光、风能源利用经济效益
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时间：2017-09-21
一、概述
新疆南疆塔里木盆地属于暖温带气候，太阳年总辐射量达575～627 kj/cm，年日照约3000h，光能能源充沛。年均气温为9℃～11℃，气候干燥，地表植被覆盖率低，昼夜温差大造成多风沙和浮尘天气，风能资源也很充沛。随着近些年装备技术的发展成熟，发电设备进一步小型化，发电量进一步提高，光、风能已有广泛的应用。
二、新疆南疆地区光、风能应用情况分析
针对新疆南疆偏远地区架设电网不经济的问题，利用塔里木盆地光照时间长、风况好的优势，积极推广应用光、风能发电技术和储能技术，并现场实施200次，取得较好的效果。
如A区位于某县城以南105公里，在沙漠公路87 公里以东18 公里左右处，由于该区距离电网离较远且处于胡杨林保护核心区域，不具备架设电力线路条件。建站前该地区供电方式按租赁方式使用1台120kW燃气内燃发电机组提供电源，天然气气源来自井场自产气。现场用电负荷主要是仪表自动化和远程监控系统，实际用电量较小，存在“大马拉小车”现象。
通过建设了一套12千瓦太阳能发电和2千瓦风力发电系统，形成了以光伏发电为主，风力发电为辅，特殊条件下可临时使用天然气发电机提供电源的小型风光互补离网型发电站。本系统由光伏组件，风力发电机、风光互补控制器，逆变器，蓄电池等部分组成。太阳电池组件在太阳光的照射下产生直流电流；而充电控制器则协调太阳能电池板、蓄电池和负载的工作，具有自动防止太阳能光伏系统的储能蓄电池过充电和过放电的功能。蓄电池在系统中的作用就是存储能量，还能对系统起着调节电量、稳定输出的作用。逆变器的作用是将蓄电池的直流电转变为适合负载使用的正弦波交流电，逆变器输出的交流电能进入配电柜；在配电柜内装有用于输出控制、过流保护、防雷保护等器件。
当由于天气原因电站不满足风光发电条件，蓄电池电压低于198V时，启动备用发电机组运行，通过整流充电机给蓄电池充电。当蓄电池组电压高于设定值230V时，可切断应急发电机，由光伏（或风电）提供。
風光互补电站正式投运， 目前电站设备运行正常，日常巡视用电系统电压能保持AC220V，可以满足用电需求，实际日发电能力约48千瓦时，现已累计发电量分别为167千瓦时。通过一个月的运行显示，风光互补系统试用较为成功，能够满足生产设施用电需要。
三、经济效益分析
经济适用性分析基于以下条件：
1.评价周期为15年。折现率采用企业三季度加权平均净资产收益率8.71%。评估使用的方法为折现现金流量法，不考虑税费影响因素。
2.该地区用电2KW。
3.配电分别按柴油发电机发电、燃气发电机发电、风光互补发电四种方案进行对比分析（属于胡杨林保护核心区域，因此不考虑建电力线）。
方案1：柴油机发电
采用柴油发电机发电，柴油发电机采用租赁方式。
（1）现金流入：柴油发电机发电现金流入为0万元。
（2）现金流出：柴油发电机发电现金流出主要为经营成本，经营成本主要包括设备租赁费、柴油消耗费用及值守人员人工费用。
① 年设备租赁费：30kW柴油发电机每年租赁费为13.28万元/台。② 年柴油消耗费用：30kW柴油发电机每年柴油消耗费用约为4升/小时*24小时*365天*7.5元/升=26.28万元。③ 年人工费用：每年人工费用按6万元/人×2人=12万元计算。
（3）财务净现值： 每年净收益为-51.56万元，财务净现值为-51.56*（P/A，8.71%，15）=-422.82万元。
方案2：燃气机发电
采用柴油发电机发电，燃气发电机采用租赁方式。
（1）现金流入：燃气发电机发电现金流入为0万元。（2）现金流出：燃气发电机发电现金流出主要为经营成本，经营成本主要包括设备租赁费、燃气消耗费用及值守人员人工费用。
① 年设备租赁费：24kW天然气发电机每年租赁费为13.8万元/台。② 年柴油消耗费用：24kW天然气发电机每年燃气消耗费用约为12方/小时*24小时*365天*1.02元/方=10.72万元。③年人工费用：每年人工费用按6万元/人×2人=12万元计算。
（3）财务净现值： 每年净收益为-36.52万元，财务净现值为-36.52*（P/A，8.71%，15）=-299.48万元。
方案3：风光互补发电
风光互补发电系统设备价格为28万元，土建费用17.5万元，安装费用7.5万元，总投资为53万元。
（1）现金流入：主要为回收固定资产余值，太阳能光伏发电设备折旧年限为15年，净残值率为3%，回收固定资产余值为1.6万元。
（2）现金流出：光伏发电现金流出主要包括建设投资及经营成本两部分，经营成本为系统维护费用。
年系统维护费用：包括光伏电池板清洁、发电设备维护，每年约2万元。
（3）财务净现值： 1.6*（P/F，8.71%，15）-2*（P/A，8.71%，15）-53=-68.94万元。
对三种常规配电方式进行经济性对比分析，风光储互补发电方案最为经济，效益最高。
且风光互补发电系统在有些站点应用较为成功，能够满足站点日常生产生活需要，且经济效益较为显著。
四、结论
新疆南疆地处西北偏远地带，电网覆盖较低，自然保护区较多，对于长期需要用电，用电量不大，用电必须恒定且有流动可能的站点，风光储互补发电方案最为经济，效益最高，充分利能够获得一定的经济价值。
新疆南疆塔里木盆地属于暖温带气候，太阳年总辐射量达575～627 kj/cm，年日照约3000h，光能能源充沛。年均气温为9℃～11℃，气候干燥，地表植被覆盖率低，昼夜温差大造成多风沙和浮尘天气，风能资源也很充沛。随着近些年装备技术的发展成熟，发电设备进一步小型化，发电量进一步提高，光、风能已有广泛的应用。
二、新疆南疆地区光、风能应用情况分析
针对新疆南疆偏远地区架设电网不经济的问题，利用塔里木盆地光照时间长、风况好的优势，积极推广应用光、风能发电技术和储能技术，并现场实施200次，取得较好的效果。
如A区位于某县城以南105公里，在沙漠公路87 公里以东18 公里左右处，由于该区距离电网离较远且处于胡杨林保护核心区域，不具备架设电力线路条件。建站前该地区供电方式按租赁方式使用1台120kW燃气内燃发电机组提供电源，天然气气源来自井场自产气。现场用电负荷主要是仪表自动化和远程监控系统，实际用电量较小，存在“大马拉小车”现象。
通过建设了一套12千瓦太阳能发电和2千瓦风力发电系统，形成了以光伏发电为主，风力发电为辅，特殊条件下可临时使用天然气发电机提供电源的小型风光互补离网型发电站。本系统由光伏组件，风力发电机、风光互补控制器，逆变器，蓄电池等部分组成。太阳电池组件在太阳光的照射下产生直流电流；而充电控制器则协调太阳能电池板、蓄电池和负载的工作，具有自动防止太阳能光伏系统的储能蓄电池过充电和过放电的功能。蓄电池在系统中的作用就是存储能量，还能对系统起着调节电量、稳定输出的作用。逆变器的作用是将蓄电池的直流电转变为适合负载使用的正弦波交流电，逆变器输出的交流电能进入配电柜；在配电柜内装有用于输出控制、过流保护、防雷保护等器件。
当由于天气原因电站不满足风光发电条件，蓄电池电压低于198V时，启动备用发电机组运行，通过整流充电机给蓄电池充电。当蓄电池组电压高于设定值230V时，可切断应急发电机，由光伏（或风电）提供。
風光互补电站正式投运， 目前电站设备运行正常，日常巡视用电系统电压能保持AC220V，可以满足用电需求，实际日发电能力约48千瓦时，现已累计发电量分别为167千瓦时。通过一个月的运行显示，风光互补系统试用较为成功，能够满足生产设施用电需要。
三、经济效益分析
经济适用性分析基于以下条件：
1.评价周期为15年。折现率采用企业三季度加权平均净资产收益率8.71%。评估使用的方法为折现现金流量法，不考虑税费影响因素。
2.该地区用电2KW。
3.配电分别按柴油发电机发电、燃气发电机发电、风光互补发电四种方案进行对比分析（属于胡杨林保护核心区域，因此不考虑建电力线）。
方案1：柴油机发电
采用柴油发电机发电，柴油发电机采用租赁方式。
（1）现金流入：柴油发电机发电现金流入为0万元。
（2）现金流出：柴油发电机发电现金流出主要为经营成本，经营成本主要包括设备租赁费、柴油消耗费用及值守人员人工费用。
① 年设备租赁费：30kW柴油发电机每年租赁费为13.28万元/台。② 年柴油消耗费用：30kW柴油发电机每年柴油消耗费用约为4升/小时*24小时*365天*7.5元/升=26.28万元。③ 年人工费用：每年人工费用按6万元/人×2人=12万元计算。
（3）财务净现值： 每年净收益为-51.56万元，财务净现值为-51.56*（P/A，8.71%，15）=-422.82万元。
方案2：燃气机发电
采用柴油发电机发电，燃气发电机采用租赁方式。
（1）现金流入：燃气发电机发电现金流入为0万元。（2）现金流出：燃气发电机发电现金流出主要为经营成本，经营成本主要包括设备租赁费、燃气消耗费用及值守人员人工费用。
① 年设备租赁费：24kW天然气发电机每年租赁费为13.8万元/台。② 年柴油消耗费用：24kW天然气发电机每年燃气消耗费用约为12方/小时*24小时*365天*1.02元/方=10.72万元。③年人工费用：每年人工费用按6万元/人×2人=12万元计算。
（3）财务净现值： 每年净收益为-36.52万元，财务净现值为-36.52*（P/A，8.71%，15）=-299.48万元。
方案3：风光互补发电
风光互补发电系统设备价格为28万元，土建费用17.5万元，安装费用7.5万元，总投资为53万元。
（1）现金流入：主要为回收固定资产余值，太阳能光伏发电设备折旧年限为15年，净残值率为3%，回收固定资产余值为1.6万元。
（2）现金流出：光伏发电现金流出主要包括建设投资及经营成本两部分，经营成本为系统维护费用。
年系统维护费用：包括光伏电池板清洁、发电设备维护，每年约2万元。
（3）财务净现值： 1.6*（P/F，8.71%，15）-2*（P/A，8.71%，15）-53=-68.94万元。
对三种常规配电方式进行经济性对比分析，风光储互补发电方案最为经济，效益最高。
且风光互补发电系统在有些站点应用较为成功，能够满足站点日常生产生活需要，且经济效益较为显著。
四、结论
新疆南疆地处西北偏远地带，电网覆盖较低，自然保护区较多，对于长期需要用电，用电量不大，用电必须恒定且有流动可能的站点，风光储互补发电方案最为经济，效益最高，充分利能够获得一定的经济价值。
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