用于部署太阳能灌溉泵的成本效益分析工具 ： 拉贾斯坦邦的案例

用于部署太阳能灌溉泵的成本效益分析工具 ：拉贾斯坦邦的案例 Jyoti Sharma, Himanshu Tyagi, and Sandhya Sundararagavan 摘要 CONTENTS 在Rajasthan地区，太阳能灌溉泵（SIPs）的实施有潜力显著减少灌溉对能源和排放的影响，通过将现有的电网连接泵的常规电力源替换为太阳能。这一转变将惠及配电公司（DISCOMs）和农民，满足他们的灌溉需求同时减少对公用事业电力的依赖。当泵不使用时，电网连接的太阳能泵可以将由太阳能板产生的电力回馈给电网，这能为农民创造额外的收入来源。为了增强农业部门的财务可持续性，组件C下的Pradhan Mantri Kisan Urja Suraksha evam Utthan Mahabhiyan（PM KUSUM）计划必须探索与电网连接的SIPs相关的经济方面。此技术说明旨在开发一个基于Microsoft Excel的收益成本分析工具，评估SIPs的经济可行性，通过计算如配电公司、Rajasthan州政府和农民等利益相关者的货币收益来确定额外收入来源。该工具的输出包括净现值、收益/成本比率、内部收益率和回收期，以帮助决策者理解部署SIPs的好处。此技术说明还强调了由于DISCOMs避免的电力采购成本所导致的碳足迹减少。 .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .技术说明文档详细记录了出版物、交互应用或工具背后的研究或分析方法论。 .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .建议引用 ：沙玛，J.，H. 泰亚吉，和S.孙达拉瓦南。2024年。“部署太阳能灌溉泵的成本效益分析工具：对印度拉贾斯坦邦的案例研究。”新德里：WRI印度。可在https://doi.org/10.46830/writn.22.00149在线获取。 动机 拉贾斯坦邦拥有以农业为主的经济体系。近年来，该州经历了快速的农业增长。农业部门对州国内生产总值（Directorate of Economics and Statistics, 2021）的贡献约为30%。从2005年的115%到2020年的143%，耕作强度显著提升，几乎与2020年全国145%的平均水平相匹配（Directorate of Economics and Statistics, 2021）。灌溉用电对于农业生产至关重要。在2022财政年度，拉贾斯坦邦的配电公司销售的总电量中约有42%被农业部门消耗。预计到2030年，这一比例将上升至45%，假定按照20年间的8%的复合年增长率进行预测。th中央电力局（RERC 2021a）进行的全国电力调查表明，拉贾斯坦邦政府每天为农民供电7-8小时。不同区域的具体时间有所差异。农业领域推广可再生能源有可能提升拉贾斯坦邦农民的能源安全。 灌溉用太阳能泵方案始于2010年的印度拉贾斯坦邦，结合了贾瓦哈拉尔·尼赫鲁国家太阳能使命、国家农村发展计划（RKVY）和国家园艺使命下的雨水收集结构方案。根据该方案，农民从RKVY和新与可再生能源部（MNRE）获得补贴。在启动年份，提供了86%的补贴（其中30%来自MNRE，56%来自RKVY）。补贴从86%逐步减少至70%，随后进一步降至60%。旨在改善灌溉接入、增加农民收入并降低二氧化碳（CO2）排放，印度政府于2019年推出了雄心勃勃的普拉丹·曼莫汉·辛格农民能源安全与增产计划（PM KUSUM），通过个人和馈线级太阳能化为灌溉泵组提供太阳能电力，提供60%的补贴（其中30%来自MNRE，另外30%由州政府提供）。此举解决了由于向农业消费者等提供免费或补贴电力导致的分发公司（DISCOMs）补贴负担增加的主要挑战。在印度各州中，拉贾斯坦邦的DISCOMs经历的总体技术与商业（AT&C）损失最高，如表1所示（Power Finance Corporation, 2022）。这些损失主要由技术效率低下引起，但偷窃也可能导致DISCOMs遭受重大损失。 有时，DISCOMs（配电公司）收取的价格低于其供电成本，导致财务亏损。截至2023年3月底，印度拉贾斯坦邦三家公用事业公司的累计债务已达到7.9万亿卢比（Tripathy, 2023）。Ujwal DISCOM Assurance Yojana（UDAY）消耗了拉贾斯坦邦能源预算的75%（Tripathy, 2023）。在此背景下，PM KUSUM计划对拉贾斯坦邦具有巨大的潜在利益。KUSUM支持DISCOMs降低电力购买成本，并减少传输和分配损失。除了降低供电平均成本和DISCOMs的直接成本外，KUSUM还有助于缩小收入差距。因此，开发用于部署太阳能灌溉泵（SIPs）下组件C的这种成本效益分析（CBA）工具的动机，是为了减轻州政府的补贴负担，该政府在2016年从UDAY借款了75%的贷款（6.2万亿卢比），以节省资金。 拉贾斯坦邦为农业消费者提供了高额补贴的电价，每年约为16,000亿印度卢比（Tripathy, 2022）（如果未按时支付电费，这可能会进一步给DISCOMs带来财务压力），并且还存在不可行的电价。 面对不确定环境，分销电力公司从崩溃中恢复（Tripathy 2023）。即使在UDAY大规模援助之后，分销公司在2023年3月仍有79,000亿的债务。向农业部门提供免费或高度补贴的电力可能再次对分销公司造成财务压力。农业灌溉的电力消耗持续增长，复合年增长率（CAGR）为8%，因此通过太阳能化单个水泵设置可以减少对公用事业的电力供应依赖。这种策略可以为DISCOM和州政府带来财务收益，为农民创造新的收入流，帮助州政府实现其可再生能源购买义务（RPO）目标，并促进可再生能源与灌溉的整合，同时有助于减少温室气体排放。 在2019年能源部的数据中，装机容量为吉瓦（GW）（单位：GW），其中风能为127 GW，约占印度现有可再生能源产能的大约20%（印度可再生能源和矿产资源部，2022年）。拉贾斯坦邦接收着全国最高的太阳能辐射（每平方米每天5.72千瓦时[kWh]），拥有最多的晴朗天数（一年超过325天）。根据潜力和过往趋势，到2030年，拉贾斯坦邦可能贡献高达90 GW的可再生能源容量，以实现全国非化石燃料的总体目标为500 GW（李，2023年）。在拉贾斯坦邦，净可耕地面积的28%被灌溉使用，使其主要为农业州（经济与统计部门，2021年）。然而，农业领域的灌溉已消耗了该州大约44%的总电力消耗（约2021年的26,367百万单位）（拉贾斯坦再生能源委员会，2021年b），如图1所示。 农业部门的电力需求在该州逐年（YoY）增长，根据RERC 2022的数据，年复合增长率（CAGR）为8.99%，如图2所示。 拉贾斯坦邦在可再生能源（RE）方面资源丰富，截至2022年11月，其可再生能源容量份额（包括太阳能、风能、生物质能和小型水电）达到60%（能源部印度中央情报局，2022年）。拉贾斯坦邦拥有巨大的太阳能潜力，可达142 因此，拉贾斯坦邦是一个探索PM KUSUM计划潜力的好案例，该计划能够在减轻财政负担的同时满足灌溉日益增长的电力需求。如图3所示，PM KUSUM计划有三个组成部分（印度联邦政府科技、能源与可再生能源部，2021年）。 在PM KUSUM计划的组件A和B下，拉贾斯坦邦是达到目标的主要州份，但在组件C下，该计划的增长并不显著。在组件C中，农民对于投资太阳能灌溉泵持犹豫态度，因为农民正在获得高度补贴的电力。私营开发商也难以获得他们所需的资金，因为银行不愿意承担风险。这就是为什么组件C下的计划增长未能达到A和B在该州的水平。作为组件B的一部分，在拉贾斯坦邦总共安装了近6万套独立运行的太阳能水泵。然而，根据图4所示，在单独的电网连接水泵太阳能化变体下，仅报告了1026台水泵被太阳能化（印度环境部2021年）。 对于组件C，中央财政将提供基准成本30%的资助，同时州政府也将提供相同比例的补贴，共计30%。然而，农民对这一组件的前期投入表现出较少的兴趣。我们在该州与分销机构官员的讨论中发现，该计划存在一些限制。 例如，尽管有60%的补贴可用于采用SIPs，各DISCOMs一致担忧这可能难以说服农民投资该计划的前期贡献，因为农民已经获得免费或高额补贴的电力。此外，PM KUSUM计划下的政府补贴仅限于7.5马力（hp）以下的水泵，在拉贾斯坦邦，水泵通常运行功率超过7.5马力，因为高功率水泵是普遍需求。 用于部署太阳能灌溉泵的成本效益分析工具 ： 拉贾斯坦邦的案例 中央和地方政府提供的补贴份额。在本技术说明中，我们未考虑地下水开采方面的影响，包括降雨模式、地下水可用性和利用的分析。但成本效益分析（CBA）工具具有动态性，未来研究中可以将水元素整合进该工具中。 CBA 工具 CB工具的动态特性允许州用户根据其特定操作参数调整投资情景，以惠及各个利益相关者。CB工具还旨在模拟随着更多太阳能泵投入运营，对州政府补贴的减少。该工具将贡献系统级别的变化，从而在高峰负载时段（如2022财政年度拉贾斯坦邦的情况）帮助DISCOM减轻负担。当时，农业消耗了DISCOM总电力销售的大约42%。预计这一比例将在2030年达到45%（RERC 2021b）。此外，该工具将支持减少由DISCOM从传统发电来源采购电力导致的碳排放。 方法 本研究采用了四种经济可行性方法来确定SIPs（智能灌溉系统）对不同利益相关方（如DISCOM、州政府和农民）的成本和效益。经济可行性包括净现值（NPV）、内部收益率（IRR）、收益与成本比（B:C比率）以及回收期。为了开发成本效益分析（CBA）工具，研究采用了混合方法。它依赖于来自各种监管和行政来源的出版材料，以识别农业部门的电力消耗趋势，并为计算工具的IRR设置了较高的折现率和较低的折现率假设。此外，本节描述了CBA工具的框架；不同类型的数据集，如运营、监管、成本和环境参数；以及用于开发工具的公式，如NPV、B:C比率和IRR。该工具有助于评估州关键农业部门利益相关者面临的费用和收益，包括 为了达到该州的地下水层，需要达成共识。普遍认为，提供免费或高度补贴农业电力的州将无法实施PM KUSUM计划。农民的前置投入对配电公司执行C部分构成了重大限制。为克服这些限制，拉贾斯坦邦要么必须通过全补贴模式补偿农民的前置投入，要么配电公司需做出更多贡献，例如在并网水泵太阳能化中，农民需承担10%的前置投入，类似于安得拉邦的模式。1将入网电价（FiT）从每千瓦时3.44 INR减少到1.5 INR。为了增加这一变体的采用率并确保计划的财务可行性，我们开发了一种成本效益分析（CBA）工具，并将其应用于对PM KUSUM项目组件C下个体水泵级太阳能化对利益相关者（如农民、DISCOM和州政府）的