一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法技术

本发明专利技术涉及一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，属于煤电部门低碳技术经济评价技术领域。本发明专利技术的方法通过政策组合法和情景分析法对耦合生物质发电技术在不同未来可能政策情景下的使用成本及效益进行分析，并通过盈亏平衡法构建了项目技术经济评估模型，得到了不同的技术经济指标函数，可以更加全面突出未来政策的不确定性。设计的6种情景涵盖了未来的所有可能情景，不受碳配额约束的情景1和2代表了短期碳市场配额分配机制尚需探索的短期阶段；而受碳配额约束的情景3

【技术实现步骤摘要】
一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法


[0001]本专利技术涉及一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，属于煤电部门低碳技术经济评价


技术介绍

[0002]燃煤电厂在未来面临更加严苛的减排压力。而燃煤耦合生物质发电技术可以直接减少煤炭的燃烧，具有很好的减排效果，也称生物质掺烧技术。该技术是一项很成熟的减排技术，在国际国内均有很多实际工程项目成功运行。该技术在全球已经有超过230个项目的成熟商业案例，主要分布在芬兰、美国、英国等发达国家以及波兰等发展中国家。但燃煤耦合生物质发电技术国家层面已经有相关政策支持，但仍然不足以其技术经济性如何将直接决定技术的推广和发展，企业将直接根据技术经济性的评估结果做出是否投资的决策。
[0003]现有对燃煤耦合生物质发电技术的技术经济评估主要从直接成本和收益两方面角度出发，当直接收益高于直接成本时，被视为具备很好的技术经济性。如国外文章“A techno
‑
economic assessment of biomass co
‑
firing in Czech Republic,France,Germany and Poland”核算了直接的改造总成本，将节省的燃料成本或减排补贴作为收益，收益大于等于成本时被认为是技术具备一定的经济性；此外国内文章“生物质气化耦合燃煤发电项目经济性分析”和“燃煤机组直接耦合生物质发电技术经济性分析”分别采用类似的方式核算直接成本、收益分析了气化耦合和直接耦合生物质发电技术的经济性，考虑的收益分别来自电价补贴和碳税收益。
[0004]现有对燃煤耦合生物质发电项目的技术经济性评价方法均考虑的是燃料节省、生物质补贴、碳市场等可能直接收益。这种经济评估方式在燃煤电厂未受到碳配额约束时可以反映实际的收支情况，而现如今绝大部分燃煤电厂均加入了碳配额交易市场，在未来将受到越来越严苛的碳配额约束，现有的经济评估方法将无法反映出耦合生物质发电技术的真实经济性。原因在于：当燃煤电厂都受到碳配额的约束时，其必然面临着减排的任务，如果不主动通过技术减排或从碳市场购买相应的碳配额则将丧失一定的发电权，因此这部分发电权对应的售电收益缺失造成的机会成本应该被纳入燃煤电厂的效益核算过程当中，这是现有评估方法均缺乏的考虑。这将造成对项目经济性的低估，影响技术推广的积极性，最终影响燃煤电厂减排进程。此外，现有文献的研究方法只能针对实际项目的具体数据进行成本和收益核算，对比成本和收益的大小来评估经济性，这在实际操作时比较复杂，对煤电企业而言，缺乏快速提供经济性信息的参考价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种燃煤耦合生物质发电技术的技术经济评估方法，将燃煤电厂主动实施耦合生物质发电技术改造避免的部分发电权丧失的损失作为技术能产生的间接收益，能更加全面准确反应出碳配额限制下技术改造的技术经济性。同时，经过对成本和收益公式的简化处理，得到了简单的多元线性等式，可
以很直观方便知道投资的盈亏平衡点，有利于对大量实际项目快速提供经济性评价结果。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，具体通过以下四个步骤实现：
[0008]步骤一，通过政策组合法和情景分析法设计未来可能的政策情景，根据当前现状，将未来短期和中长期两个阶段对应划分为不受碳配额约束和受碳配额约束两种可能情景，在煤电企业不受碳配额约束时，按是否有生物质电价补贴再分解为两个细分情景；而煤电企业受到碳配额约束时，除生物质电价补贴政策外，碳配额市场交易政策也将被激活，因此，该情况可以根据这两种政策的激励与否组合出四个细分情景，综上，一共有六种未来情景，如下表1所示；
[0009]表1六种未来情景
[0010][0011]步骤二，通过生命周期评价法构建项目总成本模型，通过生命周期评价法和机会成本法构建项目总收益模型，通过燃料替代法构建项目总减排量核算模型；
[0012]所述的项目总成本分为项目投资成本、项目运维成本以及生物质燃料成本；
[0013]构建的项目总成本模型(即对项目总成本进行贴现年均化的计算公式)为：
[0014]F＝F
invest
+
om
+
bio
(公式一)
[0015]其中，F为项目总成本，$/yr；F
invest
为项目投资成本，通常用年金因子CF进行年均化处理，$/yr；F
om
为项目运维成本，项目运维成本分为固定运维成本和变动运维成本，其中固定运维成本为投资成本的2％，$/yr；F
bio
为生物质燃料成本，$/yr，生物质燃料成本等于生物质收集加工成本加运输成本；
[0016]其中，项目投资成本、项目运维成本以及生物质燃料成本的通过下式确定：
[0017]F
invest
＝
inv
·
bio
·
F(公式二)
[0018]F
om
＝
om
·
bio
·
T+0.02
invest
(公式三)
[0019]F
bio
＝(C
bio
+
tran
·
bio
)
·
3.6
·
bio
·
/η(公式四)
[0020]式中，C
inv
为单位投资成本，$/MW；X
bio
指生物质装机功率，X
bio
等于煤电装机功率X
coal
乘生物质掺烧比θ，MW；C
om
指单位运维成本，$/MWh/yr；T指年运行时间，h/yr；C
bio
指单位生物质收集加工成本，$/GJ；C
tran
指单位生物质运输成本，$/GJ/km；D
bio
指生物质运输距离，km；3.6代表MWh与GJ的单位换算系数；η指电厂发电效率，％；
[0021]项目总收益模型：耦合生物质发电改造项目总收益除了包括燃料替代收益、生物质电价补贴收益和碳市场收益外，还将技术改造避免发电权减少的机会成本视为收益，称
为发电权保障收益，其中，燃料替代收益来自节省的燃煤成本，只有当煤电厂发电权不受压缩时才能算作节省了燃料，不然发电权减少本身燃料就要减少，因此该项收益仅在情景1/2/5/6中具备；生物质电价补贴收益仅在情景2/4/6中具备；碳市场履约收益仅在情景5/6中具备；发电权保障产生的收益仅在情景3/4中具备，该部分可由缩短发电小时前的售电收益减去缩短之后的收益得到；
[0022]构建的项目总收益模型为：
[0023]R＝R
coal
‑
bio
+...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，其特征在于步骤包括：步骤一，将燃煤耦合生物质发电项目分为如下六种情景：情景1：不受碳配额约束、无生物质电价补贴、无碳配额交易；情景2：不受碳配额约束、有生物质电价补贴、无碳配额交易；情景3：受碳配额约束、无生物质电价补贴、无碳配额交易；情景4：受碳配额约束、有生物质电价补贴、无碳配额交易；情景5：受碳配额约束、无生物质电价补贴、有碳配额交易；情景6：受碳配额约束、有生物质电价补贴、有碳配额交易；步骤二，构建步骤一中六种情景下的项目总成本模型、总收益模型和总减排量核算模型；步骤三，构建步骤一中六种情景下的项目技术经济性评估模型；步骤四，根据步骤二构建的总成本模型、总收益模型和总减排量核算模型以及步骤三构建的技术经济性评估模型建立项目技术经济性评估指标函数。2.根据权利要求1所述的一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，其特征在于：所述的步骤一中，通过政策组合法和情景分析法设计未来可能的政策情景，根据当前现状，将未来短期和中长期两个阶段对应划分为不受碳配额约束和受碳配额约束两种可能情景，在煤电企业不受碳配额约束时，按是否有生物质电价补贴再分解为两个细分情景；而煤电企业受到碳配额约束时，除生物质电价补贴政策外，碳配额市场交易政策也将被激活，该情况根据这两种政策的激励与否组合出四个细分情景，一共有六种情景。3.根据权利要求1所述的一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，其特征在于：所述的步骤二中，通过生命周期评价法构建项目总成本模型，通过生命周期评价法和机会成本法构建项目总收益模型，通过燃料替代法构建项目总减排量核算模型。4.根据权利要求3所述的一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，其特征在于：构建的项目总成本模型为：F＝F
invest
+F
om
+F
bio
其中，F为项目总成本，$/yr；F
invest
为项目投资成本，通常用年金因子CF进行年均化处理，$/yr；F
om
为项目运维成本，项目运维成本分为固定运维成本和变动运维成本，其中固定运维成本为投资成本的2％，$/yr；F
bio
为生物质燃料成本，$/yr，生物质燃料成本等于生物质收集加工成本加运输成本；F
invest
＝C
inv
·
X
bio
·
CFF
om
＝C
om
·
X
bio
·
T+0.02F
invest
F
bio
＝(C
bio
+C
tran
·
D
bio
)
·
3.6
·
X
bio
·
T/η式中，C
inv
为单位投资成本，$/MW；X
bio
指生物质装机功率，X
bio
等于煤电装机功率X
coal
乘生物质掺烧比θ，MW；C
om
指单位运维成本，$/MWh/yr；T指年运行时间，h/yr；C
bio
指单位生物质收集加工成本，$/GJ；C
tran
指单位生物质运输成本，$/GJ/km；D
bio
指生物质运输距离，km；3.6代表MWh与GJ的单位换算系数；η指电厂发电效率，％。
5.根据权利要求3所述的一种燃煤耦合生物质发电项目的技术经济评估方法，其特征在于：构建的项目总收益模型为：R＝R
coal
‑
bio
+R
ETS
+R
sub
+R
elec
其中，燃料替代收益仅在情景1/2/5/6中具备：R
coal
‑
bio
＝C
coal
·
3.6
·
X
...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏一鸣，张云龙，刘兰翠，康佳宁，余碧莹，廖华，唐葆君，梁巧梅，袁潇晨，王晋伟，王蓬涛，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：