并网风力发电的低碳效益分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种并网风力发电的低碳效益分析系统，包括：基础数据采集模块，风力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析模块，风力发电低碳效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块。本发明考虑风力发电的低碳积极因素与消极因素，基于全寿命周期理念，从风力发电收益、风力发电成本、网损改善效益和备用容量成本四个方面，对并网风力系统的碳排放、减排特性及经济效益进行分析，结果可为含新能源发电的配电网低碳化规划提供指导。
【专利说明】并网风力发电的低碳效益分析系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风力发电的低碳分析系统，具体是一种并网风力发电的低碳效益 分析系统。
【背景技术】
[0002] "应对雾霾，减少排放"已成为当前我国治理环境污染的行动口号。从我国C02排 放结构上看，电力行业排放量大、增速快、所占比例逐年上升。相关数据显示，我国电力行业 的C02排放总量占全部化石能源碳排放量的比例已由1980年的21. 07%逐步增加到2005年 的38. 73%。2011年电力行业的C02排放量占全国总量的比例达到45. 4%，单位电力C02排 放强度更是高达764kg/(MWh)，远超发达国家与全球平均水平。因此，电力行业的低碳化发 展将成为我国碳减排的主力军，在面临巨大减排任务的同时，又具备显著的减排空间。如何 在确保持续稳定发展的前提下实现C02的有效减排，无疑是电力行业所面临的突出问题。
[0003] 在电力行业减排的道路上，新能源的发展起到了十分重要的作用。其中，风力发电 具有资源丰富、清洁和可再生等特点，低碳潜力巨大。在中国风力产能本土化消纳和风力发 电大量并网的大背景下，重新审视和研究风力发电的碳减排效益，具有重要的现实意义和 指导意义。
[0004] 实际上，并网风力发电的低碳效益是一个需要综合考量的指标，既有因风力发电 的有效接纳带来的碳减排方面，也有因其所接入的配电系统的节能降耗效益所带来的低碳 方面，同时也有电网侧为平抑风力发电的不可靠性需要增加投资所带来的非低碳因素，需 要对其进行综合的分析和评价。现有研究大都是从电力大系统整体碳排放的宏观角度进行 的研究，对于清洁能源的接入，往往只考虑了其替代传统能源发电从而减少碳排放的积极 影响，对配电网侧影响低碳的各方面的微观效益研究还有待深入。
【发明内容】
[0005] 本发明就是为了解决现有技术中的问题，而提供一种从全寿命周期角度对并网风 力发电工程的低碳减排特性进行分析和评估，既考虑低碳效应的积极影响因素方面，也考 虑其消极影响因素方面，明确并网风力发电在一定时间段的低碳效益，以及碳排放补偿时 间的并网风力发电的低碳效益分析系统。
[0006] 本发明是按照以下技术方案实现的： 本发明的并网风力发电的低碳效益分析系统，包括：基础数据采集模块，风力发电收益 分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析模块，风力 发电低碳效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块；其中： 所述的基础数据采集模块，获取待分析的风力发电工程基本参数，包括网架结构参数、 风力发电参数以及碳排放基本参数； 所述的风力发电收益分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基 本参数，进行风力年发电量分析和风力发电低碳收益分析，计算出风力发电年低碳收益； 所述的风力发电成本分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基 本参数，进行初始碳投资成本分析、运行维护阶段碳成本分析和发电低碳成本分析，计算出 风力发电年低碳成本； 所述的网损改善效益分析模块，利用基础数据采集模块中的网架结构参数、风力发电 参数以及碳排放基本参数，进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善年低碳效应； 所述的备用容量分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参 数，进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本； 所述的风力发电低碳效益分析模块，利用风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、 网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电低碳效应分析，计算出风力发电 综合低碳效应年值； 所述的风力发电碳排放补偿时间分析模块，利用初始碳投资成本，风力发电年低碳收 益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电碳排 放补偿时间分析，计算出风力发电碳排放补偿时间。
[0007] 本发明具有的优点和积极效果是： 本发明考虑风力发电的低碳积极因素与消极因素，从全寿命周期角度出发，从风力发 电收益、风力发电成本、网损改善效益和备用容量成本四个方面，对并网风力系统的碳排 放、减排特性及经济效益进行分析，结果可为含新能源发电的配电网低碳化规划提供指导。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的结构框图。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图及实施例对本发明进行详细的说明。
[0010] 如图1所示，本发明的并网风力发电的低碳效益分析系统，包括：基础数据采集模 块，风力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成 本分析模块，风力发电低碳效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块；其中： 所述的基础数据采集模块，获取待分析的风力发电工程基本参数，包括网架结构参数、 风力发电参数以及碳排放基本参数； 所述的风力发电收益分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基 本参数，进行风力年发电量分析和风力发电低碳收益分析，计算出风力发电年低碳收益； 所述的风力发电成本分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基 本参数，进行初始碳投资成本分析、运行维护阶段碳成本分析和发电低碳成本分析，计算出 风力发电年低碳成本； 所述的网损改善效益分析模块，利用基础数据采集模块中的网架结构参数、风力发电 参数以及碳排放基本参数，进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善年低碳效应； 所述的备用容量分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参 数，进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本； 所述的风力发电低碳效益分析模块，利用风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、 网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电低碳效应分析，计算出风力发电 综合低碳效应年值； 所述的风力发电碳排放补偿时间分析模块，利用初始碳投资成本，风力发电年低碳收 益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电碳排 放补偿时间分析，计算出风力发电碳排放补偿时间。
[0011] 所述网架结构参数，包括网络拓扑图，网络设备参数和典型日负荷曲线； 所述风力发电参数，包括风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数、风电场施 工阶段耗能、风机制造地与风电场距离、风机典型日出力曲线、风机各组件总重量、风机制 造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风力发电维护阶段碳排放分担 系数； 所述的碳排放基本参数，包括发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度、各种材料碳排 放强度和碳排放交易价格。
[0012] 所述的风力发电收益分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量，先进行风 力年发电量分析，计算出风力年发电量，再利用风力年发电量和发电侧碳排放强度进行风 力发电低碳收益分析，计算出风力发电年低碳收益。
[0013] 所述的风力发电成本分析模块，利用风机制造地与风电场距离、风机各组件总重 量、风机制造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风电场施工阶段耗 能、发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度和各种材料碳排放强度，先进行初始碳投资成 本分析，计算出初始碳投资成本，再利用初始碳投资成本和风力发电维护阶段碳排放量分 担系数进行运行维护阶段碳成本分析，得出运行维护阶段碳成本，然后利用初始碳投资成 本和运行维护阶段碳成本进行风力发电低碳成本分析，计算出风力发电年低碳成本。
[0014] 所述的网损改善效益分析模块，利用发电侧碳排放强度、网络拓扑图、网络设备参 数、典型日负荷曲线和风机典型日出力曲线，进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善 年低碳效应。
[0015] 所述的备用容量成本分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量 系数和发电侧碳排放强度，进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本。
[0016] 本实施例拟以IEEE14节点为例，在某区建造 IOMW风电场，当地负荷为260MW，投 资为1亿元，分5年投资完成，回收期为20年。该地区为为第3类风区，风电利用小时数为 2214h。假设风机总重量为1648t，从风机制造地到风电场距离300km，运输碳排放强度g为 0.1553 kg/fkm。风力系统维护阶段碳排放量分担系数(风力系统维护阶段碳排放量占初 始碳投资的比例)为5%。电网为风力发电提供备用的备用容量系数为0.25。发电侧碳排放 强度取2007年全国发电侧CO 2排放因子为0. 76kg/kW · h，碳排放交易价格为22元/t。
[0017] 表1所有风机生产阶段所需主要材料用量与碳排放系数
【权利要求】
1. 一种并网风力发电的低碳效益分析系统，其特征在于：包括：基础数据采集模块，风 力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析 模块，风力发电低碳效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块；其中： 所述的基础数据采集模块，获取待分析的风力发电工程基本参数，包括网架结构参数、 风力发电参数W及碳排放基本参数； 所述的风力发电收益分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基 本参数，进行风力年发电量分析和风力发电低碳收益分析，计算出风力发电年低碳收益； 所述的风力发电成本分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基 本参数，进行初始碳投资成本分析、运行维护阶段碳成本分析和发电低碳成本分析，计算出 风力发电年低碳成本； 所述的网损改善效益分析模块，利用基础数据采集模块中的网架结构参数、风力发电 参数W及碳排放基本参数，进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善年低碳效应； 所述的备用容量分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参 数，进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本； 所述的风力发电低碳效益分析模块，利用风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、 网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电低碳效应分析，计算出风力发电 综合低碳效应年值； 所述的风力发电碳排放补偿时间分析模块，利用初始碳投资成本，风力发电年低碳收 益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电碳排 放补偿时间分析，计算出风力发电碳排放补偿时间。
2. 根据权利要求1所述的并网风力发电的低碳效益分析系统，其特征在于：所述网架 结构参数，包括网络拓扑图，网络设备参数和典型日负荷曲线； 所述风力发电参数，包括风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数、风电场施 工阶段耗能、风机制造地与风电场距离、风机典型日出力曲线、风机各组件总重量、风机制 造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风力发电维护阶段碳排放分担 系数； 所述的碳排放基本参数，包括发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度、各种材料碳排 放强度和碳排放交易价格。
3. 根据权利要求2所述的并网风力发电的低碳效益分析系统，其特征在于：所述的风 力发电收益分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量，先进行风力年发电量分析， 计算出风力年发电量，再利用风力年发电量和发电侧碳排放强度进行风力发电低碳收益分 析，计算出风力发电年低碳收益。
4. 根据权利要求2所述的并网风力发电的低碳效益分析系统，其特征在于：所述的风 力发电成本分析模块，利用风机制造地与风电场距离、风机各组件总重量、风机制造所需主 要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风电场施工阶段耗能、发电侧碳排放强 度、交通运输碳排放强度和各种材料碳排放强度，先进行初始碳投资成本分析，计算出初始 碳投资成本，再利用初始碳投资成本和风力发电维护阶段碳排放量分担系数进行运行维护 阶段碳成本分析，得出运行维护阶段碳成本，然后利用初始碳投资成本和运行维护阶段碳 成本进行风力发电低碳成本分析，计算出风力发电年低碳成本。
5. 根据权利要求2所述的并网风力发电的低碳效益分析系统，其特征在于：所述的网 损改善效益分析模块，利用发电侧碳排放强度、网络拓扑图、网络设备参数、典型日负荷曲 线和风机典型日出力曲线，进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善年低碳效应。
6. 根据权利要求2所述的并网风力发电的低碳效益分析系统，其特征在于：所述的备 用容量成本分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数和发电侧碳排 放强度，进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本。
【文档编号】G06Q10/04GK104463377SQ201410845539
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】方陈, 罗凤章, 时珊珊, 米肇丰, 雷珽, 刘舒 申请人:国网上海市电力公司