适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法技术

一种适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法。其包括计算孤立微电网建设的初始投资费用CS；确定投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i，计算出还贷年金CRPa；计算孤立微电网全寿命周期内每年的经济性指标数据；计算孤立微电网运行总支出和利润对应的净现值Cnpv、Prnpv；计算孤立微电网的全寿命周期经济性评价指标，包括系统全寿命周期总利润净现值和系统单位产能成本等步骤。本发明专利技术基于全寿命周期理论，克服了传统项目财务评价方法所得评估结果时间尺度短和局限性大的缺点，能够全面、准确地描述系统全寿命周期内的经济特性。对孤立微电网运行维护和设备替换成本的计算可有效反映系统的运行情况对其整体经济性的影响。

Life cycle economic assessment method for isolated microgrid with new energy sources

A life-cycle economic evaluation method for isolated microgrids containing new energy sources is presented. It includes calculating the initial investment cost CS for the construction of isolated microgrid, determining the amount of investment loan Cloan, the loan life TL and the interest rate I, calculating the repayment annuity CRPa, calculating the annual economic index data for the whole life cycle of isolated microgrid, calculating the net present value Cnpv and Prnpv corresponding to the total operating expenditure and profit of isolated microgrid. The whole life cycle economic evaluation index of isolated microgrid is calculated, including the steps of net present value of total life cycle profit and unit production cost. Based on the life cycle theory, the invention overcomes the shortcomings of short time scale and large limitation of the evaluation results obtained by the traditional project financial evaluation method, and can describe the economic characteristics of the whole life cycle of the system comprehensively and accurately. The calculation of maintenance cost and equipment replacement cost of isolated microgrid can effectively reflect the impact of system operation on its overall economy.

【技术实现步骤摘要】
适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法
本专利技术属于电力系统分析和控制
，特别是涉及一种适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法。
技术介绍
作为能源互联网发展的重要组成部分，微电网技术获得了越来越多的重视和关注。微电网在分布式电源和新能源的灵活、高效应用以及智能控制操作方面具有不可替代的重要作用和巨大的发展潜能。微电网技术是解决能源危机、发展新能源的重要研究课题。微电网是一个自治系统，能够实现自我控制、管理和保护，既可以接入外部电网并网运行，也可以断开与其他电网的联系孤立运行。孤立微电网可以用于对海岛等偏远地区供电。海岛等偏远地区以前主要是依赖小容量的柴油发电机供电，存在着供电可靠性低、供电成本高的缺点。孤立微电网可以接入新能源，其供电方式更为清洁、灵活，将会显著改善海岛等偏远地区的供电情况。然而，微电网中的新能源设备和储能装置的投资费用高昂，再加上微电网一般是小型的发配电系统，所供用电负荷总量较小，孤立微电网能否取得较好的经济效益就成为了现实问题。因此，如何衡量孤立微电网的经济性成为了目前工程学术界关注的焦点问题之一。目前，微电网的建设、运行还处于摸索阶段，并没有形成针对微电网成本、收益等经济性指标进行评估的成熟方法。可用的方法仅是传统的项目财务评价方法。这种方法只注重阶段性的目标，忽视对系统整体目标的考量，项目经济性评估没有充分考虑设备全寿命周期的成本分析，导致所得分析结果局限性大、准确性低，不能全面有效地反映系统的实际经济状态。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术旨在提供一种适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：计算孤立微电网建设的初始投资费用CS，用于分析孤立微电网投资建设期的经济特性；初始投资费用CS主要包括设备采购费用CE、设备安装费用CI、设备运输费用CMT、网架建设费用CG以及孤立微电网中包括变压器、开关装置、熔断器、控制设备在内的其他设备的投资费用CO；然后根据孤立微电网建设的初始投资费用CS确定投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i，进而计算出还贷年金CRPa；步骤2：在步骤1的基础上计算出孤立微电网全寿命周期内每年的经济性指标数据，用于分析孤立微电网中的设备在运行维护以及报废回收阶段的经济特性；首先计算当年的总支出C(n)和总收入I(n),其中总支出C(n)包括当年的还贷金额CRP(n)、燃料费用CF(n)、运行维护费用CM(n)以及设备替换费用CR(n)；在此基础上进一步计算出当年孤立微电网的净收入Inet(n)、缴税费额Tx(n)以及所得利润Pr(n)，从而获得孤立微电网每年的现金流分析结果；步骤3：根据上述孤立微电网每年的经济性指标数据，在计及资金时间价值的条件下，计算孤立微电网运行总支出和利润对应的净现值Cnpv、Prnpv；步骤4：在步骤1和步骤3的基础上计算出孤立微电网的全寿命周期经济性评价指标，包括系统全寿命周期总利润净现值和系统单位产能成本，利用这两个评价指标全面准确地反映孤立微电网全寿命周期的经济特性。在步骤1中，所述的孤立微电网建设的初始投资费用CS、投资贷款金额Cloan、贷款年限TL、利率i和还贷年金CRPa的计算方法如下：孤立微电网建设的初始投资费用CS的计算公式如式(1)所示：CS＝CE+CI+CMT+CG+CO(1)其中CE表示孤立微电网中各主要设备在投资建设阶段的总成本；在这里，孤立微电网中的新能源发电方式仅考虑常见的风电和光伏系统两种；总成本CE的计算公式如下：式中：NW是孤立微电网中接入的风力发电机数目；CWj、CPV分别是第j台风机和光伏系统的总采购费用；ND是孤立微电网中含有的柴油发电机数目；CDj、CBat、CC、CDump分别是第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷的采购费用；第j台柴油发电机的总采购费用CWj和光伏系统的总采购费用CPV的计算公式如下：CWj＝CWGj+CWTj(3)CPV＝CPVP+CPVR+CMPPT(4)式中：CWGj、CWTj分别是第j台风机的机组和塔筒的采购费用；CPVP、CPVR、CMPPT则分别是光伏电池板、光伏支架和最大功率追踪器的采购费用；设备安装费用CI由下式计算：式中：CIWj、CIPV、CIDj、CIBat、CIC、CIDump分别是第j台风机、光伏系统、第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷的安装费用；设备运输费用CMT、网架建设费用CG以及孤立微电网中包括变压器、开关装置、熔断器、控制设备在内的其他设备的投资费用CO则由系统实际支出情况确定；孤立微电网的投资贷款金额Cloan的计算公式如下：Cloan＝CS(1-fdp)(6)式中：fdp表示投资首付款金额占初始投资费用的比率；贷款年限TL和利率i均由实际贷款情况确定；根据投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i计算出还贷年金CRPa，计算公式如下：在步骤2中，所述的计算孤立微电网全寿命周期内每年的经济性指标数据的方法是：首先计算孤立微电网在第n年的总支出C(n)，计算公式如下：C(n)＝CRP(n)+CF(n)+CM(n)+CR(n)(8)其中，CRP(n)为孤立微电网在第n年的还贷金额，计算公式如下：CF(n)为孤立微电网在第n年支出的燃料费用，计算公式如下：CF(n)＝8760Lfa(n)cf(1+f)n(10)式中：Lfa(n)是孤立微电网第n年平均每小时消耗的燃油量；cf是单位燃油价格；f是燃油费用年增长率；CM(n)为孤立微电网在第n年支出的运行维护费用，计算公式如下：式中：PWa(n)、PPVa(n)分别表示孤立微电网中的风机和光伏系统在第n年平均每小时的发电功率；cMW、cMPV分别是风机和光伏系统产出单位电能的运行维护费用；hD(n)是柴油发电机在第n年的总运行时间；cMD是柴油发电机平均每小时的运行维护费用；cMBat是储能电池每年的运行维护费用占其采购费用的百分比；CMsys是弧立微电网中其他设备的运行维护费用；CAdmin是孤立微电网每年的管理费用；g是总通胀率；以上这些参数均由弧立微电网实际运行情况和社会实际经济情况决定；CR(n)为孤立微电网在第n年支出的设备替换费用，计算公式如下：式中：CRWj(n)、CRPV(n)、CRDj(n)、CRBat(n)、CRC(n)、CRDump(n)分别是第j台风机、光伏系统、第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷在第n年的替换费用；在计算设备的替换费用时，不考虑偶然因素造成的设备替换情况，但要计及设备在报废回收阶段的残值；第j台柴油发电机的实际替换周期TRDj由下式计算：式中：TRRDj、tSDj分别是第j台柴油发电机的额定替换周期和实际运行时间；Tmg是孤立微电网运行小时数；柴油发电机和储能电池在第n年的替换费用CRX(n)的计算公式如下：式中：CRX(n)是设备X在第n年的替换费用；CRX、CX分别是没考虑资金时间价值时设备X的替换费用和采购费用；fS是残值率；NRX是设备X发生替换的年份集合；n＇是设备X最近一次替换发生的年份；该式表示，根据孤立微电网的实际运行情况，当在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：计算孤立微电网建设的初始投资费用CS，用于分析孤立微电网投资建设期的经济特性；初始投资费用CS主要包括设备采购费用CE、设备安装费用CI、设备运输费用CMT、网架建设费用CG以及孤立微电网中包括变压器、开关装置、熔断器、控制设备在内的其他设备的投资费用CO；然后根据孤立微电网建设的初始投资费用CS确定投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i，进而计算出还贷年金CRPa；步骤2：在步骤1的基础上计算出孤立微电网全寿命周期内每年的经济性指标数据，用于分析孤立微电网中的设备在运行维护以及报废回收阶段的经济特性；首先计算当年的总支出C(n)和总收入I(n),其中总支出C(n)包括当年的还贷金额CRP(n)、燃料费用CF(n)、运行维护费用CM(n)以及设备替换费用CR(n)；在此基础上进一步计算出当年孤立微电网的净收入Inet(n)、缴税费额Tx(n)以及所得利润Pr(n)，从而获得孤立微电网每年的现金流分析结果；步骤3：根据上述孤立微电网每年的经济性指标数据，在计及资金时间价值的条件下，计算孤立微电网运行总支出和利润对应的净现值Cnpv、Prnpv；步骤4：在步骤1和步骤3的基础上计算出孤立微电网的全寿命周期经济性评价指标，包括系统全寿命周期总利润净现值(the Net Present Profit，NPP)和系统单位产能成本(the Cost Of Energy，COE)，利用这两个评价指标全面准确地反映孤立微电网全寿命周期的经济特性。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：计算孤立微电网建设的初始投资费用CS，用于分析孤立微电网投资建设期的经济特性；初始投资费用CS主要包括设备采购费用CE、设备安装费用CI、设备运输费用CMT、网架建设费用CG以及孤立微电网中包括变压器、开关装置、熔断器、控制设备在内的其他设备的投资费用CO；然后根据孤立微电网建设的初始投资费用CS确定投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i，进而计算出还贷年金CRPa；步骤2：在步骤1的基础上计算出孤立微电网全寿命周期内每年的经济性指标数据，用于分析孤立微电网中的设备在运行维护以及报废回收阶段的经济特性；首先计算当年的总支出C(n)和总收入I(n),其中总支出C(n)包括当年的还贷金额CRP(n)、燃料费用CF(n)、运行维护费用CM(n)以及设备替换费用CR(n)；在此基础上进一步计算出当年孤立微电网的净收入Inet(n)、缴税费额Tx(n)以及所得利润Pr(n)，从而获得孤立微电网每年的现金流分析结果；步骤3：根据上述孤立微电网每年的经济性指标数据，在计及资金时间价值的条件下，计算孤立微电网运行总支出和利润对应的净现值Cnpv、Prnpv；步骤4：在步骤1和步骤3的基础上计算出孤立微电网的全寿命周期经济性评价指标，包括系统全寿命周期总利润净现值(theNetPresentProfit，NPP)和系统单位产能成本(theCostOfEnergy，COE)，利用这两个评价指标全面准确地反映孤立微电网全寿命周期的经济特性。2.根据权利要求1所述的适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法，其特征在于：在步骤1中，所述的孤立微电网建设的初始投资费用CS、投资贷款金额Cloan、贷款年限TL、利率i和还贷年金CRPa的计算方法如下：孤立微电网建设的初始投资费用CS的计算公式如式(1)所示：CS＝CE+CI+CMT+CG+CO(1)其中CE表示孤立微电网中各主要设备在投资建设阶段的总成本；在这里，孤立微电网中的新能源发电方式仅考虑常见的风电和光伏系统两种；总成本CE的计算公式如下：式中：NW是孤立微电网中接入的风力发电机数目；CWj、CPV分别是第j台风机和光伏系统的总采购费用；ND是孤立微电网中含有的柴油发电机数目；CDj、CBat、CC、CDump分别是第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷的采购费用；第j台柴油发电机的总采购费用CWj和光伏系统的总采购费用CPV的计算公式如下：CWj＝CWGj+CWTj(3)CPV＝CPVP+CPVR+CMPPT(4)式中：CWGj、CWTj分别是第j台风机的机组和塔筒的采购费用；CPVP、CPVR、CMPPT则分别是光伏电池板、光伏支架和最大功率追踪器的采购费用；设备安装费用CI由下式计算：式中：CIWj、CIPV、CIDj、CIBat、CIC、CIDump分别是第j台风机、光伏系统、第j台柴油发电机、储能电池、变流器和可调节负荷的安装费用；设备运输费用CMT、网架建设费用CG以及孤立微电网中包括变压器、开关装置、熔断器、控制设备在内的其他设备的投资费用CO则由系统实际支出情况确定；孤立微电网的投资贷款金额Cloan的计算公式如下：Cloan＝CS(1-fdp)(6)式中：fdp表示投资首付款金额占初始投资费用的比率；贷款年限TL和利率i均由实际贷款情况确定；根据投资贷款金额Cloan、贷款年限TL和利率i计算出还贷年金CRPa，计算公式如下：3.根据权利要求1所述的适用于含新能源的孤立微电网全寿命周期经济性评估方法，其特征在于：在步骤2中，所述的计算孤立微电网全寿命周期内每年的经济性指标数据的方法是：首先计算孤立微电网在第n年的总支出C(n)，计算公式如下：C(n)＝CRP(n)+CF(n)+CM(n)+CR(n)(8)其中，CRP(n)为孤立微电网在第n年的还贷金额，计算公式如下：CF(n)为孤立微电网在第n年支出的燃料费用，计算公式如下：CF(n)＝8760Lfa(n)cf(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠义，丁承第，闫大威，宋佳，王魁，李媛媛，雷铮，宣文博，毛华，刘树勇，魏联滨，李慧，严博，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12