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1、2015.01 水利工程经济主讲人：刘愿英杨凌职业技术学院综合利用水利工程经济评价水利工程经济水利水电建筑工程综合利用水利工程经济评价任务一合利用水利工程概述水利工程经济教学目标l了解综合利用水利工程有关概念与特点。学习单元十三综合利用水利工程经济评价教学要点l综合利用水利工程涵义l综合利用水利工程经济评价特点水利工程经济4 4把具有多种功能，并能取得多种效益的水利工程称之为综合利用水利工程，例如三峡水利工程具有防洪、发电、供水的功能与效益、同时还能兼有灌溉、航运、旅游等多种功能与综合利用效益，因此，也把综合利用水利工程成为多目标水利工程或的功能水利工程。例如：任务一综合利用水利工程概述学习任
2、务一：合利用水利工程概念与特点一、综合利用水利工程的涵义：水利工程经济二、综合利用水利工程类型1）低度综合型：具有23种功能的水利工程2）中度综合型：具有45种功能的水利工程3）高度综合型：具有5种功能以上功能的水利工程2.可按开发规模的大小分为：1）小型：对应发电、防洪、灌溉、供水均为小型工程的结合2）中型：对应发电、防洪、灌溉、供水均为中型工程的结合3）大型：对应发电、防洪、灌溉、供水均为大型工程的结合1.可按开发目标的多少分为：规模愈大、综合程度愈高、经济评价时的工作量愈大，评价难度也就愈大。（注明：上述分类仅供参考）水利工程经济三、综合利用水利工程经济评价的特点：1.效益的多样性2.效
3、益的复杂性与不确定性3.经济评价的综合性与艰巨性4.经济评价方法探究性水利工程经济水利水电建筑工程综合利用水利工程经济评价任务二综合利用水利工程经济效益分析水利工程经济8 81.综合利用水利工程各部门的效益涵义任务二综合利用水利工程经济效益分析综合利用水利工程各部门的效益是指防洪、灌溉、发电、供水、航运等部门的子效益。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，同时也有间接的社会效益、生态环境效益等。任务二综合利用水利工程效益分析一、综合利用水利工程各部门的效益分析水利工程经济9 92.1等效替代工程费用法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。如水电站
4、的发电年效益是以等效替代火电站的年费用表达，其意思是由于修建了水电站，水电站利用一定水力资源所获得的效益，可以用节约国民经济其他资源(如火电站及其所需燃料)的费用来表示。2.综合利用水利工程各部门的效益计算方法:任务二综合利用水利工程经济效益分析水利工程经济10102.2影子价格法:这种方法是把工程的直接效益和间接效益相结合，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。例如水电站的发电年效益,可用影子电价(产出物)乘年供电量求得；同理供水工程的年效益，可用影子水价乘年供水量求出，等等。任务二综合利用水利工程经济效益分析式中： SPi供电区i的影子电价 Ei供电区i的供电量 i
5、i=1.j j（13-1）水利工程经济华东区的影子电价为0.122元kWh，华中及川东区的影子电价为0.114元kWh，加权平均影子电价为0.118元kWh；厂用电率0.5%；网损率3.35%。由式上式可求出电站正常运行后年期望供电效益BE供3.产值分摊法水电站效益=用电户净用电量（净产值E)分摊系数（）,式中分摊系数()为与其它生产要素的权重分配 水利工程经济4.频率曲线法综合利用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。如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。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
6、水利工程年效益的不确定性，不能为决策提供全面的信息。水利工程经济1313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。根据式所求出的统计特征值E(b洪)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。任务二综合利用水利工程经济效益分析13-2 213-3 313-4 4水利工程经济1414(2)发电年效益概率分布水电站发电年效益遇到丰水年与枯水年水量不同而变化。因各年发电量是相互独立随机变化的。根据多年实测年径流系列进行径流调节和水能计算,
7、可求出历年各时段水电站的出力和发电量,将用时历法所求出的各年发电量列入表。根据表计算成果,可以求出多年平均年发电量Eb电,均方差b电,变差系数Cv,经拟合检验,认为服从某种分布。并认为供电年效益概率分布也服从某种分布,因此可求出供电年效益概率分布曲线。任务二综合利用水利工程经济效益分析水利工程经济1515(3)航运年效益概率分布航运年效益是随着运输量的增加而逐年有所增长,但也同时受到不确定因素的影响而有些随机变化。航运效益可以按有、无本工程两个对比方案的运输系统费用的差值,作为本工程的航运效益。根据对多年实际出川运输量随机项Rt的统计分析,可求出Cv，已知航运平均年效益现值b航，故可求出航运年
8、效益的概率分布。任务二综合利用水利工程经济效益分析水利工程经济16161.多目标水利工程综合效益涵义: 多目标水利工程的综合效益即总效益,是由各部门的子效益组合而成。任务三综合利用水利工程经济效益分析2.多目标水利工程综合效益求算方法:2.1加法:当各部门各年子效益均为确定值时,综合效益为各部门子效益之和。2.2随机变量法:当各部门各年子效益为随机变量时，在求出各子效益的概率分布后，可根据随机变量的组合理论与方法，推求多目标工程的综合年效益及其概率分布。 水利工程经济水利水电建筑工程任务三综合利用水利工程经济评价方法水利工程经济水利工程经济1818三、综合利用水利工程经济评价方法综合利用水利工
9、程经济评价分为国民经济评价和财务评价两个方面。在评价方法上采用独立评价与整体评价相结合。(1)独立评价：就是分别计算综合利用水利工程各个部门的效益(见前面有关单元)，并对其投资费用在各个部门之间进行分摊(见综合利用水利工程费用分摊)，然后根据各个部门所求出的国民经济评价指标和财务评价指标对进行子项目国民经济评价和财务评价，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。1.综合利用水利工程经济评价方法:任务一合利用水利工程经济评价方法水利工程经济(2)整体评价：就是计算综合利用工程的综合利用效益即防洪、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
10、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。返回返回任务一合利用水利工程经济评价方法整体评价时采用总效益和总费用，总效益净现值的期望值、方差、变差系数及效益的分布概率。(1)国民经济评价采用的指标有：经济内部收益率EIRR、经济净现值ENPV、经济效益费用比EBCR。(2)财务评价采用的指标有: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,2.综合利用水利工程经济评价指标:返回返回水利工程经济水利水电建筑工程综合利用水利工程经济评价任务四综合利用水利工程经济评
11、价案例水利工程经济经济评价案例一、工程概况长江某水利工程控制流域面积100万km2，多年平均年径流量4510亿m3，水库正常蓄水位175m，总库容393亿m3，其中防洪库容221.5亿m3，兴利库容165亿m3（与防洪库容共用）。本工程投资巨大，建设期长达20年，但建成后具有防洪、发电、航运等多方面的综合利用效益古关于防洪效益，本工程可以控制长江上游洪水，减免长江中下游广大地区的洪水灾害，当荆江地区发生百年一遇洪水或类似1931、1935、1954年洪水，可以不启用荆江分洪区，减免分洪可能带来的巨大损失；当发生千年一遇洪水或类似1870年洪水，可配合荆江分洪等措施，避免荆江大堤溃决所造成的毁灭
12、性灾害。水利工程经济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。2.淹没损失指标：淹没洪泛区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，其它损失（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,故每亩平均综合损失为2354元亩。城镇人均综合损失为7000元。3,计算期：本工程建设期20年，正常运行
13、期42年，计算期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（建设期初）。4,防洪效益年增长率：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。假设防洪效益年增长率为j=2%。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。二、基本数据水利
14、工程经济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。采用实际年系列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。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13-1。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用
15、，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%。三、经济分析1.防洪效益分析水利工程经济年份(a)洪峰流量Q（m3/s）7W7（亿3） 30W30（亿m3）60W60（亿m3）减少淹地面积A（万亩）减淹城市人口（万人）频率p(%)防洪效益（万元）1870110000 9642610.12423186092500 9642610.24423二百年一遇洪水（ （0.50376百年一遇洪水（1.0026819316460035010651893332502.461421935569002838681482300 3.287819546680038513862448261 4.107
16、019376190034610171994170 4.924019056440032310892006170 5.74401919617003289891667170 7.384019495810032711331979162 8.203919216480035612782022146 9.023618967110038012812085146 10.663419176100031110991886135 11.483319266080033011822047135 12.303219086180033710381447116 13.932919485760030310411962109 14
17、.752719226300034712872243101 15.57251909611003341089187895 17.21231945675003491239204792 18.03221878572002951161174580 18.8520193662300306937151675 20.49181898606003081017174275 22.13171923566003141055167251 22.9515188857400292972163851 24.5912188748800266992160637 25.4110189757200264840137424 27.05
18、6188951200247927178221 27.875192442700235899170311 28.693其它年份 0 300表表13- 1 历年（历年（18601986）防洪年效益计算结果表）防洪年效益计算结果表水利工程经济从1996年开工起到第16年才开始发挥防洪效益，第16年至第20年防洪年效益按正常年期望效益E(b洪)的90%计算，第21年起年期望防洪效益E(b洪)=23544670002.7=12.7亿元（1986年价格水平，j=0）。现假设防洪效益年增长率j=2%，则本工程开工后第16年（即2011年）的防洪期望效益b16=12.7(1j)160.9=15.7亿元，开工后第
19、21年的防洪期望效益b21=12.7(1j)21=19.3亿元，余类推。假设计算基准年在1996年初，在会折现率is=10%，则在计算期内（19962057年）防洪总效益现值B洪=58.11亿元，相应的防洪年效益现值b洪=B洪AP，i=0.1，n=62=5.83亿元；根据对表13-1历年防洪效益进行均方差及变差系数的计算，可求出变差系数Cv=0.60。假设防洪年效益概率分布服从对数正态分布或其他线型，即可求出本水利工程防洪年效益概率分布曲线。水利工程经济2626关于多年实测洪水的防洪年效益频率曲线0 pi pi+1频率p防洪效益Bbi bi+1任务二综合利用水利工程经济效益分析水利工程经济某水
20、电站发电年效益概率分布当水电站水库正常蓄水位为175m方案，死水位155m，水电站装机容量1820万kW，多年平均年发电量840亿kWh，单机容量70万kW，共有机组26台，设计最大水头112m，最小水头71m，平均水头90m，计算水头81m。水库兴利调节库容V兴=165亿m3，年平均径流量W=4500亿m3，库容调节数,故该水库为季调节型或称不完全年调节型。由于各年径流量之间并不存在相关关系，因而可以认为各年发电量是相互独立随机变化的。根据对18901983年实测年径流系列进行径流调节和水能计算，可求出历年各时段水电站的出力和发电量，现将用时历法所求出的各年（指水利年，本年6月至次年5月）发
21、电量列入表13-2。2.发电年效益分析2.1发电年效益分析分布水利工程经济水利年（a） 发电量(kWh) 水利年（a） 发电量(kWh) 水利年（a） 发电量(kWh) 水利年（a） 发电量(kWh)18907931891866189286918938851894935189587718968721897900189882618998571900857190177219028471903932190488219059721906819190790619087731909863191090519119831912776191387919147751915887191688419179451918
22、893191984819209281921898182278318237721824798182589019268871927775192878819298281930811193185619328641933899193484919358941936591193788619389081939790194077319468511947896194889819499041950859195179819528421953818195485319558281956771195776619587831959671196078919618241962842196391419649101965860196
23、68691967907196881319697811970805197182619727291973821197484119758751976853197778119787501979763198086119817461982867表13-2水电站历年发电量计算成果表水利工程经济根据表13-2计算成果，可以求出多年平均年发电量E(b电)=840亿kWh，均方差(b电)=67.2，变差系数Cv=0.08，经拟合检验，认为基本上服从正态分布。2.2.发电年效益计算本案例用影子电价法计算，也可用法进行计算式中：SPi供电区i的影子电价；Ei供电区i的供电量；ii=2，其中华东区的影子电价为0.122
24、元kWh，华中及川东区的影子电价为0.114元kWh，加权平均影子电价为0.118元kWh；厂用电率0.5%；网损率3.35%。（13-1）水利工程经济由式（13-1）可求出电站正常运行后年期望供电效益BE供=95.3亿元。假设本工程正常运行期（即生产期，20162057年）42年，建设期20年（其中19962006年不发电，20072015年部分机组发电，2016年起全部机组发电），当计算基准年（点在）1996年初，则在计算期62年内供电总效益现值BEP=237.6亿元，相应供电年效益现值B电=BEPAP，i=0.10，n=62=23.7亿元。2.3供电年效益概率分布由表11-2，可以求出供
25、电量年度差系数Cv=0.08，并认为供电年效益概率分布服从正态分布，参阅表11-3。水利工程经济累计概率P（%）年供电量供电年效益现值（亿元）影子电价法替代电站法1957.628.2625.052940.627.7324.605906.726.9523.9010889.826.2623.2920856.025.4222.5530834.024.8222.0140822.024.321.5550807.623.8221.1360792.323.3420.7070773.722.8220.2480753.422.2219.7090724.521.3818.9695701.720.6818.3497
26、676.320.2417.9599656.719.3817.19表表13-3 水电站供电年效益概率分布水电站供电年效益概率分布水利工程经济3.航运年效益分析a.川江航道开发整治工程费用第一期工程19962006年，投资4.4亿元，通航能力由目前的1000万t提高到2000万t；第二期工程20072016年，投资11.67亿元，通航能力达到3000万t；第三期工程20172026年，投资16.2亿元，通航能力可达到4300万t。天然航道的年维护费用由初期的1200万元年，逐渐增至后期的2100万元年。b.港口码头改建和船舶购置的费用19962028年对港口码头共投资25.41亿元，对船舶购买共投
27、资17.59亿元，当水运4300万t，年营运费用约为7.6亿元年。c.铁路建设和车辆购置费用2015Z025年对铁路建设共投资18.37亿元，铁路年运行费0.26亿元年；对车辆购置共投资2.48亿元，当铁运700万t，年营运费用3.0亿元/年。综上所述，当无本工程时，水运4300万t+铁运700万t方案的总投资96.11亿元，年运行费11.23亿元a（合计出川运输量5000万t水平年）。3.1航运年费用分析水利工程经济d.抗道整治费用：现有航道通航能力为1000万t，因此尚须整治航道，19962006年共投资7.7亿元，年运行费0.08亿元年。e.库尾重庆回水变动段防淤整治工程20122018
28、年第一期工程投资3.37亿元，20202029年第二期工程投资5.90亿元，年运行费0.18亿元a。f.港口、码头及船舶购置费用：19962028年对港口、码头共投资28.84亿元，对船舶购买共投资14.29亿元，年运行费6.72亿元a（出川水运量5000万t水平年）。综上所述，当修建本工程时，航运系统总投资60.1亿元，年运行费6.98亿元a（出川水运量5000万t水平年）。3.2航运年效益概率分布航运年效益为修建本工程航运系统年费用（包括投资年回收值和年运行费，下同）相对于不建本工程运输系统年费用的节省。现将19962057年逐年年费用的差值，作为本工程的航运年效益，列入表13-4中。水利
29、工程经济表13-4航运效益逐年计算结果单位：万元年份年份(a) (1)出川运输量（万出川运输量（万t）(2)航运系统年费用航运效益航运效益(5)= =(3)-(4)如不修建本工程如不修建本工程(3)如修建本工程如修建本工程(4)199611401140441004410043700437004004001997123012304410044100437004370040040019981330133044100441004370043700400400199914361436441004410043700437004004002000155015504410044100437004370040
30、040020011612161253643536435314353143500500200216761676548615486154291542915705702003174317435614256142554825548266066020041812181257488574885671856718770770200518851885589005890058000580009009002006196019606038260382593325933210501050200720372037619436194360713607131230123020082118211863576635766214
31、6621461430143020092202220265314653146363463634168016802010229022906713867138651786517819601960201 1123822382687606876066500665002260226020122476247671650716506800068000365036502030500050005844875844877383773837116501165020565000500085487854877383773837116501165020575000500085487854877383773837116501
32、1650注：注：19902000年出川运输假设递增率年出川运输假设递增率8.7%，水平，水平t。水利工程经济由表11-4可以求出19962057年的航运总效益现值B航（以1996年初为基准年，社会折现率is=10%）为6.45亿元，相应航运年效益现b航=B航AP，i=0.10，n=62=0.64亿元。航运年效益是随着运输量的增加而递增，但实际上由于受到多种不确定性因素的影响而表现为具有一定增长趋势的随机变化。根据对19531988年实际出川运输量随机项Rt的统计分析，可求出Cv=0.06，已知航运平均年效益现值b航=0.64亿元，故可求出航运年效益的概率分布，见表13-5。累计概率（）1251
33、020304050年效益（亿元）0.720.710.700.690.680.670.650.64累计概率（）6070809095979899年效益（亿元）0.630.620.610.590.580.570.560.55表表13-5 航运年效益概率分布航运年效益概率分布水利工程经济三、整体经济分析（评价）整体经济分析就是计算综合利用工程的综合利用效益即防洪、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。累计概率P(%)123510203040综
34、合年效益（亿元） 43.441.240.038.436.434.032.631.4累计概率P(%)5060708090959799综合年效益（亿元） 30.229.228.027.025.624.623.823.0表13-6 防洪、发电、航运综合年效益概率分布综合平价指标计算与评价结论（略）水利工程经济3737本单元主要讲述了综合利用水利工程的概念、综合利用水利工程效益的特点及计算方法以及综合利用水利工程评价方法。单元小结任务三综合利用水利工程综合经济效益分析主持单位:杨凌职业技术学院参建单位:安徽职业技术学院陕西省地下水管理监测局青海906地质勘查设计院中国水电十五局陕西省水利物资总公司咸阳市水利水电工程设计院眉县水资源规划处
