風(fēng)發(fā)電運(yùn)行效益的探討

譚洋

摘 要：隨著全球氣候問題和能源危機(jī)的出現(xiàn)，為了提高能源供應(yīng)安全、積極面對氣候變暖問題、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，各國開始大力發(fā)展可再生能源發(fā)電。本文從風(fēng)力發(fā)電的原理入手，敘述了風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響；分析風(fēng)力發(fā)電的成本結(jié)構(gòu)，建立成本計(jì)算模型；通過建立經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型，從環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益兩方面，分析風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行效益。

關(guān)鍵詞：能源危機(jī)；風(fēng)電場；成本；效益分析

1.1 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量為63.01GW，創(chuàng)歷史新高，截至2015年底，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到432.42GW。表1-1給出了2008年至2015年的全球新增及累積風(fēng)電裝機(jī)容量及其增長率統(tǒng)計(jì)情況。

2 風(fēng)力發(fā)電的成本分析

風(fēng)電項(xiàng)目是一項(xiàng)工程量大，涉及專業(yè)范圍廣發(fā)的工程建設(shè)項(xiàng)目，其建設(shè)必須按照一定的工程建設(shè)流程進(jìn)行。

風(fēng)電場的成本主要是分為建設(shè)成本和運(yùn)營成本。其中建設(shè)成本主要是有上述的風(fēng)電場建設(shè)過程中所產(chǎn)生成本，包括前期的選址測算成本、工程建設(shè)成本、后期的維護(hù)運(yùn)營成本，以及其中產(chǎn)生的不確定性成本等，相比較現(xiàn)在的火力發(fā)電廠建設(shè)而言，風(fēng)電場的建設(shè)比較具有競爭力，一是來自風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電場建設(shè)的成本逐年降低。而是火力發(fā)電廠建設(shè)成本低，但是發(fā)電成本高昂，并且隨著節(jié)能減排的意識，火力發(fā)電廠的建設(shè)優(yōu)勢越來越低。

通過調(diào)查1981-2010年的風(fēng)電場建設(shè)成本，并且對2020年的成本進(jìn)行推算。風(fēng)電成本可謂一路降低。如圖3-2

風(fēng)電成本的研究我國從上世紀(jì)末期就開始，研究初期，我國研究主要從層次綜合分析法，主要是按照層次結(jié)構(gòu)，以某一個(gè)角度進(jìn)行成本分析測算。初期，我國建立了風(fēng)速分布模型，社會(huì)成本分析模型，單千瓦發(fā)電量模型。

3、風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境效益和社會(huì)效益

3.1風(fēng)電發(fā)電的環(huán)境效益

2016年底，根據(jù)美國能源局的報(bào)告，采用對比火力發(fā)電造成的環(huán)境的效益為依據(jù)，估算了風(fēng)電平均每千萬時(shí)對于環(huán)境污染物排放的方面的效益。據(jù)估計(jì)，風(fēng)電每億瓦時(shí)可以節(jié)省750-1000t二氧化碳的排放量，可以節(jié)省二氧化硫7.5-10t，氮氧化物3-5噸。據(jù)估計(jì)，中國在2020年，裝機(jī)容量可以到達(dá)20-30GW，年發(fā)電量約為可以達(dá)到400-600TWh，也就是說，我國在2020年，每年就可以減少二氧化碳的排放量2.4g*107-3.6g*107t的二氧化碳的排放，對我國環(huán)境的改善極具意義

3.2風(fēng)電與二氧化碳減排

分析風(fēng)電項(xiàng)目對于環(huán)境的效益，其主要是你分析相對于火力發(fā)電項(xiàng)目來說，風(fēng)電發(fā)電容量的提供，對于污染物二氧化碳排放的減少。風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)的意義很大程度上分擔(dān)現(xiàn)有的火力發(fā)電容量，改善環(huán)境。其中，最具有代表性和重量級最大就是二氧化碳的排放量。據(jù)國際各國政府的氣候?qū)ｉT委員會(huì)報(bào)告指出，在過去的20年里，人類的能源的利用劇增，燃燒一次化石能源滿足發(fā)展需求，由此產(chǎn)生大量的二氧化碳，其產(chǎn)生的二氧化碳總量占人類活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳總量的3/4。

3.3風(fēng)電與二氧化硫減排

煤炭的燃燒，尤其是不充分的燃燒，會(huì)造成大量的二氧化硫的排放。SO2是一種無色的氣體，并且具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，對人類的感官和生活環(huán)境都有非常大的影響和毒害作用，是大氣的污染物之一。自然界中也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，但是數(shù)量有限，一般為火山噴發(fā)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生，產(chǎn)生原因?yàn)樽匀唤缁茉吹娜紵?/p>

3.4 風(fēng)電與其他排放污染物的效益

火力發(fā)電的污染物的排放主要是二氧化碳和二氧化硫，二氧化碳是所有工業(yè)企業(yè)都會(huì)排放的溫室氣體，二氧化硫是火力發(fā)電排放的首要污染物，占比達(dá)到我國國內(nèi)工業(yè)排放量的50%以上，嚴(yán)重危害生存環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。火力發(fā)電還有其他污染物的排放，比如氧化氮、一氧化碳、粉煤灰、工業(yè)廢水、粉煤灰、懸浮顆粒物等，造成霧霾或者其他的生態(tài)現(xiàn)象。

由此可見，在污染物的排放控制上，風(fēng)電項(xiàng)目具有局對的優(yōu)勢，運(yùn)行發(fā)電的過程幾乎不產(chǎn)生任何的污染物的排放，對環(huán)境具有良好的保護(hù)作用。

4、結(jié)論

風(fēng)電作為清潔的二次能源利用，其價(jià)值的體現(xiàn)還在于對能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在量化處理上就是風(fēng)電的環(huán)境價(jià)值體現(xiàn)了對于環(huán)境保護(hù)的貨幣化處理。在不引入外部成本的概念下，火力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)成本要比風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)成本要低，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電的技術(shù)和設(shè)備的限制，造成這部分成本的增高。但是考慮外部成本，引入環(huán)境成本，風(fēng)電建設(shè)的意義和效益要明顯的高于火力發(fā)電廠。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院）