海外清洁能源与电网联网项目风险收益评价体系与量化模型研究——评《清洁能源发电技术发展与展望》

作者:全球能源互联网发展合作组织

ISBN:9787519850753

出版社:中国电力出版社

出版时间:2020-11

清洁能源的开发与使用已然成为当下阶段国内外政府、企业乃至个体用户共同关注的核心问题,与经济的发展和时代的进步有着密不可分的重要关系。面对这一发展现状,全球能源互联网发展合作组织于2020 年11月发表了《清洁能源发电技术发展与展望》这一重要研究报告,该组织由致力于推进全球能源可持续发展的相关企业、组织、机构和个人等自愿组成,旨在推动全球能源互联网建设,通过清洁和绿色的方式满足全球电力需求,进而实现“人人享有可持续能源”目标以及应对气候变化挑战,为人类社会的可持续发展服务。

该书详细介绍了全球主要清洁能源的发电技术以及成熟度的评估方法,分析了不同技术路线的成熟度水平,并提出了技术发展目标。在对经济效益、风险规模与运营收益的分析中,该书针对技术性和非技术性成本,采用多元线性回归法预测技术性成本,利用深度自学习神经元网络算法预测非技术类投资,建立了PSO-BPNN 二元综合模型,揭示了清洁能源发电技术经济性的发展趋势,为相关领域的管理与从业人员提供了清晰引导。

1 海外清洁能源领域的发展现状及相关优势

海外清洁能源的发展现状因各地区政策、资源和市场需求等因素而不同。以市场效益较优的太阳能、风能、水力发电为例,该书侧面描绘了清洁能源的发展蓝图。例如,现阶段,太阳能发电成本已经大幅下降,使得太阳能变得更加经济实惠并且广泛应用,包括中国、美国、印度、日本和澳大利亚等国家在内的许多国家正在增加太阳能光伏装机容量,且越来越多企业也逐步采用自行建造光伏发电厂或租赁太阳能电池板发电。由此可见,海外清洁能源正在得到广泛地开发和应用,并逐渐替代化石燃料成为主要能源,但随着技术进步和政策调整,相关领域仍需要继续跟进发展动向和寻找更好的可持续性替代产品,并充分掌握不同清洁能源之间存在的各自优缺点,以根据实际情况选择使用。

目前,清洁能源的使用与发展主要具有以下优势。首先,清洁能源使用几乎不会产生二氧化碳等温室气体,对于减缓全球变暖和气候变化具有积极影响。其次,清洁能源大多可以在本地产生,使得某些地区不需要依赖外部供应商,提高能源的安全性和可靠性。同时,该类能源的市场竞争力越来越强,并逐步成为市场竞争主力,因此可以促进经济增长和就业机会的增加。此外,清洁能源使用维持成本相对较低,尤其是在一些地理条件适宜的地方,如太阳能和风力发电。上述优势不论是对政府、企业,抑或普通居民而言都具有实际意义,其可以提高能源安全性和降低对进口石油的需求,促进技术创新、增加竞争能力和开拓新市场,并为公众提供更清洁、稳定和便宜的能源。

2 技术发展现状及各能源电网联合经济发展形势

根据能源来源的不同,清洁能源可划分为水力发电、风力发电、光伏发电、光热发电、地热发电、海洋能发电等多种类型。

水力发电是一种重要的清洁可再生能源,其通过利用水流动能和水位高差来产生电力,主要技术包括引力式、压力式和混合式等多种类型。例如引力式水轮机是利用落差大的山区河水转动的水轮,产生机械能驱动发电机发电,压力式水轮机则是将上游水库中的水引入管道或隧道,再通过压力驱动水轮机产生电力,而混合式水轮机则是以上两种方式的结合形式。随着技术的进步和改良,水力发电的效率不断提高,成本不断降低,已经成为世界范围内十分重要的清洁能源,但由于水力发电站在地理条件等方面存在差异,因此建设和运营成本也会有所不同。同时,传输电线路和电站之间距离较远,因此电网联合的经济性需要根据当地的实际情况进行分析,并针对不同的地形、气候和市场情况来权衡各种成本和收益,以找到最具经济性、可行性和环保性的方案。

风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。在技术原理上,风力发电的原理是将风能转化为机械能,最终通过发电机转化为电能输出。由于发电过程中没有排放污染物,因此具有较低的环境影响,而且具有可再生性和无限可持续性等优点。然而,风力发电仍存在以下几个问题:一方面,由于风速和风向都受到气候、地形和季节等多种因素的影响,因此风力发电具有一定的不稳定性和波动性,需要配合其他能源并网调节;另一方面,虽然风力发电已经广泛应用,但在稳定性和效率上仍有改进空间,且风力发电成本相对较高,包括设备造价、施工、运维和拆除等,因此,企业和政府需要投入大量资金来支持风力发电的开发。

在电网联合过程中,风力发电需要通过电网进行输送和分配,因此需要考虑电网的可靠性、传输效率和稳定性等因素,电网结构的不同、负荷平衡的不同以及不同的政策和市场环境都会对电网联合经济性产生影响。在光伏和光热发电系统与电网联合时,其能够将超过需求的电能传递回电网,并从电网或其他来源获取所需补充。在此过程中,电网联合技术可以使光伏和光热系统的利用率更高,从而提高其经济性,且在适当的情况下,太阳能发电还可以与电池、储能等设备进行联合应用,从而实现自供和自备电力。

除上述能源类型外,海洋能也在近年的发展中逐步崭露头角,海洋能发电是利用海洋潮汐、波浪等海洋能源进行的一种发电方式,主要包括潮汐能发电和波浪能发电两种形式。具体而言,潮汐能发电是指利用潮汐涨落高低差产生的动能转化为电能的过程,具体实现方式包括建造潮汐水电站和潮流能发电机组。其中,潮汐水电站主要是通过筑坝、灌水、放水等方式控制潮汐水位变化,驱动涡轮机发电,而潮流能发电机组,则是通过在海底安装转子群从而捕捉潮汐水流能量来达到发电目的。波浪能发电技术则是利用海浪的起伏运动对海上的浮标、摇臂等设备产生压力和摆动,进而驱动液压装置或涡轮发电机等设备进行发电。与太阳能不同,海洋能虽然具有连续性和稳定性,但在技术和成本上仍需进一步加强。举例来说,海洋能发电也需要解决很多问题,如设备稳定性、材料的抗海蚀性能、装置运行的可靠性与安全性等等。因此,当海洋发电系统集成到电网联合中时,与光伏和光热发电不同,海洋能发电往往面临着更大的调节风险和技术难题。然而,经济合理地应用有效的电池或储能设备,同时采用适当的售电方式以及合理设置可实现负载管理策略,仍可以实现收益最大化并提高海洋能电功率发电的可行性和经济性。

3 海外清洁能源与电网联网项目风险收益评价的方法与模型

除了对清洁能源的类型、技术、发展状态、经济效益进行叙述外,该书还针对性地讲解了清洁能源商业发展中的风险与收益分析方法及相关模型。举例来说,现阶段的清洁能源与电网联网项目的风险和收益评价方法主要有以下几种。

1)成本效益分析法。该方法是使用最为广泛的分析方法,是评估项目可行性最基础的方法,计算方式是将项目的总成本与预期的净现金流相比较,从而得出投资回报率、内部收益率等指标,进行风险和收益评价。

2)敏感度分析法。该方法也在清洁能源商业项目评估中被广泛应用,该方法可以通过对投资和运营过程中关键指标进行敏感度测试,评估出项目在承受不同风险因素时的潜在影响。

3)环境影响评价法和社会评价法。对于清洁能源项目来说,环境影响评价也是一个重要的方面,因此,相关分析人员还开创了环境影响评估法和社会评价法等分析方法。其中,环境影响评价法主要遵循相关环境保护政策和标准,评估项目对周围环境的影响,进而分析清洁能源项目风险与收益;社会评价法则是考虑项目对当地社会和相关利益相关方的影响,如就业、固定资产增值、企业社会责任、企业形象等因素。

综上,《清洁能源发电技术发展与展望》一书科普性、通识性和专业性并重,从多个方面呈现了清洁能源发电技术的现状、发展趋势及经济性;同时,结合技术性和经济性研究,并以技术成熟度评估为基础,提出了不同类型清洁能源的发展目标和研发思路,并利用多种智能化信息分析方法,分析了影响经济性的主要技术因素、风险与期望,满足了相关读者对于这一领域信息获取的不同需求。