基于区间数的分布式电源投资效益分析

　　摘要：针对分布式能源投资，提出3种分布式电源投资模式，包括合同能源管理模式、能源企业（电网企业、发电商或新能源企业）投资模式、用户单方投资模式。结合区间数理论从净现值、动态投资回收期、内部收益率3个方面对分布式电源的投资效益进行评价，分析了分布式电源投资所面临的不确定因素，重点研究了分布式能源投资中的节能服务公司、用户、电网企业等利益主体的经济效益。最后，通过一个冷热电三联供分布式电源投资算例，以区间数的形式分析了该分布式电源的投资效益，并对比了不同投资模式间的经济效益，验证了所提方法的合理性，同时证明了分布式电源能够实现各利益主体共赢。

　　关键词：分布式电源；投资；经济效益；区间数；成本

　　引言

　　改善能源结构、提高能源利用效率、走低碳经济发展之路已成为解决能源供应紧张和环境保护问题的必然选择。“十二五”规划纲要中明确提出推动能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。随着能源利用方式的变革和智能电网的发展，分布式供能系统以其低能耗、低排放、高能效、高节能潜力等优点为我国“大电厂、大电网”集中供电系统提供了重要补充，是提高资源综合利用效率的重要手段，对我国未来能源的可持续发展有着重要意义。

　　当前，分布式供能系统在许多国家和地区已经是一种成熟的能源综合应用技术，受到各国政府、企业界、能源科研单位的广泛关注。文献详细介绍了分布式发电并网后对电力系统建设、运行带来的问题，提出了此类能源系统所需的驱动力和面临的发展机遇。文献分别从分布式电源优化运行、含分布式发电系统的电力经济调度、分布式发电的经济效益等角度开展了具体研究。文献在考虑燃料价格、电价等不确定因素的情况下，利用实物期权的方法分析微网中分布式电源的经济效益。文献基于用户所有的分布式发电，考虑多种不确定因素下利用蒙特卡罗模拟法评估分布式发电对用户经济效益的影响。文献应用财务分析方法对分布式发电的经济效益做了分析，其中文献中还考虑了分布式发电对电网企业的经济效益影响。

　　已有研究主要是从技术角度研究分布式电源的部署和建设，或是就分布式电源的经济效益进行方案间的对比和分析，而对新时期分布式电源的不同投资模式，以及市场不确定因素增强的情况下分布式电源投资中各相关主体的经济分析的研究很少。基于此，本文针对分布式电源投资的基本模式，利用财务分析方法，以区间数的形式考虑分布式电源投建和运行过程中的不确定性因素，分析分布式电源对各相关主体经济效益的影响，旨在从不同主体的角度研究分布式电源投资的效益，并为投资方提供决策支持。

　　1、分布式电源投资模式

　　分布式电源通常建在用电负荷或分散型资源DR（DistributedResources）附近，具有规模较小、建设周期短、运维方便等特点，能够起到削峰、缓建或少建输配电设施、减少网损、提高终端用能效率等作用。因而，各相关利益主体获取的效益也不同。根据分布式电源投资主体的不同，本文总结以下3种分布式电源的投资模式。

　　a.合同能源管理投资模式。合同能源管理是一种节能投资服务管理，通常由用户和节能服务公司签订合同，节能服务公司以承诺节能项目的节能效益，或承建分布式电源的方式向用户提供节能服务，并通过分享用户的节能效益来回收投资同时获取收益。合同能源管理的基本类型包括节能效益分享型、节能量保证型和能源费用托管型。

　　b.电网企业、发电商或新能源企业投资模式。该种投资模式与合同能源管理模式相似，投资方通过分享用户的节能效益来回收投资并获取收益。但是，应注意到，不同的投资者还应考虑分布式电源投建对自身原有经济效益的影响，如电网企业在进行分布式电源投建时需考虑对其未来售电量、输电设施投资的影响等。

　　c.用户单方投资模式。用户单方投资，即用户从自身经济效益角度出发，投建分布式电源，通过节省电费支出逐步回收投资，并获得远期利益。但往往由于用户缺乏相关投建、运维经验，使得该模式较少在实际中采用。

　　对比3种不同的投资模式，同时结合国外分布式电源投建的实践经验，当前基于合同能源管理的分布式电源投建模式应用较为广泛，并在推动分布式发电发展过程中发挥着重要作用。

　　2、分布式电源投资效益分析

　　2.1区间数理论

　　x=［x-，x+］=xx-≤x≤x+x（x-，x+?R），称x为区间数，其中，x-为区间数的下确界，x+为区间数的上确界。当x-=x＋时，区间数x就是一个实数。设α=［α－，α+］和×β=［β-，β+］为任意2个正的闭区间数，其基本数学运算法则如下：α+×β=［α－＋β-，α+＋β+］；α-×β=［α－-β+，α+-β-］；α××β=［α－×β-，α+×β+］；α／×β=［α－／β+，α+／β＋］；kα=［kα－，kα+］1；α=1α+1α-αn=［（α－）n，（α+）n］n＞0；［（α+）n，（α-）n］n＜x0

　　2.2分布式电源成本分析

　　实际中，分布式发电的经济性受多种因素影响，本文以分布式电源投资和发电运行的常规费用支出为主，主要考虑初始投资费用、运行和维护费用、燃料费用。分布式电源的初始投资主要包括前期准备费用、机组设备费用和安装成本；其运维费用主要包括运行管理费用、折旧费用和维修费用；燃料费用主要为机组日常消耗的燃料成本。基本公式如下：×CO，t=×Cfuel，t+×Com，t（1）×Cfuel，t=3600×W×h×pfηe×δ1（2）其中，×CO，t=［CO，t，C+O，t］为分布式电源的第t年区间运行总成本（元）；×Cfuel，t=［C-fuel，t，C+fuel，t］为系统的第t年区间燃料费用（元）；×Com，t＝［C－om，t，C＋om，t］为系统第t年内区间运行和维护费用（元）；W軜＝［W－，W+］为区间发电功率（kW）；×h＝［h－，h+］为设备区间年运行小时数（h）；pf＝［pf-，pf+］为区间燃料价格（元／m3）；ηe＝［ηe-，ηe+］为区间发电效率（%）；δ1＝［δ1-，δ1+］为区间燃料低位发热量（kJ／m3）。

　　此外，第1年区间初始投资成本（包括前期准备费用和机组设备费用）为×Cv＝［Cv-，Cv+］（元）；项目建设期为t0年，在第t0+1年投产运行，寿命期为n年。

　　2.3分布式电源经济效益

　　分布式供能系统在正常运行过程中，可为用户提供基本的能源需求，其经济效益如式（3）所示。RI，t=RE，t+R0（3）RE，t=W××h×pe（4）其中，RI，t=［RI，t-，RI，t+］为第t年区间总收益（元）；RE，t=［RE，t，R+E，t］、R0＝［R0－，R0+］分别为第t年区间电收益和其他收益（元）；pe＝［pe-，pe+］为区间电价（元／（kW·h））。

　　2.4分布式电源投建财务评价

　　经济效果评价是项目投资评价的核心内容，各经济效果评价指标可从不同角度反映项目的经济性。结合分布式电源的经济性评价需要，本文选取价值型指标净现值、效率型指标投资回收期和内部收益率3个主要指标进行项目投资的财务分析。计算公式如式（5）—（9）所示。

　　a.净现值。PV=t＝1nRI，t-×CO，t（1＋i0）t+t0-×Cv（5）其中，NPV=［NPV-，NPV+］为区间净现值（元）；i軇0＝［i0-，i0+］为区间基准折现率。

　　b.动态投资回收期。TD＝t0+lgA-lg（A－PCi0）lg（1＋i0）（6）A＝t＝1nRI，t-×CO，t（1＋i0）ti0（1＋i0）n（1＋i0）n-1（7）PC=×Cv（1＋i0）t0（8）其中，TD=［TD－，TD+］为区间动态投资回收期（a）；A=［A－，A+］为分布式电源生命周期内的区间等额收益（元）；PC=［PC－，PC+］为系统正常运行之初的投资总额，也即为逐年投资折合到投产时的现值（元）。

　　c.内部收益率。t＝1nRI，t-×CO，t（1＋IRR）t+t0-×Cv=0（9）其中，IRR=［I-RR，I+RR］为区间内部收益率。

　　2.5不确定性影响因素分析