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解鎖西北地區(qū) “光熱 + 光伏” 項目:投資收益優(yōu)化全攻略

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:《電力勘測設(shè)計》 發(fā)布時間:2025-02-17 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:

摘要:光熱項目已不再享受財政補貼,但源網(wǎng)荷儲項目開發(fā)成本仍處于較高水平,項目整體經(jīng)濟性成為制約立項的重要因素。本文以西北地區(qū)某大型風(fēng)光基地“光熱+光伏”一體化項目為例,提出改進項目收益的三個優(yōu)化方案,采用“有無對比”的方法,計算各方案增量凈現(xiàn)值率,選擇最優(yōu)方案。

引言

由于光伏發(fā)電受季節(jié)、晝夜、天氣變化等氣象條件影響,發(fā)電量存在一定間歇性?!笆奈濉蹦茉匆?guī)劃中提出推動光熱發(fā)電與風(fēng)電、光伏融合發(fā)展,在“雙碳”背景下西北地區(qū)建設(shè)大型風(fēng)光基地成為近期熱點,通過光熱與光伏等清潔能源配套建設(shè)源網(wǎng)荷儲一體化項目,利用光熱輸出穩(wěn)定的優(yōu)勢和儲能電站的調(diào)節(jié)能力,可以有效補償光伏發(fā)電的出力,彌補光伏“看天吃飯”的不足,提高光資源利用率,實現(xiàn)多種電源形式互補運行。

“光熱+新能源”模式中光熱通過合理利用光伏棄電,進行熔融鹽電加熱,將能量存儲在儲熱系統(tǒng)中,根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度調(diào)節(jié)機組出力,充分發(fā)揮光熱的儲能調(diào)節(jié)能力和電網(wǎng)系統(tǒng)支撐能力,提升新能源發(fā)電的穩(wěn)定性及可靠性。同時預(yù)留遠景設(shè)計空間,可采取市場化交易,購入其他電站棄電,進而提高地區(qū)整體新能源消納比例,構(gòu)建清潔高效的新型電力系統(tǒng)。

目前對于“光熱+光伏”項目的研究方向,主要有基于數(shù)學(xué)優(yōu)化的仿真程序,提出高比例新能源系統(tǒng)發(fā)展的思路,光熱電站的電加熱器優(yōu)化模型,聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化模型,以系統(tǒng)運行效益最優(yōu)為目標(biāo),建立模糊的多目標(biāo)優(yōu)化模型,光熱電站的容量選取和最優(yōu)配置。當(dāng)前光熱建設(shè)及運維成本高,項目整體經(jīng)濟性成為制約源網(wǎng)荷儲項目中光熱配置的最大因素。此類項目可研階段主流設(shè)計思路主要為增大光伏配置比例,利用光伏的低建設(shè)成本、低運營成本的優(yōu)勢,彌補光熱經(jīng)濟性不足的劣勢,提高項目整體收益。故利用數(shù)學(xué)模型研究電站最優(yōu)容量配置是當(dāng)前研究熱點,而源網(wǎng)荷儲一體化項目的投資收益優(yōu)化研究較少涉及。

本文基于以上研究,以西北地區(qū)某風(fēng)光大基地項目為例,以凈現(xiàn)值率為測算指標(biāo),研究提高“光熱+光伏”項目收益的方法,分析各方案投入產(chǎn)出,并以凈現(xiàn)值率高低為判斷標(biāo)準(zhǔn),選擇最優(yōu)方案,為大型源網(wǎng)荷儲項目優(yōu)化設(shè)計提供參考。

投資收益研究

凈現(xiàn)值率(net present value rate,NPVR),又稱凈現(xiàn)值指數(shù),是以項目全壽命周期現(xiàn)金流作為對象,根據(jù)已設(shè)定的折現(xiàn)率求得的項目計算期的凈現(xiàn)值與其投資現(xiàn)值的比率,是動態(tài)投資收益指標(biāo)。不同于凈現(xiàn)值這一絕對指標(biāo)只能衡量項目為企業(yè)帶來超額盈利的數(shù)額,凈現(xiàn)值率的經(jīng)濟學(xué)含義是指單位投資所能帶來的凈現(xiàn)值,可以反映項目單位投資盈利能力,即有限投資能產(chǎn)生的最大價值。反映了方案無風(fēng)險收益效率,可評價項目的盈利性,也可用于比較方案的投資效率。用于投資額不等的項目比較時,該項指標(biāo)彌補凈現(xiàn)值、收益率等指標(biāo)未考慮項目投資額大小的不足,可考察投資的利用效率,便于對標(biāo)同行業(yè)其他企業(yè)的投資收益,用于投資策略改進。將凈現(xiàn)值率作為評價指標(biāo),有利于約束企業(yè)投資資金,提高資源利用率,防止企業(yè)為追求超額盈利盲目鋪攤子,更加契合企業(yè)經(jīng)營發(fā)展目標(biāo)。故本項目應(yīng)用凈現(xiàn)值率進行項目投資收益優(yōu)化研究。

凈現(xiàn)值率NPVR的計算公式如下:


凈現(xiàn)值率的優(yōu)勢可用于評價運營期不同的對比方案:設(shè)方案的運營期為n,分析期為N,在分析期中方案的周期數(shù)為α,則N=α·N。

設(shè)分析期的凈現(xiàn)值率為NPVP(N),運營期的凈現(xiàn)值率為NPVP(n),則:


由以上公式可知,方案運營期內(nèi)的凈現(xiàn)值率始終等于分析期的凈現(xiàn)值率,即當(dāng)各方案的運營期不同時,仍可用凈現(xiàn)值率作為測算指標(biāo)評價方案的收益。

算例分析

2.1 項目概況

截至2022年,項目所在省份總裝機容量44 680 MW,其中風(fēng)電裝機9 720 MW,光伏及光熱裝機18 420 MW,新能源項目裝機占比62.98%。項目所在地區(qū)由于風(fēng)光資源優(yōu)質(zhì),新能源項目裝機占比高達98%?!笆奈濉逼陂g除已建在建項目外,光電可開發(fā)容量為1.57億kW(含光熱150萬kW)。本項目屬于該地區(qū)風(fēng)光大基地項目,基地年太陽輻射量為1 790.11 kWh/m2,附近已建成多個光儲、光熱電站,項目光資源條件及交通運輸條件較好。

本項目總裝機容量1 000 MW,其中光熱裝機容量為100 MW,光伏交流側(cè)裝機容量為900 MW,符合光熱與光伏容量1∶9的最優(yōu)配置。通過合理調(diào)節(jié)日間熔融鹽吸收功率,在春、秋、冬三季,可進一步減少光伏棄電率。本項目建設(shè)范圍為光熱及光伏電站,配套升壓站及外送線路由國網(wǎng)出資建設(shè)?;窘?jīng)濟參數(shù)見表1所列。

表1 項目財務(wù)評價邊界條件數(shù)據(jù)表


由以上邊界條件,根據(jù)《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)(第三版)》的計算原則,可得項目資本金內(nèi)部收益率為5.56%,資本金財務(wù)凈現(xiàn)值為1 270.84萬元。

2.2 提升項目收益策略研究

提升項目收益可從以下三個方面展開:

1)優(yōu)化光熱設(shè)計方案,提高光熱發(fā)電量,利用光熱高電價優(yōu)勢,提升項目整體發(fā)電效益;

2)從項目整體運維角度出發(fā),考慮項目自身能源供給模式,充分利用源網(wǎng)荷儲項目中棄光等未利用能源,降低運營期外購電成本;

3)提高光伏發(fā)電收益,合理設(shè)置光熱和新能源的容量配比,利用光伏低運維成本優(yōu)勢,增大光伏容配比,提高直流側(cè)發(fā)電量,最終降低度電成本,提升發(fā)電效益,提高源網(wǎng)荷儲項目整體收益率。

基于以上提升項目投資收益方法,設(shè)計如下優(yōu)化方案:

1)增加鏡場面積,增加光熱集熱和儲熱容量,建立鏡場面積、投資、發(fā)電量、收益率四者之間的函數(shù)關(guān)系,選擇最優(yōu)鏡場面積,提高光熱發(fā)電量;

2)提高電加熱器功率,充分利用白天光伏棄電加熱熔融鹽,延長儲熱時長,提高光熱發(fā)電量,同時拉高綜合電價,減少運營期外購電費。

通過增加較少的投資,換取更高的收益;

3)提高光伏容配比,增加光伏發(fā)電量,用光伏較高的收益補貼光熱較高的運維費用支出。

2.3 方案比選

本文采用“有無對比”的方法,計算方案改進所需投資,分析改進后項目全壽命周期內(nèi)的現(xiàn)金流量。

1)方案一

本項目現(xiàn)有方案為45萬m2鏡場,可將鏡場擴大至80萬m2,新增定日鏡設(shè)備及安裝費25 600萬元,新增鏡場電纜400萬元,新增建設(shè)場地征用及清理費350萬元。每年新增運維費用180萬元,光熱年上網(wǎng)電量新增9 600萬kWh,年發(fā)電收入增加3 117萬元。

2)方案二

本項目光熱部分現(xiàn)有方案為配置10 MW電加熱器,可調(diào)整為80 MW電加熱器,充分利用光伏棄電。由此增加電加熱器設(shè)備費3 800萬元;增加熔融鹽量,由此增加設(shè)備費1 420萬元;增加廠內(nèi)35 kV電纜及35 kV開關(guān)柜,由此增加電纜安裝及材料費720萬元,增加開關(guān)柜設(shè)備費135萬元;光熱年上網(wǎng)電量新增1 700萬kWh,年發(fā)電收入增加552萬元,利用光伏棄電補充光熱廠用電,年外購電量由6.18 GWh下降至1.37 GWh,年外購電費下降172萬元。

3)方案三

本項目現(xiàn)有方案為容配比1∶1.2,可調(diào)整為容配比1∶1.3,新增光伏部分靜態(tài)投資3.4億元,新增建設(shè)場地征用及清理費1 800萬元。光伏年上網(wǎng)電量新增18 200萬kWh,年發(fā)電收入增加4 144萬元。

通過對以上方案進行全壽命周期現(xiàn)金流量分析,各方案財務(wù)評價參數(shù)見表2所列。

表2 各方案財務(wù)評價參數(shù)表


根據(jù)投資方設(shè)定的開發(fā)建設(shè)項目可接受的最低標(biāo)準(zhǔn)收益水平,資本金基準(zhǔn)收益率設(shè)定為5.5%。

根據(jù)以上條件,可得三個方案的財務(wù)指標(biāo)見表3所列。

表3 各方案財務(wù)指標(biāo)匯總表


對以上三個方案進行財務(wù)分析,可知方案一收益率5.94%,增量凈現(xiàn)值為8 658萬元,凈現(xiàn)值率33.76%,方案二收益率5.68%,增量凈現(xiàn)值為2 647萬元,凈現(xiàn)值率44.77%,方案三收益率6.04%,增量凈現(xiàn)值為11 142萬元,凈現(xiàn)值率31.98%。方案三收益率最高,凈現(xiàn)值最大,增量投資最大,而凈現(xiàn)值率較低,說明單位投資產(chǎn)生的收益較低;方案二收益率最低,凈現(xiàn)值最小,增量投資最小,而凈現(xiàn)值率較高,說明單位投資產(chǎn)生的收益較高。在投資有限的情況下,考慮投資機會成本,選擇方案二較為合理。

該方案優(yōu)化思路為提高電加熱器功率,增加光熱電站儲熱時長,增強光熱機組的調(diào)峰能力,減少光伏棄電率,提高光熱系統(tǒng)總發(fā)電量。由實測數(shù)據(jù),本項目運營期內(nèi)每天儲熱時長增加1 h,新增投資為6 075萬元,增量凈現(xiàn)值為2 647萬元,凈現(xiàn)值率最高,為經(jīng)濟性最優(yōu)方案。且增加電加熱器功率的方案選擇符合政策傾向,《“十四五”能源規(guī)劃》中提出推進長時儲熱型光熱發(fā)展,該省能源局《關(guān)于征求加快“十四五”光熱發(fā)電項目建設(shè)政策措施意見建議的函》中提到的鼓勵配置大功率電制熱設(shè)備加熱熔鹽。故本項目推薦選擇方案二作為提高項目投資收益的優(yōu)化方案。

結(jié)語

本文以西北地區(qū)某大型風(fēng)光基地“光熱+光伏”一體化項目為例,提出提高項目收益的三個優(yōu)化方案,采用“有無對比”的方法,計算各方案增量凈現(xiàn)值率。在新增投資有限的情況下,經(jīng)判斷增大電加熱器功率,充分利用光伏棄電為提高收益的最優(yōu)策略,該方案選擇符合政策傾向,經(jīng)濟性最佳。

光熱項目相較其他類型發(fā)電項目,投資及運維費用較高,但由于其較好的調(diào)節(jié)能力,可以有效彌補其他新能源發(fā)電項目的不足,提高風(fēng)、光資源利用率,實現(xiàn)多種電源形式互補運行。在“雙碳”背景下,西北地區(qū)的大型風(fēng)光基地配置光熱已成為近期熱點,源網(wǎng)荷儲一體化運行對項目建設(shè)單位及咨詢設(shè)計方也提出了更高要求,雙方應(yīng)持續(xù)優(yōu)化方案,結(jié)合當(dāng)?shù)仉娏肯{情況,通過加裝電加熱器等二次能源利用設(shè)備,充分利用棄光等能源,獲取更高投資收益。

本文研究內(nèi)容屬于融資后財務(wù)分析,其財務(wù)指標(biāo)受利率、還款年限、還款方式等多項因素影響,后續(xù)研究可以圍繞源網(wǎng)荷儲項目一體化運營模式,及全壽命周期的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益等方面,進一步研究多目標(biāo)決策問題。

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