一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法。該方法包括以下步驟：1)擬定各種風火打捆外送基本方案；2)對擬定的風火打捆外送基本方案進行風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬，得到風電利用小時數(shù)、送端系統(tǒng)煤耗和受端系統(tǒng)煤耗；3)計算風電機組和火電機組的投資年值；4)分別計算送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng)的煤耗年費用；5)計算系統(tǒng)的綜合年費用；6)計算風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益；7)計算風火打捆外送全系統(tǒng)運行的成本年費用；8)重復步驟2)～步驟7)，對步驟1)直至完成全部擬定的基本方案年費用F的計算；9)比較各基本方案的年費用F，年費用F最低者為評估得到的最佳基本方案。本發(fā)明可以廣泛用于新能源發(fā)電并網(wǎng)，特別是風火打捆外送的經(jīng)濟性分析過程中。
【專利說明】一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種評估方法，特別是關(guān)于一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法。

【背景技術(shù)】
[0002]能源在國民經(jīng)濟中具有特別重要的戰(zhàn)略地位，滿足持續(xù)快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用，是對能源科技發(fā)展提出的重大挑戰(zhàn)。風能是最具規(guī)?；_發(fā)前景的能源，而電力作為清潔便利的能源形式，是風能開發(fā)利用的重要載體。我國的風能資源與負荷中心呈逆向分布，主要分布在“三北”地區(qū)(東北、西北、華北)、東南沿海及附近島嶼以及近海等地區(qū)。我國風電的發(fā)展趨勢是由補充能源發(fā)展為替代能源，再由替代能源最終發(fā)展成為主流能源。根據(jù)我國可再生能源發(fā)展規(guī)劃，將在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、河北和江蘇等風能資源豐富的地區(qū)建成8個千萬千瓦級風電基地?！敖ㄔO(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”已經(jīng)成為我國風電開發(fā)的主要模式。
[0003]但是由于風電的固有缺點，如隨機波動性和可控性較差等，風電對電網(wǎng)造成的不利影響隨著其滲透率的增加而日益突出，因此為了充分利用風能優(yōu)勢，降低單純風電基地出力的功率波動對受端系統(tǒng)的影響，我國主要采用遠距離大容量風火打捆送電通道外送方式。但是，目前對于如何評估在風火打捆外送方式下風火聯(lián)合運行的經(jīng)濟性還缺乏合理的評估方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，包括以下步驟:1)擬定若干風火打捆外送基本方案，每一基本方案包括:風火打捆外送規(guī)模、風火打捆外送通道的利用小時數(shù)、配套的風電機組裝機容量配套的火電機組裝機容量St ；2)采用考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序，對步驟I)中擬定的風火打捆外送基本方案進行風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬，得到風電利用小時數(shù)tw、送端系統(tǒng)煤耗Y1和受端系統(tǒng)煤耗Y2 ；3)計算風電機組和火電機組的投資年值Fac ；4)計算送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha和Hc2 ；5)計算系統(tǒng)的綜合年費用H ；6)計算風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益Fwp ；7)計算風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本年費用F ；
8)重復步驟2)?步驟7)，對步驟I)擬定的另一風火打捆外送基本方案進行計算，直至完成全部擬定的基本方案年費用F的計算；9)比較各基本方案的年費用F，年費用F最低者為評估得到的最佳基本方案。
[0006]步驟3)中所述風電機組和火電機組的投資年值Fa。的計算公式為:Fa。=IXiX (l+i)N/[(l+i) XN-lJ+C ;其中，I為風電機組或火電機組的初投資，i為風電機組或火電機組的折現(xiàn)率；N為風電機組或火電機組運營期，C為風電機組或火電機組的年成本；所述風電機組的初投資Iw的計算公式為:IW = fwXSw;其中，fw為風電機組的單位容量投資，SwS風電機組的裝機容量；所述火電機組的初投資It的計算公式為:IT = fTXST ;其中，fT為火電機組的單位容量投資，St為火電機組的裝機容量；
[0007]其中步驟4)中所述送端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha的計算公式為-Ha = UaXY1 ;其中，Y1是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的送端系統(tǒng)煤耗，Ua是送端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格；所述受端系統(tǒng)的煤耗年費用Hc2的計算公式為:? = Uc2XY2 ；其中，Y2是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的受端系統(tǒng)煤耗，Uc2是受端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格。
[0008]所述步驟5)中綜合年費用H的計算公式為:H = HC1+HC2 ;其中，Hci為送端系統(tǒng)煤耗年費用，氏2為受端系統(tǒng)煤耗年費用。
[0009]所述步驟6)中風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益Fwp的計算公式為:Fwp =LiXKeXQw;其中，Li為二氧化碳的交易價格，K。為單位火電機組發(fā)電量折算的二氧化碳排放量，Qw為風電電量，其計算公式為:QW = SwX Y Xtw;其中，Y為風火打捆外送配套風電的容量置信度，tw為風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬計算得出的風電利用小時數(shù)。
[0010]所述步驟7)中的風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本年費用F的計算公式為:F =H-Fwp ;其中，H為系統(tǒng)綜合年費用，F(xiàn)wp為風火打捆外送配套風電容量環(huán)保效益。
[0011]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于將各種制定風火打捆外送基本方案送入國家電網(wǎng)運行模擬程序中進行運行生產(chǎn)模擬，根據(jù)不同外送通道的典型日運行曲線和實際測風數(shù)據(jù)，對風電利用小時數(shù)tw、送端系統(tǒng)煤耗Y1和受端系統(tǒng)煤耗Y2等進行計算，同時將各種因素的投資和環(huán)保效益等量值化進行計算，得到全系統(tǒng)運行成本的年費用；最后根據(jù)各種基本方案的年費用進行評估，選出最佳基本方案，因此本發(fā)明方法科學合理，得到的評估結(jié)果準確可靠。2、本發(fā)明提供了評估過程中的各種計算公式，實際操作過程非常簡單快速。本發(fā)明可以廣泛用于新能源發(fā)電并網(wǎng)，特別是風火打捆外送的經(jīng)濟性分析過程中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法流程圖

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，包括以下步驟:
[0015]I)擬定各種風火打捆外送基本方案，每一基本方案包括:風火打捆外送規(guī)模，風火打捆外送通道的利用小時數(shù)，配套的風電機組裝機容量Sw和配套的火電機組裝機容量St ；
[0016]2)采用考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序(可以采用已有技術(shù)名稱SPER_ProS2013程序，但不限于此)，對步驟I)中擬定的一個風火打捆外送基本方案進行風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬；考慮火電機組調(diào)節(jié)速度，根據(jù)不同外送通道的典型日運行曲線和實際測風數(shù)據(jù)，計算得到風電利用小時數(shù)tw、送端系統(tǒng)煤耗Y1和受端系統(tǒng)煤耗Y2 ；
[0017]3)根據(jù)下式計算風電機組和火電機組的投資年值Fa。:
[0018]Fac = IXiX (l+i)N/[(l+i) XN-1]+C (I)
[0019]其中，I為風電機組或火電機組的初投資，i為風電機組或火電機組的折現(xiàn)率(指什么)，N為風電機組或火電機組運營期，C為風電機組或火電機組的年成本。
[0020]風電機組的初投資Iw的計算公式為:
[0021]Iw = fwXSw (2)
[0022]其中，fw為風電機組的單位容量投資，Sw為風電機組的裝機容量。
[0023]火電機組的初投資It的計算公式為:
[0024]It = fTX St (3)
[0025]其中，fT為火電機組的單位容量投資，St為火電機組的裝機容量。
[0026]4)分別計算送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha和Hc2 ；
[0027]送端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha的計算公式為:
[0028]Hci = Uci X Y1 (4)
[0029]其中，Y1是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的送端系統(tǒng)煤耗，Uci是送端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格。
[0030]受端系統(tǒng)的煤耗年費用Hffi的計算公式為:
[0031]Hc2 = Uc2 X Y2 (5)
[0032]其中，Y2是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的受端系統(tǒng)煤耗，Uc2是受端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格。
[0033]5)計算系統(tǒng)的綜合年費用H ；
[0034]系統(tǒng)綜合年費用H的計算公式為:
[0035]H = Hci+Hc2 (6)
[0036]其中，Ha為送端系統(tǒng)煤耗年費用，知為受端系統(tǒng)煤耗年費用。
[0037]6)計算風火打捆外送配套風電裝機容量的環(huán)保效益Fwp。
[0038]用風電機組發(fā)電取代火電機組發(fā)電，可以減少二氧化碳的排放，因此風火打捆外送的方式有一定的環(huán)保效益，其配套風電裝機容量的環(huán)保效益Fwp為:
[0039]Fwp = LiXKcXQw (7)
[0040]其中，Li為二氧化碳的交易價格，Kc為單位火電機組發(fā)電量折算的二氧化碳排放量，Qw為風電電量，其計算公式為:
[0041]Qw = SwX Y Xtw (8)
[0042]其中，Y為風火打捆外送配套風電的容量置信度；tw為風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬計算得出的風電利用小時數(shù)。
[0043]7)計算風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本的年費用F，計算公式為:
[0044]F = H-Fwp (9)
[0045]其中，H為系統(tǒng)綜合年費用，F(xiàn)wp為風火打捆外送配套風電容量環(huán)保效益。
[0046]8)重復步驟2)?步驟7)，對步驟I)擬定的另一風火打捆外送基本方案進行計算，直至完成全部擬定的基本方案年費用F的計算。
[0047]9)比較各基本方案的年費用F，年費用F最低者為評估得到的最佳基本方案。
[0048]下面以±800kV哈密?河南直流輸電工程風火打捆外送方式下的風火聯(lián)合運行作為本發(fā)明的一個實施例，對本
【發(fā)明內(nèi)容】
做進一步詳細說明。
[0049]I)擬定的±800kV哈密~河南直流工程的輸電容量為8000MW，風火打捆外送通道的利用小時數(shù)為6500小時，配套的風電機組裝機容量Sw為3600MW，配套的火電機組裝機容量St為8000MW，為8臺1000MW機組。
[0050]2)采用大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序(SPER_ProS2013)，對步驟I)中擬定的風火打捆外送基本方案進行風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬，計算出風電利用小時數(shù)tw為2144小時，送端系統(tǒng)煤SY1為1327萬噸，受端系統(tǒng)煤耗Y2為9591萬噸。
[0051]3)風電機組和火電機組的運營期N均為25年，折現(xiàn)率i均為8%，年成本C均取1000萬元；風電機組的單位容量投資fw為0.7萬元/kW ;1000麗火電機組的單位容量投資fT為0.3591萬元/kW。根據(jù)公式(2)計算得到風電機組的初投資Iw:
[0052]Iw = 0.7 X 3600000 = 2520000 (萬元)
[0053]再根據(jù)公式⑴計算得到風電機組的投資年值Fac_w:
[0054]Fac_w = 2520000X8% X (1+8% ) X25/[(1+8% ) X25-1]+1000 = 206394(萬元)
[0055]根據(jù)公式(3)計算得到火電機組的初投資It:
[0056]It = 0.3591 X 8000000 = 2872800 (萬元)
[0057]再根據(jù)公式⑴計算得到火電機組投資年值Fac_t:
[0058]Fac_t = 2872800X8% X (1+8% ) X25/[(1+8% ) X25-1]+1000 = 239663(萬元)
[0059]4)送端電網(wǎng)所在的哈密地區(qū)的煤炭價格Uci為180元/噸，受端電網(wǎng)所在的河南地區(qū)的煤炭價格Uc2為 1000元/噸，根據(jù)公式(4)計算得到送端系統(tǒng)煤耗年費用Ha為:
[0060]Hci = 180 X 1327 = 238860 (萬元)
[0061]根據(jù)公式(5)計算得到受端系統(tǒng)煤耗年費用為:
[0062]Hc2 = 1000X9591 = 9591000(萬元)
[0063]5)根據(jù)公式(6)計算系統(tǒng)的綜合年費用H為:
[0064]H = 238860+9591000 = 9829860 (萬元)
[0065]6)將風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬計算得到的風電利用小時數(shù)^代入公式⑶，風電場容量置信度Y取0.5，計算得到風電電量Qw為:
[0066]Qw = 3600000X0.5X2144 = 38.6 (億 kwh)
[0067]若二氧化碳的交易價格Li取95.6元/噸，I噸標準煤的發(fā)電量為3000kwh，其產(chǎn)生的二氧化碳排放量為2620公斤(2.62噸)，即K。為0.000873噸/kwh，根據(jù)公式(7)計算得到的風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益Fwp為:
[0068]Fwp = 95.6 X 386000 X 0.000873 = 32215 (萬元)
[0069]7)根據(jù)公式(9)計算得到風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本的年費用F為:
[0070]F = 9829860-32215 = 9797645 (萬元)
[0071]8)更改步驟I)設(shè)置的參數(shù)，比如:擬定的±800kV哈密~河南直流工程的輸電容量為8000MW，風火打捆外送通道的利用小時數(shù)為7000小時，配套的風電機組裝機容量Sw為4000MW,配套的火電機組裝機容量St為6000MW，為10臺600MW機組。重復步驟2)~步驟
7)對年費用進行計算，得到F為8667544萬元。
[0072]9)比較兩種基本方案得到的計算結(jié)果，選擇年費用低的的基本方案作為經(jīng)評估選定的基本方案。
[0073]上述僅列舉一個實施例的兩個基本方案為例，實際操作中，為了評估得到最優(yōu)基本方案，還會對各種參數(shù)進行變換反復斟酌模擬，在此不再贅述。
[0074]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，包括以下步驟: 1)擬定若干風火打捆外送基本方案，每一基本方案包括:風火打捆外送規(guī)模、風火打捆外送通道的利用小時數(shù)、配套的風電機組裝機容量Sw和配套的火電機組裝機容量St ； 2)采用考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序，對步驟I)中擬定的風火打捆外送基本方案進行風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬，得到風電利用小時數(shù)tw、送端系統(tǒng)煤耗Y1和受端系統(tǒng)煤耗Y2; 3)計算風電機組和火電機組的投資年值Fa。； 4)計算送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha和Hc2； 5)計算系統(tǒng)的綜合年費用H； 6)計算風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益Fwp; 7)計算風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本年費用F； 8)重復步驟2)~步驟7)，對步驟I)擬定的另一風火打捆外送基本方案進行計算，直至完成全部擬定的基本方案年費用F的計算； 9)比較各基本方案的年費用F，年費用F最低者為評估得到的最佳基本方案。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:其中步驟3)中， 所述風電機組和火電機組的投資年值Fa。的計算公式為:
Fac = IXiX (l+i)N/[(l+i) XN-1]+C ； 其中，I為風電機組或火電機組的初投資，i為風電機組或火電機組的折現(xiàn)率；N為風電機組或火電機組運營期，C為風電機組或火電機組的年成本； 所述風電機組的初投資Iw的計算公式為:
Iw = fwxsw ； 其中，fw為風電機組的單位容量投資，Sw為風電機組的裝機容量； 所述火電機組的初投資It的計算公式為:
It = fTX St ; 其中，fT為火電機組的單位容量投資，St為火電機組的裝機容量。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:其中步驟4)中 所述送端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha的計算公式為:
Hci = UciXY1; 其中，Y1是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的送端系統(tǒng)煤耗，Uci是送端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格； 所述受端系統(tǒng)的煤耗年費用Hk的計算公式為:
Hc2 = Uc2XY2 ； 其中，Y2是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的受端系統(tǒng)煤耗，Uc2是受端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:其中步驟4)中 所述送端系統(tǒng)的煤耗年費用Ha的計算公式為:Hci = UciXY1; 其中，Y1是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的送端系統(tǒng)煤耗，Uci是送端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格； 所述受端系統(tǒng)的煤耗年費用Hk的計算公式為:
Hc2 = Uc2XY2 ； 其中，Y2是由考慮大規(guī)模風電接入的國家電網(wǎng)運行模擬程序模擬計算出的受端系統(tǒng)煤耗，Uc2是受端電網(wǎng)所在地區(qū)的煤炭價格。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:所述步驟5)中綜合年費用H的計算公式為:
H = HC1+HC2 ； 其中，Ha為送端系統(tǒng)煤耗年費用，Hc2為受端系統(tǒng)煤耗年費用。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:所述步驟6)中風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益Fwp的計算公式為:
Fwp = LiXKcXQw ； 其中，Li為二氧化碳的交易價格，Kc為單位火電機組發(fā)電量折算的二氧化碳排放量，Qw為風電電量，其計算公式為:
Qw = SwX Y Xtw ； 其中，Y為風火打捆外送配套風電的容量置信度，tw為風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬計算得出的風電利用小時數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:所述步驟6)中風火打捆外送配套風電容量的環(huán)保效益Fwp的計算公式為:
Fwp = LiXKcXQw ； 其中，Li為二氧化碳的交易價格，Kc為單位火電機組發(fā)電量折算的二氧化碳排放量，Qw為風電電量，其計算公式為:
Qw = SwX Y Xtw ； 其中，Y為風火打捆外送配套風電的容量置信度，tw為風/火電聯(lián)合運行生產(chǎn)模擬計算得出的風電利用小時數(shù)。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:所述步驟7)中的風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本年費用F的計算公式為:
F = H-Fwp ； 其中，H為系統(tǒng)綜合年費用，F(xiàn)wp為風火打捆外送配套風電容量環(huán)保效益。
9.如權(quán)利要求5所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:所述步驟7)中的風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本年費用F的計算公式為:
F = H-Fwp ； 其中，H為系統(tǒng)綜合年費用，F(xiàn)wp為風火打捆外送配套風電容量環(huán)保效益。
10.如權(quán)利要求6所述的一種基于年費用分析法的風火聯(lián)合運行經(jīng)濟性評估方法，其特征在于:所述步驟7)中的風火打捆外送全系統(tǒng)運行成本年費用F的計算公式為:F = H-Fwp ；其中，H為系統(tǒng)綜 合年費用，F(xiàn)wp為風火打捆外送配套風電容量環(huán)保效益。
【文檔編號】G06F19/00GK104077481SQ201410300680
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】韓豐, 李暉, 王智冬, 肖晉宇, 易海瓊, 王帥, 齊芳, 吳迪, 史銳, 王佳明, 郭飛, 胡玉生 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟技術(shù)研究院, 國網(wǎng)河南省電力公司