CN112580990B - 一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法及系统，本发明计及全系统总发电量、清洁能源发电量占比、在役煤电机组装机容量、在建煤电机组装机容量，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，相较于现有的方法，能更好的反映未来的年发电小时数。
Description
技术领域
本发明涉及一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法及系统，属于能源电力低碳转型规划与技术经济评估领域。
背景技术
面对资源枯竭、环境污染、气候变化等压力，全球范围内的电力低碳转型已经成为不可逆转的趋势。近年来，受到用电量增长放缓、煤电装机过剩、清洁能源发电快速增长等因素的影响，煤电的年发电利用小时数处于较低的水平，并较大程度地影响了煤电厂的经营绩效。如何评估中长期内煤电厂年发电小时数，对于在役煤电厂制定经营决策具有重要的作用。
煤电厂中长期内的年发电小时数受到目标在役煤电厂所在区域电力系统(目标在役煤电厂所在区域电力系统，简称“全系统”)的每年的全系统总发电量、清洁能源发电量占比、煤电在役装机容量、在建煤电装机容量等重要因素的影响。然而，现有的方法中往往基于目标在役煤电厂年发电小时数的历史统计值进行简单的外推，而不计及上述影响因素。
由于未来一段时期内每年的全系统总发电量、清洁能源发电量、煤电总装机容量的变化情况与过去一段时间内的变化情况并不相同，因此，基于目标在役煤电厂年发电小时数的历史统计值进行简单的外推，并不能很好的反映未来的年发电小时数；因此，亟需提出新的估算方法。
发明内容
本发明提供了一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，包括，
基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量；其中，全系统为目标在役煤电厂所在区域电力系统；
基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量；
根据估算期内全系统每年的总煤电发电量和在役煤电机组装机容量，计算估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数；
根据估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数、过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数与全系统所有煤电厂平均年发电小时数的比值，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数。
基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量，具体过程为，
预测估算期内全系统每年的总发电量；
预测估算期内全系统每年的清洁能源发电占比；
基于清洁能源发电优先上网的原则，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量。
计算估算期内全系统每年的总煤电发电量，计算公式为，
其中，
为第t年的总煤电发电量，Qt为第t年的总发电量，Rt为第t年的清洁能源发电占比。
基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量，具体过程为，
基于电力低碳转型背景条件，计算全系统所有在役煤电机组的装机容量和所有在建煤电机组的装机容量，统计所有在役煤电机组的可服役年限和所有在建煤电机组的可服役年限；
根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，确定第t年所有新投运煤电机组的装机容量和所有退役煤电机组的装机容量；
根据第t-1年的在役煤电机组装机容量、第t年所有新投运煤电机组的装机容量和第t年所有退役煤电机组的装机容量，计算第t年在役煤电机组装机容量。
电力低碳转型背景条件为，除在建煤电机组之外，全系统不再新建煤电机组。
计算第t年在役煤电机组装机容量，计算公式为，
其中，
分别为第t年、第t-1年在役煤电机组装机容量，
为第t年所有新投运煤电机组的装机容量，
为第t年所有退役煤电机组的装机容量。
计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，具体公式为，
其中，
为估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，
为估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数，Hi为过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数，HS为过去若干年全系统所有煤电厂平均年发电小时数。
一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算系统，包括，
总煤电发电量计算模块：基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量；其中，全系统为目标在役煤电厂所在区域电力系统；
组装机容量计算模块：基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量；
平均年发电小时数计算模块：根据估算期内全系统每年的总煤电发电量和在役煤电机组装机容量，计算估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数；
年发电小时数计算模块：根据估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数、过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数与全系统所有煤电厂平均年发电小时数的比值，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法的指令。
本发明所达到的有益效果：本发明计及全系统总发电量、清洁能源发电量占比、在役煤电机组装机容量、在建煤电机组装机容量，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，相较于现有的方法，能更好的反映未来的年发电小时数。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，“中长期”是指电力低碳转型所持续的未来较长的一段时期内，与下文中“估算期”的时间范围所对应，常见的时间范围是5年、10年、20年、或者直至目标电厂服役寿命结束，具体包括以下步骤：
步骤1，基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量；其中，全系统为目标在役煤电厂所在区域电力系统。
具体过程如下：
11)预测估算期内全系统每年的总发电量；
估算期指进行年发电小时数估算所针对的时间范围，起点年记为当前年t0，终点年记为tf，年份记为t，估算期小于等于目标在役煤电厂的剩余可服役年限；第t年的总发电量记为Qt，t∈[t0,tf]；全系统每年总发电量的设置应依据政府或相关权威机构的预测，具有较高的可信度，其中，应计及全系统与周边电力系统的电量交换；
12)预测估算期内全系统每年的清洁能源发电占比；其中，清洁能源发电量是指水电、风电、光伏、核电等非燃煤发电厂生产的电力，清洁能源发电占比设置应依据政府的能源电力发展规划或相关权威机构的预测；
13)基于清洁能源发电优先上网的原则，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量，计算公式如下：
其中，
为第t年的总煤电发电量，Qt为第t年的总发电量，Rt为第t年的清洁能源发电占比。
步骤2，基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量。
电力低碳转型背景条件为：除在建煤电机组之外，全系统不再新建煤电机组。
具体过程如下：
21)基于电力低碳转型背景条件，计算全系统所有在役煤电机组的装机容量和所有在建煤电机组的装机容量，统计所有在役煤电机组的可服役年限和所有在建煤电机组的可服役年限；
22)根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，确定第t年所有新投运煤电机组的装机容量和所有退役煤电机组的装机容量；
23)根据第t-1年的在役煤电机组装机容量、第t年所有新投运煤电机组的装机容量和第t年所有退役煤电机组的装机容量，计算第t年在役煤电机组装机容量，具体计算公式为：
其中，
分别为第t年、第t-1年在役煤电机组装机容量，
为第t年所有新投运煤电机组的装机容量，
为第t年所有退役煤电机组的装机容量。
步骤3，根据估算期内全系统每年的总煤电发电量和在役煤电机组装机容量，计算估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数；即第t年总煤电发电量除以第t年在役煤电机组装机容量，获得第t年在役煤电机组的平均年发电小时数。
步骤4，假设估算期内目标在役煤电厂在全系统所有煤电机组中的市场竞争力维持不变，根据估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数、过去若干年(一般为10年)目标在役煤电厂平均年发电小时数与全系统所有煤电厂平均年发电小时数的比值，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数；具体公式为：
其中，
为估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，
为估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数，Hi为过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数，HS为过去若干年全系统所有煤电厂平均年发电小时数。
假设估算期为2019～2030，即t0＝2019，tf＝2030，目标在役煤电厂已投运15年，统计过去10年(2009-2018)目标在役煤电厂平均年发电小时数Hi＝4500，过去10年全系统所有煤电厂平均年发电小时数HS＝4200，2019～2030全系统每年的总煤电发电量为[200,210,221,232,243,255,268,279,290,301,314,326](中括号中每个为每年的量，单位亿千瓦时)，2019～2025年均增长5％，2026～2030年均增长4％，每年的清洁能源发电占比为[25％,28％,31％,34％,37％,41％,46％,50％,56％,61％,68％,75％]，估算期内全系统每年的总煤电发电量为[150,152,153,153,152,150,146,139,139,116,101,82]。
假设起点年全系统中共有5台煤电机组(包括目标在役煤电厂在内)，目标在役煤电厂的装机为1000兆瓦，其余四台机组的装机容量(分别记为“机组1”、“机组2”、“机组3”、“机组4”)分别为300、600、600、1000兆瓦，全系统目前有一台在建煤电机组(记为“新建机组1”)，装机容量为1000兆瓦，2022年投运，那么每年新增装机容量为[0,0,0,1000,0,0,0,0,0,0,0,0]。
假设“机组1”、“机组2”、“机组3”、“机组4”、“目标在役煤电厂”的剩余服役年限分别为3年(即2021年底退役)、6年(即2023年底退役)、8年(2026年底退役)、11年(2029年底退役)，目标在役煤电厂剩余服役年限为15年(即估算期内均处于服役期)，“新建机组1”预期服役年限30年(即估算期内均处于服役期)，那么每年退役装机容量为[0,0,0,300,0,0,600,0,0,0,0,1000]；估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量为[3500,3500,3500,4200,4200,4200,3600,3600,3000,3000,3000,2000]；估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数为[4286,4342,4377,3653,3630,3574,4056,3848,4292,3877,2258,4076]，估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数为[4592,4653,4689,3914,3890,3829,4346,4123,4599,4154,3598,4367]。
上述方法计及全系统总发电量、清洁能源发电量占比、在役煤电机组装机容量、在建煤电机组装机容量，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，相较于现有的方法，能更好的反映未来的年发电小时数。
一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算系统，包括，
总煤电发电量计算模块：基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量；其中，全系统为目标在役煤电厂所在区域电力系统；
组装机容量计算模块：基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量；
平均年发电小时数计算模块：根据估算期内全系统每年的总煤电发电量和在役煤电机组装机容量，计算估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数；
年发电小时数计算模块：根据估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数、过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数与全系统所有煤电厂平均年发电小时数的比值，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，其特征在于：包括，
基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量；其中，全系统为目标在役煤电厂所在区域电力系统；清洁能源发电量是指水电、风电、光伏、核电厂生产的电力；
基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量；
具体过程为：基于电力低碳转型背景条件，计算全系统所有在役煤电机组的装机容量和所有在建煤电机组的装机容量，统计所有在役煤电机组的可服役年限和所有在建煤电机组的可服役年限；根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，确定第t年所有新投运煤电机组的装机容量和所有退役煤电机组的装机容量；根据第t-1年的在役煤电机组装机容量、第t年所有新投运煤电机组的装机容量和第t年所有退役煤电机组的装机容量，计算第t年在役煤电机组装机容量；
根据估算期内全系统每年的总煤电发电量和在役煤电机组装机容量，计算估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数；
根据估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数、过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数与全系统所有煤电厂平均年发电小时数的比值，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，具体公式为，
其中，
为估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，
为估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数，Hi为过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数，HS为过去若干年全系统所有煤电厂平均年发电小时数。
2.根据权利要求1所述的一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，其特征在于：基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量，具体过程为，
预测估算期内全系统每年的总发电量；
预测估算期内全系统每年的清洁能源发电占比；
基于清洁能源发电优先上网的原则，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量。
3.根据权利要求2所述的一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，其特征在于：计算估算期内全系统每年的总煤电发电量，计算公式为，
其中，
为第t年的总煤电发电量，Qt为第t年的总发电量，Rt为第t年的清洁能源发电占比。
4.根据权利要求1所述的一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，其特征在于：电力低碳转型背景条件为，除在建煤电机组之外，全系统不再新建煤电机组。
5.根据权利要求1所述的一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算方法，其特征在于：计算第t年在役煤电机组装机容量，计算公式为，
其中，
分别为第t年、第t-1年在役煤电机组装机容量，
为第t年所有新投运煤电机组的装机容量，
为第t年所有退役煤电机组的装机容量。
6.一种在役煤电厂中长期年发电小时数估算系统，其特征在于：包括，
总煤电发电量计算模块：基于清洁能源发电优先上网的原则，根据估算期内全系统每年的总发电量和清洁能源发电占比，计算估算期内全系统每年的总煤电发电量；其中，全系统为目标在役煤电厂所在区域电力系统；清洁能源发电量是指水电、风电、光伏、核电厂生产的电力；
组装机容量计算模块：基于电力低碳转型背景条件，根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，计算估算期内全系统每年的在役煤电机组装机容量；
具体过程为：基于电力低碳转型背景条件，计算全系统所有在役煤电机组的装机容量和所有在建煤电机组的装机容量，统计所有在役煤电机组的可服役年限和所有在建煤电机组的可服役年限；根据全系统所有在役煤电机组的装机容量及其可服役年限、所有在建煤电机组的装机容量及其可服役年限，确定第t年所有新投运煤电机组的装机容量和所有退役煤电机组的装机容量；根据第t-1年的在役煤电机组装机容量、第t年所有新投运煤电机组的装机容量和第t年所有退役煤电机组的装机容量，计算第t年在役煤电机组装机容量；
平均年发电小时数计算模块：根据估算期内全系统每年的总煤电发电量和在役煤电机组装机容量，计算估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数；
年发电小时数计算模块：根据估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数、过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数与全系统所有煤电厂平均年发电小时数的比值，计算估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，具体公式为，
其中，
为估算期内目标在役煤电厂的年发电小时数，
为估算期内全系统在役煤电机组的平均年发电小时数，Hi为过去若干年目标在役煤电厂平均年发电小时数，HS为过去若干年全系统所有煤电厂平均年发电小时数。
7.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至5所述的方法中的任一方法。
8.一种计算设备，其特征在于：包括，
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至5所述的方法中的任一方法的指令。
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