第十章 水力发电及多目标水利工程经济评价.docx
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第十章水力发电及多目标水利工程经济评价
第十章水力发电及多目标水利工程经济评价
第一节水电站的投资与年运行费
一般电力系统是把若干座不同类型的发电站用输电线、变电站、供电线路联络起来成为一个电网，统一向许多不同性质的用户供电，满足各种负荷要求。
由于各种电站的动能经济特性不同，不同类型电站在统一的电力系统中运行，可以使各种能源得到更充分合理的利用，电力供应更加安全可靠，供电费用更加节省。
现简要介绍水、火电站的主要经济特性。
一、水电站的投资
水电站的投资，一般包括永久性建筑工程（例如大坝、溢洪道、输水隧洞等）、机电设备的购置和安装、临时工程及库区移民安童等费用所组成。
从水电工程基本投资的构成比例看，永久性建筑工程约占32%～45%；机电设备购置和安装费约占18%～25%；临时工程投资约占15%～20%，其中主要为施工队伍的房建投资和施工机械的购置费等；库区移民安置费和水库淹没损失补偿费以及其它费用共约占10%～35%。
由于水电站一般远离负荷中心地区，输变电工程的投资有时可能达到水电站本身投资的30%以上，当与火电站进行经济比较时，应考虑输变电工程费用。
水电站单位kW投资与电站建设条件关系很大，50年代平均约为1000元左右，后来由于水电站开发条件逐渐困难，库区移民安置标准适当提高，施工机械化程度不断增加，加上物价水平不断上升等原因，60年代约为1500元左右，70年代约为2000元左右，80年代约为3000元左右。
90年代，举世闻名的长江三峡水利工程，其静态投资（包括输变电工程，以1990年不变价格计算）为570亿元，折合单位kW投资为3223元（投资尚未在防洪、发电、航运等受益部门之间分摊），其中库区移民安置费用以及远距离高压输变电工程投资各约占工程总投资的20%左右。
二、水电站的年运行费
水电站维持正常运行所需的年运行费包括下列几个部分：
（1）大修理费：
一般每隔二、三年对主要的建筑物和机电设备进行一次大修理，大修理所需费用从每年的电费收入中提存一部分费用作为基金供大修理时使用。
大修理费=固定资产原值×大修理费率 （10-1）
（2）维修费：
对其建筑物及机电设备进行经常性的检查、维护与保养所需的费用。
（3）材料费：
指库存材料和加工材料的费用。
（4）工资：
包括基本工资和附加工资、各种津贴和奖金等，按职工编制计算。
（5）水费：
电厂发电按所用的水量和发电水价计算的水费，应向水库管理处或其主管单位缴付。
发电用水的水价应与发电、灌溉等各部门综合利用水量的水价不同。
汛期内水电站增发电量的水价更低廉些
（6）其他费用：
包括劳保费、行政管理费、办公费、差旅费等。
以上各种费用可根据电力工业有关统计资料结合本电站的具体情况计算求出。
当缺乏资料时，水电站年运行费可按其投资或造价的1%～2%估算，大型电站取较低值，中小型电站取较高值。
三、水电站的年费用
为了综合反映水电站所需的费用（包括一次性投资和经常性年运行费）的大小，常用年费用表示。
（1）当进行静态经济评价时，水电站年费用为基本折旧费与年运行费之和，其中
（10-2）
当采用直线折旧法并不计残值时，基本折旧率为
（10-3）
式（10-3）中，折旧年限一般采用经济寿命。
假设水电站主要建筑物的经济寿命定为50年，则其基本折旧率为2%；假设水电站机电设备的经济寿命为25年，则其基本折旧率为4%，余类推。
水电站的发电成本包括基本折旧费与年运行费两大部分，即为水电站的年费用。
（2）当进行动态经济评价时，水电站年费用NF水为本利年摊还值（资金年回收值）与年运行费之和，即
（10-4）
当进行国民经济评价时，式（10-4）中造价现值与年运行费均应按影子价格计算，i为社会折现率；当进行财务评价时，则按现行价格计算，i为行业基准收益率；n为水电站的经济寿命；[A/P，i，n]为本利摊还因子（或称资金回收因子）。
四、火电站的投资
火电站的投资应包括火电厂、煤矿、铁路运输、输变电工程及环境保护等部门的投资。
火电厂本身单位kW投资比水电站少，主要由于其土建工程及移民安置费用比水电站少得多。
据统计，在火电厂投资中土建部分约占24%～36%，机电设备部分约占43%～54%，安装费用约占15%～18%，其它费用约占3%～8%。
关于煤矿投资，各地区由于煤层地质构造及其它条件的影响，吨煤投资差别较大，火电厂单位kW装机容量年需原煤2.5t左右，相应煤矿投资约为火电厂单位kW投资的40%～50%左右。
火电厂可以建在负荷中心地区，这样可以节省输变电工程费用；或者修建在煤矿附近，可以节省铁路运输费用，均根据技术经济条件而定。
有关火电输变电工程及铁路运输的投资合计折算为火电厂单位kW投资的50%～60%左右。
此外，火电厂及煤矿对附近地区污染比较严重，应考虑环境保护措施，据初步估计，火电厂的消烟、除尘、去硫设施等投资，约为火电厂本身投资的25%左右。
综上所述，仅就火电厂本身投资而言，约为同等装机容量水电站投资的1／2～2／3左右，但如包括煤矿、铁路、输变电工程及环境保护措施在内的总投资，一般比同等装机容量的水电站投资（也包括输变电工程等投资）多一些。
五、火电厂的年运行费
火电厂的年运行费包括固定年运行费和燃料费两大部分，现分述如下。
（1）固定年运行费：
要包括火电厂的大修理费、维修费、材料费、工资、水费（冷却用水等）以及行政管理等。
以上各种费用可以根据电力工业有关统计资料结合本电站的具体情况计算求出。
由于火电厂汽轮发电机组、锅炉、煤炭运输、传动、粉碎、燃烧及除灰系统比较复杂，设备较多，因而运行管理人员也比同等装机容量的水电站要增加若干倍。
当缺乏资料时，火电厂固定年运行费可按其造价的4%左右估算。
（2）燃料费：
火电厂的燃料费u燃主要与年发电量E火（kW?
h）、单位发电量的标准煤耗e（kg／kW?
h）及折合标准的到厂煤价p燃（元／kg）等因素有关，
必须说明，如果火电站的投资中包括了煤矿及铁路等部门所分摊的投资，则燃料费应该只计算到厂燃煤所分摊的年运行费；如果火电站的投资中并不考虑煤矿及铁路等部门的投资，仅指火电厂本身的投资，则燃料费应按当地影子煤价（国民经济评价时）或现行煤价（财务评价时）计算。
六、火电站的年费用
（1）当进行静态经济分析时，火电站年费用为基本折旧费与固定年运行费和燃料费三者之和，即
年费用=基本折旧费＋固定年运行费＋燃料费 （10-6）
火电站固定资产的基本折旧率一般采用4%。
火电站固定资产=火电站投资×固定资产形成率（一般采用0.95）。
（2）当进行动态经济分析时，火电站年费用NF火为本利年摊还值（资金年回收值）与上述固定年运行费与燃料费三者之和，即
（10-7）
式中[A/P，i，n]——本利摊还因子（资金回收因子）；
n——火电站经济寿命，一般采用25年；
i——社会折现率（国民经济评价时）或行业基准收益率（财务评价时）。
第二节水电站的效益计算
－、水电站的国民经济效益
在水电建设项目国民经济评价中，可以用下列两种方法之一表示水电站的国民经济效益。
（1）用同等程度满足电力系统需要的替代电站的影子费用作为水电站的国民经济效益。
一般认为，水电站的替代方案应是具有调峰、调频能力、并可担任电力系统事故备用容量的火电站。
为了满足设计水平年电力系统的负荷要求，如果不修建某水电站，则必须修建其替代电站。
换句话说，如果修建某水电站，则可不修建其替代电站，所节省的替代电站的影子费用（包括投资与运行费）可以认为就是修建水电站的国民经济效益。
由于火电站的厂用电较多，为了向电力系统供应同等的电力和电量，因此替代电站的发电出力N火应为水电站发电出力N火的1.1倍，即N火=1.1E水,替代电站的年发电量E火应为水电站年发电量E水的1.06倍，即E火=1.06E水。
因此根据设计水电站的装机容量和年发电量，即可换算出替代电站的装机容量和年发电量及其所需的造价、固定年运行费和燃料费，根据式（10-7），即可求出替代电站的年费用NF火，这就是水电站的国民经济效益B水，即B水=NF火。
（2）用水电站的影子电费收入作为水电站的国民经济效益。
（10-8）
用此法计算水电站的国民经济效益比较直接了当，容易令人理解，因难在于如何确定不同类电量（峰荷电量、基荷电量、季节性电量等）的影子电价（元／kW?
h）。
在有关部门尚未制订出作为产出物的各种影子电价之前，可参照国家计委颁布的《建设项目经济评价方法与参数》中的有关规定，结合电力系统和电站的具体条件，分析确定影子电价。
对于具有综合利用效益的水电建设项目，应以具有同等效益的替代建设项目的影子费用，作为该水电建设项目的效益；或者采用影子价格直接计算该水电建设项目的综合利用效益。
二、水电站的财务效益
在水电建设项目的财务评价中，通常用水电站发电量销售收入所得电费作为水电站的财务效益，一般按下列两种情况进行核算。
1、实行独立核算的水电建设项目
销售收入所得电费=上网电量×上网电价
式中 上网电量?
上网电量=有效电量×（1－厂用电率）（1－配套输变电损失率），有效电量是指根据系统电力电量平衡得出的电网可以利用的水电站多年平均年发电量
上网电价?
上网电价=发电单位成本（按上网电量计）＋发电单位税金＋发电单位利润。
当采用多种电价制度时，销售收入为按不同电价出售电量所得的总收入。
2、实行电网统一核算的水电建设项目
销售收入所得电费=有效电量×（1－厂用电率）×（1－线损率）×售电单价（10-9）
（10-10）
水电建设项目的实际收入，主要是发电量销售收入所得的电费，有时还有综合利用效益中可以获得的其他实际收入
第十章：
第一讲（总第22讲）
第二讲（总第23讲）
第三讲（总第24讲）
本章小结
编制时间2007年6月 总第23讲
课题：
第十章水电站的国民经济评价与水电站的财务评价；
基本要求：
掌握水电站的国民经济评价和水电站的财务评价方法；
重点和难点：
水电站的财务评价；
技术要求：
学会用所学的水电站的国民经济评价和方法解决实际问题；
参考资料：
《水利工程经济》（高等学校教材,施熙灿、蒋水心和编）。
教学过程：
一、复习上一讲的内容（用时5分钟）
二、讲解第十章水电站国民经济评价与财务评价（用时65分钟）
三、自学与讨论（用时20分钟）
四、小结（用时5分钟）
五、布置作业（用时5分钟）
（一）复习本讲内容
（二）预习下一讲内容
（三）思考下列问题
习题十：
5，6，8
（四）练习补充题
附：
本节课讲解的主要内容于下
第三节水电站的国民经济评价
水电站国民经济评价的任务，主要是选择地区供电电源、河流梯级水电站开发方案、水电站正常蓄水位、死水位及其装机容量等主要参数。
国民经济评价是水电建设项目经济评价的核心部分，它是从电力系统或从国家整体出发，考察本项目的效益与费用，用影子价格和社会折现率计算本项目对国民经济带来的净效益，评价水电建设项目经济上的合理性。
国民经济评价可以用系统年费用NF、效益费用比B／C、经济内部收益率EIRR等作为评价指标，一般以经济内部收益率作为主要评价指标。
现分述如下。
一、电力系统年费用NF系
在此，费用最小法仍然适用。
如果有效益相同的若干个比较方案，则其中年费用最小的即为经济上最有利的方案。
例如水电站正常蓄水位方案的选择，其经济比较准则，可采用在同等程度满足系统对电力、电量和其它综合利用要求的条件下，选择电力系统总费用或其年费用NF系最小的那个方案。
其计算公式如下：
（10-11）
式中 NF系（S）——电力系统方案S的年费用；
M——方案S包括有M个工程项目（电力系统一般包括水电站和火电站两个项目，即M=2）；
NFj——方案S第j工程项目的年费用，j=1，2。
（10-12）
式中 k——项目j中按经济寿命nk的不同而分为个子项，例如水电工程项目分为土建工程（n1=50年）和机电设备（n2=25年）两个子项，即=2；
Kjk——项目j子项各年t净投资折算至基准年T的总投资，即
（10-13）
r0——社会折现率is，[A/P，r0，nk]为子项k的本利摊还因子；
uj——项目j的年运行费，其中包括投产期年运行费的折算值
与生产期正常年运行费两部分，即
（10-14）
现结合水电站正常蓄水位方案的选择，说明国民经济评价中一般采用的计算步骤与计算方法。
在正常蓄位方案比较时，首先根据河流梯级开发布置确定其上、下限值，并在此范围内拟定若干个比较方案，然后对各方案计算电站及系统中火电站补充动能经济指标，最后按系统年费用NF系最小准则进行经济比较，再结合政治、社会、技术、环境等因素综合择最佳方案。
例如某水库主要任务为发电，根据水库不淹没上游某城的要求，确定正常蓄水位的上限方案为110m高程；为了满足电力系统对本电站的最低出力及其他综合利用要求，确定正常蓄水位的下限方案为100m高程，现拟选择水电站经济上最有利的正常蓄水位。
具体计算步骤分述如下。
参阅图10-1。
图10-1水电站及补充火电站逐年造价运行费支出
（1）在正常蓄水位的上下限之间，根据地形、地质、水库淹没、浸没等变化情况，拟定3～6个比较方案。
（2）分别对各个方案进行径流调节和水能计算，求出水电站的保证出力、必需容量和多年平均年发电量等动能指标。
（3）对各个方案进行投资估算，并在综合利用各部门之间进行分摊，求出水电站应分摊的费用。
（4）求出水电站土建部分（包括大坝、溢洪道、隧洞及其他水工建筑物）在建设期内各年的造价。
（5）根据水电站机组安装计划进度，求出各年机电部分（包括配套的输变电工程）的造价。
（6）求出水电站各正常蓄水位方案的总造价，即为土建与机电两部分造价之和。
（7）假设水电站各个方案的建设期分别为8、9、10年，其中包括投产期3年。
（8）假设计算基准年T（点）在建设期末，则水电站土建部分造价值，
，
（下同）
（9）水电站机电部分造价现值
，由于机电设备经济寿命n2=25年，
故须于投产后25年重置资金更换机组。
（10）在水电站投产期3年内，其年运行费随投产机组台数增加而递增，其现值为：
为基准年，仍在建设期末。
（11）水电站正常年运行费
，是指在生产期内当全部机组投入运行时所需的年运行费。
假设等于水电站造价K水的1.25%，在生产期内为一常数。
（12）水电站平均年运行费
，即把各年的年运行费折现后平均摊分在生产期n年内。
为简化计算，
。
（13）水电站年费用
。
（14）为了各方案能够同等程度地满足系统对电力、电量的要求，正常蓄水位较低的方案，
即水电站规模较小的方案，应以替代电站（具有调峰能力的火电站）的电力电量补充。
为简化计算，以正常蓄水位较高的第三方案为准，其所需火电站补充的电力、电量为零；对其它方案，由于水、火电站所需厂用电力（必需容量）的差别，假设
。
（15）同理，要考虑水、火电站厂用电量的差别，假设
。
（16）假设火电站补充造价为1500元／kW，故
。
（17）假设火电站补充容量的固定年运行费
。
（18）假设火电站补充容量的建设安装期为3年，到第T年末建成，与水电站一并建成投入系
（19）火电站补充容量的资金年回收值（本利年摊还值
）。
（20）假设火电站补充年发电量的燃料费。
（21）火电站补充年费用
。
（22）电力系统年费用
。
由表10-l可知，第二方案的
，即从经济比较上看该方案最为有利。
求解过程详见表10-1。
从表8-1中的计算结果看，以第二方案经济上最为有利。
二、效益费用比B／C
在国民经济评价中，水电建设项目的年效益，已如上述，可以采用能同等程度满足系统的电力和电量需要的替代电站（一般指凝汽式火电站）的年费用表示，或者采用水电站多年平均年供电量的影子电费收入表示。
现假定用上述两种水电站年效益的表示方法，计算上述某水电站3个正常蓄水位方案的效益费用比B／C，从中选择B／C=max作为经济上最有利的方案。
当水电站的必需容量和多年平均年发电量求出后，可以计算替代电站相应的各项动能经济指标，例如某水电站的必需容量N水=20万kW，多年平均年发电量E水=7.0亿kW?
h，则替代电站相应的必需容量N火=1.1N水=22万kW，相应的平均年发电量E火=1.06E水=7.42亿kW?
h，其余类推。
根据表8-1，已知水电站各正常蓄水位方案的年费用NF水分别为7080万元、7754万元和9595万元，用替代电站年费用NF火表示的水电站年效益B水=NF火分别为9041万元、10639万元和11809万元（参阅表10-2），各方案相应的效益费用比B／C=B水／NF水=1.276、1.372、1.231，再次表明正常蓄水位第二方案在经济上仍然比较有利。
由于本课题是研究同一工程不同规模的经济比较问题，因此须计算各水位相邻方案之间的效益与费用的差额ΔB水与ΔNF水及其差额效益费用比ΔB水／ΔNF水，由表10-2可知，仍以方案二在经济上最为有利。
此外，当用水电站影子电费年收入作为水电站的年效益，用同法求出各方案的效益费用比B水／NF水及其差额效益费用比ΔB水／ΔNF水，仍可判断第二方案在经济上最有利。
表10-2 对某水电站水库正常蓄水位方案进行经济比较 （效益费用比B/C）
第十章：
第一讲（总第22讲）
第二讲（总第23讲）
第三讲（总第24讲）
本章小结
编制时间2007年6月 总第24讲
三、经济内部收益率（BIRR）
经济内部收益率是反映项目对国民经济贡献的相对指标，它是使项目在计算期内的经济净现值累计等于零的折现率。
其表达式为
（10-15）
式中CI——现金流入量，可用影子电费等年收入表示；
CO?
现金流出量，包括净投资（造价）、设备更新费、年运行费等。
设某水电站（举例中的第二方案）的建设期m=9年（1991～1999年），生产期n=50年（2000～2049年），因此计算期为59年（1991～2049年）。
现将该水电站在建设期内各年的净投资CO1、机电设备中间更新费CO2、年运行费CO3以及装机容量、年发电量、影子电费年收入CI等指标分别列入表10-3中。
经试算，当EIRR=20%时，在计算期（1991～2049年）内净现值累计恰好等于零（基准年在建设期初）。
同法，可以试算求出其它方案的经济内部收益率EIRR，见表10-3。
表10-3对某水电站水库正常蓄水位进行方案比较（经济内部收益率EIRR法）
由于举例中水电建设项目所采用的数据，一般来自预测和估算，有一定的不确定性。
假设当投资增加20%、电费收入降低19%以及投资增加10％、建设期拖延一年等不利情况分别进行了敏感性分析，根据试算所求出的经济内部收益率EIRR，分别列入表10-4。
由于本水电建设项目的经济内部收益率EIRR总是大于规定的社会折现率，因而认为本水电建设项目在经济上是有利的。
表10-4 国民经济评价敏感性分析（以影子电价计算年效益）
第四节水电站的财务评价
水电建设项目的财务评价，是根据国家现行财税制度和现行价格，分别测算项目的实际收人和支出，全面考察其获利能力和清偿贷款能力等财务状况，以判别建设项目财务上的可行性。
水电建设项目财务评价主要内容有：
资金筹措、实际收入和实际支出、贷款偿还能力、财务评价指标计算等。
水电建设项目费用，包括固定资产投资、流动资金、产品成本及应交纳的税金等。
固定资产投资是指水电站本身和与其配套的输变电工程等投资，应根据施工进度计划，确定各分年度的投资，并根据资金的不同来源，分别计算贷款利息。
流动资金是水电站建成投产后用于维持正常生产所需的周转资金，一般分为自有流动资金（应不少于总额的30%）和流动资金借款两部分，其借款利息可列入发电成本内。
水电站发电成本为电厂全年运行时所支出的费用，其中包括折旧费、大修理费、材料费、工资及职工福利基金、库区维护基金及水费等项。
发电成本扣除过上述折旧费、借款利息和保险费后称之为经营成本。
供电成本是指水电站送到用户的供电量所需输电、变电、配电、售电费用的总和。
水电站的发电成本和局网的供电成本两者组成售电成本。
对于实行电网统一核算的发电项目，单位供电成本可采用局网上一年度的实际统计数据；对于实行独立核算的发电项目，其供电成本只计算发电厂到主网的配套输、变电费用。
其中固定资产折旧费，是指水电站和输变电设备等固定资产在生产运行过程中对固定资产磨损和损耗的补偿费，其计算公式为
（10-16）
式中建设期是指从工程开工到全部竣工的时间，其中包括发电站机组陆续投入运行的投产期。
电站固定资产形成率一般在0.95左右。
建设期借款利息是指水电建设项目（包括配套的输变电工程）在建设过程中所支付的固定资产投资的利息。
综合折旧率是指水电建设项目各类固定资产折旧率的加权平均值，一般为2.5%～3.0%。
电力工业应交纳的税金有产品税、增值税、地方税、企业所得税等。
产品税包括发电环节和供电环节两部分，地方税包括城市维护建设税和教育费附加两部分，所得税是指项目按销售利润的某一固定比例征收的税金。
利润实现值可以按以下两种情况分别计算。
（1）实行独立核算的发电项目
实现利润=销售收入－发电成本了配套输变电成本－发电环节税金 （10-17）
（2）实行电网统一核算的发电项目
实现利润=销售收入－售电成本－销售税金 （10-18）
式（8-18）中，实现利润按发电和供电两个环节分配，当水电建设项目固定资产投资中，如包括配套的输变电投资时，利润分配比例为：
发电占70%，供电占30%；否则按发电占60%和供电占40%比例分配。
现将销售收入，成本、税金、利润之间的关系，用图8-2表示。
例如对某水电站进行财务评价,某水电建设项目以发电为主，兼有防洪任务。
本电站装机容量为30万kW，多年平均年发电量（有效电量）为7.5亿kW?
h，投产后担任电网的调峰、调频和事故备用等任务。
一、资金筹措和工程进度
本电站总投资为6亿元，按发电、防洪两大受益部门进行投资分摊，发电部门应分摊的固定资产投资为4.6亿元，全部使用国家的贴息贷款，年利率6%；防洪部门分摊的投资由国家财政拨款解决。
电站竣工后核定固定资产投资为45446万元，流动资金200万元，在流动资金中，自有流动资金60万元，借款流动资金140万元，由工商银行贷款，年利率8%。
本电站自1991年初开始建设，至第7年末有两台机组共10万kW开始投产，第8年末、第9年末也分别投产两台机组，至第9年末全部装机容量30万kW建成，自第10年（2000年）起进入生产期正式投入电网运行。
本工程建设期9年（含投产期3年），生产期50年，故计算期为59年。
本项目实行独立核算，投资中已计入配套的输变电部分的投资。
下面分别计算成本、销售收入、税金、利润以及贷款偿还年限、财务内部收益率、财务净现值、投资利润率等财务指标。
二、成本计算
1、发电成本
发电
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