小水電與風光并網的經濟效益和環境效益研究

摘 要：近年來，小水電與風光并網一體化運行的微電網建設引起了人們的關注。因此，文章通過建立分析模型，對小水電與風光并網的經濟效益和環境效益展開了定量分析，以便為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：小水電；風光并網；經濟效益；環境效益

引言

所謂的小水電與風光并網系統，其實就是由風電、光伏、小水電和蓄水庫共同組成的供電系統，可以完成對風電、光伏發電和小水電的統一調度控制，并將多余的電能存儲在蓄水庫中，從而實現一定的經濟效益和環境效益。因此，有必要對小水電與風光并網的經濟效益與環境效益展開研究，以便更好地進行該類發電系統的推廣建設。

1 小水電與風光并網經濟效益研究

1.1 經濟效益的分析模型

在分析小水電與風光并網系統運行的經濟效益時，可以從能量轉化效益、低成本發電高價賣電效益和系統建設、運行和檢修成本效益這幾個方面分析系統運行的綜合經濟效益。為此，需要以日為調節周期，分時段的開展效益的評價研究。具體來講，就是在峰谷負荷時段分別對執行高上網電價和執行低上網電價的系統運行效益展開評估，同時還需要對其它時段執行中間電價的系統運行效益展開評估。在并網系統運行的過程中，發電系統與負荷系統的功率差為Pex（t），而t為時段風電場，小水電、風電場與光伏列陣需要分別輸出功率Psh（t）、Pwp（t）、Pps（t），負荷系統消耗功率為Plo（t），并網系統輸出功率則為各輸出功率之和，所以發電系統與負荷系統功率之間關系可以利用公式Pex（t）=Pwp（t）+Pps（t）+Psh（t）-Plo（t）表示。在風電場、小水電以及光伏發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，并網系統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。此時，系統會將電能轉化成勢能，并進行多余電能的存儲。相反的，如果并網輸出功率小于零，其輸出功率將與水輪機發電功率相等[1]。在水輪機額定功率不小于其發電功率的情況下，水輪機將開始發電，并通過將勢能轉化成電能進行能量的釋放。在任何一段時間段t內，并網系統只能處于一種工作狀態，所以該段時間內的能量轉化經濟效益為存儲能量發電與抽水消耗電能價值的差值。此外，需要進行系統建設、運行和檢修成本的計算。

1.2 經濟效益的定量分析

在風電、水電和光伏發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出，可以實現并網系統運行經濟效益的最大化。在計算的過程中，需要根據各種發電系統的額定功率和使用加權平均算法確定并網系統在各時段的上網電價。比如使用50MW風機、30MW光伏列陣和20MW小水電時，并網系統在高峰時段、中間時段和低谷時段的上網電價應分別為三個發電系統上網電價的平均值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，系統運行每天能夠得到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，使用小水電與風光并網系統發電，可以帶來更多的經濟效益。

2 小水電與風光并網環境效益研究

2.1 環境效益的分析模型

為了對小水電與風光并網的環境效益展開分析，需要建立環境價值評價模型。而并網系統的環境價值可以利用火電廠耗煤排污量評價，需要進行燃煤污染物排放率的定義。具體來講，就是將燃煤1t所排放的污染物質量設定為燃煤污染物排放率，并且將平均每kW·h供電耗煤355g當做是火電廠發1kW·h電的平均耗煤量。而小水電與風光并網系統一天發電節省的標煤量就是系統全天發電量與火電廠發1度電平均消耗煤量的乘積。式中，A為系統的環境價值，Bi為污染物環境價值，Ci為污染物排放量。

2.2 環境效益的定量分析

根據分析模型可知，如果小水電與風光并網系統的全天發電量為130萬千瓦時，系統將能節省的標煤量=1300000kW·h*355g/kW·h≈462t。所以，使用小水電與風光并網系統每天能夠節省約462t的標煤。參考中國排污收費標準和相應的污染物減排環境價值標準，并按照環境價值計算，使用該系統每天可以節省約46.5萬元[3]。此外，除了減少標煤的消耗量，利用小水電與風光并網系統也可以減少溫室氣體和氣體廢渣的排放量，繼而實現一定的環境價值。因此，從這些方面可以看出，利用小水電與風光并網系統發電可以給社會帶來一定的環境效益。

3 結束語

總而言之，小水電與風光并網系統可以在低谷時段將風光發電利用小水電調節性存儲起來，并在高峰時段將其轉化成電能，從而使系統獲得良好的經濟效益。同時，該系統的運用也可以節省大量的標煤，并減少溫室氣體和廢渣的排放，從而實現一定的環境效益。因此，有必要進行小水電與風光并網系統的建設，以便更好地促進發電行業的發展。

參考文獻

[1]黃偉，崔屹平，黃婷，等.考慮小水電季節特性的微網經濟運行[J].現代電力，2014，1：1-6.

[2]余志勇，萬術來，明志勇，等.“風光水”互補微電網的運行優化[J].電力建設，2014，6：50-55.

[3]袁越，白雪，傅質馨，等.小水電經濟性與電氣設備安全性研究[J].小水電，2011，6：18-22.