小水电与风光并网的经济效益和环境效益研究

摘 要：近年来，小水电与风光并网一体化运行的微电网建设引起了人们的关注。因此，文章通过建立分析模型，对小水电与风光并网的经济效益和环境效益展开了定量分析，以便为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：小水电；风光并网；经济效益；环境效益

引言

所谓的小水电与风光并网系统，其实就是由风电、光伏、小水电和蓄水库共同组成的供电系统，可以完成对风电、光伏发电和小水电的统一调度控制，并将多余的电能存储在蓄水库中，从而实现一定的经济效益和环境效益。因此，有必要对小水电与风光并网的经济效益与环境效益展开研究，以便更好地进行该类发电系统的推广建设。

1 小水电与风光并网经济效益研究

1.1 经济效益的分析模型

在分析小水电与风光并网系统运行的经济效益时，可以从能量转化效益、低成本发电高价卖电效益和系统建设、运行和检修成本效益这几个方面分析系统运行的综合经济效益。为此，需要以日为调节周期，分时段的开展效益的评价研究。具体来讲，就是在峰谷负荷时段分别对执行高上网电价和执行低上网电价的系统运行效益展开评估，同时还需要对其它时段执行中间电价的系统运行效益展开评估。在并网系统运行的过程中，发电系统与负荷系统的功率差为Pex（t），而t为时段风电场，小水电、风电场与光伏列阵需要分别输出功率Psh（t）、Pwp（t）、Pps（t），负荷系统消耗功率为Plo（t），并网系统输出功率则为各输出功率之和，所以发电系统与负荷系统功率之间关系可以利用公式Pex（t）=Pwp（t）+Pps（t）+Psh（t）-Plo（t）表示。在风电场、小水电以及光伏发电的额定功率都不小于零，并不小于各自的输出功率的条件下，并网系统输出功率等于蓄水库水泵抽水功率。而如果蓄水库水泵抽水功率在零到水泵额定功率之间，抽水泵将处在抽水状态。此时，系统会将电能转化成势能，并进行多余电能的存储。相反的，如果并网输出功率小于零，其输出功率将与水轮机发电功率相等[1]。在水轮机额定功率不小于其发电功率的情况下，水轮机将开始发电，并通过将势能转化成电能进行能量的释放。在任何一段时间段t内，并网系统只能处于一种工作状态，所以该段时间内的能量转化经济效益为存储能量发电与抽水消耗电能价值的差值。此外，需要进行系统建设、运行和检修成本的计算。

1.2 经济效益的定量分析

在风电、水电和光伏发电每天的输出功率已知的条件下，将低谷时段存储的电能在高峰时段以高价发出，可以实现并网系统运行经济效益的最大化。在计算的过程中，需要根据各种发电系统的额定功率和使用加权平均算法确定并网系统在各时段的上网电价。比如使用50MW风机、30MW光伏列阵和20MW小水电时，并网系统在高峰时段、中间时段和低谷时段的上网电价应分别为三个发电系统上网电价的平均值1.23、0.86和0.67元每千瓦时。按照综合利用效率为0.7、总投资500万元计算，系统运行每天能够得到46.3万元。而只按照小水电峰谷电价计算，每日收益仅为11.2万元[2]。因此，使用小水电与风光并网系统发电，可以带来更多的经济效益。

2 小水电与风光并网环境效益研究

2.1 环境效益的分析模型

为了对小水电与风光并网的环境效益展开分析，需要建立环境价值评价模型。而并网系统的环境价值可以利用火电厂耗煤排污量评价，需要进行燃煤污染物排放率的定义。具体来讲，就是将燃煤1t所排放的污染物质量设定为燃煤污染物排放率，并且将平均每kW·h供电耗煤355g当做是火电厂发1kW·h电的平均耗煤量。而小水电与风光并网系统一天发电节省的标煤量就是系统全天发电量与火电厂发1度电平均消耗煤量的乘积。式中，A为系统的环境价值，Bi为污染物环境价值，Ci为污染物排放量。

2.2 环境效益的定量分析

根据分析模型可知，如果小水电与风光并网系统的全天发电量为130万千瓦时，系统将能节省的标煤量=1300000kW·h*355g/kW·h≈462t。所以，使用小水电与风光并网系统每天能够节省约462t的标煤。参考中国排污收费标准和相应的污染物减排环境价值标准，并按照环境价值计算，使用该系统每天可以节省约46.5万元[3]。此外，除了减少标煤的消耗量，利用小水电与风光并网系统也可以减少温室气体和气体废渣的排放量，继而实现一定的环境价值。因此，从这些方面可以看出，利用小水电与风光并网系统发电可以给社会带来一定的环境效益。

3 结束语

总而言之，小水电与风光并网系统可以在低谷时段将风光发电利用小水电调节性存储起来，并在高峰时段将其转化成电能，从而使系统获得良好的经济效益。同时，该系统的运用也可以节省大量的标煤，并减少温室气体和废渣的排放，从而实现一定的环境效益。因此，有必要进行小水电与风光并网系统的建设，以便更好地促进发电行业的发展。

参考文献

[1]黄伟，崔屹平，黄婷，等.考虑小水电季节特性的微网经济运行[J].现代电力，2014，1：1-6.

[2]余志勇，万术来，明志勇，等.“风光水”互补微电网的运行优化[J].电力建设，2014，6：50-55.

[3]袁越，白雪，傅质馨，等.小水电经济性与电气设备安全性研究[J].小水电，2011，6：18-22.