基于增量試點區(qū)域多種運營模式下的最優(yōu)規(guī)劃方案

李小偉 黎敏 陳楚

（廣西電網(wǎng)有限責任公司 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530012）

國家在2015年3月發(fā)布了《中共中央國務院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)【2015】9 號）（簡稱9 號文），正式開啟了新一輪電力體改革的大幕。電改9 號文提出了鼓勵社會投資配電網(wǎng)發(fā)展，并且逐步開放配電網(wǎng)業(yè)務給社會資本的進入。分析增量配電網(wǎng)的運營模式下的最優(yōu)規(guī)劃方案，對增量配電網(wǎng)的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

目前，針對增點配電網(wǎng)示范區(qū)域較多，而且在研究增量配電網(wǎng)投資風險評估方法和模型內(nèi)容較多[1-3]，針對評估方案研究較少，因為本文在分析現(xiàn)有運營模式基礎(chǔ)上，分析增量配電網(wǎng)最優(yōu)規(guī)劃模型。

1 廣西增量試點園區(qū)供電主體現(xiàn)狀

廣西網(wǎng)區(qū)2017-2019年增量試點園區(qū)現(xiàn)狀供電量為26.7964 億kWh，網(wǎng)供最大負荷為617.54MW（不考慮基準年不同的因素）。園區(qū)內(nèi)電網(wǎng)資產(chǎn)主體具有多元性，廣西地區(qū)增量配電網(wǎng)的供電主體比較多。主要是因為不同的主體對增量配電網(wǎng)的建設(shè)都有一定需求：

（1）國家：社會資本的進去，能促進配電網(wǎng)的快速發(fā)展，提高配電網(wǎng)競爭力以及電網(wǎng)的經(jīng)營效益，并且探索不同的合作模式以及機制。

（2）電網(wǎng)公司：新一輪電改作為我國經(jīng)濟改革的重要組成部分，是實現(xiàn)我國供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重大方向與方案。作為傳統(tǒng)的售電業(yè)務公司，電網(wǎng)公司有著豐富的運營經(jīng)驗與管理人力，理應積極參與電力市場改革，助力實現(xiàn)國家深化改革。

（3）發(fā)電集團：目前國內(nèi)終端電力的生產(chǎn)過剩比較嚴重，發(fā)電廠的機組年利用小時數(shù)出現(xiàn)下降。雖然過去幾年發(fā)電機組的裝機容量出現(xiàn)下降，但是對于發(fā)電集團的經(jīng)營依然不是很好，發(fā)電集團需要新的經(jīng)營模式、發(fā)展方向來提升整體效益。

（4）社會：大量社會資本投資配電網(wǎng)發(fā)展，能為配電網(wǎng)發(fā)展提供更多發(fā)展方向與可能性。同時，對于社會其他方面來說，也有利于降低用電成本，提高整體社會效益。

廣西電網(wǎng)作為地區(qū)配售電企業(yè)，增量配電網(wǎng)的建設(shè)雖刻不容緩但也存在一定風險，一方面，電網(wǎng)公司應該積極響應國家政策，保障基本供電要求，并且進一步擴大市場，留住優(yōu)質(zhì)客戶，但另一方面，增量配電網(wǎng)的建設(shè)會增加投資、由于社會資本的參與使的效益減少、投資風險也在增加。同時，電網(wǎng)企業(yè)也需要改變原有電網(wǎng)投資運營模式[4]。

2 增量配電網(wǎng)運營模式

隨著電力市場的改革，電力市場的投資呈現(xiàn)多元化，配電網(wǎng)的運營策略也需要相應的適應來應對外界環(huán)境的發(fā)展需求和內(nèi)容變革的要求。

2.1 配電網(wǎng)運營服務鏈

圖1：增量配電網(wǎng)運營服務鏈

圖2：運營服務模式 1

配電網(wǎng)運營服務鏈的內(nèi)容、收益情況如圖1所示。主要從配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)到運行效益評估的閉合設(shè)計，設(shè)計的多方主體及內(nèi)容，能夠降低配電網(wǎng)投資風險，提高配電網(wǎng)整體運營收益[5-6]。

2.2 運營模式內(nèi)容與特點

2.2.1 非售電公司投資+運營

目前，針對部分新建的工業(yè)園區(qū)，國家已試點建設(shè)了數(shù)百個增量配電網(wǎng)工程，由于增量配電網(wǎng)的發(fā)展尚不成熟，批復的工業(yè)園區(qū)建設(shè)主體多以電網(wǎng)公司、發(fā)電集團和地區(qū)所在地的政府投資，其運營方式如圖2所示。及用戶的用電協(xié)議，以完成購售電的匹配。

圖3：運營服務模式 2

圖4：運營服務模式 3

圖5：不同方案圖

另外，電力增值服務可以是用戶與電力服務公司單獨簽訂，也可以有配售電公司包攬所有用戶的配售電與增值服務。

根據(jù)上述運營模式可知，眾多角色關(guān)系鏈較為復雜，用戶有較強的獨立性，可以形成多個電力銷售公司，電力服務企業(yè)以及金融公司，并且形成不同用戶簽訂不同價格的售電服務情況，容易造成電價不平衡，形成電力服務內(nèi)部矛盾和競爭升級。同時由于電力銷售公司的簽約客戶可能不在同一個配售電網(wǎng)服務范圍內(nèi)，因此由于電網(wǎng)節(jié)點價格的不同以及保證的用電用戶最低電費，實時偏差能量的調(diào)整更加困難相對增加。作為增量配電網(wǎng)的投資方與企業(yè)，運營商沒有買賣電力的能力，因此難以整合用戶，電力銷售和服務，因此售電運營管理服務面臨挑戰(zhàn)。

2.2.2 售電公司投資與運營

售電公司多以電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)和地區(qū)政府的投資成立，具有較強的投資能力以及資源整合能力，同時，在購售電領(lǐng)域具有一定的管理經(jīng)驗和人才儲備，因此，用電用戶能與配電網(wǎng)運營企業(yè)形成一對多的多元化市場，促進配售改革，其模式如圖3所示。

在售電業(yè)務方面，由于配網(wǎng)運營商是售電公司，配網(wǎng)內(nèi)所有用戶都可以作為配網(wǎng)運營商的代理，壟斷電力的購銷業(yè)務。基于配電網(wǎng)用戶數(shù)量大、距離近、節(jié)點電價一致等特點，配電網(wǎng)運營商無需與不同地區(qū)的電力用戶進行對沖，就可以輕松完成日前和實時偏差的調(diào)電工作。項目實施團隊、電力服務企業(yè)和金融服務企業(yè)可由配電網(wǎng)運營商提出，并在配電網(wǎng)層面進行討論。

配電網(wǎng)運營企業(yè)必須具備電力交易資格條件，因此可以將上述服務公司整合為電力銷售公司的一個部門，去掉中間交易程序，配電網(wǎng)運營商在取得用戶的用電數(shù)據(jù)后，可以直接完成集中運維，交易、財務、電力服務一體化降低了中間成本。

2.2.3 非售電公司投資與售電公司運營

如果投資主體不想?yún)⑴c配電網(wǎng)的建設(shè)與運營工作，可以與其他配電網(wǎng)運營企業(yè)合作，完成配電網(wǎng)的運維與運行工作，其模式如圖4所示。

3 增量配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃模型

為了分析配電網(wǎng)增量投資的經(jīng)濟效益情況，因此在考慮增量配電網(wǎng)的投資過程效益。風險等因素的情況下，建立基于全壽命周期的配電網(wǎng)投資效益、網(wǎng)架優(yōu)選分析模型。本文中建立的模型不考慮變電站確切選址以及開關(guān)站的布局規(guī)劃，根據(jù)模型建設(shè)需要，部分條件設(shè)置為已知條件，例如增量配電網(wǎng)中的變電站的布局分布、供電服務范圍、用電負荷分布和規(guī)模[7-9]。

本文增量配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)選模型建立為：

配電網(wǎng)運營商主要向用戶收取輸配電服務費用，其中包括配電網(wǎng)運營商的電網(wǎng)建設(shè)費用、運維費用分攤以及電網(wǎng)公司的高電壓輸電服務費用之和。針對部分用戶，還可以收取最低的電源保障費用。根據(jù)上述的費用收取原則，增量配電網(wǎng)的建設(shè)企業(yè)必去包含配電網(wǎng)的運營服務團隊，承擔配電網(wǎng)的日常運維、故障搶修等等工作。

在售電業(yè)務服務中，配電網(wǎng)運營企業(yè)需要與發(fā)電企業(yè)簽訂電力交易長期合同，為用戶提供電能服務，其交易需在地區(qū)電力交易中心完成登記與備案，售電公司需要實時獲取發(fā)電企業(yè)的售電信息以

NPV 為項目凈現(xiàn)值，指項目建設(shè)周期與運營周期內(nèi)容資金(現(xiàn)金)流入(收入)現(xiàn)值與未來資金(現(xiàn)金)流出(支出)現(xiàn)值的差額，能反應在同一個時間點的經(jīng)濟投資效益情況。

LCC 為成本，指增量配電網(wǎng)全壽命周期成本；R 為收入效益，指增量配電網(wǎng)全壽命周期的效益。其中LCC 按照項目的全壽命周期的不同階段可以進行劃分，主要可以分為：IC 為項目建設(shè)成本、OC 為項目運維成本、FC 為項目故障成本與DC 為項目設(shè)備報廢成本，共計分為4 階段。R 主要從兩個方面考慮，一方面是用戶配電網(wǎng)的運營服務費用，另一個方面為區(qū)域分布式能源對用戶存在的電能過網(wǎng)服務費用；ASAIs為增量配電網(wǎng)項目建設(shè)中負荷節(jié)點s 的供電可靠性；KASAI為增量配電網(wǎng)所在區(qū)域的用戶對電能可靠性的最低要求，即所求的各節(jié)點的供電可靠率要高于該值；LP 為增量配電網(wǎng)的負荷節(jié)點的所有集合。

表1：經(jīng)濟和技術(shù)參數(shù)兙

表2：經(jīng)各方案全壽命周期成本、效益與凈現(xiàn)值（萬元）

其中，建設(shè)成本IC 主要包括設(shè)備購置費、安裝調(diào)試費、建筑工程費等，大致分為變電站建設(shè)成本和線路建設(shè)成本。

增量配電網(wǎng)的運維發(fā)生在配電網(wǎng)投運到退役的各個時間段，每年都會產(chǎn)生這筆費用。項目的成本包括運維的材料費用、人工費用和其他工器具費用等。

故障成本的費用是指增量配電網(wǎng)的故障引起的輸送電量停止造成的損失費用。

FCt為項目年度的故障損失成本；N 為增量配電網(wǎng)項目中負荷點數(shù)量；Closs為單位缺電成本，為定值；ps為項目中節(jié)點s 的年平均負荷值；nx為所在節(jié)點元件x 的數(shù)目。λx為對應元件x 的年運行故障率；t(x,s)為所在元件x 故障情況下導致所接負荷節(jié)點s 上帶的負荷的停電時長，如果項目元件x 故障的時候，所在階段的負荷能轉(zhuǎn)供其他線路，則認為t(x,s)為0 進行計算。

根據(jù)凈現(xiàn)值計算，報廢發(fā)生在運行最后一周期的年末，成本集中在年末時間節(jié)點發(fā)生（即第T年的年末），為設(shè)備報廢需要處理的費用和設(shè)備存在的殘值之差值。

式中，Kbf為項目設(shè)備報廢時候的處理費用率；Kcz為項目設(shè)備殘值率的值。當設(shè)備殘值率高于項目設(shè)備報廢是需要的處理費用率時，則項目設(shè)備的報廢成本將為負值考慮。α 為折現(xiàn)率，本文按照5%計算。

4 算例分析

設(shè)某增量配電網(wǎng)項目投資規(guī)劃周期T 為15年，項目建設(shè)所在區(qū)域為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，電網(wǎng)的電壓等級為10kV，采用電纜敷設(shè)供電的方式。項目建設(shè)區(qū)域擬建設(shè)有五個產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域，每一個集群平均負荷容量為45MW，分別為負荷LP1（7WM）、負荷LP2（9WM）、負荷LP3（11WM）、負荷LP4（7WM）、負荷LP5（11WM）。區(qū)域的電網(wǎng)供電電壓等級主要為10kV，不同集群的負荷率分別為下列數(shù)據(jù)：75%、82%、10%、75%、90%。在該增量配電網(wǎng)的建設(shè)過程中，考慮分布式電源的接入點按照負荷總量的10%考慮。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟、社會等角度分析，擬從常見的5 種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中選擇進行分析。

L1-L6 的長度分別為2.3、3.2、2.9、3.3、2.4、4.0km，經(jīng)濟與技術(shù)參數(shù)如表1。

變電站、變壓器和電纜線路的故障概率分別按照0.005次/a、0.05次/a、0.05 次/（km*a）進行計算，如表2所示。

從方案①至方案⑤，變壓器和線路的建設(shè)投資成本呈顯著上升，對應的后期運維投資以及設(shè)備報廢成本也是逐漸增加。除此之外，從方案①至方案⑤，隨著電網(wǎng)建設(shè)成本的投資增加，電網(wǎng)的可靠性也在增加，故障成本顯著降低。從表2可以看出，方案①和方案②的項目投資凈現(xiàn)值相比較其他方案較低，故先將這兩個方案排除，在方案③、方案④和方案⑤中選擇，方案④的凈現(xiàn)值要比方案③和⑤的高出很多。因此，綜合考慮投資、電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟效益，該增量配電網(wǎng)工程的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最優(yōu)方案為方案④。不同方案圖如圖5所示。

5 結(jié)論與建議

隨著增量配電網(wǎng)政策的落地實施，投資主體和運營模式變得多樣化，本文主要分析現(xiàn)在增量配電網(wǎng)的形式以及投資主體，重點分析增強配電網(wǎng)投資中網(wǎng)架規(guī)劃模型建立與分析，為電網(wǎng)投資及網(wǎng)架規(guī)劃提供參考。同時，針對增量配電網(wǎng)業(yè)務對社會資本的鼓勵情況下的配電網(wǎng)規(guī)劃運營策略展望如下：

（1）探索政企聯(lián)合配合的機制：主動地與政府匯報、溝通配電網(wǎng)規(guī)劃主要計劃和進展，建立定期磋商機制和信息通報機制，實現(xiàn)信息互通。

（2）搶先開展增量配電網(wǎng)規(guī)劃：深入分析國家針對增量配電網(wǎng)的投資類型、投資模式等，確切掌握增量配電網(wǎng)發(fā)展的方向，加強對潛在用戶、區(qū)域的分析，增強和地區(qū)政府、企業(yè)的進一步合作，擴大市場份額及占有率。針對地區(qū)潛在的區(qū)域，提前開展配電網(wǎng)規(guī)劃。

（3）加大投資方向研究：由于增量配電網(wǎng)多以園區(qū)，而且分散，電網(wǎng)公司應該合理研究不同地區(qū)建設(shè)投資分析，在提高市場占有率的同時，提高經(jīng)濟效益。