水利工程经济学 第十一章 综合利用水利工程的经济评价.doc
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1、第十一章 综合利用水利工程的经济评价第一节概述多目标水利工程一般具有防洪、灌溉、发电、供水、航运等综合利用效益,进行经济评价时一般有两种途径: (1)分别计算多目标水利工程防洪、治涝、灌溉、发电、供水等各个部门的效益,对综合利用水利工程的投资费用在各个部门之间进行分摊,然后根据各个部门所求出的经济内部收益率EIRR、经济净现值ENPV、经济效益费用比EBCR等指标进行国民经济评价;根据各个部门所求出的财务内部收益率FIRR、投资回收期、固定资产投资贷款偿还期、投资利税率等指标进行财务评价,以确定防洪、治涝、灌溉、发电、供水等各个部门经济上的合理性与财务上的可行性。(2)计算多目标水利工程的综合
2、利用效益即防洪、灌溉、发电、供水、航运等部门的总效益,然后与该工程的总费用(包括该工程的投资与运行费两部分)进行国民经济评价(均用影子价格)和财务评价(均用现行价格),以确定该工程总体经济上的合理性与财务上的可行性。本章将主要介绍如何根据第(2)途径对多目标水利工程综合利用效益及其费用进行国民经济评价,同时举长江某多目标水利工程为例加以说明。举例中的计算理论和计算方法尚在研究阶段,仅供教学时参考。水利建设项目经济评价中所采用的数据,大部分来自预测和估算,为了分析其对经济评价指标的影响,需进行不确定性分析,不确定性分析包括敏感性分析和风险(概率)分析两项内容。本章结合长江某多目标水利工程经济评价
3、进行初步风险分析,预测一个或几个具有随机变化特性的不确定因素对项目经济评价指标的影响,并分析其盈利的概率或亏损的风险率,为项目决策时提供参考。在敏感性分析中,曾提到应根据工程的具体情况,按照有关参数可能浮动的范围,例如当考虑投资10%20%、效益15%25%等参数变化时对经济评价指标的影响,在敏感性分析中并不要求说明投资10%20%的可能性多大,效益15%25%的可能性多大;但在风险分析中,必须说明投资主10%20%的概率各为若干,效益15%25%的概率各为若干,前者与估算投资的主观概率有关,后者与水文随机变量的客观概率有关。在第三章至第十一章中所讲的年效益B,在正常运行期(生产期)内都是指年
4、期望值或多年平均值,往往是某一固定值。实际运行情况表明,由于水文的随机特性,各年效益并不相同,因此根据多年平均效益B及其费用C,所求出的效益费用比BC或内部收益率IRR,其可靠率ps(或保证率)并不一定是ps=100%,在某些情况下,ps100%,例如某水利工程甲的多年平均年效益为B甲 ,其年费用为C甲(包括总投资的本利年摊还值与年运行费之和),求出该工程的效益费用比 ,另一水利工程乙的多年平均年效益为B乙 ,其年费用为C乙 ?,同法可求出该工程的效益费用比 ,从而认为工程甲比工程乙在经济上比较有利一些,如要求在两者之中进行选择,似应选择工程甲。如果进一步考虑其可靠性进行风险(概率)分析,可能
5、得出不同的结论。仍举上述例子,工程甲所在的河流,其年径流变化较大, ,工程乙所在的河流,其年径流变化较小, ,采用相同方法对长系列年径流系列进行水利经济计算,分别求出工程甲与工程乙各年的效益费用比BC? ,然后进行统计分析,得出工程甲与工程乙各种效益费用比BC的概率p,参见表7-8。假设要求水利工程的灌溉与发电的保证率分别为 与 ,或者工程年盈利的概率 ,由表7-8可知,即使工程甲的效益费用比的年期望值BC =1.30,但盈利(BC)的可靠率 仅为80%,亏损(BC的风险率 则达20%,从风险(概率)分析看,以选择工程乙方案较为有利。、综合利用水利工程的经济特征l效益的多面性大中型综合利用水利
6、工程具有防洪、除涝、灌溉、发电、城镇供水、航运、水产、环保、旅游等效益,其中的某几项效益,对国民经济的发展影响较大。国民经济各部门,有的为直接的经济效益,有的为间接的经济效益。有的效益可用货币价值置表示,有的效益无法用货币价值量表示。例如,对生态环境的改善、减少洪涝灾害对人民精神造成的痛苦等。2效益的错综复杂性综合利用水利工程的效益,随水文现象的随机性,各年之间的效益是不相同的。各受益部门的效益有时利益是一致的,有时利益是互有矛盾的,在调度运用中,保证了主要部门的利益,就要减少次要部门的利益。效益有时随着时间的推移,经济形势的发展,各部门的效益有时需重新分配相互转移,称为效益再分配。例如,一个
7、综合利用的水库工程,兴建时以灌溉为主,随着城市工业的发展,转为以供应城市饮用水为主。3工程项目的多样性综合利用水利工程中有一些工程项目是为各受益部门服务的,称为共用工程,其所需的工程费用,理应在各受益部门之间合理分摊;有一些工程项目是专门为某部门服务的,称为专用和配套工程,其所需的工程费用,理应由各部门自己承担。枢纽中的各项工程各有其特点和要求,技术要求是不同的,有其独立性的一面。但各项工程之间又有紧密的联系,要相互协调。4建设周期长,发挥效益的时间不同由于综合利用水利工程项目多,工程量大,只有全部完成所有主体、专用、配套工程后,才能全部发挥效益,故所需的建设期较长。枢纽主体工程完成后,有些部
8、门就可能开始受益。例如,水库的主体工程完工后,就能拦蓄洪水,就可发挥效益。有的部门只有完成了相应的专用和配套工程后,才能发挥效益。由于人力、物力、财力等条件限制,不可能所有部门同时完成工程建设任务,故发挥效益的时间是有先后的。在过去一段时间内由于缺乏经济核算,整个综合利用水利工程的投资,系由某一水利或水电部门负担,并不在各个受益部门之间进行投资分摊,结果常常发生一系列问题。第二节 综合利用水利工程各部门经济分析一、 综合利用水利工程各部门经济效益分析多目标水利工程综合利用各部门的效益,就是指防洪、灌溉、发电、供水、航运等部门的子效益。水利工程既有正效益,有时也可能产生负效益;既有直接的经济效益
9、,同时也有间接的社会效益、生态环境等效益。国民经济评价中,效益的表达方式有两大类:(1)等效替代工程费用法,即水利工程建设方案的效益,是以其最优等效替代工程所需的费用来表达的。例如水电站的发电年效益,是以等效替代火电站的年费用(包括火电站总投资的本利年摊还值、固定年运行费及年燃料费三者之和)表达,其含意是由于修建了某水电站,因而在设计水平年内节省了火电站及其所需燃料的费用,即水电站利用一定水力资源所获得的效益,可用节约国民经济其他资源的费用来表示。(2)利用影子价格计算效益,这种方法力图不把工程的直接效益和间接效益分开,尽可能反映社会的全部得失,其中包括产品的真实价值及其供求关系。例如电站的发
10、电年效益,可用影子电价(产出物)乘年供电量求出;供水工程的年效益,可用影子水价乘年供水量求出,等等。同理,工程费用也要考虑直接费用与间接费用两部分,例如火电费用,不仅要考虑火电厂本身的投资与运行费用,还要考虑火电厂所需燃料及其运输系统所需的投资与运行费用。如果经过经济分析计算已经求出到厂(火电厂)燃料的影子价格(包括燃料的影子运费在内),则火电费用只须计算火电厂本身的投资、固定运行费和燃料费(以影子价格计算)三项即可,不必另外考虑煤矿及铁路的投资与运行费,因此只要获得投入物(例如原料、材料、劳动力等等)和产出物(电力、电量或商品水)的影子价格,计算工程建设项目的费用与效益都是比较方便的。多目标
11、水利工程各部门子效益都具有不同程度的不确定性,这主要是由于水文事件及其它因素的随机性所造成的。例如防洪年效益具有明显的随机性,与洪水频率密切相关;水电站发电年效益与年径流变化大小和径流年内分配情况有关,航运年运输量及其年效益,与河流丰枯水位变化和地区经济发展水平及其增长率等许多因素变化有关。如果仅采用多年平均效益一个固定指标表达工程的年效益,并不能反映水利工程年效益的不确定性,不能为决策提供全面的信息。下面分别阐述多目标水利工程各部门的子效益及其概率分布。(一)防洪年效益概率分布一般说来,防洪年效益与该年洪水的大小具有同步随机性,即入库洪水大,防洪效益也比较大;入库洪水小,防洪效益也比较小,甚
12、至在一般小洪水情况下并无防洪效益,因此应考虑如何比较准确地描述防洪年效益出现的大小及其发生的概率。由于各年洪水是独立随机发生的,因而防洪年效益的变化也是独立随机产生的。当不考虑淹没地区物质财富增长情况(即其年增长率假设j=0),则可以?把防洪效益年变化过程看作为一个平稳随机系列,根据平稳随机过程的特性,总体特征值可用样本特征值表示,因此可以对多年实测洪水系列进行调洪演算和水利经济计算,求出逐年防洪效益,其统计特征值可以用作表示防洪年效益随机变化的特征值。关于多年实测洪水的防洪年效益频率曲线,见图7-3。防洪年效益的统计特征值主要有两个,即防洪年效益期望值 及其均方差 或其变差系数Cv。根据式(
13、11-1)至式(11-3)所求出的统计特征值E及变差系数Cv,假设若干不同线型,使所求出的防洪年效益理论概率分布曲线,与上述根据多年实测洪水系列所求出的防洪年效益频率曲线进行优化拟合,即可求出防洪年效益概率分布曲线。2基本数据(1)防洪标准 ?按照1987年确定的防洪方案和防御水位(即沙市水位45m,城陵矶水位34.40m,汉口水位29.23m,湖口水位22.50m),对18601986年宜昌站的实测洪水系列逐年进行调洪演算,逐年确定主要防护地区的淹没耕地亩数及洪水淹没损失。关于1870年发生的特大洪水,为1953年以来最大的一次洪水,其历史重现期约为837年一遇。(2)淹没损失指标 ?淹没洪
14、泛区1986年底价格水平和地区生产状况,农村洪灾直接损失亩均1800元,真它损失(包括国家额外增加支出的费用)亩均400元,合计2200元亩。已知1986年底价格换算成影子价格的综合换算系数为1.07, 故亩均综合损失为2354元亩。城镇人均综合损失为7000元。(3)计算分析期? 本工程建设期20年,生产期即正常运行期42年,合计计算分析期62年。在进行动态经济计算时,均假设投入在年初,产出在年末,其中防洪效益初产出在建设期的第16年(2011年).满产出在正常进行期开始的第一年(2016年)。假设本工程于1996年开工,计算基准年(点)即定在1996年初(建设期朝)。(4)防洪效益年增长率
15、? 随着防护区国民经济的增长和社会生产的发展,防护区内的固定资产与群众财产危害也是逐年增长的,因而随着时间的推移,本工程的防洪效益也应相应增长。考虑到2000年以后国民收人年增长率约为4%左右,防护区的年增长率可能低些,假设防洪效益年增长率暂按j=2%计算。(5)社会折现率进行国民经济评价时,无论费用与效益均采用影子价格,因此在计算防洪、发电、航运等部门的效益现值时,应采用统一的社会折现率is。3防洪效益计算在国内外防洪工程经济分析中,计算防洪效益通常采用两种方法:以最优等效替代方案的费用作为本工程的防洪效益;以期望减少的洪水淹没损失和防洪年费用的节约,作为该工程的防洪效益。考虑到工程的防洪作
16、用是难以用其它工程替代的,因此拟用本工程期望减少的淹没损失及防洪年费用的节约作为本工程的防洪效益。根据有关资料,防洪年费用的节约与防洪工程的年运行费大致相抵,因此防洪效益即为期望减少的淹没损失,即以有、无本工程两种情况下洪灾损失的差值,作为本工程的防洪效益。防洪效益计算方法有时历法和频率法两种,时历法是利用实测长系列洪水资料进行调洪演算,逐年计算防洪效益,此法概念明确,计算方便,国内外均较普遍采用。频率法是用不同频率的洪水进行调洪演算,由于此法牵涉到该工程坝址洪水与长江中游地区及区间洪水的遭遇组合问题,峰量关系和典型洪水选择等问题(要考虑各种频率洪水在各个地区的代表性及其它问题),虽然此法在理
17、论上比较全面,但在实际应用中由于对天然洪水资料加工较多,总带有许多的人为因素,因此建议采用时历法对实测长系列洪水资料进行防洪效益计算。根据对18601986年共127年实测洪水进行调洪演算,所得计算结果见表7-9。认为当无水库时,在127年中共有35年发生洪灾;修建水库后,可望大大减轻洪灾损失,年期望减少淹没的农村耕地为46万亩,年期望减少淹没影响的城镇人口为2.7万人,各年防洪效益的计算结果见表7-9。由计算结果可知,该水库对小于三年一遇的洪水没有防洪效益作甩,即防洪年效益为零的概率约为70%,有防洪年效益的概率约为30%。根据某水利工程主体施工进度和水库移民安置规划,假设1996年开工起第
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