CN104573852A - 风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，包括：基础数据采集模块，风力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析模块，风力发电低碳综合效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块。本发明考虑风力发电的低碳积极因素与消极因素，以及经济积极因素与消极因素，基于全寿命周期理念，从风力发电收益、风力发电成本、网损改善效益和备用容量成本四个方面，对并网风力系统的碳排放、减排特性及经济效益进行分析，结果可为含新能源发电的配电网低碳化规划提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电的低碳分析系统，具体是一种风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法。
背景技术
“应对雾霾，减少排放”已成为当前我国治理环境污染的行动口号。从我国CO2排放结构上看，电力行业排放量大、增速快、所占比例逐年上升。相关数据显示，我国电力行业的CO2排放总量占全部化石能源碳排放量的比例已由1980年的21.07%逐步增加到2005年的38.73%。2011年电力行业的CO2排放量占全国总量的比例达到45.4%，单位电力CO2排放强度更是高达764kg/（MWh），远超发达国家与全球平均水平。因此，电力行业的低碳化发展将成为我国碳减排的主力军，在面临巨大减排任务的同时，又具备显著的减排空间。如何在确保持续稳定发展的前提下实现CO2的有效减排，无疑是电力行业所面临的突出问题。
在电力行业减排的道路上，新能源的发展起到了十分重要的作用。其中，风力发电具有资源丰富、清洁和可再生等特点，低碳潜力巨大。在中国风力产能本土化消纳和风力发电大量并网的大背景下，重新审视和研究风力发电的碳减排效益和经济效益，即低碳综合效益，具有重要的现实意义和指导意义。
实际上，并网风力发电的低碳效益是一个需要综合考量的指标，既有因风力发电的有效接纳带来的碳减排方面，也有因其所接入的配电系统的节能降耗效益所带来的低碳方面，同时也有电网侧为平抑风力发电的不可靠性需要增加投资所带来的非低碳因素，需要对其进行综合的分析和评价。现有研究大都是从电力大系统整体碳排放的宏观角度进行的研究，对于清洁能源的接入，往往只考虑了其替代传统能源发电从而减少碳排放的积极影响，对配电网侧影响低碳的各方面的微观效益研究还有待深入。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中的问题，而提供一种从全寿命周期角度对并网风力发电工程的低碳减排特性和经济特性进行分析和评估，既考虑低碳效应和经济效益的积极影响因素方面，也考虑其消极影响因素方面，明确并网风力发电在一定时间段的低碳效益和经济收益，以及碳排放补偿时间的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法。
本发明是按照以下技术方案实现的：
本发明的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，包括：基础数据采集模块，风力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析模块，风力发电低碳综合效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块；其中：
所述的基础数据采集模块，获取待分析的风力发电工程基本参数，包括网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数；
所述的风力发电收益分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行风力年发电量分析、风力发电低碳收益分析和风力发电经济收益分析，分别计算出风力发电年低碳收益和风力发电年经济收益；
所述的风力发电成本分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行初始碳投资成本分析、运行维护阶段碳成本分析、发电低碳成本分析和发电经济成本分析，分别计算出风力发电年低碳成本和风力发电年经济成本；
所述的网损改善效益分析模块，利用基础数据采集模块中的网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数，进行网损改善低碳效应分析和网损改善经济效益分析，分别计算出网损改善年低碳效应和网损改善年经济效益；
所述的备用容量分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行备用容量低碳成本分析和备用容量经济闲置成本分析，分别计算出备用容量年低碳成本和备用容量年经济闲置成本；
所述的风力发电低碳综合效益分析模块，利用风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，先进行风力发电低碳效应分析，计算出风力发电综合低碳效应年值，再利用风力发电年经济收益、风力发电年经济成本、网损改善年经济效益、备用容量年经济闲置成本，进行风力发电综合经济效益分析，计算出风力发电综合经济效益年值，最后利用风力发电综合低碳效应年值、风力发电综合经济效益年值和碳交易价格，进行风力发电低碳综合效益分析，计算出风力发电低碳综合效益年值；
所述的风力发电碳排放补偿时间分析模块，利用初始碳投资成本，风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电碳排放补偿时间分析，计算出风力发电碳排放补偿时间。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明考虑风力发电的低碳积极因素与消极因素，以及经济积极因素与消极因素，从全寿命周期角度出发，从风力发电收益、风力发电成本、网损改善效益和备用容量成本四个方面，对并网风力系统的碳排放、减排特性及经济效益进行分析，结果可为含新能源发电的配电网低碳化规划提供指导。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，包括：基础数据采集模块，风力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析模块，风力发电低碳综合效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块；其中：
所述的基础数据采集模块，获取待分析的风力发电工程基本参数，包括网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数；
所述的风力发电收益分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行风力年发电量分析、风力发电低碳收益分析和风力发电经济收益分析，分别计算出风力发电年低碳收益和风力发电年经济收益；
所述的风力发电成本分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行初始碳投资成本分析、运行维护阶段碳成本分析、发电低碳成本分析和发电经济成本分析，分别计算出风力发电年低碳成本和风力发电年经济成本；
所述的网损改善效益分析模块，利用基础数据采集模块中的网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数，进行网损改善低碳效应分析和网损改善经济效益分析，分别计算出网损改善年低碳效应和网损改善年经济效益；
所述的备用容量分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行备用容量低碳成本分析和备用容量经济闲置成本分析，分别计算出备用容量年低碳成本和备用容量年经济闲置成本；
所述的风力发电低碳综合效益分析模块，利用风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，先进行风力发电低碳效应分析，计算出风力发电综合低碳效应年值，再利用风力发电年经济收益、风力发电年经济成本、网损改善年经济效益、备用容量年经济闲置成本，进行风力发电综合经济效益分析，计算出风力发电综合经济效益年值，最后利用风力发电综合低碳效应年值、风力发电综合经济效益年值和碳交易价格，进行风力发电低碳综合效益分析，计算出风力发电低碳综合效益年值；
所述的风力发电碳排放补偿时间分析模块，利用初始碳投资成本，风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电碳排放补偿时间分析，计算出风力发电碳排放补偿时间。
所述网架结构参数，包括网络拓扑图，网络设备参数和典型日负荷曲线；
所述风力发电参数，包括风电年利用小时数、风机装机容量、风力发电上网电价、备用容量系数、风电场施工阶段耗能、风机制造地与风电场距离、风机典型日出力曲线、风机各组件总重量、风力发电运行维护费用比例、风机制造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风力发电维护阶段碳排放分担系数；
所述的碳排放基本参数，包括发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度、各种材料碳排放强度和碳排放交易价格。
所述的风力发电收益分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量，先进行风力年发电量分析，计算出风力年发电量，再利用风力年发电量和发电侧碳排放强度进行风力发电低碳收益分析，计算出风力发电年低碳收益，同时也利用风力年发电量和风力上网电价进行风力发电经济收益分析，计算出风力发电年经济收益。
所述的风力发电成本分析模块，利用风机制造地与风电场距离、风机各组件总重量、风机制造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风电场施工阶段耗能、发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度和各种材料碳排放强度，先进行初始碳投资成本分析，计算出初始碳投资成本，再利用初始碳投资成本和风力发电维护阶段碳排放量分担系数进行运行维护阶段碳成本分析，得出运行维护阶段碳成本，然后利用初始碳投资成本和运行维护阶段碳成本进行风力发电低碳成本分析，计算出风力发电年低碳成本，同时也利用风力发电运行维护费用比例进行风力发电经济成本分析，计算出风力发电年经济成本。
所述的网损改善效益分析模块，利用发电侧碳排放强度、网络拓扑图、网络设备参数、典型日负荷曲线和风机典型日出力曲线，先进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善年低碳效应，再利用风力发电上网电价、网络拓扑图、网络设备参数、典型日负荷曲线和风机典型日出力曲线，进行网损改善经济效益分析，计算出网损改善年经济效益。
所述的备用容量成本分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数和发电侧碳排放强度，先进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本，再利用风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数和风力发电上网电价，进行备用容量经济闲置成本分析，计算出备用容量年经济闲置成本。
本实施例拟以IEEE14节点为例，在某区建造10MW风电场，当地负荷为260MW，投资为1亿元，分5年投资完成，运行维护费用比例（运行维护费用占初始总投资的比例）为2%，回收期为20年。该地区为为第3类风区，风电利用小时数为2214h。假设风机总重量为1648t，从风机制造地到风电场距离300km，运输碳排放强度g为0.1553 kg/t·km。风力系统维护阶段碳排放量分担系数（风力系统维护阶段碳排放量占初始碳投资的比例）为5%。风力上网电价取为1元/kWh。电网为风力发电提供备用的备用容量系数为0.25。发电侧碳排放强度取2007年全国发电侧CO2排放因子为0.76kg/kW·h，碳排放交易价格为22元/t。
表1 所有风机生产阶段所需主要材料用量与碳排放系数
表2 风电场建设所需主要材料用量与碳排放系数
表3 风电场施工阶段用电量
1 基础数据采集
获取待评估对象的基本参数，包括网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数，详细数据如下表4所示。
表4 实施例并网发电工程详细参数数据
2 风力发电收益分析
2.1 风力年发电量分析
第t年的风力发电量为G t ，G t 可表示为：
式中， P 0 为风机装机容量；为风电年利用小时数。
由上述数据和公式得风力年发电量，计算如下：
2.2 风力发电低碳收益分析
风力发电的低碳收益C 1 可表示为：
式中，m c 为发电侧碳排放强度，表示当地混合电厂（使用多种燃料）每发1kWh电能，平均排放CO2的数量，单位g/kWh。该式表示全年风力所发电量对应的CO2减排量，即所发电量的低碳效益。
由上述数据和公式可得风力发电年低碳收益：
2.3 风力发电经济收益分析
风力发电量经济效益E 1 可表示为：
式中，P r 为风力上网电价。
由上述数据和公式可得第t年风力发电年经济收益：
3 风力发电成本分析
3.1 初始碳投资成本分析
风力发电的初始碳投资成本C 0 可表示为：
式中，表示风机制造阶段产生的碳排放，其中，i为风机制造阶段所需材料种类，为第i种材料的重量，为第i种材料的碳排放系数；表示风电场建设阶段产生的碳排放，其中，j为风电场建设所需材料种类，为第j种材料的重量，为第j种材料的碳排放系数，为风电场施工阶段所用电量，m c 为发电侧碳排放指数；表示风机运输过程中产生的碳排放，其中，W为风力各组件总重量，s为风力制造地与风力电站的距离，g为交通运输碳排放强度。
由上述数据和公式可得初始碳投资成本：
3.2 运行维护阶段碳成本分析
运行维护阶段碳成本C m 可表示为：
式中，为风力发电维护阶段碳排放量分担系数，即风力发电运行维护阶段碳排放量与初始碳投资的比例。
由上述数据和公式可得运行维护阶段碳成本：
3.3 发电低碳成本分析
风力发电低碳成本C 2 可表示为：
由上述数据和公式可得风力发电低碳成本：
通过碳交易机制将风力发电碳成本平均分配到风力系统寿命周期内，相当于风力发电年低碳成本
。
3.4 发电经济成本分析
风力发电在整个寿命期的发电经济成本E 2 可表示为：
式中，E 2 为风力发电工程的全寿命期发电成本；I t 为第t年的资本投入费用；Eop t 为第t年的运行维护费用，包括故障费用和重置费用；i为折现率。
分5年进行投资每年投资2000万，根据上述模型和数据可得：
由可得，风力发电年经济成本为1033.715万元。
4 网损改善效益分析
从春夏秋冬四个季节中各选取几个典型日，并将每个典型日划分为24个时段。通过潮流计算确定每个典型日的网损改善情况，进而确定每个季节和一年的网损改善量。表5为春季某典型日的逐时段网损改善情况，表6为由典型日数据估算全年网损改善情况。
表5春季某典型日的逐时段网损改善情况（单位：MW）
表6 典型日数据估算全年网损改善情况（MW·h）
4.1 网损改善低碳效应分析
网损改善年低碳效应C 3 可表示为：
式中，m c 为集中发电侧碳排放指数，△W为网损改变量，基于网络拓扑图、网络设备参数、典型日负荷曲线和风机典型日出力曲线，利用潮流计算得出。
上式表示由于风力接入能够带来的系统网损改善水平所对应的CO2等效减排量。当△W>0时，表现为低碳正效应；当△W<0时，表现为低碳负效应。
由上述数据和公式可得网损改善年低碳效应：
4.2 网损改善经济效益分析
网损改善年经济效益E3可表示为：
式中，P r 为风力上网电价，△W为网损改变量，基于网络拓扑图、网络设备参数、典型日逐时段负荷曲线和风机典型日出力曲线，利用潮流计算得出。
上式表示由于风力接入能够带来的系统网损改善水平对应的经济效益。当△W>0时，表现为经济正效益；当△W<0时，表现为经济负效益。
由上述数据和公式可得网损改善年经济效益：
5 备用容量成本分析
5.1 备用容量低碳成本分析
在第t年的备用容量低碳成本C 4 可表示为：
式中，P 0 为风机装机容量；为风电年利用小时数；θ为电网为风力发电提供备用的备用容量系数；m c 为发电侧碳排放指数；上式表示系统为风力发电提供容量备用所承担的等效CO2排放。
由上述数据和公式可得备用容量年低碳成本：
5.2 备用容量经济闲置成本分析
在第t年的备用容量经济闲置成本E 4 可表示为：
式中，P 0 为风机装机容量；为风电年利用小时数；θ为电网为风力发电提供备用的备用容量系数；P r 为风力上网电价；上式表示系统为风力发电提供容量备用所承担的等效经济闲置成本。
由上述数据和公式可得备用容量年经济闲置成本：
6 风力发电低碳综合效益分析
6.1 风力发电低碳效应分析
风力发电综合低碳效应年值C y 可表示为：
式中，C 1 为风力发电年低碳收益，，为风力发电年低碳成本，C 2 为风力发电的低碳成本，n为风力系统的寿命期，C 3 为网损改善年低碳效应，C 4 为备用容量年低碳成本。
由上述数据和公式可得风力发电综合低碳效应年值：
6.2 风力发电综合经济效益分析
风力发电综合经济效益年值E y 可表示为：
式中，E 1 为风力发电年经济收益，E 2 '为风力发电年经济成本，E 3 为网损改善年经济效益，E 4 为备用容量年经济闲置成本。上式表示风力发电系统的年经济收益。
由上述数据和公式可得风力发电综合经济效益年值：
6.3 风力发电低碳综合效益分析
风力发电低碳综合效益年值Cs可表示为：
式中，P T 为碳交易价格，C y 为风力发综合电低碳效应年值，E y 为风力发电综合经济效益年值。该式表示风力发电系统的年低碳经济综合效益，即年低碳效益和年经济效益的总和。
由上述数据和公式可得风力发电低碳综合效益年值：
7 风力发电碳排放补偿时间分析
风力发电碳排放补偿时间CPP可表示为：
式中，C 0 为初始碳投资成本，C 1 为风力发电低碳收益、C m /n为风力发电年维护碳成本，C m 为运行维护阶段碳成本，n为风力系统的寿命期、C 3 为网损改善年低碳效应、C 4 为备用容量年低碳成本。
由上述数据和公式可得碳排放补偿时间：
从CO2减排效益来看，风力发电替代传统火力发电能够取得良好的环境效益，本实施例中风力系统每发一度电相当于直接减少CO2排放13628.05×106/22140×103=615g。未来通过新技术的应用，以及风力发电渗透率的逐渐提高，风力发电的初始碳投资还将大大减少，风力发电效益将明显增强，从而可进一步增加风力发电的低碳效益。
从低碳综合效益角度来看，并网风力发电系统的低碳综合收益还是比较可观的，随着科技的进步，风力发电成本将大幅下降，其经济效益和低碳综合效益也将更加突出。
Claims (6)
1.一种风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，其特征在于：包括：基础数据采集模块，风力发电收益分析模块，风力发电成本分析模块，网损改善效益分析模块，备用容量成本分析模块，风力发电低碳综合效益分析模块，风力发电碳排放补偿时间分析模块；其中：
所述的基础数据采集模块，获取待分析的风力发电工程基本参数，包括网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数；
所述的风力发电收益分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行风力年发电量分析、风力发电低碳收益分析和风力发电经济收益分析，分别计算出风力发电年低碳收益和风力发电年经济收益；
所述的风力发电成本分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行初始碳投资成本分析、运行维护阶段碳成本分析、发电低碳成本分析和发电经济成本分析，分别计算出风力发电年低碳成本和风力发电年经济成本；
所述的网损改善效益分析模块，利用基础数据采集模块中的网架结构参数、风力发电参数以及碳排放基本参数，进行网损改善低碳效应分析和网损改善经济效益分析，分别计算出网损改善年低碳效应和网损改善年经济效益；
所述的备用容量分析模块，利用基础数据采集模块中的风力发电参数和碳排放基本参数，进行备用容量低碳成本分析和备用容量经济闲置成本分析，分别计算出备用容量年低碳成本和备用容量年经济闲置成本；
所述的风力发电低碳综合效益分析模块，利用风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，先进行风力发电低碳效应分析，计算出风力发电综合低碳效应年值，再利用风力发电年经济收益、风力发电年经济成本、网损改善年经济效益、备用容量年经济闲置成本，进行风力发电综合经济效益分析，计算出风力发电综合经济效益年值，最后利用风力发电综合低碳效应年值、风力发电综合经济效益年值和碳交易价格，进行风力发电低碳综合效益分析，计算出风力发电低碳综合效益年值；
所述的风力发电碳排放补偿时间分析模块，利用初始碳投资成本，风力发电年低碳收益、风力发电年低碳成本、网损改善年低碳效应、备用容量年低碳成本，进行风力发电碳排放补偿时间分析，计算出风力发电碳排放补偿时间。
2.根据权利要求1所述的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，其特征在于：所述网架结构参数，包括网络拓扑图，网络设备参数和典型日负荷曲线；
所述风力发电参数，包括风电年利用小时数、风机装机容量、风力发电上网电价、备用容量系数、风电场施工阶段耗能、风机制造地与风电场距离、风机典型日出力曲线、风机各组件总重量、风力发电运行维护费用比例、风机制造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风力发电维护阶段碳排放分担系数；
所述的碳排放基本参数，包括发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度、各种材料碳排放强度和碳排放交易价格。
3.根据权利要求2所述的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，其特征在于：所述的风力发电收益分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量，先进行风力年发电量分析，计算出风力年发电量，再利用风力年发电量和发电侧碳排放强度进行风力发电低碳收益分析，计算出风力发电年低碳收益，同时也利用风力年发电量和风力上网电价进行风力发电经济收益分析，计算出风力发电年经济收益。
4.根据权利要求2所述的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，其特征在于：所述的风力发电成本分析模块，利用风机制造地与风电场距离、风机各组件总重量、风机制造所需主要材料及用量、风电场建设所需主要材料及用量、风电场施工阶段耗能、发电侧碳排放强度、交通运输碳排放强度和各种材料碳排放强度，先进行初始碳投资成本分析，计算出初始碳投资成本，再利用初始碳投资成本和风力发电维护阶段碳排放量分担系数进行运行维护阶段碳成本分析，得出运行维护阶段碳成本，然后利用初始碳投资成本和运行维护阶段碳成本进行风力发电低碳成本分析，计算出风力发电年低碳成本，同时也利用风力发电运行维护费用比例进行风力发电经济成本分析，计算出风力发电年经济成本。
5.根据权利要求2所述的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，其特征在于：所述的网损改善效益分析模块，利用发电侧碳排放强度、网络拓扑图、网络设备参数、典型日负荷曲线和风机典型日出力曲线，先进行网损改善低碳效应分析，计算出网损改善年低碳效应，再利用风力发电上网电价、网络拓扑图、网络设备参数、典型日负荷曲线和风机典型日出力曲线，进行网损改善经济效益分析，计算出网损改善年经济效益。
6.根据权利要求2所述的风力发电全寿命周期低碳综合效益评估方法，其特征在于：所述的备用容量成本分析模块，利用风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数和发电侧碳排放强度，先进行备用容量低碳成本分析，计算出备用容量年低碳成本，再利用风电年利用小时数、风机装机容量、备用容量系数和风力发电上网电价，进行备用容量经济闲置成本分析，计算出备用容量年经济闲置成本。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104463377A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 国网上海市电力公司 | 并网风力发电的低碳效益分析系统 |
| CN105162143A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-16 | 国家电网公司 | 一种大区电网间最优交易容量的确定方法 |
| CN105846427A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-10 | 中国电力科学研究院 | 一种基于柔性负荷的需求响应低碳效益评估方法 |
| CN106410842A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-02-15 | 上海电力学院 | 一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法 |
| CN108154285A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-12 | 国网北京市电力公司 | 效益评估、装置、存储介质和处理器 |
| CN115759507A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-03-07 | 广东顺德电力设计院有限公司 | 一种海上风电系统综合低碳效益的敏感性因数分析方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101866451A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-10-20 | 东北电力大学 | 一种新型的风力发电综合效益评估方法 |
| CN103955777A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-07-30 | 天津大学 | 光伏发电接入配电网方案设计与分析评估辅助系统 |
| CN104050609A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-09-17 | 天津大学 | 一种并网光伏发电的低碳综合效益分析系统 |
-
2014
- 2014-12-23 CN CN201410804053.9A patent/CN104573852A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101866451A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-10-20 | 东北电力大学 | 一种新型的风力发电综合效益评估方法 |
| CN103955777A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-07-30 | 天津大学 | 光伏发电接入配电网方案设计与分析评估辅助系统 |
| CN104050609A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-09-17 | 天津大学 | 一种并网光伏发电的低碳综合效益分析系统 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104463377A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 国网上海市电力公司 | 并网风力发电的低碳效益分析系统 |
| CN105162143A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-16 | 国家电网公司 | 一种大区电网间最优交易容量的确定方法 |
| CN105162143B (zh) * | 2015-09-25 | 2017-12-15 | 国家电网公司 | 一种大区电网间最优交易容量的确定方法 |
| CN105846427A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-10 | 中国电力科学研究院 | 一种基于柔性负荷的需求响应低碳效益评估方法 |
| CN105846427B (zh) * | 2016-05-17 | 2022-01-18 | 中国电力科学研究院 | 一种基于柔性负荷的需求响应低碳效益评估方法 |
| CN106410842A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-02-15 | 上海电力学院 | 一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法 |
| CN106410842B (zh) * | 2016-09-29 | 2019-02-22 | 上海电力学院 | 一种基于全寿命周期的海上风电场集电系统成本计算方法 |
| CN108154285A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-12 | 国网北京市电力公司 | 效益评估、装置、存储介质和处理器 |
| CN115759507A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-03-07 | 广东顺德电力设计院有限公司 | 一种海上风电系统综合低碳效益的敏感性因数分析方法 |
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