1、浅析风力发电对电力系统运行成本相关问题 摘要：风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等发面优势，也是未来能源电力发展的一个趋势，但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还需进一步改善其并网性能，降低风电并网对电力系统的运行带来的负面影响。在此，本文主要从风力发电的投资运行费用、系统备用容量补偿成本、燃料费用、环境成本这四个方面进行了探讨。 关键词：风力发电；经济性供电成本；环境成本分析 1、电力系统供电成本模型的建立 火电在我国电力系统中所占的比重最大，本文以包含风电的火力发电系统为对象建立电力系统供电成本模型，以年度为时间跨度来计量电力系统的供电成本当系统的电力全部由火电
2、供应时，系统供电成本即为火力发电的成本：当风电并入系统时，电力系统的供电成本将包括风力发电；同时由于风力资源具有一定的随机性，为确保系统的稳定和安全，系统运行时必须增大备用容量，由此导致的系统备用容量补偿成本也将计人电力系统的供电成本。考虑到火力 发电和风力发电对环境造成的影响，以下从两个方面来衡量电力系统的供电成本。 1.1 不考虑环境成本 火力发电的供电成本记为 Ch，火力发电的单位供电成本记为 ch，风力发电的供电成本记为 Cf，风力发电的单位供电成本记为 Cf，整个电力系统的年度计划供电量为 Q，其中火力发电供应电量为 Qh，风力发电供应电量为Qf，系统备用容量补偿成本记为 Cr。电力
3、系统的供电成本为： 1.2 考虑环境成本 火力发电、风力风电都会对环境造成一定的影响，从整个社会的利益角度考虑，二者都具有一定的负外部性火 力发电的环境成本记为 Ceh，风力发电的环境成本记为 Cef。考虑环境成本，电力系统的供电成本为： 2、风力发电对电力系统供电成本的影晌 将风力发电并入火力发电系统，从本质上说是用风力发电来替代一部分火力发电。由于风电单位成本和火电单位成本并不相同在电力系统所供应的全部电量不变的情况下电力系统的供电成本必然发生变化，这一变化所反映的即为风力发电对电力系统供电成本的影响。如果供电成本的变化值是负的则说明引入风力发电后电力系统的供电成本降低了。对电力供应产生了
4、正效应；反之，则说明引入风力发 电后电力系统的供电成本增加了，对电力供应产生了负效应。考虑到火力发电和风力发电对环境造成的影响。以下从两个方面来衡量风力发电对电力系统供电成本的影响。 2.1 不考虑环境成本 ck 为引入风电前单位火电供电成本。引入风电前电力系统的供电成本为： 引入风电后电力系统供电成本的变化值为 系统供电成本的变化由以下三部分组成：一是 (Ch 一 Cho)Qh，引入风电前火电机组处于最佳规模状态，其平均发电成本达到最小，引入风电后火力发电量降为 Qh，随着发电量的减少单位火电成本提高，即 ChCho，则 (Ch一 Cho)Qh0；二是 (Cf 一 Cho)Qh，目前风电项目
5、的实际运行情况显示风电单位成本高于火电，即 CfCh0，则 (CfCho)Qf0 ；三是 Cr，系统备用容量补偿成本 Cr0。 上述三部分的数值都是正的，因此有 C0 说明在不考虑环境成本的前提下，引入风电后电力系统的供电成本增加了，风电的经济性劣于火电，风力发电对电力供应系统产生了负效应。 2.2 考虑环境成本 为引入风电前火电的环境成本，引入风电前计提火电环境成本的电力系统供电成本为： 引入 风电后，电力系统供电成本的变化值为： 将风电并入火电系统后，当考虑环境成本时，系统供电成本的变化由五部分组成。其中有三部分是不考虑环境成本时系统供电成本的变动值，另外两部分则反映了环境因素对系统供电成
6、本的影响。其一是风力发电所产生的环境成本 Cef，其二是火力发电量减少所引起的环境成本的降低，即(Ceh一 Ceho)，它的值是负的。上述五部分中有四部分的数值是正的，有一部分的数值是负的。如果火力发电量减少所导致的环境成本降低值比较大，则可以弥补其他部分所导致的成本增加值，即 CeQf 时， Cr 为一个与具 体提供备用容量的火电机组性能有关的变量。系统备用容量补偿成本计算公式为： 环境成本：目前对风电所造成的环境影响定量评价很少，相对于火电风电所产生的环境成本很小，取 Cef 0。 Cei表示第 i项污染物的环境价值，n 为污染物的种类数，表示第 i 项污染物的排放系数。以预防污染发生的代
7、价作为火电环境成本，计算公式为： 3.2 成本变动值 综上可得。考虑环境成本时将风电并入火电系统后系统供电成本的变化值 经过运算后系统供电成本的变化值有了一个较为明晰的含义，各个部分的解释为： (I+Mf)rIf 为风电项目的投资和运行费用，记为 V1； Cr(Qp?CQf)表示为克服风电随机性所产生的系统备用容量补偿成本，记为 V2； PmbQf 为风电替代煤电所节约的燃料消耗费用，记为 V3； 为风电替代煤电所减少的环境污染成本，记为 V4。 3.3 实例分析 本文选取某风力发电厂的工程数据进行分析该风电项目机组年理论上网电量 4 408xlO7kW?h，风电项目的年实际可上网电量为 3.
8、312x107kW?h，工程建设期为 1 年，生产期 22 年，项目建设静 态总投资 13141 64 万元，年运行成本为其初始投资的 3项目贴现率 8系统备用容量补偿成本系数 0 02 元 kw?h。可以算得 V1 为 13269512 15 元， V2 为 219200 元。 本文选取该风电项目所在区域的某火力发电厂的 600MW 国产亚临界火电机组工程数据进行分析该火电机组的燃煤消耗率为 320g kw?h燃料平均价格为 417 元吨。火力发电的污染物主要有 SO2、 NOx,CO2、 CO、 TSP(悬浮颗粒物 )、粉煤灰和炉渣等，各污染物排放率见表 1 表 1 燃煤火电厂污染物排放率
9、 (单位： g kw?h) 污染物 SO2 NOx CO2 CO TSP 粉煤炭 炉渣 排放系统 5.76 2.56 55392 0.0832 0.128 35.2 96 污染物的环境价值是对其环境效益的货币化参考学者的已有研究结果火力发电污染物的环境价值标准见表 2。 表 2 火力发电污染物环境价值标准 (单位：元克 ) 污染物 SO2 NOx CO2 CO TSP 粉煤炭 炉渣 排放系统 0.0064 0.0008 0.000044 0.001 0.0022 0.00012 0.001 可以算得， V3 为 4419532 8 元， V4 为 2890226 元，则为 6178953 28
10、元。即使考虑了火电对环境的负面影响。引入风电后整个供电系统的供电成本依然是增加了从经济效益角度考虑风电对供电系统产生了负面影响。 4、结论 引入风电后，电力系统的供电成本发生了变化风电投资、运行费用与系统备用容量补偿成本导致了系统供电成本的增加，当不考虑火力发电对环境造成的影响时，引入风电会增加整个电力系统的供电成本，当考虑火力发电对环境造成的影响时，风电替代火电 所产生的资源节约与环保效益促进了系统供电成本的降低虽然计提了环境成本，但目前风电的初始投资相对较大，风电送出和电力消纳存在阻力实际的风电产出量低于设计值风电的单位成本较高，与风电的节能减排效应抵消，产生了系统供电成本增加的结果，制约了风电发展。
