一种风电制氢经济容量配置计算方法与流程

1.本发明涉及可再生能源制氢技术领域，是一种风电制氢经济容量配置计算方法。


背景技术：

2.现有技术对风电制氢系统的经济容量配置通常采用平准化能源成本法、净现值法或内部收益率法，从成本或收益角度计算风电制氢系统的最佳容量。现有的计算方法未考虑制氢可用容量实时优化、风电间歇性及电价波动性对收益的影响，对制氢收益有所低估。


技术实现要素：

3.本发明的构思基础是，采用技术手段，通过可用容量实时优化，利用价值波动和间歇性风电关系，采用净现值法计算评估风电制氢的最佳经济容量值，具有较好的灵活性，从而对风电制氢经济容量配置的决策作出建议，具有可推广性。
4.本发明的目的是，克服现有计算方法在考虑风电间歇性及电价波动性对收益影响方面的不足，提供一种科学合理，适用性强，应用价值高，效果佳的风电制氢经济容量配置计算方法。
5.本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种风电制氢经济容量配置计算方法,其特征是，它包括以下内容：
6.1)风电制氢系统的模型基础
7.风电的容量标准化为1kw，在连续时间模型中，t在0到m＝24
×
365＝8760h之间变化，m为每年总小时数，每个时间点，风电既可按分时电价上网，也可用来电解制氢；
8.氢气的转换价值为：
9.cvh＝η(p
h-wh)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
10.其中：cvh为氢气的转换价值，η为电解制氢的转换率，即1kwh的电能够产生的氢气量，ph为每千克氢气的价格，wh为每千克氢气的可变运行成本，下标h表示氢气；
11.氢气的转换溢价为：
12.cph(t)≡max{cv
h-pe(t),0}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
13.其中：t为计算时段，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，cvh为氢气的转换价值，pe(t)为t时段的风电上网电价，下标h表示氢气，下标e表示发电；
14.系统容量的最大值为：
15.z(t|kh)≡min{cf(t),kh}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
16.其中：t为计算时段，kh为电解制氢容量，z(t|kh)为t时段系统制氢容量的最大值，cf(t)为t时段的容量因数，即t时段已用容量的百分比，下标h表示氢气；
17.系统的最优边际贡献为：
18.cm(t|kh)＝pe(t)cf(t) cph(t)z(t|kh)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
19.其中：t为计算时段，kh为电解制氢容量，cm(t|kh)为风电制氢系统t时段的最优边际贡献，pe(t)为t时段的风电上网电价，cf(t)为t时段的容量因数，即t时段已用容量的百
分比，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，z(t|kh)为t时段系统制氢容量的最大值，下标h表示氢气，下标e表示发电；
20.成本由平准化度电成本和平准化氢气成本两部分构成：
21.平准化度电成本的计算公式为：
22.lcoe＝fe δceꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
23.其中：lcoe为平准化度电成本，即风机发出每千瓦时电量的成本，fe为每千瓦时风力发电系统的平准化固定运行成本，δ是包含企业所得税和折旧的系数，ce为每千瓦时风力发电系统的平准化容量成本，下标e表示发电；
24.系统在其生命周期内生产的总折现小时数为：
[0025][0026]
其中：l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，m为每年总小时数，t为设备的经济寿命，x为设备退化率，(1-x)
i-1
为设备在第i年仍在运行的初始容量百分比，γ为折现率；
[0027]
每千瓦时风力发电系统的平准化容量成本为：
[0028][0029]
其中：ce为每千瓦时风力发电系统的平准化容量成本，spe为每千瓦风力发电系统的成本，cf为容量因数的年平均值，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标e表示发电；
[0030]
每千瓦时风力发电系统的平准化固定运行成本为：
[0031][0032]
其中：fe为每千瓦时风力发电系统的平准化固定运行成本，t为设备的经济寿命，f
ei
为每千瓦风力发电系统第i年的固定运行成本，γ为折现率，cf为容量因数的年平均值，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标e表示发电；
[0033]
税收系数为：
[0034][0035]
其中：δ为包含企业所得税和折旧的系数，α为企业所得税税率，t为设备的经济寿命，di为第i年的设备折旧率，γ为折现率；
[0036]
平准化氢气成本的计算公式为：
[0037]
lfch＝fh δchꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0038]
其中：lfch为平准化氢气成本，fh为每千瓦时电解制氢系统的平准化固定运行成本，δ为包含企业所得税和折旧的系数，ch为每千瓦时电解制氢系统的平准化容量成本，下标h表示氢气；
[0039]
每千瓦时电解制氢系统的平准化容量成本为：
[0040]
[0041]
其中：ch为每千瓦时电解制氢系统的平准化容量成本，sph为每千瓦电解制氢系统的成本，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标h表示氢气；
[0042]
每千瓦时电解制氢系统的平准化固定运行成本为：
[0043][0044]
其中：fh为每千瓦时电解制氢系统的平准化固定运行成本，t为设备的经济寿命，f
hi
为每千瓦电解制氢系统第i年的固定运行成本，γ为折现率，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标h表示氢气；
[0045]
平准化度电成本和平准化氢气成本是每千瓦时的标准单位成本衡量标准，其中考虑了初始系统投资成本、固定运行成本、企业所得税和资金时间价值；
[0046]
风机容量为ke＝1kw和电解制氢容量为khkw的风电制氢系统的净现值用npv(1,kh)表示，当npv(1,kh)为正值时，则风电制氢被认为是经济可行的；
[0047]
2)构建风电制氢系统的经济模型
[0048]
风电制氢系统的净现值为：
[0049][0050]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，npv(ke,kh)为风电制氢系统的净现值，t为设备的经济寿命，cfli(ke,kh)为第i年的税后现金流，γ为折现率，spe为每千瓦风力发电系统的成本，sph为每千瓦电解制氢系统的成本，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0051]
第i年的税后现金流为：
[0052][0053]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，cfli(ke,kh)为第i年的税后现金流，为第i年的税前现金流，α为企业所得税税率，ii(ke,kh)为第i年的应纳税所得额，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0054]
第i年的税前现金流为：
[0055][0056]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，为第i年的税前现金流，x为设备退化率，m为每年总小时数，t为计算时段，cm(t|ke,kh)为风电制氢系统t时段的最优边际贡献，f
ei
为每千瓦风力发电系统第i年的固定运行成本，f
hi
为每千瓦电解制氢系统第i年的固定运行成本，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0057]
第i年的应纳税所得额为：
[0058][0059]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，ii(ke,kh)为第i年的应纳税所得额，为第i年的税前现金流，spe为每千瓦风力发电系统的成本，sph为每千瓦电解制氢系统的成本，di为第i年的设备折旧率，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0060]
将(4)、(5)、(6)、(9)、(10)、(14)、(15)、(16)式代入(13)式，得到：
[0061][0062]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，npv(ke,kh)为风电制氢系统的净现值，α为企业所得税税率，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，m为每年总小时数，t为计算时段，pe(t)为t时段的风电上网电价，cf(t)为t时段的容量因数，即t时段已用容量的百分比，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，z(t|ke,kh)为t时段系统制氢容量的最大值，cf为容量因数的年平均值，lcoe为平准化度电成本，lfch为平准化氢气成本，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0063]
考虑到风电的间歇性以及电价的波动性，令ε(t)表示cf(t)与其平均值cf的商，μ(t)表示pe(t)与平均电价pe的商：
[0064][0065]
其中：t为计算时段，cf(t)为t时段的容量因数，cf为容量因数的年平均值，ε(t)为t时段容量因数cf(t)与其年平均值cf的商，pe(t)为t时段的风电上网电价，pe为风电上网电价的年平均值，μ(t)为t时段风电上网电价pe(t)与其年平均值pe的商，下标e表示发电；
[0066]
则容量因数与电价之间的共变关系用共变系数来表示：
[0067][0068]
其中：γ为容量因数与电价的共变系数，m为每年总小时数，t为计算时段，ε(t)为t时段容量因数cf(t)与其年平均值cf的商，μ(t)为t时段风电上网电价pe(t)与其年平均值pe的商；
[0069]
令：
[0070][0071]
其中：t为计算时段，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，cph为氢气转换溢价的年平均值，δ(t)为t时段氢气转换溢价cph(t)与其年平均值cph的商，下标h表示氢气；
[0072]
令：
[0073][0074]
其中：kh为电解制氢容量，z(kh)为平均制氢容量，m为每年总小时数，t为计算时段，z(t|kh)为t时段系统制氢容量的最大值，δ(t)为t时段氢气转换溢价cph(t)与其年平均值cph的商，下标h表示氢气；
[0075]
风电制氢系统的平均边际贡献为：
[0076][0077]
其中：kh为电解制氢容量，cm(kh)为风电制氢系统的平均边际贡献，m为每年总小时
数，t为计算时段，cm(t|kh)为风电制氢系统t时段的最优边际贡献，γ为容量因数与电价的共变系数，pe为风电上网电价的年平均值，cf为容量因数的年平均值，cph为氢气转换溢价的年平均值，z(kh)为平均制氢容量，下标h表示氢气，下标e表示发电；
[0078]
则风电制氢系统的净现值可以简化为：
[0079]
npv(1,kh)＝(1-α)l[cm(kh)-lcoe
×
cf-lfch
×
kh]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0080]
其中：kh为电解制氢容量，npv(1,kh)为风机容量标准化为1kw电解制氢容量为kh时的净现值，α为企业所得税为税率，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，cm(kh)为风电制氢系统的平均边际贡献，lcoe为平准化度电成本，cf为容量因数的年平均值，lfch为平准化氢气成本，下标h表示氢气。
[0081]
本发明的一种风电制氢经济容量配置计算方法的有益效果体现在：能够通过风电制氢容量实时优化，并充分利用电价的波动性和可再生能源发电的间歇性，利用系统平准化净现值与电解制氢容量凸性函数关系，优化选择电解制氢相对于风机的容量。本发明具有科学合理，适用性强，应用价值高，效果佳等优点，能够为可再生能源制氢的经济评价及最优制氢容量配置提供科学的指导。
附图说明
[0082]
图1是风电制氢系统示意图；
[0083]
图2是风机容量因数曲线示意图；
[0084]
图3是氢气价格不同时电解槽容量对应的净现值曲线示意图。
具体实施方式
[0085]
下面结合附图和实例对本发明作出进一步说明。
[0086]
本发明的一种风电制氢经济容量配置计算方法,包括以下内容：
[0087]
1)风电制氢系统的模型基础
[0088]
风电的容量标准化为1kw，在连续时间模型中，t在0到m＝24
×
365＝8760h之间变化，m为每年总小时数，每个时间点，风电既可按分时电价上网，也可用来电解制氢；
[0089]
氢气的转换价值为：
[0090]
cvh＝η(p
h-wh)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0091]
其中：cvh为氢气的转换价值，η为电解制氢的转换率，即1kwh的电能够产生的氢气量，ph为每千克氢气的价格，wh为每千克氢气的可变运行成本，下标h表示氢气；
[0092]
氢气的转换溢价为：
[0093]
cph(t)≡max{cv
h-pe(t),0}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0094]
其中：t为计算时段，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，cvh为氢气的转换价值，pe(t)为t时段的风电上网电价，下标h表示氢气，下标e表示发电；
[0095]
系统容量的最大值为：
[0096]
z(t|kh)≡min{cf(t),kh}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0097]
其中：t为计算时段，kh为电解制氢容量，z(t|kh)为t时段系统制氢容量的最大值，cf(t)为t时段的容量因数，即t时段已用容量的百分比，下标h表示氢气；
[0098]
系统的最优边际贡献为：
[0099]
cm(t|kh)＝pe(t)cf(t) cph(t)z(t|kh)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0100]
其中：t为计算时段，kh为电解制氢容量，cm(t|kh)为风电制氢系统t时段的最优边际贡献，pe(t)为t时段的风电上网电价，cf(t)为t时段的容量因数，即t时段已用容量的百分比，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，z(t|kh)为t时段系统制氢容量的最大值，下标h表示氢气，下标e表示发电；
[0101]
成本由平准化度电成本和平准化氢气成本两部分构成：
[0102]
平准化度电成本的计算公式为：
[0103]
lcoe＝fe δceꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0104]
其中：lcoe为平准化度电成本，即风机发出每千瓦时电量的成本，fe为每千瓦时风力发电系统的平准化固定运行成本，δ是包含企业所得税和折旧的系数，ce为每千瓦时风力发电系统的平准化容量成本，下标e表示发电；
[0105]
系统在其生命周期内生产的总折现小时数为：
[0106][0107]
其中：l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，m为每年总小时数，t为设备的经济寿命，x为设备退化率，(1-x)
i-1
为设备在第i年仍在运行的初始容量百分比，γ为折现率；
[0108]
每千瓦时风力发电系统的平准化容量成本为：
[0109][0110]
其中：ce为每千瓦时风力发电系统的平准化容量成本，spe为每千瓦风力发电系统的成本，cf为容量因数的年平均值，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标e表示发电；
[0111]
每千瓦时风力发电系统的平准化固定运行成本为：
[0112][0113]
其中：fe为每千瓦时风力发电系统的平准化固定运行成本，t为设备的经济寿命，f
ei
为每千瓦风力发电系统第i年的固定运行成本，γ为折现率，cf为容量因数的年平均值，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标e表示发电；
[0114]
税收系数为：
[0115][0116]
其中：δ为包含企业所得税和折旧的系数，α为企业所得税税率，t为设备的经济寿命，di为第i年的设备折旧率，γ为折现率；
[0117]
平准化氢气成本的计算公式为：
[0118]
lfch＝fh δchꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0119]
其中：lfch为平准化氢气成本，fh为每千瓦时电解制氢系统的平准化固定运行成本，δ为包含企业所得税和折旧的系数，ch为每千瓦时电解制氢系统的平准化容量成本，下标h表示氢气；
[0120]
每千瓦时电解制氢系统的平准化容量成本为：
[0121][0122]
其中：ch为每千瓦时电解制氢系统的平准化容量成本，sph为每千瓦电解制氢系统的成本，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标h表示氢气；
[0123]
每千瓦时电解制氢系统的平准化固定运行成本为：
[0124][0125]
其中：fh为每千瓦时电解制氢系统的平准化固定运行成本，t为设备的经济寿命，f
hi
为每千瓦电解制氢系统第i年的固定运行成本，γ为折现率，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，下标h表示氢气；
[0126]
平准化度电成本和平准化氢气成本是每千瓦时的标准单位成本衡量标准，其中考虑了初始系统投资成本、固定运行成本、企业所得税和资金时间价值；
[0127]
风机容量为ke＝1kw和电解制氢容量为khkw的风电制氢系统的净现值用npv(1,kh)表示，当npv(1,kh)为正值时，则风电制氢被认为是经济可行的；
[0128]
2)构建风电制氢系统的经济模型
[0129]
风电制氢系统的净现值为：
[0130][0131]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，npv(ke,kh)为风电制氢系统的净现值，t为设备的经济寿命，cfli(ke,kh)为第i年的税后现金流，γ为折现率，spe为每千瓦风力发电系统的成本，sph为每千瓦电解制氢系统的成本，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0132]
第i年的税后现金流为：
[0133][0134]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，cfli(ke,kh)为第i年的税后现金流，为第i年的税前现金流，α为企业所得税税率，ii(ke,kh)为第i年的应纳税所得额，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0135]
第i年的税前现金流为：
[0136][0137]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，为第i年的税前现金流，x为设备退化率，m为每年总小时数，t为计算时段，cm(t|ke,kh)为风电制氢系统t时段的最优边际贡献，f
ei
为每千瓦风力发电系统第i年的固定运行成本，f
hi
为每千瓦电解制氢系统第i年的固定运行成本，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0138]
第i年的应纳税所得额为：
[0139][0140]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，ii(ke,kh)为第i年的应纳税所得额，
为第i年的税前现金流，spe为每千瓦风力发电系统的成本，sph为每千瓦电解制氢系统的成本，di为第i年的设备折旧率，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0141]
将(4)、(5)、(6)、(9)、(10)、(14)、(15)、(16)式代入(13)式，得到：
[0142][0143]
其中：ke为风机容量，kh为电解制氢容量，npv(ke,kh)为风电制氢系统的净现值，α为企业所得税税率，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，m为每年总小时数，t为计算时段，pe(t)为t时段的风电上网电价，cf(t)为t时段的容量因数，即t时段已用容量的百分比，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，z(t|ke,kh)为t时段系统制氢容量的最大值，cf为容量因数的年平均值，lcoe为平准化度电成本，lfch为平准化氢气成本，下标e表示发电，下标h表示氢气；
[0144]
考虑到风电的间歇性以及电价的波动性，令ε(t)表示cf(t)与其平均值cf的商，μ(t)表示pe(t)与平均电价pe的商：
[0145][0146]
其中：t为计算时段，cf(t)为t时段的容量因数，cf为容量因数的年平均值，ε(t)为t时段容量因数cf(t)与其年平均值cf的商，pe(t)为t时段的风电上网电价，pe为风电上网电价的年平均值，μ(t)为t时段风电上网电价pe(t)与其年平均值pe的商，下标e表示发电；
[0147]
则容量因数与电价之间的共变用共变系数来表示：
[0148][0149]
其中：γ为容量因数与电价的共变系数，m为每年总小时数，t为计算时段，ε(t)为t时段容量因数cf(t)与其年平均值cf的商，μ(t)为t时段风电上网电价pe(t)与其年平均值pe的商；
[0150]
令：
[0151][0152]
其中：t为计算时段，cph(t)为t时段氢气转换溢价，即制氢相对于发电的溢价，cph为氢气转换溢价的年平均值，δ(t)为t时段氢气转换溢价cph(t)与其年平均值cph的商，下标h表示氢气；
[0153]
令：
[0154][0155]
其中：kh为电解制氢容量，z(kh)为平均制氢容量，m为每年总小时数，t为计算时段，z(t|kh)为t时段系统容量的最大值，δ(t)为t时段氢气转换溢价cph(t)与其年平均值cph的商，下标h表示氢气；
[0156]
风电制氢系统的平均边际贡献为：
[0157][0158]
其中：kh为电解制氢容量，cm(kh)为风电制氢系统的平均边际贡献，m为每年总小时数，t为计算时段，cm(t|kh)为风电制氢系统t时段的最优边际贡献，γ为容量因数与电价的共变系数，pe为风电上网电价的年平均值，cf为容量因数的年平均值，cph为氢气转换溢价的年平均值，z(kh)为平均制氢容量，下标h表示氢气，下标e表示发电；
[0159]
则风电制氢系统的净现值可以简化为：
[0160]
npv(1,kh)＝(1-α)l[cm(kh)-lcoe
×
cf-lfch
×
kh]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0161]
其中：kh为电解制氢容量，npv(1,kh)为风机容量标准化为1kw电解制氢容量为kh时的净现值，α为企业所得税为税率，l为风电制氢系统在其生命周期内生产的总折现小时数，cm(kh)为风电制氢系统的平均边际贡献，lcoe为平准化度电成本，cf为容量因数的年平均值，lfch为平准化氢气成本，下标h表示氢气。
[0162]
具体实例：
[0163]
以某风电场的实际数据为基础，对本发明的一种风电制氢经济容量配置计算方法进行分析。图1为风电制氢系统示意图。系统参数：项目生命周期为30年；企业所得税税率不考虑国家补贴政策，取25％；设备退化率取0.8％；按照直线折旧，折旧期限为15年，折旧率取5％；折现率为8％。风力发电系统参数：容量因数使用吉林省某风电场一年的实际数据，图2是风机容量因数曲线；初始投资成本包括土地、厂房、以及设备等费用，大约为10935￥/kw；固定运行成本包括运行和维护费用以及人员工资等，大约为350￥/kw。电解制氢制氢系统参数：生产一千克氢气的电耗大约为15千瓦时，则电解槽转化率为0.067kg/kwh；水价为0.001￥/kg，生产1千克氢气的耗水量约为9千克，可变运行成本约为0.015￥/kg；初始投资成本包括电解槽、管道、压缩机以及缓冲器等，大约为19785￥/kw；固定运行成本包括运行和维修费用以及人员工资等，大约为415￥/kw。氢气售卖价格取40-70￥/kg。图3为氢气价格不同时电解槽容量对应的净现值曲线。由图3知，随着电解槽容量的增加，净现值呈先增后减的趋势，并且净现值关于电解槽容量为单峰曲线。氢气售卖价格对于净现值的影响很大，氢气售价越高，则净现值越大，项目的可行性越好。
[0164]
本发明的具体实施方式并非穷举，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。