摘要：利用太阳能进行光伏发电，能够促进电力行业朝着低碳化方向稳定发展。预计到2020年，我国的光伏发电装机容量可突破20GW。本文先对并网光伏发电工程的低碳综合效益以及模型构建进行探讨，并进一步研究综合效益分析模型的相关内容。
关键词：光伏发电；低碳综合效益；分析模型；
1引言
随着城市化进程的不断加快，我国对于电能资源的需求量急剧增加，通过发展并网光伏发电工程，可以提高电力行业的节能减排效果，并且对于太阳能等新能源的利用将更加深入。由于太阳能资源丰富，并且有着清洁、可再生等诸多优势，因而光伏发电行业有着巨大的发展潜力，现阶段进行光伏发电碳减排效益的分析有着重要意义。
2并网光伏发电工程的概述
2.1低碳综合效益研究
在进行低碳综合效益评估工作时，由于该项工作有着较强的复杂性、综合性，因而要从不同的角度进行分析。从降低排放的角度来看，由于发展并网光伏发电工程需要进行发电原材料的生产、集运以及后期的安装调试等工作，因而这一过程中不会显著降低碳排放，因此研究工作中要进行综合考虑。在此，可以将其划分为综合效益以及低碳正效应、低碳负效应。其中，低碳正效应所代表的是碳减排。对于低碳负效应来说，主要是指由于消极因素所造成的碳排放增加，两者之和通常被称作并网光伏发电工程的低碳综合效应。同时，上述内容也是评估工作的一个基本思路，具体研究工作中要分别从低碳正负效应两个方面进行影响因素的分析。这样一来，就可以得到相应的低碳综合效益评估结果。
2.2影响因素与模型构建
一般来说，与并网光伏发电低碳综合效益相关联的因素主要包含四个方面：首先，就是光伏发电的成本与收益；其次，还包含系统备用容量和网损改善效益。在进行分析模型的构建时，需要对上述因素进行综合考虑。
一方面，光伏发电工作的效益主要体现在大量化石能源消耗量的降低方面，并由此减少了发电工作中的碳排放。之后，借助于并网、电力销售等环节，还能获得可观的经济效益。光伏发电过程中，所用能源是太阳能，进而可以显著降低发电成本。因而，光伏发电收益不仅仅属于低碳积极因素，同时也属于经济积极因素。通过增加并网光伏发电的发电量，可以显著提高低碳综合效益。
另一方面，在进行光伏产业发展中，成本主要分为两种类型：低碳成本、发电经济成本。同时，两者都是由年运行成本以及初始成本所构成。光伏发电工作中所利用的太阳能虽然是绿色能源，但是，光伏产业自身却属于高耗能类型的产业。比如，在进行材料生产以及各部件的生产环节，由于需要对原材料进行开采、冶炼以及加工、制造等工作，因而需要损耗大量的电能，进而将导致碳排放的增加。同时，由于光伏发电工作所用设备具有较强的特殊性，设备运行维护工作中也需要进行CO2排放的均摊。所以说成本因素在一定程度上属于低碳消极因素。从经济性角度来说，光伏发电工程投产运行之前需要进行大量资金的投入，进而造成了成本的增加，因而成本因素也属于典型的经济消极因素。
此外，对于系统网损改善效益来说，由于受到地形、能源分布以及输送距离等因素的影响，集中发电厂与负荷中心区之间有着较远的距离，在进行电能传输过程中将会损耗大量的电能。但是，光伏发电工程可以建设、安装在负荷中心附近的区域。这样一来，就可以降低电能远距离输送环节所导致的能源损耗问题。因而，从电能输送方面来说，光伏发电可以有效提高节能减排的效果。同时，在进行光伏发电系统的并网环节，通过并入配电网能够显著改善配电网的潮流分布，这在一定程度上也可以降低系统的损耗问题，达到节能减排的目的。大量的研究表明，通过并网光伏发电工程的建设，可以有效降低系统网损问题，并且能够节省一次发电侧存在的能源消耗现象。从这一角度来看，这一因素属于低碳与经济积极因素。但是，由于光伏发电工作中会导致系统网损的增加，这时就属于典型的低碳与经济消极因素。
另外，对于系统备用容量成本而言，由于光伏发电工作有着一定的随机性、间歇性。为了提高电网系统以及光伏发电系统运行的安全性、可靠性，系统需要具备相应的备用容量。这样一来，一旦出现故障停运事故或者是负荷预测误差，可以对功率缺口进行有效的补偿。比如在受到天气因素的影响下，光伏发电系统将会发生有功输出减少的现象。这一状态下备用容量可以对光伏出力功率缺口进行及时的填补，进而能够确保系统的稳定性。但是，备用容量成本将会消耗相应的低碳成本以及经济成本，因而该因素属于低碳与经济消极因素。
3并网光伏发电工程的低碳综合效益分析模型
3.1光伏发电的收益
如果假定工程运行到第t年时，并网光伏发电工程所发电量是Gt，那么Gt可以使用下列表达式（1）进行相应的计算：
Gt=HtP0R(1−d)t （1）
在上述式中，Ht所表征的是第t年时该地区的全年峰值日照时长；式中的P0所表征的是单个光伏装机的容量；此外，式中的R所表征的是该系统的性能比；d表征的是电池衰减率。如果发电量一样，那么传统能源的低碳效应可以使用光伏发电所生产的电能进行等效代替，具体计算过程中可以采用下式（2）进行表示：
C1=Gm0=HtP0R(1−d)tm0 （2）
在上式中，C1所表征的是利用传统能源发电所产生的低碳效应，式中的m表征的是碳排放指数。通过应用Gt可以对光伏发电的经济效益E1进行计算（如下式3）。
E1=GtPr=HtP0R(1−d)tPr （3）
上市中的Pr所代表的是并网之后的电价。
3.2光伏发电的成本
工程成本投入主要包含两个主要的方面，其一就是工程后期的运行与维护成本（Cm），其二就是初始一次性投资成本（C0），两者相加之和就是工程总体成本投入。在初始阶段中，需要进行一次性的投入，这些成本主要花费在原材料的购买以及光伏发电设备的制造方面。同时，光伏设备运输过程中也需要大量的成本。因而，在进行低碳成本的计算工作时，可以分成两类分布进行计算。对于原材料以及设备制造环节中的电能消耗，可以进行相应的估算。这里事先假定制造1个单位功率的光伏系统需要消耗的电能是k，那么此时由于原材料加工以及设备制造所产生的碳排放用kP0mc进行表征。在进行运输成本的计算过程中，假定光伏电站与相关设备的制造地间距为s，假定系统的总重量是W，设备的运输工作中排放强度假定为g，那么运输过程所造成的碳排放可以使用Wgs进行表征，初始成本的计算表示式为：
C0=kP0mc+Wgs （4）
因为光伏发电工程后期需要进行维护，维护工作主要进行光伏板等材料的及时更换，同时要对相关故障进行维修，这一过程中也间接的增加了碳排放。具体计算工作中，可以使用下式进行计算：
Cm=C0β（5）
式中的β表征的是工程投产之后的维修费用与初始投资的比值。
3.3系统网损效益
可以使用对比法改善系统网损问题，假定没有光伏发电系统网损的数值为W1，光伏发电工程并网之后的网损达到了W2。系统网损的改善量可以对比W1与W2之间的差值得出，这里使用△W进行该差值的表征。某一时段t内，由于网损改善所造成的低碳效应C3可以用下式进行计算：
（6）
3.4系统备用容量成本
在进行容量成本评估环节中，使用的方法是确定性评估法。评估时需要假定该电网系统可以给光伏发电工作提供系数是θ的备用容量，这里引入P（t）来表征t时刻的有功出力状况。因而，在某一特定时刻，系统备用容量可以用θP（t）进行表示。在这一特定的时间，系统备用容量等效的等效碳排放状况可以采用C4进行表征，具体计算如下式（7）所示：
（7）
4结束语
随着我国新能源发电事业的不断发展，并网光伏发电工程建设速度显著提高。因而，现阶段要注重光伏发电的应用，对于低碳综合效益影响因素进行全面分析，应用模型提高对低碳综合效益的分析质量。
参考文献
[1]范明天.配电系统规划参考手册[M].北京:中国电力出版社,2013.
[2]符力文.智能电网的低碳效益分析[J].电力建设,2011(3):51-55.
[3]曹阳.基于时序仿真的新能源消纳能力分析及其低碳效益评估[J].电力系统自动化,2014(17):45-49.
论文作者:邓超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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