碳达峰、碳中和目标下的园区综合能源项目经济性评价

魏海燕

华北电力大学发现经济管理系

0 引言

能源是人类生存和发展的重要基石,是社会经济运行的动力和基础[1]。随着世界各国经济的快速发展，当今社会对能源的需求日益增长，能源的供需矛盾日益突出。近年来，全球的环境污染问题日益严重，为了缓解能源短缺、环境污染的问题，进一步发展可再生能源，同时实现传统能源的清洁刻不容缓，推动能源革命势在必行[2]。党中央、国务院又提出了碳达峰、碳中和的战略决策，碳达峰、碳中和目标是党中央、国务院对当前环境问题和能源危机问题审时度势作出的重大战略决策，已被纳入生态文明建设的整体布局，将对全球的能源格局产生重大的影响，也为我国能源行业的发展指明了前进的方向[3]。

本文基于上述背景，开展关于碳达峰、碳中和目标下的园区综合能源系统构建，对园区综合能源项目的经济性作出评价，节能减排效益也被考虑在其中。综合评价碳达峰、碳中和目标下的园区综合能源项目经济性，为综合能源系统项目的投资者提供参考。

1 经济性评价方法

1.1 经济性评价及其指标

经济性评价指标包括：动态投资回收期（TP）、财务净现值（NPV）和财务内部效益率（IRR），这三个指标计算公式如下。

1.1.1 动态投资回收期

动态投资回收期计算公式为：

式中，TP是动态投资回收期；CI是第t年的收入，视为现金流入；CO是第t年的支出或投资，视为现金流出；i0是行业的基准折现率。

动态投资回收期的计算也可以根据财务分析中的现金流量表计算，计算公式为：

1.1.2 净现值法

净现值是评价项目盈利能力的重要指标之一，净现值大于零则方案可行，且净现值越大，方案越优，投资效益越好。

式中，NPV为净现值；It为第t年的现金流入量；Ot为第t年的现金流出量；R为折现率。

1.1.3 内部效益率

内部效益率是一项投资渴望达到的报酬率，该指标越大越好。一般情况下，内部效益率大于等于基准效益率时，该项目是可行的。

其中，a、b为折现率，a＞b；NPVa为折现率为a时，所计算得出的净现值，一定为正数；NPVb为折现率为b时，所计算得出的净现值，一定为负数。

1.2 项目敏感性分析及其指标

本文拟通过计算敏感度系数来寻找敏感性因素。敏感度系数是指项目经济评价指标变化率与不确定性因素变化率之比，其计算公式为：

式中：

△A/A——评价指标的变动比率，如净现值NPV或内部效益率IRR；

△F/F——不确定因素的变化率，如建设投资、工期等。

SAF＞0表示评价指标与不确定性因素同方向变化；SAF＜0表示评价指标与不确定性因素反方向变化。SAF绝对值越大，表明评价指标A对于不确定性因素F越敏感；反之，则不敏感。

2 园区综合能源项目方案

目前，对综合能源系统的建模已经有了深入的研究，本文的重点在于碳排放、碳中和的目标下，构建包括储能系统和蓄冷蓄热系统的园区综合能源系统。考虑综合能源系统中清洁能源的节能减排效益，在政府对风光发电补贴日益减少甚至是不再补贴的情况下，对项目进行经济性评价。

2.1 园区综合能源系统项目概况

H省某园区综合能源系统包括光伏发电系统、风力发电系统、储能系统、地源热泵系统、冰蓄冷系统和蓄热式电锅炉系统。该项目的设计目的是合理利用当地的风光及地源资源，并结合当地的负荷情况，通过光伏、风机等清洁能源发电系统提高当地清洁资源的占比，达到100%清洁能源使用。项目计划全寿命周期为20年，建设期2年，第3年开始投入运营。以下对项目进行经济性评价，评价的基本参数如表2-1所示。

表2 -1经济性评价基本数据

2.2 园区综合能源项目成本计算

如表2-2所示是项目的投资及年运维成本概况。由该表数据可知：

表2 -2项目投资及年运维成本概况

1）初始投资为5 666万元，全部为自筹资金。

2）年运行维护成本为328.3万元，主要包括：维修费、材料费、保险费、其他费、人工工资及福利等。

3）固定资产残值回收

一般在计算期最后一年，按给出的固定资产折旧方法计算，根据固定资产折旧的平均年限法：

固定资产投资=5 666万元，固定资产残值回收=5 666×5%=283.3万元，各年固定资产折旧=（5 666-283.3）/17=316.63万元。

2.3 园区综合能源项目效益计算

2.3.1 供能效益计算

1）光伏发电效益：光伏发电系统容量约为813 kWp，本系统年利用小时数为1 317 h，每天运行10 h，年发电量=813×1 317×10=107.07万kWh。光伏发电的电量可在园区内被完全消纳，按园区用电综合电价1.068元/kWh（考虑光伏发电时段处在用电高峰及平峰时段进行综合测算电价），园区每年可节约电费：107.07×1.068=114.35万元，发电效益共114.35万元。

2）风电发电效益：风机发电容量为2MW，年利用小时数2 400 h，年发电量：2 000×2 400=480万kWh。风力发电的电量可在园区内被完全消纳，按园区用电综合电价1.068元/kWh（考虑风机发电时段处在用电高峰及平峰时段进行综合测算电价），园区每年可节约电费：2 000×1.068×2 400=512.64万元。发电效益共512.64万元。

3）储能电站效益：储能电站容量为0.8MW，高峰电价1.313 3元/kWh，低谷电价0.427 3元/kWh，峰谷价差：0.886元/kWh，年储能小时数：1 873 h，低谷时向电网买电储存起来，供高峰时段卖出去，获得峰谷价差的效益，储能效益：800×0.886×1 873=132.76万元。

4）地源热泵系统效益：地源热泵系统每年制冷供暖共节电575.9万kWh，节省运行费用518.5万元，节约电力208 kW。

制冷季节：地源热泵机组节约电量59.9万kWh。按平均电价0.900 3元/kWh计算，每个制冷季节节约电费为0.900 3×59.9=53.9万元。

供暖季节：按地源热泵系统供暖COP4.0计算，每个供暖季节可节约电量516万kWh。平均电价按0.900 3元/kWh计算，地源热泵供热比直热式电锅炉每个供暖季节节省运行费用464.6万元。

5）冰蓄冷系统效益：冰蓄冷系统每年削峰填谷电量达103.4万kWh。可节约运行费用为46.1万元。

6）蓄热式电锅炉系统效益：蓄热式电锅炉采用全蓄热模式，削峰填谷电量达37.45万kWh。考虑蓄热损失，蓄热式电锅炉效率约90%，与直热式电锅炉（其运行平均电费按0.900 3元/kWh计算）相比，每供暖季节节省运行费用37.45×0.900 3-37.45/90%×0.4748=13.96万元。

综上所述，项目供电效益为风光储售电效益：759.75万元；供热效益为地源热泵464.6万元，蓄热式电锅炉13.96万元，共478.56万元；供冷效益为地源热泵53.9万元，冰蓄冷系统46.1万元，共100万元。项目的供能总效益为1 338.33万元。

2.3.2 节能减排效益计算

节能减排效益是指项目建设对项目场地环境改善的影响。风能和太阳能发电系统依赖于风能和太阳能的生产。项目建成后，将不再排放污染物。其环境成本只是风能和太阳能设备在制造、运输和安装过程中的能源消耗所造成的污染排放。本文按照折算为标准煤来计算节能减排效益，表2-3为节能减排折算标准数据。

表2 -3折算标准数据

1）光伏发电节能减排效益

园区光伏发电量为107.07万kWh，折合成362.97 tce，折算的结果如表2-4所示。光伏发电节能减排效益：28.72万元

表2 -4光伏发电节能减排结果

2）风力发电节能减排效益

园区风力发电量为480万kWh，折合成1 627.2 tce，折算的结果如表2-5所示。风力发电节能减排效益：128.49万元

表2 -5风力发电节能减排结果

3 项目经济性评价

项目先进流量表如表3-1所示。依据表3-1计算出项目的投资回收期、净现值和内部效益率。Tp=15.43年，NPV=1 395.17万元，IRR=11.58%，可知项目具有经济性。

表3 -1全投资现金流量表单位：万元

4 敏感性分析

对项目进行不确定分析，确定项目经济效果评价指标为IRR和敏感性要素SAF（SAF的绝对值大于1，为敏感性因素，SAF的绝对值小于1，为非敏感性因素），影响本项目的主要经济因素为固定资产投资K、经营成本C和风光发电量E，确定各因素变动+20%、+10%、-10%、-20%时对指标IRR和SAF的影响，基准效益率为8%。敏感性分析表如表4-1所示，敏感性图如图4-1所示。由表4-1和图4-1可知，项目对固定资产投资最为敏感，对风光发电量的敏感性次之，对经营成本的敏感性再次之。

图4 -1敏感性分析图

表4 -1敏感性分析表

5 结语

本文在碳达峰、碳中和目标的战略决策指导下，以H省某园区综合能源项目作为研究对象，对其进行经济效益计算和节能减排效益计算，选取经济性评价指标，研究项目是否具有经济性，并对项目进行敏感性分析，找出影响项目经济性的敏感性因素，为企业投资和国家制定政策提供可行性依据。

结果表明：

1）从项目的经济性评价指标投资回收期、净现值和内部效益率来看，项目具有经济性；

2）从敏感性分析过程来看，项目对固定资产投资最具敏感性，对风光发电量的敏感性次之，投资者在进行项目投资时，需重点考虑这两个因素。