小水電與風(fēng)光并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益研究

摘 要：近年來，小水電與風(fēng)光并網(wǎng)一體化運(yùn)行的微電網(wǎng)建設(shè)引起了人們的關(guān)注。因此，文章通過建立分析模型，對小水電與風(fēng)光并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益展開了定量分析，以便為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：小水電；風(fēng)光并網(wǎng)；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益

引言

所謂的小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)，其實就是由風(fēng)電、光伏、小水電和蓄水庫共同組成的供電系統(tǒng)，可以完成對風(fēng)電、光伏發(fā)電和小水電的統(tǒng)一調(diào)度控制，并將多余的電能存儲在蓄水庫中，從而實現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此，有必要對小水電與風(fēng)光并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益展開研究，以便更好地進(jìn)行該類發(fā)電系統(tǒng)的推廣建設(shè)。

1 小水電與風(fēng)光并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益研究

1.1 經(jīng)濟(jì)效益的分析模型

在分析小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益時，可以從能量轉(zhuǎn)化效益、低成本發(fā)電高價賣電效益和系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行和檢修成本效益這幾個方面分析系統(tǒng)運(yùn)行的綜合經(jīng)濟(jì)效益。為此，需要以日為調(diào)節(jié)周期，分時段的開展效益的評價研究。具體來講，就是在峰谷負(fù)荷時段分別對執(zhí)行高上網(wǎng)電價和執(zhí)行低上網(wǎng)電價的系統(tǒng)運(yùn)行效益展開評估，同時還需要對其它時段執(zhí)行中間電價的系統(tǒng)運(yùn)行效益展開評估。在并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，發(fā)電系統(tǒng)與負(fù)荷系統(tǒng)的功率差為Pex（t），而t為時段風(fēng)電場，小水電、風(fēng)電場與光伏列陣需要分別輸出功率Psh（t）、Pwp（t）、Pps（t），負(fù)荷系統(tǒng)消耗功率為Plo（t），并網(wǎng)系統(tǒng)輸出功率則為各輸出功率之和，所以發(fā)電系統(tǒng)與負(fù)荷系統(tǒng)功率之間關(guān)系可以利用公式Pex（t）=Pwp（t）+Pps（t）+Psh（t）-Plo（t）表示。在風(fēng)電場、小水電以及光伏發(fā)電的額定功率都不小于零，并不小于各自的輸出功率的條件下，并網(wǎng)系統(tǒng)輸出功率等于蓄水庫水泵抽水功率。而如果蓄水庫水泵抽水功率在零到水泵額定功率之間，抽水泵將處在抽水狀態(tài)。此時，系統(tǒng)會將電能轉(zhuǎn)化成勢能，并進(jìn)行多余電能的存儲。相反的，如果并網(wǎng)輸出功率小于零，其輸出功率將與水輪機(jī)發(fā)電功率相等[1]。在水輪機(jī)額定功率不小于其發(fā)電功率的情況下，水輪機(jī)將開始發(fā)電，并通過將勢能轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行能量的釋放。在任何一段時間段t內(nèi)，并網(wǎng)系統(tǒng)只能處于一種工作狀態(tài)，所以該段時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化經(jīng)濟(jì)效益為存儲能量發(fā)電與抽水消耗電能價值的差值。此外，需要進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行和檢修成本的計算。

1.2 經(jīng)濟(jì)效益的定量分析

在風(fēng)電、水電和光伏發(fā)電每天的輸出功率已知的條件下，將低谷時段存儲的電能在高峰時段以高價發(fā)出，可以實現(xiàn)并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在計算的過程中，需要根據(jù)各種發(fā)電系統(tǒng)的額定功率和使用加權(quán)平均算法確定并網(wǎng)系統(tǒng)在各時段的上網(wǎng)電價。比如使用50MW風(fēng)機(jī)、30MW光伏列陣和20MW小水電時，并網(wǎng)系統(tǒng)在高峰時段、中間時段和低谷時段的上網(wǎng)電價應(yīng)分別為三個發(fā)電系統(tǒng)上網(wǎng)電價的平均值1.23、0.86和0.67元每千瓦時。按照綜合利用效率為0.7、總投資500萬元計算，系統(tǒng)運(yùn)行每天能夠得到46.3萬元。而只按照小水電峰谷電價計算，每日收益僅為11.2萬元[2]。因此，使用小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電，可以帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 小水電與風(fēng)光并網(wǎng)環(huán)境效益研究

2.1 環(huán)境效益的分析模型

為了對小水電與風(fēng)光并網(wǎng)的環(huán)境效益展開分析，需要建立環(huán)境價值評價模型。而并網(wǎng)系統(tǒng)的環(huán)境價值可以利用火電廠耗煤排污量評價，需要進(jìn)行燃煤污染物排放率的定義。具體來講，就是將燃煤1t所排放的污染物質(zhì)量設(shè)定為燃煤污染物排放率，并且將平均每kW·h供電耗煤355g當(dāng)做是火電廠發(fā)1kW·h電的平均耗煤量。而小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)一天發(fā)電節(jié)省的標(biāo)煤量就是系統(tǒng)全天發(fā)電量與火電廠發(fā)1度電平均消耗煤量的乘積。式中，A為系統(tǒng)的環(huán)境價值，Bi為污染物環(huán)境價值，Ci為污染物排放量。

2.2 環(huán)境效益的定量分析

根據(jù)分析模型可知，如果小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)的全天發(fā)電量為130萬千瓦時，系統(tǒng)將能節(jié)省的標(biāo)煤量=1300000kW·h*355g/kW·h≈462t。所以，使用小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)每天能夠節(jié)省約462t的標(biāo)煤。參考中國排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的污染物減排環(huán)境價值標(biāo)準(zhǔn)，并按照環(huán)境價值計算，使用該系統(tǒng)每天可以節(jié)省約46.5萬元[3]。此外，除了減少標(biāo)煤的消耗量，利用小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)也可以減少溫室氣體和氣體廢渣的排放量，繼而實現(xiàn)一定的環(huán)境價值。因此，從這些方面可以看出，利用小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電可以給社會帶來一定的環(huán)境效益。

3 結(jié)束語

總而言之，小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)可以在低谷時段將風(fēng)光發(fā)電利用小水電調(diào)節(jié)性存儲起來，并在高峰時段將其轉(zhuǎn)化成電能，從而使系統(tǒng)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時，該系統(tǒng)的運(yùn)用也可以節(jié)省大量的標(biāo)煤，并減少溫室氣體和廢渣的排放，從而實現(xiàn)一定的環(huán)境效益。因此，有必要進(jìn)行小水電與風(fēng)光并網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，以便更好地促進(jìn)發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]黃偉，崔屹平，黃婷，等.考慮小水電季節(jié)特性的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].現(xiàn)代電力，2014，1：1-6.

[2]余志勇，萬術(shù)來，明志勇，等.“風(fēng)光水”互補(bǔ)微電網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化[J].電力建設(shè)，2014，6：50-55.

[3]袁越，白雪，傅質(zhì)馨，等.小水電經(jīng)濟(jì)性與電氣設(shè)備安全性研究[J].小水電，2011，6：18-22.