[發明專利]一種風氫聯合發電系統成本效益評估方法

有效

• 申請號: 201310513299.6
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103530692B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 孔令國;蔡國偉;王建元;初壯;黃大為;劉闖;潘超;楊德友;羅遠翔;王燕濤;劉鋮;劉士利;黃南天
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q50/06
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種風氫聯合發電系統成本效益評估方法，其特征是，它包括以下步驟：

1）風氫聯合發電系統規模計算

由風電削減量確定電解槽容量，其表達式為

P_ELYZR=f_PK×P_WENOM?????（1）

其中：P_ELYZR為電解槽的容量，f_PK為風電峰值削減比例，P_WENOM為風電裝機容量；

實際氫的年生產量受風能質量影響，其表達式為

Q_H2Y=E_WELYZR/E_ELYZR???（2）

其中：Q_H2Y為電解槽每年實際氫產量，E_WELYZR為電解槽消納的風電量，E_ELYZR為電解每單位氫所需電量；

由于風電的不穩定性，導致氫生產速率發生變化，難以與氫的需求量同步，因此需要儲氫設備，以在氫產量不斷變化時仍能滿足氫的市場需求，為保證氫的連續供應，存儲設備的儲氫量為

M_STRO=K_day×Q_H2Y/365???（3）

其中：M_STRO為氫存儲量，K_day為氫連續供應的天數，Q_H2Y為電解槽每年實際氫產量；

2）風氫聯合發電系統成本計算

（1）直接成本

風氫聯合發電系統年度固定成本為

LAC_WH2C=∑(C_C×F_CR)+∑(C_CRt×F_CRRt)???????（4）

其中：LAC_WH2C為風氫聯合發電系統的平均年固定成本，C_C為初始固定投資成本，F_CR為初始固定投資成本年值系數，C_CRt為第t年內固定資產維修成本，其中，t=1，2...，20，F_CRRt為第t年內固定資產維修費用年值系數，其中，t=1，2...，20；

風氫聯合發電系統年度可變成本為

LAC_WH2R=O&M+∑(C_R×Q_R)+∑(C_S×Q_S)????（5）

其中：LAC_WH2R為風氫聯合發電系統的平均年可變成本，O&M為年運行及維修費用，C_R為風氫聯合發電系統原材料的單位成本，Q_R為風氫聯合發電系統原材料的年用量，C_S為風氫聯合發電系統的單位服務成本，Q_S為風氫聯合發電系統的年服務量；

（2）間接成本

風氫聯合發電成本除了直接設備的成本以及原材料成本之外，還包括收益損失間接成本，由于將部分可售風電用來制氫，降低了并網所得收益，其表達式為

C_Xel=E_WELYZR×（1-f_CTL）×（S_WE-C_WE）????（6）

其中：C_Xel為可售風電用來制氫的收益損失，E_WELYZR為電解槽消納的風電量，f_CTL為棄風電量用來電解制氫的比例，S_WE為風電的市場價格，C_WE為風電的成本價格；

（3）年度總成本

風氫聯合發電系統年度總成本為

LAC_WH2=LAC_WH2C+LAC_WH2R+C_Xel???（7）

其中：LAC_WH2為風氫聯合發電系統年度總成本，LAC_WH2C為風氫聯合發電系統的平均年固定成本，LAC_WH2R為風氫聯合發電系統的平均年可變成本，C_Xel為可售風電用來制氫的收益損失；

（4）單位成本

風氫聯合發電系統年度單位氫產量成本為

C_WH2=LAC_WH2/Q_H2Y???（8）

其中：C_WH2為風氫聯合發電系統年度單位氫產量成本，LAC_WH2為風氫聯合發電系統年度總成本，Q_H2Y為電解槽年度實際氫產量；

（5）成本降低

由于技術的逐年進步，預計風氫聯合發電系統的各環節中均會出現成本降低現象，其經驗曲線表達式為

S_t=S₀×(X/X_i)^-E?????（9）

其中：S_t為t年間商品價格，其中，t=1，2…，20，S₀為商品初始價格，X為給定年間累積經驗，X_i為初始經驗積累，E為經驗參數；

3）風氫聯合發電系統利潤計算

（1）年售氫收入

風氫聯合發電系統生產的氫進入能源市場，作為燃料進一步轉化為電能或熱能，通過傳統燃料與氫能源間的價格效用之比來確定氫能源的市場價格，其表達式為

S_H2=η_REF/η_H2FC×S_REF????（10）

其中：S_H2為氫的市場價格，η_REF為應用轉換技術的車輛能耗，η_H2FC為直接氫能源動力車的能耗；S_REF為稅前參考燃料價格；

氫的市場價格會受氫能源市場需求量及其它制氫原料價格因素的影響，根據所采用的氫能源市場價格，年售氫收入為

RH2=10-6×SH2×QH2Y×ρH×LHVH2---(11)]]>

其中：R_H2為年度氫銷售收入，為氫市場價格，Q_H2Y為電解槽年度實際氫產量，ρ_H為氫氣密度，取0.08988kg/m³，為氫低熱值，取120×10³kJ/kg；

（2）平衡成本降低

由于部分風電用來制氫能夠使得風電出力平穩，降低其波動的頻率及幅度，在風電出力峰值時起到緩沖作用，有效降低風能滲透率，因此，風氫聯合發電系統有益于電網的平衡管理，減少的平衡成本為

R_BL=2×f_ERR×E_WETOT×(C_bl-C_blX)+2×f_ERR×E_WELYZR×C_blX???（12）

其中：R_BL為年度降低的平衡成本，f_ERR為風電預測誤差百分比，E_WETOT為年風電生產總量，C_bl為未安裝風氫系統每度風電所需平衡支出，C_blX為安裝風氫系統后每度風電所需平衡支出，E_WELYZR為電解槽消納的風電量；

（3）環境效益

風電電解水制氫的整個過程都不會產生溫室氣體，因此，氫氣具有顯著的環境效益，由于對二氧化碳的排放征收稅款，則利用相關轉換技術，計算風氫聯合發電的環境收益，其表達式為

REMA=Σ(EMSECTOR×QH2SECTOR)×CCo2---(13)]]>

其中：R_EMA為每年由風氫聯合發電帶來的環境效益，EM_SECTOR為消耗每單位氫減輕二氧化碳排放量，Q_H2SECTOR為氫的消耗量，為碳排放稅；

4）風氫聯合發電系統成本效益計算

根據前述各項成本收益項目，風氫聯合發電系統年度成本效益表達式為

CB_WH2=(R_H2+R_BL+R_EMA)-LAC_WH2???（14）

其中：CB_WH2為風氫聯合發電系統年度成本效益，R_H2為年度氫銷售收入，R_BL為年度降低的平衡成本，R_EMA為由風氫聯合發電帶來的年度環境效益，LAC_WH2為風氫聯合發電系統年度總成本。