燃煤电厂经济风险评估方法、系统、存储介质及计算设备与流程

1.本发明涉及一种燃煤电厂经济风险评估方法、系统、存储介质及计算设备，属于能源电力低碳转型方案规划与经济风险评估领域。


背景技术：

2.为解决气候变化问题带来的长期性、深层次危机，全社会的低碳转型已成为全球广泛共识。电力行业是最主要的碳减排行业，以传统化石能源为主的发电方式逐渐向以新能源发电为主的新型电力系统转型。在转型期内燃煤电厂的经济效益受到燃料、电力与碳排放等多维不确定性因素的影响。
3.当前，通常将不确定性因素的参数设置为可能取值范围的中值或期望值，并据此在给定的单个确定性情景下进行燃煤电厂经济效益的评估，不确定性因素对燃煤电厂经济效益的影响则主要通过敏感性分析来反映。然而，上述针对单个情景的评估结果并不能反映多维不确定性因素对燃煤电厂经济风险的影响，评估准确度较差。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种燃煤电厂经济风险评估方法、系统、存储介质及计算设备，解决现有评估方法准确度较差的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.燃煤电厂经济风险评估方法，包括：
7.从目标燃煤电厂评估期的基本物理参数和基本经济参数中，获取作为不确定因素的参数；
8.获取每个不确定因素评估期内的时序轨迹；
9.根据不确定因素和时序轨迹，构建不确定性情景，并获取不确定性情景概率；
10.遍历所有不确定性情景，根据基本物理参数、基本经济参数、时序轨迹和不确定性情景概率，计算各不确定性情景下的风险利润值；
11.根据各不确定性情景下的风险利润值，计算所有不确定性情景下的总风险利润值；
12.根据总风险利润值，进行目标燃煤电厂经济风险评估。
13.基本物理参数包括：装机容量、年平均发电利用小时数、厂用电率、标煤低位发热量、原煤低位发热量、单位供电煤耗、单位热值含碳量和碳氧化率；
14.基本经济参数包括：不含税电价、增值税税率、可抵扣投资进项税、综合税率、单位发电量运维成本、年折旧费用、贷款利率、期初借款、起点年的剩余还款年限、碳排放权价格、平均煤炭价格和碳配额供电基准值；
15.不确定因素包括：年平均发电利用小时数、碳排放权价格、平均煤炭价格和碳配额供电基准值。
16.根据基本物理参数、基本经济参数、时序轨迹和不确定性情景概率，计算不确定性
情景下的风险利润值，具体过程为：
17.根据基本物理参数和时序轨迹，计算不确定性情景下的发电量、供电量、煤炭消费量和发电碳排放量；
18.根据基本经济参数、时序轨迹、发电量、供电量、煤炭消费量和发电碳排放量，计算不确定性情景下的营业收入、销售税金及附加、以及发电成本费用；
19.根据营业收入、销售税金及附加、以及发电成本费用，计算不确定性情景下的利润总额；
20.根据利润总额和不确定性情景概率，计算不确定性情景下的风险利润值。
21.发电量计算公式为：
22.发电量
i,t
＝装机容量
i,t
×
年平均发电利用小时数
i,t
23.其中，下标it表示不确定性情景s
i
下时段t；
24.供电量计算计算公式为：
25.供电量
it
＝发电量
it
×
(1
‑
厂用电率
it
)；
26.煤炭消费量计算公式为：
27.煤炭消费量
it
＝供电量
it
×
单位供电煤耗
it
×
标煤低位发热量
it
÷
原煤低位发热量
it
；
28.发电碳排放量计算公式为：
29.发电碳排放量
it
＝煤炭消费量
it
×
原煤低位发热量
it
×
单位热值含碳量
it
×
碳氧化率
it
×
(44
÷
12)。
30.营业收入计算公式为：
31.营业收入
it
＝不含税电价
it
×
供电量
it
；
32.销售税金及附加计算公式为：
33.销售税金及附加
it
＝当期缴纳增值税
it
×
综合税率
it
34.其中，
35.当期缴纳增值税
it
＝发电销项税
it
‑
可抵扣投资进项税
it
‑
煤炭进项税
it
36.发电销项税
it
＝发电销售收入
it
‑
营业收入
it
37.发电销售收入
it
＝含税电价
it
×
供电量
it
38.含税电价
it
＝不含税电价
it
×
(1+增值税税率
it
)
39.煤炭进项税
it
＝燃料成
×
[增值税税率
it
÷
(1+增值税税率
it
)]
[0040]
发电成本费用计算公式为：
[0041]
发电成本费用
it
＝折旧费用
it
+运维成本
it
+财务费用
it
+燃料成本
it
+发电碳排放成本
it
[0042]
其中，
[0043]
运维成本
it
＝发电量
it
×
单位发电量运维成本
it
[0044]
财务费用
it
＝偿还借款利息
t
＝期初借款
t
×
贷款利率
t
[0045]
燃料成本
it
＝煤炭消费量
it
×
平均煤炭价格
it
[0046]
发电碳排放成本
it
＝(发电碳排放量
it
‑
免费碳配额
it
)
×
碳排放权价格
it
[0047]
免费碳配额
it
＝供电量
it
×
碳配额供电基准值
it
×
机组负荷系数修正系数
it
。
[0048]
不确定性情景下的利润总额计算公式为：
[0049]
profit
it
＝营业收入
it
‑
销售税金及附加
it
‑
发电成本费用
it
[0050][0051]
其中，下标it表示不确定性情景s
i
下时段t，profit
it
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的利润总额，profit
i
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下的利润总额，t为评估期。
[0052]
不确定性情景下的风险利润值计算公式为：
[0053]
r
i
＝profit
i
×
p
i
[0054]
其中，r
i
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下的风险利润值，profit
i
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下的利润总额，p
i
为不确定性情景s
i
概率。
[0055]
燃煤电厂经济风险评估系统，包括：
[0056]
不确定因素模块：从目标燃煤电厂评估期的基本物理参数和基本经济参数中，获取作为不确定因素的参数；
[0057]
时序模块：获取每个不确定因素评估期内的时序轨迹；
[0058]
不确定性情景模块：根据不确定因素和时序轨迹，构建不确定性情景，并获取不确定性情景概率；
[0059]
风险利润值模块：遍历所有不确定性情景，根据基本物理参数、基本经济参数、时序轨迹和不确定性情景概率，计算各不确定性情景下的风险利润值；
[0060]
总风险利润值模块：根据各不确定性情景下的风险利润值，计算所有不确定性情景下的总风险利润值；
[0061]
风险评估模块：根据总风险利润值，进行目标燃煤电厂经济风险评估。
[0062]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行燃煤电厂经济风险评估方法。
[0063]
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行燃煤电厂经济风险评估方法的指令。
[0064]
本发明所达到的有益效果：本发明基于不确定因素构建不确定性情景，计算每个不确定性情景下的风险利润值，根据风险利润值计算总风险利润值，从而在燃煤电厂经济效益的评估中引入风险的概念，相较于传统方法，能够更好地计及多维不确定性因素对燃煤电厂经济效益带来的风险，评估准确度较高。
附图说明
[0065]
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0066]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0067]
如图1所示，燃煤电厂经济风险评估方法，包括以下步骤：
[0068]
步骤1，从目标燃煤电厂评估期的基本物理参数和基本经济参数中，获取作为不确
定因素的参数；
[0069]
步骤2，获取每个不确定因素评估期内的时序轨迹；
[0070]
步骤3，根据不确定因素和时序轨迹，构建不确定性情景，并获取不确定性情景概率；
[0071]
步骤4，遍历所有不确定性情景，根据基本物理参数、基本经济参数、时序轨迹和不确定性情景概率，计算各不确定性情景下的风险利润值；
[0072]
步骤5，根据各不确定性情景下的风险利润值，计算所有不确定性情景下的总风险利润值；
[0073]
步骤6，根据总风险利润值，进行目标燃煤电厂经济风险评估。
[0074]
上述方法基于不确定因素构建不确定性情景，计算每个不确定性情景下的风险利润值，根据风险利润值计算总风险利润值，从而在燃煤电厂经济效益的评估中引入风险的概念，相较于传统方法，能够更好地计及多维不确定性因素对燃煤电厂经济效益带来的风险，评估准确度较高。
[0075]
步骤1的评估期为未来一定时期内，具体指发电企业低碳转型方案规划的时间范围。在评估时，先获取该时期的基本物理参数和基本经济参数，这些参数是燃煤电厂本来就存在的参数，其中基本物理参数包括装机容量、年平均发电利用小时数、厂用电率、标煤低位发热量、原煤低位发热量、单位供电煤耗、单位热值含碳量和碳氧化率；基本经济参数包括不含税电价、增值税税率、可抵扣投资进项税、综合税率、单位发电量运维成本、年折旧费用、贷款利率、期初借款、起点年的剩余还款年限、碳排放权价格、平均煤炭价格和碳配额供电基准值。
[0076]
基本物理参数和基本经济参数中的若干参数为不确定因素，从基本参数中提取出这些不确定因素，具体包括年平均发电利用小时数、碳排放权价格、平均煤炭价格和碳配额供电基准值。
[0077]
为每个不确定性因素在其变化的合理的参数取值范围内设置m种不同的时序轨迹，该时序轨迹根据实际情况配置，通过排列组合可获得m
n
个不确定性情景，获得不确定性情景概率，其中n为不确定性因素数量，不确定性情景概率为不确定性情景总数分之一。
[0078]
根据获得的基本物理参数、基本经济参数、时序轨迹和不确定性情景概率，计算不确定性情景下的风险利润值，具体过程为：
[0079]
11)根据基本物理参数和时序轨迹，计算不确定性情景下的发电量、供电量、煤炭消费量和发电碳排放量；
[0080]
具体计算过程如下：
[0081]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的负荷系数：负荷系数
i,t
＝年平均发电利用小时数
i,t
/年开机小时数
i,t
；
[0082]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电量：发电量
i,t
＝装机容量
i,t
×
年平均发电利用小时数
i,t
；
[0083]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的供电量：供电量
it
＝发电量
it
×
(1
‑
厂用电率
it
)；
[0084]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的煤炭消费量：煤炭消费量
it
＝供电量
it
×
单位供电煤耗
it
×
标煤低位发热量
it
÷
原煤低位发热量
it
；
[0085]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电碳排放量：发电碳排放量
it
＝煤炭消费量
it
×
原煤低位发热量
it
×
单位热值含碳量
it
×
碳氧化率
it
×
(44
÷
12)；
[0086]
其中，下标it表示不确定性情景s
i
下时段t，如发电量
i,t
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电量，其余参数依此类推；单位供电煤耗按标煤进行计算；煤炭消费量按原煤进行计算；考虑到年平均发电利用小时数对单位供电煤耗的影响，单位供电煤耗随负荷系数非线性变化；单位热值含碳量按碳元素量进行计算；发电碳排放量按二氧化碳量进行计算。
[0087]
12)根据基本经济参数、时序轨迹、发电量、供电量、煤炭消费量和发电碳排放量，计算不确定性情景下的营业收入、销售税金及附加、以及发电成本费用；
[0088]
具体计算过程如下：
[0089]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的含税电价：含税电价
it
＝不含税电价
it
×
(1+增值税税率
it
)；
[0090]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的营业收入：营业收入
it
＝不含税电价
it
×
供电量
it
；
[0091]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电销售收入：发电销售收入
it
＝含税电价
it
×
供电量
it
；
[0092]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电销项税：发电销项税
it
＝发电销售收入
it
‑
营业收入
it
；
[0093]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的燃料成本：燃料成本
it
＝煤炭消费量
it
×
平均煤炭价格
it
；
[0094]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的煤炭进项税：煤炭进项税
it
＝燃料成
×
[增值税税率
it
÷
(1+增值税税率
it
)]；
[0095]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的当期缴纳增值税：当期缴纳增值税
it
＝发电销项税
it
‑
可抵扣投资进项税
it
‑
煤炭进项税
it
；
[0096]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的销售税金及附加：销售税金及附加
it
＝当期缴纳增值税
it
×
综合税率
it
；
[0097]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的运维成本：运维成本
it
＝发电量
it
×
单位发电量运维成本
it
；
[0098]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的免费碳配额：免费碳配额
it
＝供电量
it
×
碳配额供电基准值
it
×
机组负荷系数修正系数
it
；
[0099]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电碳排放成本：发电碳排放成本
it
＝(发电碳排放量
it
‑
免费碳配额
it
)
×
碳排放权价格
it
；
[0100]
若采用等额本金进行还款，则每个时段的偿还借款本金均相同，计算评估期内目标燃煤电厂时段t的偿还借款本金：
[0101]
偿还借款本金
t
＝期初借款
t
÷
剩余还款年限
t
[0102]
其中，偿还借款本金
t
、期初借款
t
、剩余还款年限
t
分别为时段t的偿还借款本金、期初借款、剩余还款年限；
[0103]
t+1时段的期初借款为：期初借款
t+1
＝期初借款
t
‑
偿还借款本金
t
，若期初借款
t
小
于0，则取0；
[0104]
计算目标煤电厂在时段t的偿还借款利息：偿还借款利息
t
＝期初借款
t
×
贷款利率
t
；
[0105]
计算评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的发电成本费用：发电成本费用
it
＝折旧费用
it
+运维成本
it
+财务费用
it
+燃料成本
it
+发电碳排放成本
it
，其中，财务费用
it
＝偿还借款利息
t
。
[0106]
13)根据营业收入、销售税金及附加、以及发电成本费用，计算不确定性情景下的利润总额；
[0107]
利润总额公式如下：
[0108]
profit
it
＝营业收入
it
‑
销售税金及附加
it
‑
发电成本费用
it
[0109][0110]
其中，profit
it
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下时段t的利润总额，profit
i
为评估期内目标燃煤电厂在不确定性情景s
i
下的利润总额，t为评估期。
[0111]
14)根据利润总额和不确定性情景概率，计算不确定性情景下的风险利润值；
[0112]
风险利润值计算公式为：
[0113]
r
i
＝profit
i
×
p
i
[0114]
其中，r
i
为不确定性情景s
i
下的风险利润值，p
i
为不确定性情景s
i
概率。
[0115]
计算出每个不确定性情景下的风险利润值后，将所有风险利润值相加获得总风险利润值，根据总风险利润值，可进行目标燃煤电厂经济风险评估，根据经济风险评估结果，对目标燃煤电厂未来运营进行评估，判断是否需要立即转型。
[0116]
以一台装机容量为600mw的燃煤发电机组代表目标燃煤电厂为例，假设评估期为2021～2050年，基本物理参数一般为：厂用电率为5％、年开机小时数为6000小时、标煤低位发热量为7000千卡/千克(29307千焦/千克)、原煤低位发热量为5000千卡/千克(20930千焦/千克)、单位热值含碳量为0.02618吨碳/吉焦、碳氧化率为98％；基本经济参数一般为：不含税电价为0.395元/千瓦时、增值税税率为13％、2021～2050年可抵扣投资进项税为[1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,1356,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]万元、综合税率为12％、单位发电量运维成本为48元/兆瓦时、贷款利率为4.9％、期初借款为162720万元、2021～2050年折旧费用为[8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,8695,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]万元、起点年的剩余还款年限为15年、2021～2050年财务费用为[7973,7442,6910,6379,5847,5316,4784,4252,3721,3189,2658,2126,1595,1063,532,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]万元。
[0117]
选取平均煤炭价格、碳排放权价格、年平均发电利用小时数、碳配额供电基准值4个不确定性因素，每个不确定性因素在其变化的合理的参数取值范围内设置3种不同的时序轨迹，具体设置如下：
[0118]
a)对平均煤炭价格，设置高煤炭价格情景为由2021年的450元/吨线性上升到2050年的500元/吨，中煤炭价格情景为2021～2050年保持450元/吨不变，低煤炭价格情景为由2021年的450元/吨线性下降到2050年的400元/吨；
[0119]
b)对碳排放权价格，设置高、中、低碳排放权价格情景为由2021年的60元/吨二氧化碳分别线性上升到2050年的200、150、100元/吨二氧化碳；
[0120]
c)对年平均发电利用小时数，设置高、中、低年平均发电利用小时数情景为由2021年的4500小时分别线性下降到2050年的4000、3500、3000小时；
[0121]
d)对碳配额供电基准值，2021年碳配额供电基准值为0.877tco2/mwh，设置高、中、低情景分别为在2045、2050、2055年线性下降至0tco2/mwh。
[0122]
每一个不确定因素取一种时序轨迹即组合为一种不确定性情景，即总共排列组合为34＝81种不确定性情景，设置每一种不确定性情景呈等概率分布，即每一种不确定性情景的概率值为1/81。
[0123]
针对每一种不确定性情景，根据步骤4和5计算各不确定性情景下的风险利润值、所有不确定性情景下的总风险利润值；在计算免费碳配额时仅考虑供电碳配额，机组负荷系数修正系数按照《2019
‑
2020年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案(发电行业)》中所述方法计算，如下表1。
[0124]
表1机组负荷系数修正系数表
[0125]
机组负荷系数f修正系数f≥85％1.080％≤f＜85％1+0.0014
×
(85
‑
100f)75％≤f＜80％1.007+0.0016
×
(80
‑
100f)f＜75％1.015
(16
‑
20f)
[0126]
根据计算可得2021
‑
2050年的总风险利润值约为1.8亿元，基于该总风险利润值，进行目标燃煤电厂经济风险评估。
[0127]
传统方法中将所有参数均取中间值(即中等平均煤炭价格、中等碳排放权价格、中等年平均发电利用小时数、中等碳配额供电基准值)的中等情景的总风险利润值为1.5亿元，本发明综合考虑多维不确定性因素的结果与传统方法所得结果的差值为2700万元，相较于传统方法更加准确。
[0128]
燃煤电厂经济风险评估系统，包括：
[0129]
不确定因素模块：从目标燃煤电厂评估期的基本物理参数和基本经济参数中，获取作为不确定因素的参数；
[0130]
时序模块：获取每个不确定因素评估期内的时序轨迹及时序轨迹概率；
[0131]
不确定性情景模块：根据不确定因素、时序轨迹及时序轨迹概率，构建不确定性情景，并获取不确定性情景概率；
[0132]
风险利润值模块：遍历所有不确定性情景，根据基本物理参数、基本经济参数、时序轨迹和不确定性情景概率，计算各不确定性情景下的风险利润值；
[0133]
总风险利润值模块：根据各不确定性情景下的风险利润值，计算所有不确定性情景下的总风险利润值；
[0134]
风险评估模块：根据总风险利润值，进行目标燃煤电厂经济风险评估。
[0135]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行燃煤电厂经济风险评估方法。
[0136]
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，
其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行燃煤电厂经济风险评估方法的指令。
[0137]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0138]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0139]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0140]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0141]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。