張?jiān)犁?，廖翠萍，謝鵬程，吳佳歡,5，趙黛青

廣東省生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用的影響因素分析*

張?jiān)犁?,2,3,4，廖翠萍1,2,3，謝鵬程1,2，吳佳歡1,2,3,5，趙黛青1,2,3?

（1. 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所，廣州 510640；2. 中國(guó)科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；3. 廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；4. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；5. 深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，廣東 深圳 518049）

中國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)已超過(guò)“十三五”規(guī)劃的目標(biāo)，但華南地區(qū)如廣東省的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)只占全國(guó)的3.2%，發(fā)展相對(duì)落后，生物質(zhì)發(fā)電利用存在區(qū)域發(fā)展不平衡的問(wèn)題。本文采用德?tīng)柗品ā⒍鄻?biāo)準(zhǔn)技術(shù)篩選模型及生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目財(cái)務(wù)分析模型，以廣東省為例，分析其生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用的主要影響因素并提出建議。分析結(jié)果表明，廣東省生物質(zhì)總資源量為3 300萬(wàn)t，發(fā)電潛力為1 196億kW?h，而其中的經(jīng)濟(jì)潛力為174億kW?h，全省生物質(zhì)發(fā)電實(shí)際利用量?jī)H占經(jīng)濟(jì)潛力的17.6%，生物質(zhì)發(fā)電利用仍有巨大的發(fā)展空間。大規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的原料需求量大，收集半徑過(guò)大，原料價(jià)格及收集與運(yùn)輸成本過(guò)高，導(dǎo)致發(fā)電成本超過(guò)0.8元/(kW?h)，大于0.75元/(kW?h)的生物質(zhì)標(biāo)桿電價(jià)，致使項(xiàng)目折現(xiàn)投資回收期超過(guò)30年，內(nèi)部收益率不足1%，項(xiàng)目財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)過(guò)重，嚴(yán)重制約了生物質(zhì)發(fā)電利用的發(fā)展；研究引入企業(yè)所得稅收優(yōu)惠以及原料處理費(fèi)補(bǔ)貼，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目財(cái)務(wù)主要指標(biāo)均得到顯著改善。建議開發(fā)前期對(duì)周邊原料市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研考察，將原料種類多樣化并根據(jù)氣候和物流特點(diǎn)制定詳細(xì)的原料收集規(guī)劃，新建生物質(zhì)電廠應(yīng)控制裝機(jī)規(guī)模在30 MW以內(nèi)，使得原料收集范圍在300 km以內(nèi)，以控制原料收集與運(yùn)輸成本；完善稅收優(yōu)惠政策，政策應(yīng)涵蓋更多的生物質(zhì)原料種類，使電廠能享受相應(yīng)優(yōu)惠；建立原料處理費(fèi)補(bǔ)貼機(jī)制，以原料中生物質(zhì)廢物垃圾比例為指標(biāo)發(fā)放補(bǔ)貼，實(shí)現(xiàn)外部環(huán)境成本內(nèi)部化，提高環(huán)保效益，促進(jìn)廣東省生物質(zhì)能利用的發(fā)展。

生物質(zhì)發(fā)電；技術(shù)篩選；財(cái)務(wù)分析模型；政策補(bǔ)貼情景分析

0 引 言

能源和環(huán)境問(wèn)題是世界各國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中面臨的重要問(wèn)題。中國(guó)是世界第一大能源消費(fèi)國(guó)，一次能源消耗結(jié)構(gòu)以煤為主，煤煙型污染已經(jīng)成為中國(guó)大氣污染的最主要來(lái)源，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅和破壞。生物質(zhì)發(fā)電屬于清潔的可再生能源，能夠產(chǎn)生較高的綜合利用效益，大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電等可再生能源，對(duì)中國(guó)能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，是保障我國(guó)能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和緩解環(huán)境污染的必然選擇。

近年來(lái)，我國(guó)政府一直積極推動(dòng)生物質(zhì)能的開發(fā)利用，《2020中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，我國(guó)已投產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)裝機(jī)容量2 254萬(wàn)kW，其中，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量973萬(wàn)kW，裝機(jī)容量排名前5的省份分別是山東省（18.2%）、安徽?。?3.1%）、黑龍江省（10.5%）、湖北?。?.4%）、江蘇?。?.2%），合計(jì)占全國(guó)累計(jì)裝機(jī)容量的54.3%。廣東省生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)為31萬(wàn)kW，占比僅為3.2%?？梢钥闯?，我國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)主要集中在長(zhǎng)江及以北地區(qū)，華南地區(qū)尤其是廣東省的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)，相對(duì)其他省份較為落后，探究制約該地區(qū)生物質(zhì)能發(fā)展的因素具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者[1-14]在資源潛力、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、發(fā)電技術(shù)、發(fā)電成本效益以及相關(guān)政策等主要方面都有大量的研究。而對(duì)區(qū)域內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目可行性分析、實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本等方面的研究還較少，項(xiàng)目財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法方面的研究還不夠深入?；诖?，本文以華南地區(qū)的廣東省為例，圍繞生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用的主要影響因素，對(duì)資源潛力、技術(shù)潛力和經(jīng)濟(jì)潛力以及財(cái)務(wù)的盈利性進(jìn)行分析比較，并對(duì)廣東省生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用提出建議。

1 廣東省生物質(zhì)能利用潛力分析

1.1 分析范圍

本文對(duì)農(nóng)業(yè)剩余物、林木生物質(zhì)和城市固體廢棄物等幾類生物質(zhì)原料依據(jù)下列三種級(jí)別的資源潛力進(jìn)行評(píng)估：

（1）資源潛力是指每個(gè)地區(qū)每種原料的生物質(zhì)能含量，是根據(jù)農(nóng)業(yè)、林業(yè)和廢棄物管理的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)和林業(yè)每單位生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢棄物殘余量的生物質(zhì)系數(shù)，固體廢棄物中有機(jī)物質(zhì)比例的估量來(lái)進(jìn)行估算的。如果確定了原料的其他當(dāng)前（基準(zhǔn)情景）用途，則需要從資源潛力估算中減去這些量。

（2）技術(shù)潛力是指每種原料和技術(shù)結(jié)合所產(chǎn)生的能源量，其數(shù)值由上述資源潛力數(shù)值及不同原料和技術(shù)類型的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換系數(shù)（每噸生物質(zhì)的能量單位）估算。

（3）經(jīng)濟(jì)潛力是指與其他基準(zhǔn)能源（如煤電）相比在經(jīng)濟(jì)上可行的生物質(zhì)資源量，是根據(jù)上述技術(shù)潛力、每種生物質(zhì)原料的收集成本數(shù)據(jù)以及與每種技術(shù)相關(guān)的非燃料成本估算得出。若估算的成本低于化石能源的平準(zhǔn)化度電成本（levelized cost of electricity, LCOE），則認(rèn)為該種原料/技術(shù)組合在發(fā)電方面具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，在經(jīng)濟(jì)上可行且具有經(jīng)濟(jì)開發(fā)潛力。

1.2 資源潛力和技術(shù)潛力分析

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源和分析方法

（1）在生物質(zhì)資源潛力分析方面，研究主要考慮了農(nóng)業(yè)剩余物、林業(yè)剩余物和城市固體廢棄物這三大類共15種生物質(zhì)原料，具體原料種類見(jiàn)表1。

研究采用2017年廣東省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒中的區(qū)縣級(jí)農(nóng)林產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)、城市樹木和綠地?cái)?shù)據(jù)[15]、廣東省2017年統(tǒng)計(jì)年鑒中的固體廢棄物和污水生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及各區(qū)縣人口數(shù)據(jù)[16]。省級(jí)廢棄物數(shù)據(jù)根據(jù)人口多少分配到各區(qū)，市級(jí)城市森林和綠地?cái)?shù)據(jù)根據(jù)城市面積估算分配給各區(qū)。城市面積是根據(jù)地理信息系統(tǒng)（geographic information system, GIS）分析中提供的土地利用/土地覆蓋（land use and land cover, LULC）數(shù)據(jù)得出。基于農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)，對(duì)廣東省生物質(zhì)潛力的分析能精確到區(qū)縣級(jí)，使得資源潛力的空間分布特征更為直觀明顯。

表1 廣東省生物質(zhì)資源、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)潛力（與燃煤電價(jià)相比）

注：經(jīng)濟(jì)潛力分析得出的LCOE與330元/(MW?h)和396元/(MW?h)的煤電成本相比較，生物質(zhì)原料按50 km的運(yùn)輸距離計(jì)算；所考慮的發(fā)電技術(shù)及裝機(jī)規(guī)模根據(jù)調(diào)研報(bào)告收集的數(shù)據(jù)來(lái)確定。

使用上述提到的產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)以及各類生物質(zhì)資源系數(shù)[2,17-21]計(jì)算每個(gè)區(qū)域的生物質(zhì)資源潛力估計(jì)值。所得的資源潛力數(shù)值通過(guò)減去已知用于其他用途（如動(dòng)物飼料、堆肥、干燥機(jī)燃料和建筑材料等）的生物質(zhì)總量進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)研究文獻(xiàn)[22-23]中的熱值和產(chǎn)沼氣潛力，估算可用生物質(zhì)資源潛力。按噸計(jì)的資源潛力來(lái)估算生物質(zhì)原料直接燃燒產(chǎn)生的熱量：

其中：b為生物質(zhì)能，TJ；r為資源潛力，t；b為凈熱值，MJ/kg。

由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的沼氣通過(guò)燃燒產(chǎn)生的熱能潛力是根據(jù)按噸計(jì)算的資源潛力、沼氣發(fā)電潛力和原料中揮發(fā)性固體的百分比來(lái)估算。

按上述方法計(jì)算廣東省每種生物質(zhì)原料的資源潛力值，得到的數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）在生物質(zhì)技術(shù)潛力分析方面，本文主要考慮生物質(zhì)發(fā)電利用模式，分別選擇生物質(zhì)直燃鍋爐、生物質(zhì)直燃發(fā)電、沼氣直燃鍋爐和沼氣發(fā)電四種典型的生物質(zhì)利用技術(shù)來(lái)估算其技術(shù)潛力。

結(jié)合資源潛力和主要生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的轉(zhuǎn)換效率及熱值[2,24-26]，估算每種生物質(zhì)原料在區(qū)縣一級(jí)的技術(shù)潛力，其中，生物質(zhì)直燃鍋爐和沼氣直燃鍋爐技術(shù)的潛力通過(guò)鍋爐效率計(jì)算，發(fā)電技術(shù)則通過(guò)技術(shù)熱值計(jì)算得出。結(jié)果如表1所示。

1.2.2 評(píng)估結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明，廣東省生物質(zhì)資源總量超過(guò)3 300萬(wàn)t，其發(fā)電潛力為1 196億kW?h。如果生物質(zhì)原料全部轉(zhuǎn)化成沼氣，資源潛力將超過(guò)1 222萬(wàn)t標(biāo)煤。生物質(zhì)原料來(lái)源數(shù)量最大的前四種分別是城市固體垃圾中的有機(jī)物958萬(wàn)t、秸稈749萬(wàn)t、污水污泥597萬(wàn)t和木材加工剩余物462萬(wàn)t。廣東省生物質(zhì)產(chǎn)熱量的總技術(shù)潛力約為1 240萬(wàn)t標(biāo)煤，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)潛力為383億kW?h，沼氣產(chǎn)熱量為350萬(wàn)t標(biāo)煤，沼氣發(fā)電潛力為70億kW?h。

1.3 生物質(zhì)發(fā)電經(jīng)濟(jì)潛力分析

1.3.1 分析方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

在得出生物質(zhì)發(fā)電資源和技術(shù)潛力后，對(duì)經(jīng)濟(jì)潛力的評(píng)估能進(jìn)一步確定具有經(jīng)濟(jì)可行性的技術(shù)應(yīng)用。判斷一個(gè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目是否具有經(jīng)濟(jì)可行性的重要指標(biāo)是估算其平準(zhǔn)化度電成本。平準(zhǔn)化度電成本由原料成本、結(jié)合技術(shù)應(yīng)用的其他非原料成本和參數(shù)計(jì)算得出，并將其與煤電度電成本進(jìn)行比較，以判斷每種原料在區(qū)縣級(jí)上是否具有經(jīng)濟(jì)潛力。

相關(guān)原料成本數(shù)據(jù)通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)走訪和文獻(xiàn)報(bào)告[27-28]等方式獲得，其中原料裝載和卸載成本為20元/t，運(yùn)輸成本為1.29元/(t?km)，沼氣技術(shù)的成本中包括發(fā)酵過(guò)程成本0.24元/(kW?h)。其他非原料成本包括各類技術(shù)在不同裝機(jī)容量下的初始投資成本、融資成本、運(yùn)維成本、技術(shù)熱值、技術(shù)壽命周期、貸款利率和期限。

按照原料總量和技術(shù)潛力來(lái)計(jì)算廣東省生物質(zhì)發(fā)電總經(jīng)濟(jì)潛力，以年發(fā)電量兆瓦時(shí)表示，得到的數(shù)據(jù)如表1所示。

1.3.2 經(jīng)濟(jì)潛力評(píng)估結(jié)果

計(jì)算結(jié)果如下。

（1）三種類型的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的度電成本均低于燃煤發(fā)電成本0.1 ~ 0.2元/(kW?h)，比火力發(fā)電顯示出了成本優(yōu)勢(shì)，即生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)（6 MW和25 MW）、生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)（1 ~ 5 MW）和生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)（10 ~ 40 MW）。而三種沼氣發(fā)電技術(shù)的平準(zhǔn)化度電成本在1 000 ~ 3 000元/MW之間，與火力發(fā)電相比，其在生物質(zhì)原料上無(wú)成本優(yōu)勢(shì)，因此該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)潛力不足。

（2）運(yùn)輸成本對(duì)最后的平準(zhǔn)化度電成本影響較大。運(yùn)輸成本受運(yùn)輸里程（即原料收集范圍）影響，在經(jīng)濟(jì)潛力分析中，研究設(shè)定的收集范圍為50 km，而據(jù)調(diào)研，在電廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，生物質(zhì)原料收集范圍達(dá)300 km以上。在輸入該數(shù)值后，農(nóng)業(yè)類生物質(zhì)原料的經(jīng)濟(jì)潛力在不同技術(shù)類型下至少減少了57%，而林業(yè)生物質(zhì)和城市固廢在所有發(fā)電技術(shù)下均沒(méi)有經(jīng)濟(jì)潛力。因此，生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)考慮控制原料收集范圍，否則將嚴(yán)重影響項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的財(cái)務(wù)情況和可持續(xù)性。

（3）谷殼、秸稈和甘蔗作物殘?jiān)诒?所示的三種技術(shù)類型中均具有經(jīng)濟(jì)潛力，需對(duì)三種技術(shù)類型進(jìn)行評(píng)價(jià)篩選，以確定生物質(zhì)發(fā)電中最具效益和發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)應(yīng)用。

2 生物質(zhì)技術(shù)多標(biāo)準(zhǔn)篩選調(diào)查問(wèn)卷

為了篩選出廣東省內(nèi)最有發(fā)展前景的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，研究采用德?tīng)柗品ㄩ_發(fā)了生物質(zhì)技術(shù)應(yīng)用多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估（multi-criteria assessment, MCA）篩選調(diào)查問(wèn)卷，向27位來(lái)自學(xué)術(shù)界、政府機(jī)構(gòu)和生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的生物質(zhì)專家和從業(yè)人員發(fā)放了調(diào)查問(wèn)卷。將上文的潛力評(píng)估數(shù)據(jù)與各類生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的成本、技術(shù)和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)作為背景信息提供給專家。專家結(jié)合自身相關(guān)專業(yè)知識(shí)和從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)圖1所示的四種技術(shù)種類的10個(gè)篩選指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)上給出高、中、低和不確定四種看法，四種看法分別記為3、2、1、0分。匯總問(wèn)卷結(jié)果，計(jì)算每種技術(shù)或應(yīng)用模式的總得分情況如圖1所示。

由圖1可以看出，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)和生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)在得分上相差無(wú)幾，表明專家認(rèn)為這兩種技術(shù)在經(jīng)濟(jì)可行性上都適合在廣東省應(yīng)用。

圖1 多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果

在產(chǎn)業(yè)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)只需改裝現(xiàn)有燃煤電廠的火力發(fā)電設(shè)備，與其他需要完全新建電廠的發(fā)電技術(shù)相比，其初始投資成本最低，但在廣東省煤電機(jī)組關(guān)停、減量替代等環(huán)保政策背景下，該技術(shù)在廣東省應(yīng)用的潛力十分有限。因此，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)是在廣東省生物質(zhì)發(fā)電中最具效益和發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)應(yīng)用。結(jié)合技術(shù)篩選結(jié)果和表1中的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)前廣東省生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)潛力為174億kW?h。

綜合上述分析，雖然廣東省生物質(zhì)資源潛力能達(dá)到2019年全省全社會(huì)用電量的17.8%，但其技術(shù)潛力只有資源潛力的32.1%，而經(jīng)濟(jì)潛力（50 km收集范圍）則只有16.3%。全省生物質(zhì)發(fā)電經(jīng)濟(jì)潛力如果全部達(dá)到，以生物質(zhì)電廠年發(fā)電時(shí)數(shù)7 500 h換算，全省生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量能達(dá)到2 331 MW。然而，目前廣東省農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)只有410 MW（含規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目100 MW），僅利用了17.6%的經(jīng)濟(jì)潛力。

通過(guò)以上分析，廣東省生物質(zhì)能利用潛力大、生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在廣東省生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用中最具經(jīng)濟(jì)可行性。以下從生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目財(cái)務(wù)層面進(jìn)行分析，以進(jìn)一步探究造成廣東省生物質(zhì)發(fā)電開發(fā)進(jìn)展緩慢的影響因素。

3 廣東省生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目財(cái)務(wù)分析

在對(duì)生物質(zhì)電廠調(diào)研中，了解到生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目占地面積龐大，電廠的初始投資成本多年來(lái)一直維持在8 000 ~ 9 500元/kW，投資規(guī)模達(dá)數(shù)億元。廣東省生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目為省內(nèi)大型能源企業(yè)投資建設(shè)（南方電網(wǎng)、韶能集團(tuán)、粵電集團(tuán)等），但其投資本金比例只在20% ~ 30%之間，超過(guò)七成的投資額仍需通過(guò)融資方式實(shí)現(xiàn)。若項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性和財(cái)務(wù)表現(xiàn)缺乏足夠吸引力，融資渠道將十分有限，不利于項(xiàng)目推進(jìn)開發(fā)。

3.1 分析方法和參數(shù)設(shè)定

為分析和找出影響發(fā)電項(xiàng)目財(cái)務(wù)指標(biāo)的關(guān)鍵變量，研究開發(fā)了生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目財(cái)務(wù)分析模型，結(jié)合電廠調(diào)研和專家走訪收集到的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，分別對(duì)100 MW和30 MW兩種裝機(jī)規(guī)模的生物質(zhì)電廠的財(cái)務(wù)表現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算，以探究生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用在項(xiàng)目層面的經(jīng)濟(jì)可行性和財(cái)務(wù)表現(xiàn)特點(diǎn)。

模型中的項(xiàng)目財(cái)務(wù)評(píng)估的相關(guān)指標(biāo)包括投資回報(bào)周期、折現(xiàn)還本、項(xiàng)目折現(xiàn)凈現(xiàn)金流（net cash flow, NCF）、內(nèi)部收益率（internal rate of return, IRR）、投資回報(bào)率（return of interest, ROI）或風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整的投資回報(bào)率、成本效益和平準(zhǔn)化度電成本。

模型中的主要參數(shù)為項(xiàng)目投資成本、原料消耗量、年發(fā)電小時(shí)數(shù)、電廠自用電比例、原料采購(gòu)成本、固定運(yùn)維成本、原料運(yùn)輸、加工、儲(chǔ)運(yùn)、損耗總成本、投融資比例和貸款周期、生物質(zhì)發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)、自用電價(jià)值、企業(yè)所得稅和增值稅、折現(xiàn)率、利率和通貨膨脹率。由于系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模的不同，某些參數(shù)如年發(fā)電時(shí)數(shù)、投資成本、原料采購(gòu)價(jià)格等將有所不同。

根據(jù)對(duì)湛江生物質(zhì)發(fā)電廠和陽(yáng)山生物質(zhì)發(fā)電廠的調(diào)研，對(duì)這些參數(shù)分別進(jìn)行了設(shè)定。將參數(shù)輸入財(cái)務(wù)分析工具后項(xiàng)目財(cái)務(wù)指標(biāo)如表2所示。

表2中綠色部分表示超過(guò)了投資方對(duì)指標(biāo)的預(yù)期要求，紅色部分表示該指標(biāo)未能達(dá)到投資方的期望值。平準(zhǔn)化度電成本的期望值是小于或等于廣東省煤電成本，內(nèi)部收益率應(yīng)大于資本成本即利率。項(xiàng)目投資回收期的預(yù)期數(shù)值為十年。效益成本比以是否超過(guò)1.0（即收益超出成本）來(lái)判斷是否符合投資方預(yù)期。實(shí)施成本的凈現(xiàn)值表明了項(xiàng)目的總成本，包括初始本金投入、融資以及運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

從表2可見(jiàn)，100 MW生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的凈現(xiàn)金流能達(dá)到3 216萬(wàn)元（預(yù)期目標(biāo)是大于零）。但內(nèi)部收益率僅0.2%，低于最低期望值，即資本成本（8.2%）。投資回報(bào)率達(dá)到14%，高于投資者對(duì)項(xiàng)目的預(yù)期值（9.0%）。需要注意的是，參數(shù)設(shè)定中100 MW項(xiàng)目的年發(fā)電時(shí)數(shù)來(lái)自湛江生物質(zhì)電廠自2011年投產(chǎn)以來(lái)所達(dá)到的最大發(fā)電時(shí)數(shù)。由于物流和成本的影響，100 MW生物質(zhì)電廠的發(fā)電時(shí)數(shù)難以保持穩(wěn)定在7 500 h，因此該計(jì)算為最樂(lè)觀估計(jì)。

30 MW生物質(zhì)電廠的凈現(xiàn)金流為5 017萬(wàn)。內(nèi)部收益率僅為0.8%，投資回報(bào)率達(dá)到18%，其關(guān)鍵指標(biāo)除凈現(xiàn)金流外均稍好于湛江電廠。而電廠投資回收期（payback period, PBP）和折現(xiàn)投資回收期（discount payback period, DPBP）分別是23.7年和39.1年，均遠(yuǎn)長(zhǎng)于預(yù)期回收年數(shù)。

除關(guān)鍵的財(cái)務(wù)指標(biāo)外，兩種項(xiàng)目所計(jì)算出的LCOE為廣東省煤電成本的兩倍以上，且均略高于生物質(zhì)發(fā)電補(bǔ)貼電價(jià)[0.75元/(kW?h)]，電廠將陷入發(fā)電越多虧損越多的困境。生物質(zhì)發(fā)電距離實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo)仍較遠(yuǎn)。

表2 廣東省生物質(zhì)直燃發(fā)電廠財(cái)務(wù)分析關(guān)鍵指標(biāo)

注：MARR為最低可接受回報(bào)（minimum acceptable rate of return）。

3.2 政策補(bǔ)貼情景分析

在對(duì)生物質(zhì)電廠的調(diào)研中，電廠運(yùn)營(yíng)方認(rèn)為將各類林木加工物殘余、廢棄家具等作為原料用來(lái)發(fā)電，起到了和垃圾焚燒廠類似的廢物利用等環(huán)保作用。但我國(guó)《資源綜合利用企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄》并沒(méi)有涵蓋生物質(zhì)電廠所有可利用資源品種[29]，如湛江生物質(zhì)電廠原料中桉樹類生物質(zhì)占68%、橡膠樹類生物質(zhì)占12%、其他廢木料占10%，陽(yáng)山生物質(zhì)電廠原料中林業(yè)廢棄物占80%，均無(wú)法完全享受企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策，造成地方執(zhí)法部門普遍“生搬硬套”該政策目錄，導(dǎo)致行業(yè)存在極大的政策違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，本研究引入所得稅優(yōu)惠，即只計(jì)算90%的企業(yè)所得稅，并導(dǎo)入財(cái)務(wù)分析模型。在輸入財(cái)務(wù)分析工具后項(xiàng)目財(cái)務(wù)指標(biāo)如表2所示。

在所得稅優(yōu)惠政策情景下，項(xiàng)目的平準(zhǔn)化度電成本能降低0.02元/(kW?h)，其他主要財(cái)務(wù)指標(biāo)也得到了較大提升。其中折現(xiàn)回報(bào)周期縮短了6年，折現(xiàn)凈現(xiàn)金流實(shí)現(xiàn)翻倍。

研究還發(fā)現(xiàn)，垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾處理費(fèi)補(bǔ)貼對(duì)電廠的盈利能力有很大幫助。北方省份如安徽省也有類似的生物質(zhì)補(bǔ)貼發(fā)放，農(nóng)戶與電廠共可獲得100元/t左右的補(bǔ)貼，使得當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)原料物價(jià)穩(wěn)定在100元/t左右；湖南省則在電價(jià)上給予一定補(bǔ)貼。研究借鑒其他地區(qū)的補(bǔ)貼力度，將原料補(bǔ)貼設(shè)定為60元/t，在輸入財(cái)務(wù)分析工具后，30 MW項(xiàng)目財(cái)務(wù)指標(biāo)如表2所示。

在60元/t的處理費(fèi)補(bǔ)貼情景下，項(xiàng)目財(cái)務(wù)指標(biāo)在內(nèi)部收益率、回報(bào)率、成本效益比上均有提高，折現(xiàn)凈現(xiàn)金流大幅提高至2.25億元，投資回報(bào)周期縮短至16.4年，項(xiàng)目財(cái)務(wù)情況得到顯著改善。

3.3 結(jié)果分析

通過(guò)比較廣東省兩種裝機(jī)規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電廠的財(cái)務(wù)表現(xiàn)指標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）即便在原料供應(yīng)最充足的情景下，生物質(zhì)電廠仍需超過(guò)30年才能實(shí)現(xiàn)回本，且內(nèi)部收益率僅有1.5%，多個(gè)財(cái)務(wù)指標(biāo)遠(yuǎn)達(dá)不到投資方的預(yù)期，且項(xiàng)目投資規(guī)模龐大，投資強(qiáng)度高，使得企業(yè)對(duì)規(guī)劃開發(fā)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的意愿不足，難以形成足夠的盈利性動(dòng)力。

（2）對(duì)于30 MW生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目而言，若原料采購(gòu)成本超過(guò)300元/t，則其凈現(xiàn)金流和內(nèi)部收益率將為負(fù)值，項(xiàng)目財(cái)務(wù)表現(xiàn)將受到嚴(yán)重影響，面臨嚴(yán)重虧損。據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)，目前廣東省生物質(zhì)電廠均存在原料收集范圍過(guò)大（300 km以上），原料價(jià)格不穩(wěn)定導(dǎo)致項(xiàng)目成本難以控制，項(xiàng)目長(zhǎng)期處于虧損狀態(tài)的問(wèn)題，制約了廣東省生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用的發(fā)展。

（3）生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的裝機(jī)容量不宜太大，否則將導(dǎo)致原料需求量擴(kuò)大，使得收集運(yùn)輸成本攀高，度電成本升高。

根據(jù)周邊省份統(tǒng)計(jì)，湖南省內(nèi)已有生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)312 MW，并有超過(guò)十個(gè)項(xiàng)目在建，而廣西壯族自治區(qū)有150 MW的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)，還有400 MW的項(xiàng)目在建。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，生物質(zhì)原料的需求量會(huì)大增，相鄰省份的電廠增加將加劇生物質(zhì)原料收集的競(jìng)爭(zhēng)，華南地區(qū)的生物質(zhì)原料成本可能會(huì)繼續(xù)攀高。

4 結(jié)論和建議

從生物質(zhì)資源潛力、技術(shù)應(yīng)用篩選、項(xiàng)目財(cái)務(wù)表現(xiàn)等方面，以華南地區(qū)的廣東省為例，分析了生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用的主要影響因素，結(jié)果如下：

（1）廣東省仍有大量的生物質(zhì)發(fā)電潛力還未開發(fā)利用。通過(guò)生物質(zhì)資源潛力評(píng)估，廣東省生物質(zhì)資源總量超過(guò)3300萬(wàn)t，其發(fā)電潛力為1 196億kW?h，為2019年全省全社會(huì)用電量的17.8%。通過(guò)對(duì)四種生物質(zhì)利用技術(shù)的研究，得出廣東省生物質(zhì)發(fā)電總技術(shù)潛力為383億kW?h。而經(jīng)濟(jì)性潛力則通過(guò)德?tīng)柗品▽?duì)四種生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的多標(biāo)準(zhǔn)篩選評(píng)估來(lái)確定。研究發(fā)現(xiàn)，廣東省生物質(zhì)發(fā)電經(jīng)濟(jì)潛力只有資源潛力的16.3%。且目前省內(nèi)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)（包括在建）為410 MW，僅有17.6%的經(jīng)濟(jì)潛力得到利用。

（2）生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的裝機(jī)容量不宜太大。兩種裝機(jī)規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的財(cái)務(wù)模型分析結(jié)果表明，30 MW生物質(zhì)電廠的財(cái)務(wù)指標(biāo)略好于100 MW項(xiàng)目。但兩個(gè)項(xiàng)目的主要財(cái)務(wù)指標(biāo)大多未達(dá)預(yù)期值。項(xiàng)目裝機(jī)容量過(guò)大將使得原料需求增加，最終導(dǎo)致度電成本過(guò)高，項(xiàng)目財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)加重，企業(yè)將長(zhǎng)期高負(fù)債經(jīng)營(yíng)，無(wú)法形成真正的財(cái)務(wù)良性循環(huán)。

（3）原料收集范圍過(guò)大，致使采購(gòu)成本過(guò)高，嚴(yán)重影響項(xiàng)目收益。當(dāng)原料采購(gòu)成本超過(guò)300元/t時(shí)，項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)金流和內(nèi)部收益率將為負(fù)值，項(xiàng)目財(cái)務(wù)表現(xiàn)將受到嚴(yán)重影響，面臨嚴(yán)重虧損。而產(chǎn)業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)也反映出目前廣東省生物質(zhì)電廠存在的收集范圍過(guò)大（300 km以上），原料價(jià)格不穩(wěn)定等問(wèn)題，導(dǎo)致項(xiàng)目長(zhǎng)期處于虧損狀態(tài)，嚴(yán)重制約廣東省生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)用的發(fā)展。

（4）生物質(zhì)原料處理費(fèi)補(bǔ)貼和企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策能改善電廠財(cái)務(wù)表現(xiàn)。對(duì)生物質(zhì)原料處理費(fèi)補(bǔ)貼政策和企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策進(jìn)行了財(cái)務(wù)模型分析，兩項(xiàng)政策均能提高項(xiàng)目的內(nèi)部收益率、投資回報(bào)率和折現(xiàn)凈現(xiàn)金流，縮短投資回報(bào)周期。

基于研究結(jié)果，對(duì)廣東省生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展建議如下：

①科學(xué)布局和控制建設(shè)規(guī)模。廣東省生物質(zhì)電廠發(fā)展應(yīng)優(yōu)先考慮粵東地區(qū)，以避免受到北部和西部相鄰省份的生物質(zhì)電廠原料競(jìng)爭(zhēng)；規(guī)劃建設(shè)的每期裝機(jī)規(guī)模應(yīng)設(shè)置在30 MW左右，以減輕項(xiàng)目財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。

②做好原料成本控制和收集規(guī)劃。在項(xiàng)目前期規(guī)劃中，應(yīng)開展全面細(xì)致的原料價(jià)格咨詢和評(píng)估，了解并控制總體原料價(jià)格水平，采用多種原料種類和收集來(lái)源，以減少總體生物質(zhì)原料成本，平均成本應(yīng)控制在300元/t以內(nèi)；原料最大收集范圍控制在200 ~ 300 km以內(nèi)，減輕電廠收集工作負(fù)擔(dān)和成本，改善項(xiàng)目財(cái)務(wù)運(yùn)營(yíng)情況。

③加大政策扶持力度。完善稅收優(yōu)惠政策，將農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)收集利用的農(nóng)林廢棄物品種全部納入企業(yè)所得稅目錄，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本。建立生物質(zhì)原料處理費(fèi)補(bǔ)貼機(jī)制。各類林木加工物殘余、廢棄家具和木類建材等是生物質(zhì)電廠的重要原料來(lái)源，以原料中生物質(zhì)廢物垃圾比例為指標(biāo)發(fā)放處理費(fèi)補(bǔ)貼能促使電廠收集更多的此類原料，實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)利用并將外部環(huán)境成本內(nèi)部化，減少城市垃圾堆積和環(huán)境污染。安徽省的類似補(bǔ)貼政策實(shí)踐也表明，該政策可以穩(wěn)定當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)原料物價(jià)，避免原料因季節(jié)氣候和需求而大幅波動(dòng)。該機(jī)制能大幅改善生物質(zhì)電廠長(zhǎng)期高負(fù)債運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)狀，促進(jìn)廣東省生物質(zhì)能的開發(fā)應(yīng)用。

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Influence Factors Analysis of Biomass Power Generation Application in Guangdong Province

ZHANG Yue-qi1,2,3,4, LIAO Cui-ping1,2,3, XIE Peng-cheng1,2, WU Jia-huan1,2,3,5, ZHAO Dai-qing1,2,3

(1. Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. CAS Key Laboratory of Renewable Energy, Guangzhou 510640, China; 3. Guangdong Provincial Key Laboratory of New and Renewable Energy Research and Development, Guangzhou 510640, China; 4. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 5. Shenzhen Gas Corporation Ltd., Shenzhen 518049, Guangdong, China)

The installed capacity of biomass power plant in China has surpassed the target in the 13th Five-year Plan of Biomass Energy Development. However, only 3.2% of the capacity was installed in Guangdong province of south China region. The biomass development in Guangdong is relatively backward, and there is a problem of uneven regional development in the utilization of biomass power. In this paper, a multi-criteria technology screening model with Delphi method as well as a project level financial analysis model were used to analyze the major factors that influence the application of biomass power generation in Guangdong, and some suggestions were proposed. The result showed that, the total biomass resource in Guangdong was 33 million tons, the power generation potential was 119.6 TW?h, and the economic potential was 17.4 TW?h. Only 17.6% of the economic potential was used for power generation, the biomass potential was still abundant in Guangdong. The large biomass feedstock demand and the large feedstock collection radius caused an excessive feedstock price and transportation cost, which resulted in a high levelized cost of electricity (LCOE) of the project: over 0.8 RMB/(kW?h), higher than the feed-in-tariff of biomass power. The discounted payback period exceeds 30 years, the internal rate of return was less than 1%, resulted in a poor financial performance of the project, which severely limited the development of biomass energy; the income tax preferential policy and feedstock treatment subsidy can significantly improve the project’s financial performance. In the early stage of the project, the surrounding feedstock market should be investigated and analyzed, the types of feedstock should be diversified, and a detailed feedstock collection plan should be formulated according to the local climate and logistics characteristics. The installed capacity of newly-built biomass power plant should be controlled within 30 MW so that the collection radius can be within 300 km for collection and transportation cost control; improve income tax preferential policies, which should cover more types of biomass feedstock so that power plants can enjoy the policy; establish a biomass feedstock treatment fee subsidy mechanism by providing subsidy based on the proportion of biomass waste in feedstock. It can achieve internalization of external environmental costs, improve environmental benefits and promote the development of biomass energy utilization in Guangdong Province.

biomass power; technology screening; financial analysis model; policy subsidy scenario analysis

2095-560X（2020）06-0524-09

TK6

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.010

張?jiān)犁?992-），男，博士研究生，主要從事可再生能源戰(zhàn)略規(guī)劃和相關(guān)政策方面的研究。

趙黛青（1958-），女，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事能源戰(zhàn)略與低碳發(fā)展研究。

2020-07-21

2020-09-02

洛克菲勒兄弟基金會(huì)項(xiàng)目（y906011001）

趙黛青，E-mail：zhaodq@ms.giec.ac.cn