風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿Ρ确治?/h1>
2020-12-09 21:27張飛王明志
中國電氣工程學(xué)報 2020年8期 關(guān)鍵詞：火力發(fā)電
張飛 王明志
摘要：當(dāng)前，在社會快速發(fā)展過程中，對于能源資源的需求日益增加，然而當(dāng)前實際情況是全球能源資源緊缺，環(huán)境污染嚴(yán)重，所以為了推動社會和諧發(fā)展，應(yīng)該積極研發(fā)新能源。對此，本文簡單介紹風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電，并分析兩者成本以及構(gòu)建相應(yīng)經(jīng)濟(jì)模型，最終得出風(fēng)能發(fā)電前景更加樂觀，具有良好發(fā)展?jié)摿Y(jié)論。
關(guān)鍵詞：風(fēng)能發(fā)電;火力發(fā)電;發(fā)展?jié)撃?/p>
前言：當(dāng)前，我國電力供應(yīng)主要以火力發(fā)電為主，然而在城市污染問題不斷加重，人們環(huán)保意識持續(xù)增強(qiáng)背景下，社會與政府對綠色能源利用開始有所重視，希望可以借助一種對環(huán)境沒有危害的能源進(jìn)行發(fā)電。所以風(fēng)能開始走進(jìn)人們視野，然而我國在此方面的研究時間較短，受到成本以及發(fā)電穩(wěn)定性等方面影響，使得風(fēng)能發(fā)電無法廣泛普及。雖然風(fēng)能發(fā)電的弊端較多，然而其具有發(fā)展空間大以及污染小等優(yōu)勢[1]。
1 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電簡介
1.1風(fēng)能發(fā)電
對于風(fēng)能發(fā)電，即將風(fēng)能通過風(fēng)電機(jī)組以及其他風(fēng)電裝置對風(fēng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化。風(fēng)能具有可再生、清潔等特點(diǎn)，風(fēng)能被認(rèn)為是即將實施的重要可再生能源。在古代人們就開始借助風(fēng)能開展生產(chǎn)活動，例如風(fēng)車，能夠?qū)︼L(fēng)能進(jìn)行機(jī)械能轉(zhuǎn)化，促使人們生活更加方便。同時風(fēng)能資源非常豐富，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，地球可利用風(fēng)能是10倍可開發(fā)的水能[2]。目前大多數(shù)風(fēng)電廠的經(jīng)驗都是基于陸上安裝的，但是，未來風(fēng)電的發(fā)展方向主要是海上方向，在2015年的“Energy [R]evolution”預(yù)測中，2050年歐洲將有148GW的海上風(fēng)機(jī)投入運(yùn)營;2030年美國的風(fēng)機(jī)裝機(jī)量將到達(dá)22GW，到2050年將增加到86GW; 由Energy Resources Institute of India制定的2050年印度海上風(fēng)電裝機(jī)容量可能達(dá)到170GW[3];而中國到2050年海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到200GW.
1.2火力發(fā)電
該發(fā)電形式主要借助天然氣、石油、煤等液體、固體等燃料的燃燒熱量，使發(fā)電機(jī)組獲得能量并運(yùn)轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)。我國各個發(fā)電類型中，火力發(fā)電研究時間最長，同時也是我國重要發(fā)電形式。然而近些年因為自然環(huán)境污染情況日益嚴(yán)重，所以火力發(fā)電由于其消耗大量資源、嚴(yán)重破壞環(huán)境以及利用效率低等被人們所詬病。
2 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電經(jīng)濟(jì)模型
2.1風(fēng)能發(fā)電成本與經(jīng)濟(jì)模型
（1）風(fēng)能發(fā)電成本
其主要涵蓋并網(wǎng)投資、風(fēng)力運(yùn)營以及固定三方面成本。運(yùn)營費(fèi)用主要涵蓋電機(jī)組運(yùn)行成本與維護(hù)成本，同時還有提倡維護(hù)、保險等成本費(fèi)用。固定成本通常為風(fēng)電機(jī)組費(fèi)用。對于大規(guī)模風(fēng)能開發(fā)利用，還需要承擔(dān)并網(wǎng)成本以及并網(wǎng)之后相關(guān)問題。
（2）風(fēng)能發(fā)電費(fèi)用經(jīng)濟(jì)模型
為了了解風(fēng)能發(fā)電情況需要構(gòu)建相關(guān)經(jīng)濟(jì)模型[3]。
其中，F(xiàn)w為年固定投資費(fèi)用;Mw代表維護(hù)成本;Q代表風(fēng)電裝機(jī)容量;Qw代表運(yùn)營費(fèi)用;W代表發(fā)電總量;ICDM代表相關(guān)部門在清潔能源方面的補(bǔ)償;代表發(fā)電自用率。并且Fw=，代表等額資金回收系數(shù)，I代表項目初始投資費(fèi)用。結(jié)合某風(fēng)能電場具體情況，分析計算其成本因素靈敏程度，見下表。
2.2火力發(fā)電成本與經(jīng)濟(jì)模型
（1）火力發(fā)電成本
其主要由固定費(fèi)用、變動成本、投資回報以及其他費(fèi)用四部分構(gòu)成。固定成本主要涵蓋職工工資、機(jī)組磨損折舊、繼續(xù)運(yùn)用以及其他費(fèi)用構(gòu)成。變動成本主要涵蓋燃料費(fèi)以及水電費(fèi)用等。對于固定成本，新建火電站機(jī)械磨損費(fèi)用會更大。對于變動費(fèi)成本，員工工資呈上升趨勢，同時政府在火電廠所收取的排污等費(fèi)用也呈現(xiàn)增加趨勢。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示2003年—2013年期間，火電廠向政府繳納的排污費(fèi)用增加3倍。同時煤價也會影響火電廠發(fā)電成本，并且燃煤成本在總發(fā)電成本中的比重高達(dá)60%。然而近些年在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，職工勞務(wù)費(fèi)用出現(xiàn)較大幅度增長，同時由于我國煤炭開采過程的機(jī)械化程度較低，基本上依賴人工開采，因此煤炭價格持續(xù)上升，然而電價并未隨之增長，使得火電企業(yè)整體運(yùn)營成本增加。
（2）經(jīng)濟(jì)模型
為了對火電企業(yè)運(yùn)行和價格機(jī)制加以了解，需要構(gòu)建相關(guān)模型。
其中，V代表與活力發(fā)現(xiàn)存在聯(lián)系的變動成本;F為固定成本;Q代表上網(wǎng)電量。
1度電固定費(fèi)用標(biāo)識為Cf，計算公式如下：Cf=F/Q。其中Q代表年預(yù)計電量;F代表年固定費(fèi)用預(yù)計值
單位電量成本是CF，計算公式如下：CF=IF+T+Cc。其中，T代表其他成本;Cc代表燃煤成本;IF代表動態(tài)投資成本。IF計算公式為：
其中，代表自用電比率;代表電價比率;n代表設(shè)備一年內(nèi)實際工作時間（h）;代表等額還款系數(shù)。
按照上述公式，同時根據(jù)某火電廠具體情況，計算其活力發(fā)現(xiàn)成本因素靈敏度。見下表。
結(jié)語：通過以上計算數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，風(fēng)能發(fā)電和火力發(fā)電均具有獨(dú)特優(yōu)越性，然而以總體角度分析，風(fēng)能發(fā)電前景更加樂觀，具有良好發(fā)展?jié)摿ΑＫ?，政府與電力企業(yè)應(yīng)該加大風(fēng)力研究，以不斷提高風(fēng)能發(fā)電穩(wěn)定性，保證風(fēng)能發(fā)電能夠得到全面普及，進(jìn)而實現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔡藝. 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿Ρ妊芯縖J]. 中國科技縱橫， 2019（01）：158-159.
[2]李濤. 風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境價值分析[J]. 環(huán)境與發(fā)展， 2017，137（10）：55+57.
[3]TERI; WWF. The Energy Report—India 100% Renewable Energy by 2050.
[4]王軍昌. 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿Ρ妊芯縖J]. 電子制作， 2015， （02）：232-232，233.
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1 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電簡介
1.1風(fēng)能發(fā)電
對于風(fēng)能發(fā)電，即將風(fēng)能通過風(fēng)電機(jī)組以及其他風(fēng)電裝置對風(fēng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化。風(fēng)能具有可再生、清潔等特點(diǎn)，風(fēng)能被認(rèn)為是即將實施的重要可再生能源。在古代人們就開始借助風(fēng)能開展生產(chǎn)活動，例如風(fēng)車，能夠?qū)︼L(fēng)能進(jìn)行機(jī)械能轉(zhuǎn)化，促使人們生活更加方便。同時風(fēng)能資源非常豐富，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，地球可利用風(fēng)能是10倍可開發(fā)的水能[2]。目前大多數(shù)風(fēng)電廠的經(jīng)驗都是基于陸上安裝的，但是，未來風(fēng)電的發(fā)展方向主要是海上方向，在2015年的“Energy [R]evolution”預(yù)測中，2050年歐洲將有148GW的海上風(fēng)機(jī)投入運(yùn)營;2030年美國的風(fēng)機(jī)裝機(jī)量將到達(dá)22GW，到2050年將增加到86GW; 由Energy Resources Institute of India制定的2050年印度海上風(fēng)電裝機(jī)容量可能達(dá)到170GW[3];而中國到2050年海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到200GW.
1.2火力發(fā)電
該發(fā)電形式主要借助天然氣、石油、煤等液體、固體等燃料的燃燒熱量，使發(fā)電機(jī)組獲得能量并運(yùn)轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)。我國各個發(fā)電類型中，火力發(fā)電研究時間最長，同時也是我國重要發(fā)電形式。然而近些年因為自然環(huán)境污染情況日益嚴(yán)重，所以火力發(fā)電由于其消耗大量資源、嚴(yán)重破壞環(huán)境以及利用效率低等被人們所詬病。
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其中，F(xiàn)w為年固定投資費(fèi)用;Mw代表維護(hù)成本;Q代表風(fēng)電裝機(jī)容量;Qw代表運(yùn)營費(fèi)用;W代表發(fā)電總量;ICDM代表相關(guān)部門在清潔能源方面的補(bǔ)償;代表發(fā)電自用率。并且Fw=，代表等額資金回收系數(shù)，I代表項目初始投資費(fèi)用。結(jié)合某風(fēng)能電場具體情況，分析計算其成本因素靈敏程度，見下表。
2.2火力發(fā)電成本與經(jīng)濟(jì)模型
（1）火力發(fā)電成本
其主要由固定費(fèi)用、變動成本、投資回報以及其他費(fèi)用四部分構(gòu)成。固定成本主要涵蓋職工工資、機(jī)組磨損折舊、繼續(xù)運(yùn)用以及其他費(fèi)用構(gòu)成。變動成本主要涵蓋燃料費(fèi)以及水電費(fèi)用等。對于固定成本，新建火電站機(jī)械磨損費(fèi)用會更大。對于變動費(fèi)成本，員工工資呈上升趨勢，同時政府在火電廠所收取的排污等費(fèi)用也呈現(xiàn)增加趨勢。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示2003年—2013年期間，火電廠向政府繳納的排污費(fèi)用增加3倍。同時煤價也會影響火電廠發(fā)電成本，并且燃煤成本在總發(fā)電成本中的比重高達(dá)60%。然而近些年在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，職工勞務(wù)費(fèi)用出現(xiàn)較大幅度增長，同時由于我國煤炭開采過程的機(jī)械化程度較低，基本上依賴人工開采，因此煤炭價格持續(xù)上升，然而電價并未隨之增長，使得火電企業(yè)整體運(yùn)營成本增加。
（2）經(jīng)濟(jì)模型
為了對火電企業(yè)運(yùn)行和價格機(jī)制加以了解，需要構(gòu)建相關(guān)模型。
其中，V代表與活力發(fā)現(xiàn)存在聯(lián)系的變動成本;F為固定成本;Q代表上網(wǎng)電量。
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其中，代表自用電比率;代表電價比率;n代表設(shè)備一年內(nèi)實際工作時間（h）;代表等額還款系數(shù)。
按照上述公式，同時根據(jù)某火電廠具體情況，計算其活力發(fā)現(xiàn)成本因素靈敏度。見下表。
結(jié)語：通過以上計算數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，風(fēng)能發(fā)電和火力發(fā)電均具有獨(dú)特優(yōu)越性，然而以總體角度分析，風(fēng)能發(fā)電前景更加樂觀，具有良好發(fā)展?jié)摿ΑＫ?，政府與電力企業(yè)應(yīng)該加大風(fēng)力研究，以不斷提高風(fēng)能發(fā)電穩(wěn)定性，保證風(fēng)能發(fā)電能夠得到全面普及，進(jìn)而實現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。
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[1]蔡藝. 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿Ρ妊芯縖J]. 中國科技縱橫， 2019（01）：158-159.
[2]李濤. 風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境價值分析[J]. 環(huán)境與發(fā)展， 2017，137（10）：55+57.
[3]TERI; WWF. The Energy Report—India 100% Renewable Energy by 2050.
[4]王軍昌. 風(fēng)能發(fā)電與火力發(fā)電的發(fā)展?jié)摿Ρ妊芯縖J]. 電子制作， 2015， （02）：232-232，233.
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