新型供電模式經濟效益分析

摘要：本文介紹了當前綠色能源的利用現狀。提出了在偏遠農村地區風力發電與電網聯合供電的用電模式。并從經濟效益方面對該用電模式進行了分析。

關鍵詞：綠色能源 風力發電 供電可靠性 投資回報率

中圖分類號: TM731 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)09(b)-0000-00

1 綠色能源的利用現狀

綠色能源，又稱清潔能源，是指不排放污染物的能源。如水力發電、太陽能、風能、生物能、地熱能等等。綠色能源是當今世界能源應用的發展趨勢。綠色能源，尤其是可再生能源，不存在能源耗竭的問題，因此受到越來越多國家的重視。

自中電聯統計，在清潔能源中，2010年，水電裝機容量達21340萬千瓦，占總裝機容量的22.2%。另外，核電和并網風電裝機容量分別以1082萬千瓦和3107萬千瓦，分別占總裝機容量的1.1%和3.2%。火電、水電、核電和風電的裝機容量總和超過全國總裝機容量的99.9%。在清潔能源中，太陽能發電由于成本過高，只有24萬千瓦參與并網，僅占總裝機容量的0.02%。在發電量的統計數據中，水力發電6863億千瓦時，占總發電量的16.2%。核能和風能發電分別為768億千瓦時和501億千瓦時，僅占據總發電量的1.8%和1.2%[1]。火電、水電、核電和風電四種發電方式也占據了總發電量的99.9%以上。

在四種最主要的發電方式中，風能作為一種高效清潔的綠色能源，日益受到世界各國的重視。作為一種新興的綠色發電模式，風能具有傳統發電方式所無可比擬的優點：首先，風能蘊量巨大。其次，風力發電是可再生能源，空氣污染及碳排放很少。最后，風力發電可以是分布式發電，沒有大型發電設施過于集中的風險。

2 偏遠地區風力發電與電網聯合供電模式

作為常規發電模式的補充，風能發電在偏遠地區，特別是沿海島嶼以及交通不便的邊遠山區，具有十分重要的應用價值。在偏遠農村地區，農村配電網網架結構依然十分薄弱。供電半徑大，導線截面小，線路無互代能力，從而導致供電可靠性較差。停電時往往是一停一線，一停一片。2010年，南方電網全網城市客戶平均停電時候為6.66小時／戶，農村供客戶平均停電時候為14.87小時／戶。農村用戶的平均停電時間為城市用戶的2倍以上。2008年中國南方地區的雪災，更是因線塔因覆冰太厚，造成許多偏遠地區的供電系統癱瘓，多個偏遠縣市電力中斷。

如果在配網薄弱的農村地區，適當增設風能發電機作為電網輸電的補充，則可以有效提高農村地區的供電可靠性。在偏遠地區的風力發電的應用當中，可以在每個村莊配置一臺大型風力發電機，并將發電機聯入電網。每個村莊在擁有獨立風力發電設施的前提下，當風力發電充足時，可以將風電作為該村莊電力供應的主要來源；當風力發電不足時，可以將電網作為電力供應的后盾保障；當電網出現暫時性故障或供電中斷，可以以風力發電來繼續保障整個村莊的用電。

3 經濟效益分析

3.1 線損分析

線損率的公式為

其中ΔW%為線損率。ΔW為線損電量。W為供電量。

設一個自然村的居民戶數為n，每戶平均年用電量為W。則由式（1）可推得

其中，為該自然村總線損電量，為線損率。

以一個偏遠地區500戶自然村為例。按平均每年每戶用電500度計算。則該自然村年用電量在250000度左右。按農網線損率8%計算，該自然村年線損電量為20000度。倘若該自然村年用電量的50%靠風能發電供給，則電網供電可減少125000度，年線損電量可降低至10000度。效果可觀。

3.2 經濟收益分析

國外學者在2O世紀末的研究中探討過戶用風力發電與電網聯合供電模式的經濟性，只要戶用風力機將發出的多余電量以電網售電價格出售給電網，用戶就能在一定的投資期內有所收益。在我們的偏遠地區風力發電與電網聯合供電模式的實踐應用中，對于偏遠地區的村莊，由于風力發電機初期投入較大，且由當地村民管理難度亦較大。風力發電機可作為電網公司的資產投入。風能發電電價可比照電網電價收取。風電機的供電收入可計入電網公司的收入。

風力發電成本主要由風電機組每千瓦造價，年等效滿負荷小時數，以及風機使用壽命等因素決定。設風機使用年數為n，年等效滿負荷小時數為t，風電機組每千瓦造價為P，則每千瓦時風電成本C可表示為：

其中m為每千瓦時運行維護費。國內一般為0.005元/千瓦時左右。

國產風電機組目前千瓦造價為5000-7000元。風電機組平均壽命為15-20年。我國幅員遼闊，各地風電場資源條件差別很大。若風電機作為電網公司資產投入。取風機下限壽命15年，造價以每千瓦6000元計。以式(3)計算，即便以年等效滿負荷小時數1400計，每千瓦時成本依然僅有0.291元。以農電價格每千瓦時0.6元計。發電成本依然僅占電價的二分之一以下。每千瓦時收益可達0.3元以上。

設平均電價為R，線損率為η。W%的電量供當地村莊使用。剩余電量并網銷售。則每年每千瓦投資售電收入為

由(3)、(4)式可推得年投資回報率ROI為

依然取風機壽命為15年，造價每千瓦6000元。年等效滿負荷小時數取2000小時，電價取每千瓦時0.6元。農網線損率按8%計。設發電量的50%供本地村莊使用。其余并網銷售。經過上式計算，年投資回報率ROI可達12.3%。若風場選址較佳，年等效滿負荷小時數達到2400小時，則年投資回報率可高達16.2%。

4. 結論

本文介紹了當前綠色能源的利用現狀。提出了在偏遠農村地區風力發電與電網聯合供電的用電模式。并從經濟效益方面對該用電模式進行了分析。分析結果顯示，偏遠農村地區風力發電與電網聯合供電的用電模式，投資回報率較高，且可以有效降低線損，具有良好的經濟效益與應用前景。

參考文獻

[1] 全國電力工業統計快報，2010:4-6.

[2] 顧為東.中國風電產業發展新戰略與風電非并網理論.北京:化學工業出版社，2006.

[3] 鄔振武，李永光，呂欣欣.戶用風力發電與電網聯合供電模式淺析.上海電力學院學報，2007，(2):109—112.

[4] 何光宇，孫英云.智能電網基礎.北京:中國電力出版社，2010.