数T′大于核价利用小时数T时,当采用两部制输电价格时输电公司实际收入Itwo始终高于年准许收入I,但随着容量费用比例K的增大,实际收入Itwo会逐步减小从而使得超出年准许收入的额外部分减少;当T′小于T时,Itwo始终低于I,但随着K的增大,Itwo会逐步增加从而使得Itwo少于I的部分随之减少。
5 算例
南方区域西电东送输电工程投资情况如表1所示。在计算价区年准许收入时,贷款利率采用我国商业银行2012年基准中长期贷款利率即6.55%,所得税税率、增值税税率、城市建设及教育附加费税率采用税务局目前征收的税率,资本金内部收益率取7%,其余参数采用“计价格[2002]781号文件”中所给定的值,如表2所示。
共用输电网络天广交流一二三四回和贵广交流一二三四回的总通道设计容量为670万kW,其中分配给广西和广东分别为60万kW和610万kW。
表1 南方区域西电东送输电工程投资情况Tab.1 Investment data of west-to-east transmission projects in the southern region of China
表2 年准许收入计算参数Tab.2 Parameters of annual permitted revenue
天生桥一二级水电站总装机容量为250万kW,其送出通道设计容量为250万kW,其中送广西和广东分别为60万kW和190万kW。贵州交流送出线路为贵广交流一二三四回,通道设计容量为300万kW;直流送出线路为贵广直流一二回,通道设计容量为600万kW;交直流通道均为送广东。云南交流送出线路为罗天线、鲁天线、罗百线和滇南送出工程(砚山-崇左-南宁),总通道设计容量为320万kW;直流送出线路为云广直流通道,设计容量为500万kW;交直流通道均为送广东。龙滩送出工程通道设计容量为420万kW,送广东和广西均为210万kW。
基于表1所列出的南方区域西电东送输电工程的投资数据和上述各价区的通道设计容量数据,根据式(1)~(8)可计算出各价区所分摊的投资成本。根据各价区分摊的投资成本,基于表2的计算参数,采用式(10)可求取各价区的年准许收入。龙滩送广西和送广东采用其送出工程设计利用小时数即3 700 h,云广直流采用其设计利用小时数5 000 h,其余采用利用小时数4 250 h,各价区的线损率采用‘计价格[2002]781号文件’中给定的数值并在表3中给出,采用式(11)可得到单一制电量输电价格。各项计算结果如表3所示。
由表3可知,所测算的西电东送各价区单一制电量输电价格均比现行单一制电量输电价格高。这是由于西电东送输电价格自2002年实施以来,仅在2005年进行过一次小幅度提价调整,至今已有8年时间,而在这8年间西电东送新建设并投产多项输电工程和配套设施,而对新增的这些输电工程和配套设施的投资回收需求并未在现行输电定价中反映出来,这样在考虑了目前西电东送所有输电工程投资情况之后,年准许收入得以提高,从而使得测算的单一制电量输电价格较现行水平要高。还有,测算的送广东的单一制电量输电价格水平的增加幅度大于送广西的,这是因为广东作为西电的主要消纳省份,新建的输电工程和配套设施主要服务于西电送广东,因此大部分新建工程由投资导致的准许收入由送广东的各价区承担。
表3 各价区分摊的投资成本、年准许收入及测算的单一制电量输电价格Tab.3 Allocated investment cost,annual permitted revenue and one-part transmission price in each price zone
根据各价区的年准许收入水平,可求得在不同容量费用比例K情况下的各价区两部制输电价格水平,相应的容量电价Cc和电量电价Ce如表4所示。各价区容量电价Cc和电量电价Ce随K的变化情况如图2和图3所示。
表4 不同K情况下各价区两部制输电价格Tab.4 Two-part transmission prices in each price zone under different K′s
图2 各价区容量电价随容量费用比例变化Fig.2 Capacity price variations in each price zone with the change of K
从表4、图2和图3可知,随着K的增加,各价区通过容量费用回收的输电成本相应提高,这样需要通过电量费用回收的输电成本就相应减少,从而导致各价区的容量电价逐渐增加,电量电价逐渐下降。当K=100%时,电量电价变为零,即单一制容量电价,输电费用按年准许收入全部通过容量费用回收,与输电量无关。
以南方区域西电东送2012年的实际交易电量为基础,可得到在现行单一制电量输电价格、测算的单一制电量输电价格与不同容量比例下两部制输电价格等场景下,输电公司的输电收入,相关结果如图4和表5所示。
图3 各价区电量电价随容量费用比例变化Fig.3 Energy price variations in each price zone with the change of K
图4 各种输电定价机制下输电公司的收入Fig.4 Revenues of the transmission company under various transmission pricing mechanisms
表5 各种输电定价机制下各价区支付的输电费用和输电公司收入Tab.5 Transmission charges for various pricing zones and the revenue of the transmission company under different transmission pricing mechanisms
从图4和表5可以看出,对于输电公司,由于考虑了新增项目的投资成本,其年准许收入提高了,这样测算的单一制电量输电价格高于现行的价格水平。基于2012年南方区域西电东送实际输电量,按照测算的单一制电量输电价格水平,计算得到输电公司的收入为81.77亿元,高于实际收入(实际收入为75.63亿元)。2012年西电东送线路总体实际利用小时数低于核价利用小时数,这样实际输电量少于核价时的基准输电量,因此采用所测算的单一制电量输电价格时输电公司的收入为81.77亿元,采用容量费用比例为20%至80%之间的两部制输电价格时,输电公司的收入均低于其准许收入(准许收入为85.97亿元),但采用两部制输电价格时输电公司的收入要比采用测算的单一制电量输电价格时高,并且随着容量费用比例的提高,输电公司的收入增加,逐渐趋向于年准许收入,并在K=100%时达到年准许收入。
在天生桥送广西和云南送广东这两个价区中,采用测算的单一制电量输电价格时输电公司的收入高于其年准许收入,而在采用各容量费用比例下的两部制输电价格时输电公司的收入低于采用测算的单一制电量输电价格的情形。这是由于这两个价区的实际输电量大于核价的基准输电量,当采用单一制电量输电价格时,输电公司的收入大于年准许收入,而在采用两部制输电价格时,由于容量费用不随输电量变化,这样就在一定程度上减缓了实际输电量波动对输电公司收入的影响,有利于限制因输电量明显超出核定电量而使其获得超额利润或输电量明显低于核定电量而导致亏损。
综上所述,当采用单一制电量输电定价时,输电公司的收入完全取决于实际输电量,在实际输电量明显低于核定电量时无法保证合理利润甚至无法回收成本,而在实际输电量明显大于核定电量时又能获得超额利润。采用两部制输电价格则有利于减缓实际输电量波动对输电公司收入的影响,降低其经营风险。此外,采用两部制输电价格时,实际输电量越大受电方支付的折合单位电量的费用就越低,从而可降低受电方的购电成本,这样不仅能有效限制输电公司的超额收入,也有利于提高受电方购买西电的积极性。
6 结语
南方区域西电东送现行的单一制输电价格已经无法适应西电东送的现状和未来的发展需求,不利于西电东送的可持续发展。本文针对南方区域西电东送的实际情况,将西电东送输电工程投资在各价区间进行了分摊,并以此为基础计算了各价区的年准许收入,在此基础上测算了单一制电量输电价格和两部制输电价格并进行了比较分析,结果表明两部制输电价格能缓解实际输电量波动对输电公司造成的经营风险,同时能够提高受电方购买西电的积极性,有利于西电东送的可持续发展。
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