基于VALCOE的核电项目经济性评价方法研究

摘要：目前国际上常用LCOE作为评价不同发电技术成本竞争力的指标，但LCOE只是表示发电技术电厂层面成本竞争力的指标，并不是衡量发电技术在电力系统中竞争力的完整指标。而VALCOE从整个电力系统的角度，在LCOE的基础上，将不同发电技术给电力系统带来的三个附加价值的概念、意义、对经济性的影响进行详细分析研究，提出量化分析计算方法。

并根据核电项目特点，根据关键影响因素提出提供核电项目成本竞争力的途径及方法，为决策者提供了强有力的衡量标准。

关键词：平准化度电成本、能量价值、容量价值、灵活性价值

1 VALCOE提出的背景及意义

平准化度电成本（LCOE）作为国际上评估发电技术成本竞争力常用的指标，将发电技术的所有生产成本由一个单一指标表示，其生产成本主要包括建设成本、运营和维护成本、燃料成本、碳成本、财务费用等，LCOE可为政策制定者和规划决策者提供理论依据。

然而LCOE只是表示发电技术电厂层面成本竞争力的指标，并不是衡量发电技术在电力系统中竞争力的完整指标，LCOE并未体现不同发电技术对整个电力系统带来的附加价值和间接成本。2020年能源署发布的《2020年发电成本》推荐使用基于价值调整的LCOE（即VALCOE）来评估不同发电技术的度电成本和系统价值。VALCOE从整个电力系统的角度，为政策制定者和规划者比较不同发电技术成本竞争力提供了强有力的衡量标准。

VALCOE是在发电技术平准化度电成本（LCOE）的基础上，添加了三个系统价值要素:能量、容量和灵活性价值，电力供应的稳定性、充裕性和安全性正是这三个价值要素来衡量的，其原理如图1-1所示。

图1-1 基于价值调整的LCOE（VALCOE）

2 平准化度电成本（LCOE）

2.1 LCOE的概念及意义

LCOE作为评价不同发电技术电厂级电力生产成本的竞争力指标，为收入现值之和与成本现值之和相等时的上网电价，其中生产成本包括建设成本、运营和维护成本、燃料成本、碳成本、财务费用等，可用如下公式表示：

PMWh：上网电价

MWh：年上网电量

Capital：建设期每年的建设投资

O&M：年运营和维护成本

Fuel：年燃料成本

Carbon：年碳成本

D：年退役和废物处理费用

现假设PMWh在全生命周期内是一个恒定的常数，即LCOE，以上公式可变为：

公式（2）中分子部分折现的不是电量本身，而是上网电量产出经济价值的现值。

2.2 关键参数设定

测算时对一些关键参数做了假设：上网电价PMWh是稳定不变的、核电项目的负荷因子按85%考虑、不同发电技术在进行技术经济比较时使用相同的折现率（如7%）、成本按30美元/顿测算等。

2.3 LCOE模型与财务评价方法的区别

2.3.1应用范围不同

财务评价是在中国会计准则体系下，考察项目的盈利能力、偿债能力和财务生存能力。而平准化度电成本是不同发电技术之间进行经济性比选时的常用指标。

2.3.2折现率与基准内部收益率的关系

为了比较不同发电技术和不同地区的LCOE，假设所有发电技术的资金成本相同，《2020年发电成本》推荐采用相同的折现率7%，生命周期内保持不变。

《建设项目经济评价参数三》：“基准收益率是财务评价时计算财务净现值的基准折现率，应是投资者在相应项目上最低可接受的财务收益率”，即财务评价时计算净现值采用的折现率即为基准收益率，其应根据经济形势的变化适时动态调整。

2.3.3与用电价表示的盈亏平衡点的区别

对比分析发现，处于盈亏平衡点的上网电价与考虑资金时间价值的平准化度电成本的测算思路是一致的。且项目的盈亏平衡点越低，盈利能力越强，发电项目的LCOE越低经济性越好。

不同的是LCOE模型考虑了资金的时间价值，是含一定收益水平的上网电价，盈亏平衡分析未考虑资金的时间价值。

2.3.4税收制度的影响

财务评价考虑了税收优惠政策，如所得税减免、增值税退税等，可能还包括补贴和其他支持政策，测算的项目收益水平更符合中国国情。

测算平准化度电成本时，剔除了财务、税收方面的影响，能够真实反映不同发电技术的经济性，经济分析时可对LCOE模型进行修正。

2.3.5碳价格的影响

LCOE将发电技术排放CO2的负外部性以碳定价的形式内部化，从而降低碳密集型发电技术的竞争力。且随着碳价格越来越高，低碳发电技术与碳密集型发电技术的成本差距将越来越大。而财务评价方法未考虑发电技术对外部环境的影响。

2.3.6收入预测

核电项目财务评价时，以项目资本金内部收益率8%反算上网电价或根据标杆上网电价对未来每年的现金流入进行合理预测。LCOE不需要预测现金流入，增加了LCOE测算的准确性。

3 VALCOE模型三个价值要素的应用研究

VALCOE反映了不同发电技术的生产成本及给能源系统带来的间接成本和附加价值，电力供应的稳定性、充裕性和安全性正是由以上这三个附加价值指标来衡量的。

3.1 VALCOE的三个价值要素

VALCOE由LCOE和能量、容量及灵活性价值组成，其计算公式如下：

3.1.1能量价值

能量价值是指电力需求增加时，不同发电技术提供可靠电源的能力。特定发电技术的能量价值是指整个系统能量价值平均值和特定发电技术的能量价值平均值之差，因不同地区可再生能源的市场份额、电力需求状况、现有装机容量、储能装置、燃料价格及碳价格的不同而不同。特定发电技术x的能量价值[Ex]计算公式如下：

Energy Value：能量价值

Wholesaleprice:电力市场批发电价

Output：输出电量

3.1.2容量价值

容量价值是衡量发电技术对电力系统充裕性做出可靠性贡献的指标，特定发电机组x的容量价值[Cx]计算公式如下：

Capacity value：容量价值

Capacity factor：容量因子

Capacity credit：容量信用（反映了该地区某发电技术在用电需求高峰期时的可依赖发电量占装机容量的比例）

Basis capacity value：基本容量价值

hours in year：年利用小时数

3.1.3灵活性价值

灵活性价值是衡量发电技术在电力系统中的快速响应能力，如燃气电厂比燃煤电厂更快地响应系统需求，储能能够非常快速和准确地响应系统需求，具有很高的灵活性价值。特定发电机组x的灵活性价值[Fx]的计算公式如下：

Flexibility value：灵活性价值

Base flexibility value：基本灵活性价值

Flexibility value multiplier：灵活性价值乘数

能量价值反映的是发电技术的总发电量，容量价值反映的是发电技术满足电力系统充裕性和安全性的能力，灵活性价值反映的是发电技术为电力系统提供的附加服务，如首次和二次调频、储能和转动惯量等保障电网安全的辅助服务。某发电技术的能量价值、容量价值和灵活性价值是相互影响，互为因果的。

3.2 核电项目对电力系统的影响

3.2.1核电项目的能量价值

随着风能和太阳能等可再生能源在电力系统中的比例增加其能量价值会下降，而核电项目的能量价值会上升。核电作为基荷技术，负荷因子一直保持在90%左右，保障了电力系统电量的充足供应。

3.2.2核电项目的容量价值

核电项目对电力系统的可靠性及充裕性有着重要贡献，其容量价值相对较高。随着光伏和风力等新能源技术占电力系统的比例越来越大，核电项目的容量价值将越来越重要。2021-2050年核电在总可调度电源容量中的占比预计稳定在8%左右，但其对系统的可靠性和充裕性贡献远远大于它在总发电量的占比。

3.2.3核电项目的灵活性价值

随着能源系统的结构转型，发电技术的灵活性价值对保障电力系统稳定和安全运行将更加重要。化石燃料类发电技术将由过去以单纯发电为主的赢利模式转变为以调峰、调频等辅助服务和赚取峰谷电价为主的新型赢利模式。核电技术的灵活性价值相对较低，研究表明大多数反应堆能在不做任何技术修改或只做少量修改的情况下即可实现灵活调度。

4 提高核电项目成本竞争力的途径

4.1 延长现有核电站的运行时间（LTO）

随着反应堆运行许可证到期，可对核电站进行修整与升级改造以延长运行时间。美国90%的核电机组已获得了从40年延长到60年的运行许可。通过模拟测算，建造一座同类型核电厂的投资成本是延长现有核电厂寿命投资成本的两倍多，且延长时间越长，LCOE越低，运营商面临的投资风险更小，投资收益更具确定性及可预测性。

4.2降低核电项目建设成本的思路与方法

（1）开展全过程咨询服务，加强沟通协调，对工程质量、安全、工期和造价进行全过程管控。

（2）重视组织和管理，如采用智能化、数据化手段提高管理效率，降低间接成本。

（3）简化设计，提高技术成熟度，减少设计变更。

（4）同一厂址建设多台机组，开展标准化设计，形成规模效应。

（5）进行技术及工艺创新，采用模块化及其他先进的施工方法，提高建设效率及质量。

4.3 加快小型模块化反应堆（SMRS）的开发和部署

SMRS具有规模小、造价低、更易建造和操作等优点，其灵活性价值更高，可通过工程模块化、标准化缩短工期，进一步降低造价。SMRS作为较先进的反应堆型不仅可以发电，还可以供暖、制氢，有助于实现碳中和目标和发展核电整条产业链。

5 结论

发电技术的系统价值主要取决于资源环境、发电状况、电力需求情况及可再生能源占电力系统比例等，不同发电技术的系统价值差别较大。在进行投资决策时，对核电厂电厂级成本和电力系统价值结合起来考虑非常必要。在清洁化、低碳化和智能化的能源革命背景下，VALCOE分析对于推动能源转型和可持续发展具有重要意义。

参考文献：

1. IEA.Projected Costs of Generating Electricity,2020 Edition

2. 朗克图.为什么电力行业需要VALCOE,能源产业Energy Industry 2022.10,39-42

3.  黄光晓 郭奇勋.先进核电技术经济性分析,清华大学出版社,2024，56-87

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5. 高婕，沈梦宁.平准化度电成本在国外风电项目中的应用，产业丨Industry,2020,08:56-58

6. 鲁正、陈芸菲、孙炜.基于优化LCOE的光伏平价上网可行性分析,太阳能学报，2021,42（8）：153-158

课题：受核能开发科研项目（HNKF202210(24)）支持