小型水电站装机容量选择的经济分析

小型水电站装机容量选择的经济分析

一、对于选择装机容量的看法

按目前常的方法选择装机容量，除了范围太大，不好掌握以外，更重要的是对于经济上的可行性缺乏较明确的论证，因此，有必要提出几个能够论证其经济上可行性的指标，作为选择水电站装机容量的主要依据。

选择小型水电站的装机容量，通常不考虑水、火电之间的经济比较，这是由于：1、其投资不大，生产的电能不多，在系统中所占的比重较小，似乎不值得进行比较；2、由于小型水电站的特点，进行水、火电之间的比较确实存在一些困难。我们变为，小型水电站投资也高达数百万元甚至千万元以上；再则，既然水火电都能达到同样供电的目的，则理应选择其中耗费社会劳动量较小的一种。这样做虽有一些具体困难，但应朝此方向不断探索，使其逐步完善。下面说明对于选择装机容量的具体意见。

1、选择水电站的装机容量时，要比较水、火点的电能成本，对此本文提出一个新的指标，称为比较电能成本。将其方案的水电站的比较电能成本C水和达到同样目的的火电站的比较电能成本C火相比较，作为方案取舍的重要依据。

当C水 <Ｃ火则说明水电站方案从长远的观点来看，在经济上肯定是可行的。由于水电站具有利用再生能源和不污染环境的优点，因此从保护煤炭资源和防止火电污染环境的观点出发，当C水大于C火 ,或C水∠KC 火 (K>1)时，水电站方案也是可以研究的，但又考虑到我国建设资金短缺，不应以过多地提高水电站的比较电能权威性本为代价，来扩大水电建设规模或增加水电建设项目，故建议Ｋ值暂取１．０－１．０５当时则水电站方案不宜采用。

２、如果C水∠KC火，还应计算水电站的还本年限，以检验当前在资金安排上是否可行．允许的还本所限应有一定的变动范围，一般情况下可采用５－１０年，但如电力供应紧张，以致使工农业生产受到较大影响时，还可突破上述界限．

３、在C水∠KC火的情况下，如果水电站的还本年限较长（例如超过１０年），而供电又较紧张，则应进一步分析有关用电行业的效益，建设再计算一个经济指标，称为等价回收电价（并不是真正的售电价格）．将还本年限定为本地区或本部门能以接受的年限（如５－１０年），再反算水电站的售电价格，即为造价回收电价．如该电价能为用电行业所接受供电部门的平均售电价格）对其发展生产仍然有好处，那么，该水电站方案仍是可行的，这是因为：第一，由于今后若干年内，总的趋势是供电紧张，系统内（或某一局部地区）需要增加容量，又因C 水∠KC火，所以应建水电站；第二，表面上看电业部门的利润养活甚至没有利润，但从全局看可以相关效益中得到补赏．

对于没有条件和火电相比较的小水电站（如跟电网太远或容量太小），可以主要考虑造价回收这一指标．

在负荷需要和资金能够解决的情况下，应尽量先用符合上述原则的装机容量较大的方案．

有关水能利用率问题可以不作为进行方案比较的一项指标．水利用率的合理数值应以是否符合上述指标为准。

为了较真实地反映经济效益，不论实际上在使用资金时计算与否，在计算经济指标时应计入所有资金的利息。否则不能反映资金在扩大再生产方面的作用。

下面谈谈经济指标的具体计算方法。

二、四项经济指标的计算。

１、水、火电站的比较电能成本计算。

由于水电站和火电站投入资金的时间和数量各不相同，为了进行比较，可将所有的资金折算成电站投入运行第一年年初的数值，即将工程造价按本利和折算，电站逐年的支出按贴现率（可令其等于年利率）折算，于是得出比较电能成本Ｃ如下：

对于水电站：

(1)

式中：Ｆ——生产Ｅ水总所消耗的资金包括利息；

Ｅ水总——水电站在运行年限内生产的总电能

Ｆ水＝Ｆ水１+Ｆ水２（２）

式中：Ｆ水１——水电站的总造价在施工期末（也就是运算第一年年初）折本利和；

M水——水电站总造价，包括为发电服务的建筑物、机电设备及线路等。

n`水——水电站施工年限，假定每年年初投入的资金数（已扣除可回收部分）为

i——年利率，暂取5%

F水2——水电站运行年限内的逐年（假定在年末）支出A水（包括大、小修、工资及行政费等）折算为运行第一年年初的现值之和；

n水——水电站的运行年限，按其规模的大小，可采用25-35年，单机容量大的用较大值。

E水总=E水×n水 (5)

式中：E水——水电站多年平均年发电量。

火电站比较电能成本按以下原则考虑：不建水电站，其替代容量和替代电能在理论上由火电站承担。按满足上述要求的费用计算火电站的比较电能成本。尽管这是理论上的指标，但在一定条件下是能够实现的，所以用来进行经济经较还是适宜的。

由于不少小型水电站在系统中负荷最大月份仍能发电，或多或少地减轻了供电地紧张程度，因而起到替代火电站容量的作用。由于小型水电站的出力可用于农业负荷，故设计枯水年的年水量保证率按不小于75%考虑。

在计算火电站的造价时只考虑替代容量部分。水电站的替代电能除了由火电站的替代容量生产外，其不足部分利用系统内火电站的空闲容量生产。前者在生产过程中除了要支付燃料费外，还要支付大、小修及工次、行政费用等，而后者可以认为仅仅是燃料费的开支。

对于火电站：

式中：F火1————火电站替代容量造价在施工期末（即运行第一年年初）的本利和；

M火——火电站替代容量的造价；

N’火———火电站施工年限，因替代容量数值不大，故可按1年计。

式中：F火2——火电站在运行年限内逐年支出A火值折算为运行第一年年初的现值和；

A火=A1+A2

A1——火电站替代容量每年的支出，包括大、小修、工资及行政费用等；

A2——火电站每年生产替代电能所需的标准煤总运费（从煤矿到火电站）

n火——火电站运行年限，可取25年。

F火3为生产替代电能所需的逐年的煤炭费用（按标准煤的出矿价计算，因运费已另计）折算为运行第一年年初的现值之和。

考虑到煤炭成本逐年递增，假定煤炭的利润率不变，则煤炭的出矿价理应逐年递增。据统计资料，煤炭成本大约每年递增5%，故建议煤炭出矿价格也按每年递增5%计当然，这只是在经济比较中所采用的理论价格，并不是实际价格，在煤炭实际价格受价格政策等因素的影响，不能和价值相适应。

若取年利率为5%，则正好和煤炭出矿价的年递增率5%一样，因此得

F火3=R·W·n火3

式中R——水电站投产时的标准煤出矿价（元/吨）

R=R’(1+0.05)n，式中R`为1980年初标准煤出矿价,

n为自1980年初开始至水电站投产时的年数；

W——每年生产替代电能所用的标准煤的数量，

W=E替╳ V （吨/年）；

E替——年替代电能，即等于水电站的多年平均年发量E水；

V——火电站的供电煤耗率（其中已包括厂用电煤耗）。

当水电站有替代容量时，建议采用高温高压机组的V值（约380克标准煤/度）因为新建的火电站机组应当是先进机组。当水电站无替代容量时，建议采用中温中压机级的V值（约450克标准煤/度），因这种水电站发电时可以停开一些较落后的火电机组。

由于所用的煤炭数量不大，故不再计算煤矿投资，而将投资的因素考虑在标准煤出矿价格中

2、水电站还本年限的计算。

以往在计算水电站的还本年限时，一般不计投资的利息，得出的是一个虚假的还本年限。如果计入利息则还本年限必须加长，甚至不能还本。此外，在计算还本年限，时常在水电站的运行费中讲稿折旧费，这样就造成还本年限的概念不清，例如，水电站的折旧年限为30年，在计算不电站的运行费用时包括折旧费（每年按1/30造价计），算得的还本年限为10年，也就是水电站通过售电的收入，在扣除大、小修及工资、行政费以后，经过10年除可偿还其造价外并积攒了10年的折旧费，其概念是不清楚的。

我们主张还本年限按以下方法计算。

设水电站在施工期末总等价的本利和为F水1（按式3计算），投产后每年在售电费H中扣除大、小修，工资及行政等费用A水以后，在年末的净收入为L(L=H-A水) ，将逐年的L值和它的利息加在一起，到T年末恰好偿还F水1在T年内（算到年末）的本利和，则该年限T称为还本年限。根据以上原则可以得出下式：

当L≤F水1i时，水电站每年的净收入小于或等于每年应付的利息，也就是说造价不能回收。

3、水电站的造价加收电价。

造价回收电价就是当还本年限为可按受的年限T0时所必须的售电价格

在式（11）中，令T=T0、B=（1+i）To

因为

式中I——造价回收电价（元/度）；

E水——水电站多年平均年发电量|（度）

A水——水电站每年大、小修及工资、行政费等。

由上式得I= (15)

4、实际电能成本。

对于选定的水电站方案需要再计算一个经济指标，即实际电能成本C’，该指标不作为选择方案时经济比较用，仅仅为了说明实际电能成本的高低。

式中G————年折旧费；

其它符号同前。

年折旧费G按以下原则考虑，即每年提出一笔折旧费G，到运行年限（n水）末，其本利和正好偿还施工期末时的造价本利和F水1在N水中年内的本利和。

设折旧率P= ，以G代替式（11）中的L。以n水代替式（11）中的T，则得

算得折旧费后，即得所折旧费G：

G=PF水1 (18)

三、关于水电站的装机容量年利用小时数问题

过去按照装机容量的年利用小时数来选择装机容量，不仅范围大，不好确定，而且缺乏切实的根据，建议利用比较电能成本C这一指标来推求最小的装机容量年利用小时数h最小，作为初步选择水电站装机容量的指标，如果实寻扔年利用小时数h>h最小

则该方案可以考虑。

利用式①到⑩ 令C水=KC火，即可算得h最小

当用以下指标代入公式1至10时，即可导出计算h最小的公式，见式（16）。所用的指标为：

水电站施工年限 2年

火电站施工年限 1年

火电站运行年限 25年

资金年利率 5%

标准煤出矿价逐年递增率 5%

水电站每年支出（大、小修、工次及行政费用等）占造价（不包括利息）的数值3%

火虮站每年支出（大、小修、工资及行政费用等）占造价（不包括利息）的数值5%

式中：M’水——水电站单位千瓦造价（地/千瓦）

N水——水电站运行年限（年）；

M’水——替代火电站单位千瓦造价（元/千瓦）

R——水电站投产时标准煤出矿价（元/吨）

Q——标准煤运费（从煤矿到水电站）（元/吨）

V——火电站的供电煤耗率（克标准煤/度）；

K’——替代容量系数，K`= ，式中N替为水电站的替代容量；N水为水电站装机容量；

K——系数，其值为1.0-1.05。

现举例说明用h最小初步选择装机容量的方法。

选择某按灌溉要求放水的水电站装机容量（无替代容量）所采用的经济指标如下：

M`水=1000元/千瓦，80年初标准煤出矿价R`=28元/吨，Q=3元/吨，V=450克/度，n水=30年。

设装机容量N水=640千瓦，根据水能计算得到的多年平均年发电量E水=225万度，同于无替代容量，故K`=0。该水电站计划83年初投产发电，则R=R×1.053=28×1。053，K=1.05 。

将以上的数据代入公式（16）得

实际的装机容量年利用小时数为

h大于h最小，故装机为640千瓦的方案可以考虑。

四、结束语。

1、本文力求从经济效果的角度来选择水电站装机容量方案。首先按比较电能成本的大小，在水、火电站之间进行比较，初步确定装机容量方案，然后再按还本年限的长短进行分析，而且还要从用电部门的相关效益上加以考虑，即考查造价回收电价这一指标，最后先出合理的装机容量方案。

选择装机容量与三项经济指标的关系。可归结为下表

2文中所用的年利率I值和表中的K值，还有待进一步研究。