综合能源项目全生命周期技术经济评价研究文献综述

 2023-08-11 10:08
  1. 文献综述(或调研报告):

综合能源项目全生命周期技术经济评价研究文献综述

  1. 前言

本项目是将全生命周期理论运用到综合能源项目管理策略和经济评价中来。

全生命周期理论是一种评估项目指标的重要方法,最早于1966年被卡曼(A.K.Karman) 提出,并被赫塞(Hersey)与布兰查德(B1anchard) 于1976年发展完善。该理论有不成熟-成熟理论演变而来,起初被应用于商业管理领域。该理论指出:员工从进入某家企业开始,在心理上总会经历从不成熟到成熟的过程,而管理者则可以根据这一周期变化,做出相应的策略,以激励员工的心理,并获得最大收益。后来慢慢演变出了许多领域中的生命周期理论,如产品生命周期、行业生命周期等。该理论在工程领域也同样适用,任何一项工程活动,都需经历一个从潜在到现实,从理论孕育到变为实存,从施工建造到运行维护,再到工程改造、更新,直到工程退役或自然终结的完整生命周期。对于一般的工程项目,其程序主要包括:规划与决策、工程设计、工程实施与建造、工程运营与维护、工程退役等。在综合能源项目中,一种能源的生命周期则是指其从生产、传输、消费、存储、使用消耗的全过程。

在能源领域,我国一直是能源消费大国,同时主要依赖于原煤消费(占总量的70%以上)。近年来,由于人们对于环保意识的加深,以往的能源结构正朝着化石能源与可再生能源均衡开发利用的形式发展。综合能源系统涵盖电、热、冷、气、交通等多个能源领域,强调通过合理的规划,打破各能源子系统间的孤立现象,实现各类能源的综合利用、梯级利用,提升对风能、太阳能等清洁能源的消纳能力,实现能源间优势互补,满足用户侧多种能源需求,增强能源网络的坚强性和可靠性。作为能源互联网的重点研究方向,具有高效、环保、灵活等显著优势的综合能源系统正逐渐受到世界各国政府和学者的高度重视。[1]

尽管如此,在实际解决综合能源项目管理优化和经济评估问题时,研究人员大都局限于不同类型能源的生产约束条件和成本,从而导致调研结论在长期项目中失去准确性。目前普遍存在的问题在于:已有的研究主要集中于对与综合能源生产发面的优化研究,而未能考虑其在加工、运输、消费使用等全生命周期的管理调度。同时,现有研究也未能充分考虑不同能源类型在上述环节中的各自特性,因而所构造的经济评价模型比较粗糙且评估效率不高。因此,对综合能源的协同生产、传输、消费、存储、使用等生命过程难以进行系统、多维的价值评估与分析。所以我们需要建立合理的经济性测算模型,并且利用合适的优化算法解决问题。再通过实例的选取,得到对应的结果并进行验证。

  1. 主体

在本课题中,本人计划基于生命周期的不同单元,对各种类型的能源建立数学模型。在综合考虑全生命周期的各种指标参数及限制约束条件后,设定优化问题。同时构造经济性评价模型,针对具体案例,进行实际综合能源项目在全生命周期下的经济性评价。以下是对上述具体计划进行的相关说明。

  1. 经济性评价模型

在综合能源项目中,对于不同能源需要考虑它们的内部成本和外部成本,而运营者的总目标是使两种成本之和最小。内部成本方面,能源利用过程中,燃料的原料价格已包含燃料开采、加工和运输阶段发生的内部费用,因此,各种能源利用的内部成本只考虑使用过程中的成本,即生产成本。外部成本方面,可以包括燃料在开采、加工和运输、使用过程中所产生的各项污染物所引起的环境价值。[2]

  1. 全生命周期理论

生命周期评价(life cycle assessment,LCA)起源于20世纪60年代,理论基础为能量守恒定律和物质守恒定律,是指对特定对象生命周期循环的考察。生命周期评价包括燃料链和材料链的评价,其评价是个复杂的过程,包括目标与范围定义、清单分析、影响评价、结果解释。[2]

生命周期评价是一种分析和评价工具,它可以帮助人们进行有关如何改变产品或如何设计替代产品方面的环境决策,即由更清洁的工艺制造更清洁的产品。生命周期评价的过程是:首先辨识和量化整个生命周期阶段中能量和物质的消耗以及环境排放,然后评价这些消耗和排放对环境的影响,最后辨识和评价减少这些环境影响的机会。[3]

基于全生命周期理论,某单一能源的经济效益可被分解为生产、传输、消费、存储、使用不同部分,中间还会考虑到折旧、造价、热值、环境效益等部分。

  1. 总结

总而言之,在前辈已有工作的基础上,本次任务需要提出项目全生命周期的管理优化方案,建立合适的经济评价模型,充分考虑多方面参数,最终对于给定数据或案例进行合理的能源分配、成本优化和经济性评价。

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