文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2018.S1.086
0 引言
電網的經濟效益主要通過售電收益來體現，對特定的電壓等級由該電壓等級的過網增售電量和過網電價共同確定[1]。通過構建特高壓電網，輸送容量增強，供電量增大，在滿足人民群眾日益增長的用電需求的同時，也為企業帶來相應的售電收益。電網的綜合效益主要通過對國民經濟的整體影響來體現，包括擴大風電、水電消納范圍、節省煤耗、節省裝機、土地環保效益等方面。特高壓電網形成后，除了能夠獲得輸送電量所能帶來的直接售電收益以外，還可獲得多方面的社會效益。
目前，特高壓電網發展處于比較成熟的階段，已有多項特高壓工程建成投產，也有一些特高壓交、直流工程正在開展前期工作。對于特高壓同步電網形成后，為社會帶來的效益尚無完整的描述和定義，缺乏科學、全面的劃分方法。特高壓大電網的形成，投資巨大，但是其效益組成有待進一步明確和完善，并且需要建立科學合理的評估方法和評價體系對其進行全面、系統、準確的評估和測算，否則容易由于成本和效益評價的不對等而出現錯誤的經濟性評價結論，對工程項目的分析決策產生錯誤的導向[2]。
在本文中，將特高壓電網的效益評估分為經濟效益和綜合效益。經濟效益屬于傳統經濟效益評估范疇，可直接定義為售電價乘以售電量，即售電收益；綜合效益也稱為廣義經濟效益在本文中將進行重點分析和論述[3]。
1 效益分析的原則
效益分析遵循有無對比的原則得出。其中，以特高壓電網骨干網架規劃為有項目方案，以區域電網間500千伏交流弱聯、煤電在負荷中心就地建設方案為無項目方案，二者之間的效益差值為特高壓電網的綜合效益。效益分析采用定量分析與定性分析相結合，以定量分析為主，并且參照其他行業的效益分析方法[4]。
成本和效益分析是下一階段經濟性評價的決策基礎，因此也應該遵循經濟性評價的一般性原則，保證分析的客觀性、科學性、公正性，遵循市場經濟規律，以技術上可行、符合國家能源和電力建設方針為前提，以國家整體利益為出發點，著眼于推動社會發展[5]。
科學、全面地研究特高壓電網的經濟效益和綜合效益，明確效益的組成。已有的經濟效益以售電收益來衡量，綜合效益除售電收益外，還應衡量特高壓電網所帶來的所有巨大的潛在收益，如聯網效益、減少棄水、棄風效益、外部環境成本效益等[6]。
2 特高壓電網的經濟效益
2.1 中國電力環境與特高壓電網經濟效益
特高壓輸電經濟效益直接關系到特高壓輸電線路投資是否能在合理范圍內回收。在電力市場改革環境下，這個問題會引起更多關注。
對于現狀來說，發電上網電價和受端地區售電價都是國家確定的，電網經濟效益主要體現在不同地區發電上網電價、受端用電地區標桿上網電價不同而造成的輸電經濟效益；對于未來，電力市場下特高壓輸電經濟效益的核心是輸電價形成機制，合理的輸電價能夠促進使用輸電的用戶（即發電廠和大用電戶）之間良性競爭，提供用戶正確的經濟信息，優化電力資源配置，提高網絡使用效率，為電網規劃建設提供正確的信息[7]。
2.2 輸電電價
輸電價的計算要量化輸電用戶使用輸電線的程度，不同用戶輸電價是不同的。輸電用戶的確定也存在不同情況，要根據電力系統的市場規則確定，如果輸電是獨立的管理投資主體，那么發電商和購電商協商選擇輸電線路并共同承擔輸電成本，如果電網及其供電即電網公司（輸配一體）是獨立主體，獨立主體向電廠買電，那么輸電線路的投資成本回收屬于電網公司的內部評估，不接受市場的檢驗，即自己依據自身標準評估輸電成本是否能回收[8]。
2.3 輸電分攤
輸電分攤是用來確定負荷或者發電對輸電設備的利用份額。目前，電網中常用的輸電用戶分攤計算主要有郵票法、合同路徑法和潮流追蹤法[9]。
輸電成本分攤形成的輸電價加上發電上網電價等于到網電價。目前電力環境下，電網公司可以通過測算輸電到網電價間接評估電網輸電的經濟性，可以使用到網電價電價競爭力進一步分析。首先需要計算到網電價，對于交流電網來說，也就是計算受端地區各受電節點的到網電價，以后統稱為到網節點電價。
3 特高壓電網綜合效益分析
國民經濟評價要準確反映項目的國民經濟效益，在本文特指為特高壓電網構建帶來的社會效益，也稱電網綜合效益。
特高壓電網的構建，增強了電網在大范圍優化資源配置的能力，一方面有利于實現規模大、距離遠、效率高的輸電，促進燃煤發電、水利發電、核能發電以及風電、太陽能等大型可再生能源發電基地的可持續性、集約化開發和發展，從而保障電力需求的高速增長得到滿足[10]；另一方面，隨著特高壓電網的大力建設，區域間電網聯網規模和電力輸送、交換的能力增強，擴大了水、風、太陽能、潮汐、地熱等清潔、可再生電力能源的輸送能力和消納能力，減少棄風、棄光現象，促進電力能源供應體系和結構向優質化、科技化、清潔化方向轉變，降低其對生態環境的影響，從而降低電力工業的總成本，可以獲得非常大的社會效益。
本文全面考慮了特高壓電網形成后帶來的經濟、社會、生態各方面的綜合效益。站在利益社會的高度從節省投資的效益、節省煤炭消耗的效益、減少電力網絡損耗的效益、減少短路電流危害的效益、資源和環境可持續性的效益、其他社會效益六個角度[11]，基于各主要元素的影子價格計算，深入分析特高壓輸電網綜合效益構成，并提供了各類效益模型和計算方法。
3.1 節省投資的效益
根據電網運行數據可知華北、華中和華東三個區域電網的電力負荷規模和負荷特性不相同，由于工業運行、家用電氣（包括空調負荷等）及氣候等環境的不同，其出現最大負荷的時間點和持續時間也不相同，因此聯網后電網間可更好的支援和優化，利用其明顯的峰、谷時間差，削峰填谷，產生削峰填谷效益。另外通過大規模聯網，可降低最大電力負荷，獲得節省投資效益[12]。
首先，根據地區電源及負荷特性，華北電網與華中電網具有十分突出的資源互補特性。通過華北與華中聯網，夏季豐水期由華中向華北送電，減少華中為調峰引起的棄水電量，同時也為華北電網火電機組提供檢修空間，減少機組備用；冬季由華北向華中支援電力，解決華中電網枯水期的電力需求問題。
從另一方面來講，節省投資的效益取得的主要原因在于電網負荷的同時率小于1。聯合系統的負荷備用與事故備用較單個系統可相應減少，通過聯網可保證各網實際獲得的備用容量規模降低。節省投資效益可按下式進行估算：
3.2 節省煤炭消耗的效益
我國煤炭資源中西部儲量豐富、東部比較匱乏，而電力能源需求則是東部地區很大，中西部地區很少，呈現出嚴重的逆向分布格局。加上東部地區土地資源稀缺珍貴，環境治理費用高，很難走當地大規模建火電廠的傳統之路，所以能夠承載距離遠、規模和容量大的特高壓輸電技術應運而生，使得全國的資源和能源得到優化配置。因此，國家電網公司在這些年中大力推進中西部地區、北部和東北地區的燃煤發電、水利發電、核能發電以及風電、太陽能等大型可再生能源發電基地的可持續性、集約化開發、建設和發展。加大清潔能源和可再生能源戰略布局，鼓勵優先發展水力發電、太陽能發電、潮汐發電、地熱發電、風力發電等項目、優化發展火力發電機組，節省煤炭資源。
本文中將節省煤耗效益分為兩部分：一部分為將減少的棄風發電量、棄水發電量折算為節省煤耗效益，具體計算方法為：將減少棄風量和棄水量之和，乘以煤電上網影子電價與輸電影子電價之差得到。另一部分為我國煤炭資源豐富的內蒙、中西部等地區火電機組比較集中地帶集約化開發利用煤炭資源帶來的節省煤耗效益。和在各負荷中心建廠發電相比，在煤炭電力基地建廠發電并通過特高壓輸電網架向負荷中心送電，發電煤耗成本會大大降低。本文中通過將發電煤耗成本降低量折算為降低煤耗成本效益來進行綜合效益評估。
節省棄風效益EWind為：
3.3 減少電力網絡損耗的效益
減少網損對于提高電網的經濟性具有重要意義。對特高壓電網來說，主要是通過提高電網的運行電壓水平來獲得減少網損的效益（而其他一些減少網損策略，是適用于特高壓電網與超高壓及以下電網）。計算節省網損效益時，首先需要計算普通電壓等級電網輸送單位電能的損耗平均量與特高壓電網輸送單位電能的損耗平均量之間的差值；然后再乘以特高壓輸電容量，即為減少的網損電能；最后，將減少的網損電能量再乘一個受端的影子電價即可得到這部分效益。
公式中，q1表示普通電力網絡單位電能傳輸的損耗量平均值；q2表示特高壓電力網絡單位電能傳輸的損耗量平均值；S表示特高壓電力網絡的輸電規模；pssp為電力網絡受端的影子電價平均值。
3.4 減少短路電流危害的效益
電網規模的不斷擴大，使得電力系統運行中短路電流發生概率和規模也不斷增加，威脅到電網的安全穩定運行，可能導致斷路器的開斷能力不足以有效地切除線路故障，使得故障擴大，從而危及到整個電力系統的正常運行。
當前500 kV高壓電網存在由于電力密度過大導致短路電流過大的問題、輸電能力相對還較低以及安全穩定性相對較差等系統安全問題，更高電壓等級電網，也就是特高壓電網的構建，可以從根本上解決500 kV電網短路電流水平過高的問題。通過構建特高壓電網，對500 kV電網合理解環分區，可有效降低500 kV輸電網的短路電流水平，從而減少或避免因短路電流過大而更換電力設備，從而減少500 kV及以下電網的改造費用。
經以往資料可知，因短路電流過大而需要更換的電氣設備占變電站投資額的10%～15%，據此，可以算出特高壓電網減少高壓電網短路電流的綜合效益ESC。
3.5 資源環境可持續效益
3.5.1 土地利用效益
根據我國地域分布特點，中東部地區經濟發達、人口稠密，土地利用經濟價值高；西部地區經濟欠發達，人口密度低，土地利用經濟價值相對較低。中東部地區面臨著土地資源日益緊缺的問題，可謂寸土寸金。在西部建廠發電，可利用西部地區較為低價土地資源，代替東部地區比較稀缺珍貴的土地資源。節省的東部土地資源可更好的發展高科技和高附加值的產業，優化產業布局。因此，該文中的土地效益采用送端土地和受端土地的價差產生的效益來估算。
送受端土地價差效益的計算為西北地區替代性的節省了東南地區的土地面積，再乘以東南地區土地平均影子價格與西北地區平均影子價格之差。為體現土地所產生的效益，粗略的以不同地區的平均地價來代表不同地區土地效益。送受端土地價差效益具體計算方法如下：
3.5.2 環保效益
燃煤電廠大氣污染排放的環境損失主要由二氧化硫等氣體導致，其損害大小與當地經濟發達程度、人口密集度等因素有關，經濟越發達，人口密集度越大、則造成的損害就越大。根據國家環境規劃研究院的研究結論，西部地區經濟相對落后、人口密度小，排放二氧化硫的環境損失為800元/噸；中東部地區經濟發達、人口稠密，排放二氧化硫的環境損失達3600元/噸，排放單位二氧化硫造成的經濟損失是西部地區的4.5倍。因此，應在環境治理成本低的西部地區更多的建燃煤電廠，在環境治理成本高的中東部地區控制燃煤電廠建設規模。另外，利用“集聚效應”，通過大力推進西部地區煤炭發電基地進一步集約化、優化開發和發展，關停、改造環保效益差的機組并給發電機組加裝高效脫硫裝置，可以明顯的提高西部和中東部地區的環境保護效益。
根據大氣環境污染數據，可知二氧化硫氣體排放是造成環境損害和降低環境保護效益的主要因素，所以本文采用基于二氧化硫氣體排放的影子價格來估算環保效益的，其估算公式如下所示：
3.6 其他社會效益
3.6.1 就業效益
特高壓輸電工程建設對就業水平的影響有直接效益與間接效益兩部分，直接效益部分指特高壓輸電工程建設投資和運營維護直接帶來的就業人數的增加或者就業人數總收入的增加；間接效益部分表現為特高壓輸電工程投資首先對影響就業的因素產生影響，從而間接促進就業機會增加。可以通過敏感性分析方法篩選、確定對就業影響敏感性較高的影響因素，通過研究這些因素與就業和投資的關系可以推算出這部分間接效益[13-15]。
本文中就業效益評估分為建設投資期和運營期。分別按其直接效益和間接效益兩部分進行評估。建設投資期直接效益部分指投資帶來的直接就業人數的增加及就業總工資的增加；其間接效益部分首先評估特高壓總投資對GDP的貢獻（通過特高壓總投資與投資對GDP的拉動系數k的乘積來評估），然后通過其與總就業規模跟總GDP比例的乘積來間接評估就業人數的增加及就業總工資的增加。運營期直接效益部分指特高壓建設帶來的運營維護和管理人員的增加人數及相應就業總工資的增加值；間接效益部分首先通過特高壓帶來的總用電量增加值與總GDP跟全社會總用電量的比例關系乘積來評估運營期對GDP的貢獻值，然后通過其與總就業規模跟總GDP比例的乘積來間接評估就業人數的增加及就業總工資的增加。具體就業效益表示關系式如下：
3.6.2 交通運輸效益
通過特高壓工程將電力從內蒙、山西、西北等中國煤炭電力基地送到東部沿海負荷中心比以往把煤炭從煤炭基地運輸到東部沿海地區能更好的減少交通輸送壓力和運輸成本，而且可以使得更多的清潔能源和可再生新能源能通過特高壓線路并網，變相的減少了煤炭運輸，提高了交通運輸效益、能源利用率和環保效益。
現在主要考慮輸電代替輸煤所帶來的緩解交通壓力的效益，西北地區給東南地區輸送的煤電量乘以單位電量煤耗量，再乘以煤炭運輸的影子成本，即為煤電總的輸電成本。由于輸電替代了輸煤所以要減去輸送這些電量的輸電成本，即可得到特高壓項目緩解交通壓力所帶來的較為真實的效益。
其中，ΔQwe表示由于特高壓的建設煤炭電力基地向東部沿海負荷中心輸送的電能增量；r表示燃煤發電比例；Wcoal表示煤炭單位發電量的平均消耗量；Cstr表示單位重量煤炭的平均運輸影子價格；SLCC表示輸送電能的單位全壽命周期成本。從而可以計算得到交通運輸效益。
3.6.3 促進技術升級效益
特高壓電網在保障電能安全供應、帶來良好的經濟效益的同時，也將推動我國技術升級和產業結構調整。建設特高壓電網，將涉及信息、通信、裝備制造、電力電子等多個領域的技術研發和產品生產[16]。
3.6.4 保障電力市場效益
特高壓電網的構建，為吸納更多形式的能源上網提供了可能和渠道，也保障了“西電東送，北電南送”工程方案的更加經濟高效的運行，從而中國電力將以更快的速度和更大的規模增長，這有力的保障了電力市場的供應，做到電力逐步的按國家與人民的需求大幅度邁入新的臺階[17]。當然這也促使了根據特高壓輸電的特性產生的新的更加合理的電價制定模式，這些新的電價制定模式也會更好的為電力市場服務，保障電力市場的正常需求與運營。
4 結論
本文以特高壓交、直流骨干網架的統一的大電網為研究對象，全面考慮特高壓電網具有的經濟、社會、生態三方面的綜合效益，站在利益社會的高度從節省投資的效益、節省煤炭消耗的效益、減少電力網絡損耗的效益、減少短路電流危害的效益、資源和環境可持續性的效益、其他社會效益等角度著手，結合影子價格計算方法，深入分析特高壓電網節省裝機、水火互濟、促進風電開發、節省煤耗成本及土地資源、促進環境保護等綜合效益計算模型，并給出各類效益的估算方法。為特高壓經濟效益的更加合理的評估提供了理論依據。
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作者信息：
劉杰鋒，李 冰，張 帆，崔寒松，段春明，王 帥，林宇龍
（國網冀北電力有限公司經濟技術研究院，北京 100038）