一种低碳转型下煤电多路径改造与新能源组合决策方法与流程

本发明属于低碳以及新能源的综合利用规划，尤其涉及一种低碳转型下煤电多路径改造与新能源组合决策方法。

背景技术：

1、随着全球对气候变化问题的关注度不断提高，减少温室气体排放、实现低碳转型已成为各国能源发展的重要战略方向。在我国，尽管新能源产业取得了显著进展，但传统煤电在当前能源结构中仍占据主导地位。煤电行业作为主要的碳排放源之一，面临着巨大的减排压力。同时，新能源发电(如太阳能、风能等)具有间歇性、波动性等特点，其大规模接入电网给电力系统的稳定性和可靠性带来了挑战。

2、在此背景下，如何在充分利用现有煤电基础设施的基础上，合理引入新能源项目，并通过有效的技术改造和组合决策，实现能源供应的低碳化、高效化和安全稳定，成为亟待解决的技术难题。目前，缺乏系统的方法来综合评估煤电改造与新能源组合项目在环境、经济、能源安全和技术创新等多方面的成效，以及应对项目实施过程中的各种风险和不确定性，这在一定程度上限制了低碳转型战略在能源领域的有效推进。

技术实现思路

1、根据以上现有技术中的不足，本发明的目的在于解决在能源结构调整过程中面临的技术选择、资源配置、环境效益提升等关键问题，为实现能源领域的可持续发展提供全面的技术支撑和决策依据。

2、为了实现以上目的，本
技术实现要素：
采用如下技术方案：

3、一种低碳转型下煤电多路径改造与新能源组合决策方法，包括以下步骤：

4、s1.构建煤电改造与新能源项目成效指标体系，定义煤电改造与新能源项目的一级成效指标，一级成效指标将作为评估方案性能的基础，一级成效指标包括环境影响、经济效益、能源安全、技术创新等；在定义的一级指标基础上将每个一级指标进一步细分为二级指标；

5、s2.生成煤电改造与新能源项目备选方案，在s1的基础上，根据煤电改造的技术路线和新能源项目类型，创建多种方案组合的备选方案，备选方案涵盖不同的技术组合和项目配置，以实现不同的成效指标目标；

6、s3.计算备选方案的综合效用值，对s2创建的备选方案中的每个成效指标进行量化评估，根据量化评估的结果采用多准则决策分析(mcdm)方法，计算各备选方案的综合效用值，以确定各方案的相对优劣；

7、s4.风险评估与不确定性分析，在s3的基础上识别出每个备选方案影响项目成功的潜在风险因素，通过蒙特卡洛模拟方法对潜在的风险因素进行不确定性分析，评估各方案在不同风险水平下的表现，为风险管理提供依据；

8、s5.低碳转型目标与政策符合性分析，在s4风险评估的基础上，根据国家和地方的低碳转型目标，评估各备选方案的符合性，确保所选方案与政策导向一致，分析各方案对实现碳排放峰值和碳中和目标的贡献度，以选择最有利于实现政策目标的方案。

9、进一步地，所述s1中一级成效指标包括：

10、环境影响，包括对大气污染物减排量的考量，温室气体减排效果评估，以及对水资源利用和污染排放的影响等方面；

11、经济效益，从项目的投资成本、运营成本、收益以及投资回收期、内部收益率等财务指标来衡量；

12、能源安全，评估煤电改造后能源供应的稳定性，新能源接入对电网稳定性的影响，以及能源供应的多元化程度提升等；

13、技术创新，考量煤电改造采用新技术的先进性，新能源项目技术的成熟度和创新点，以及技术研发投入和人才培养等方面；

14、进一步地，所述s1中二级成效指标包括，环境影响二级指标、能源安全二级指标、经济效益二级指标和技术创新二级指标；

15、其中，环境影响二级指标包括：

16、大气污染物减排，计算煤电改造前后二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物的排放浓度和排放量变化，采用公式：减排量＝改造前排放量-改造后排放量；

17、二氧化碳减排，根据煤电改造前后的发电效率变化和新能源替代煤电的电量，计算二氧化碳减排量，可利用碳排放计算模型；

18、水资源利用效率：评估单位发电量的水资源消耗量变化，通过对比改造前后的用水量数据计算；

19、经济效益二级指标包括：

20、投资成本，详细列出煤电改造设备采购、安装费用，新能源项目设备购置、场地建设等费用明细；

21、运营成本，分析燃料成本、设备维护费用(根据设备使用寿命和维护周期估算)等；

22、收益，预测发电收入，以及节能减排补贴等收益；

23、财务指标，计算投资回收期和内部收益率等；

24、能源安全二级指标包括：

25、煤电调峰能力，分析煤电改造后机组的最小稳定运行负荷率、爬坡速率等参数变化，以评估其在电网调峰中的作用变化。

26、新能源接入对电网稳定性影响，通过电力系统稳定性分析方法，研究新能源接入后电网的电压波动、频率偏差等情况；

27、能源供应多元化程度，计算新能源在总能源供应中的比例变化，评估能源供应结构的优化程度；

28、技术创新二级指标包括：

29、煤电新技术应用程度，评估超临界、超临界技术或其他先进技术在煤电改造中的应用比例和效果提升；

30、新能源技术创新点，分析新能源项目采用的新型技术(及其对项目性能的影响，以及技术研发投入占项目总成本的比例等。

31、进一步地，所述s2包括：

32、s21.煤电改造技术路线选择，考虑不同的煤电改造技术，如“超低排放”改造、灵活性改造、供热改造(实现热电联产)等；可以单独采用一种技术，也可以采用n种技术组合，n≥2；

33、s22.新能源项目类型组合，新能源项目类型包括：太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电、地热能发电等；根据项目所在地的资源条件，选择合适的新能源项目类型进行组合，可以采用单一新能源项目，如在太阳能资源丰富地区建设大型光伏发电站；也可以多种新能源项目组合，如风光互补项目，以提高能源供应的稳定性和可靠性；

34、s23.方案组合形成备选方案，将不同的煤电改造技术路线与新能源项目类型组合进行排列组合，形成多种备选方案。

35、进一步地，所述s3包括：

36、s31.成效指标量化评估：

37、环境影响量化，对于大气污染物减排量和二氧化碳减排量等指标，根据实际监测数据或采用专业的排放计算模型得出具体数值；

38、水资源利用效率通过实际测量的用水量和发电量数据计算得出具体的水耗指标；

39、经济效益量化，投资成本、运营成本和收益等数据根据项目的预算、财务报表以及市场调研数据进行准确计算；

40、财务指标如投资回收期和内部收益率按照财务计算得出准确数值，用于衡量项目的经济可行性；

41、能源安全量化，煤电调峰能力通过机组运行参数的实际测量和电网调度数据进行评估；

42、新能源接入对电网稳定性影响通过电力系统仿真软件进行模拟分析，得出电压波动、频率偏差等量化指标，评估电网的稳定性裕度；

43、能源供应多元化程度通过计算新能源电量在总发电量中的比例得出具体数值；

44、技术创新量化，煤电新技术应用程度通过评估新技术在改造项目中的应用比例以及由此带来的发电效率提升幅度等数据进行量化；

45、新能源技术创新点通过对比采用新技术前后的发电性能指标变化进行量化，同时考虑技术研发投入占项目总成本的比例等因素；

46、s32.采用多准则决策分析(mcdm)方法计算综合效用值：

47、s321.确定各成效指标的权重，采用层次分析法(ahp)方法确定各一级和二级指标的相对权重；

48、s322.对各备选方案的成效指标进行标准化处理，通过标准化处理，将所有备选方案的成效指标转化为无量纲的数值，便于后续综合效用值的计算和方案间的比较；

49、s323.计算综合效用值，根据各指标的权重和标准化后的指标值，采用加权求和法计算各备选方案的综合效用值。

50、进一步地，所述s4中，潜在的风险因素包括：

51、技术风险：包括煤电改造技术的可靠性、新能源项目技术的稳定性以及技术集成风险；

52、市场风险：考虑煤炭价格波动对煤电成本的影响，新能源发电上网电价的不确定性，以及电力市场需求变化等因素；

53、环境风险：评估气候变化对新能源资源稳定性的影响，以及煤电改造和新能源项目建设过程中可能面临的环保政策调整风险；

54、政策风险：关注国家和地方能源政策的变化对项目经济性和可行性的影响。

55、进一步地，所述s4中，通过蒙特卡洛模拟方法对潜在的风险因素进行不确定性分析的方法包括：

56、s41.确定不确定性因素的概率分布，根据历史数据、专家经验或市场调研等方法，确定各风险因素的概率分布类型及其参数；

57、s42.构建模拟模型，将各风险因素及其概率分布纳入到项目的经济评价模型或性能评估模型中；

58、s43.进行蒙特卡洛模拟，通过计算机软件进行大量的随机抽样模拟，每次模拟根据随机抽取的风险因素值计算项目的关键指标；

59、s44.分析模拟结果，得到各关键指标的概率分布情况，包括计算综合效用值的均值、标准差、置信区间等统计量，评估各备选方案在不同风险水平下的表现；通过绘制概率分布曲线，可以直观地比较各方案的风险特征，为风险管理提供依据。

60、进一步地，所述s5包括：

61、s51.明确低碳转型目标与政策要求，深入研究国家和地方在低碳转型方面的总体目标，如碳排放峰值的时间节点、碳中和的实现期限等；详细梳理相关政策法规中对煤电改造与新能源项目的具体要求，包括节能减排标准、新能源发展规划等；

62、s52.评估各备选方案的符合性：

63、碳排放指标评估，对于每个备选方案，根据其煤电改造技术以及新能源项目组合，精确计算其预计的碳排放量削减情况；

64、与国家和地方设定的碳排放目标进行对比，判断该方案是否有助于在规定时间内实现碳排放峰值和碳中和目标；

65、能源结构优化分析，分析备选方案中新能源在总能源供应中的占比变化，判断其是否符合能源结构向低碳、可再生能源转型的政策导向；考虑煤电改造后的调峰等辅助服务能力与新能源的协同情况，确保能源供应的稳定性和可靠性的同时，满足能源结构优化需求；

66、政策激励与约束考量，研究各备选方案是否能享受到相关政策激励，如节能减排补贴、新能源项目优惠政策等，评估这些激励对方案经济性和可行性的影响；

67、检查方案是否满足政策中的约束条件，如对煤电改造后的排放限值、新能源项目的并网标准等要求；

68、s53.选择最符合政策目标的方案，综合考虑各备选方案在碳排放削减、能源结构优化、政策激励与约束满足等方面的表现；优先选择对实现碳排放峰值和碳中和目标贡献度大、能源结构优化效果显著且完全符合政策要求的方案。若存在多个方案表现相近，可进一步结合其他因素进行权衡和决策。

69、s54.持续监测与调整，建立监测机制，跟踪所选方案在实施过程中的实际碳排放、能源供应等情况；

70、根据政策变化和实际运行数据，及时对方案进行调整和优化，确保始终与低碳转型目标和政策导向保持一致。

71、综上所述，由于采用了上述技术方案，发明内容的有益技术效果是：

72、推动能源低碳转型与可持续发展，本发明的决策方法有助于能源行业从传统的高碳煤电模式向低碳、清洁的能源供应体系转型。通过综合评估煤电改造与新能源组合方案，能够筛选出在环境影响方面表现卓越的方案，如实现大气污染物(二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等)的大幅减排以及二氧化碳排放量的显著降低，从而有效助力国家和地方实现碳排放峰值和碳中和目标，推动能源行业可持续发展，适应全球应对气候变化的趋势，减少能源生产对环境的负面影响，保护生态平衡，为经济社会的绿色发展奠定坚实基础。

73、优化能源资源配置与供应稳定性，基于对各备选方案的全面分析，可实现煤电与新能源资源的优化配置。一方面，根据不同地区的资源条件(如太阳能辐照强度、风力资源情况等)合理选择新能源项目类型，并与煤电改造相结合，提高能源供应的稳定性和可靠性。另一方面，通过评估煤电调峰能力和新能源接入对电网稳定性的影响，确保电网在各种工况下都能安全稳定运行，有效应对新能源发电的间歇性和波动性，增强整个能源系统的抗干扰能力，保障能源供应的连续性，满足社会生产生活对能源的持续需求。

74、提升能源项目综合经济效益，详细的经济效益量化评估为项目提供了坚实的经济决策依据。在投资成本方面，精确计算煤电改造设备采购、安装费用以及新能源项目设备购置、场地建设等费用明细，有助于合理控制初始投资。运营成本分析(包括燃料成本、设备维护费用等)能够帮助企业优化运营策略，降低日常运营支出。同时，准确预测发电收入和节能减排补贴等收益，结合投资回收期和内部收益率等财务指标的计算，使企业能够选择经济效益最优的方案，提高项目盈利能力和资金使用效率，增强企业在能源市场中的竞争力，促进能源项目的商业成功，为能源行业的健康发展提供经济支撑。

75、促进能源技术创新与产业升级，技术创新考量是本发明的重要组成部分，这有助于推动能源领域的技术进步和产业升级。鼓励煤电改造采用新技术(如超临界、超临界技术)以及新能源项目的技术创新(如新型太阳能电池技术、风力发电技术改进等)，并评估新技术应用程度和效果提升，不仅能提高能源利用效率，降低能源消耗和碳排放，还能带动相关产业链的发展。例如，新能源技术创新会促进电池制造、风机制造等产业的技术升级和规模扩张，培养高素质技术人才，提升我国能源产业在全球的技术竞争力，引领能源行业向更高技术水平迈进，推动能源产业的创新发展和结构优化。

76、增强能源项目风险管理能力，风险评估与不确定性分析环节是本技术方案的一大亮点。通过识别技术风险(如煤电改造技术可靠性、新能源项目技术稳定性、技术集成风险)、市场风险(煤炭价格波动、新能源发电上网电价不确定性、电力市场需求变化)、环境风险(气候变化对新能源资源稳定性影响、环保政策调整风险)和政策风险(国家和地方能源政策变化)等潜在风险因素，并利用蒙特卡洛模拟方法进行不确定性分析，能够全面了解各备选方案在不同风险水平下的表现。这为项目实施过程中的风险管理提供了科学依据，使企业能够提前制定应对策略，如采用套期保值应对煤炭价格波动、优化技术集成方案降低技术风险等，有效降低风险发生的可能性和影响程度，提高能源项目应对复杂多变环境的能力，保障项目的顺利实施和长期稳定运行。

77、确保政策导向与项目实施一致性，低碳转型目标与政策符合性分析确保了所选方案与国家和地方的能源发展战略、低碳转型政策导向高度一致。在评估各备选方案时，充分考虑碳排放指标、能源结构优化要求、政策激励与约束条件等因素，使项目在实施过程中能够充分享受政策支持(如节能减排补贴、新能源项目优惠政策等)，同时满足政策对煤电改造后的排放限值、新能源项目并网标准等要求。这有助于提高项目的合规性和可行性，促进能源项目与政策环境的良性互动，推动能源行业按照国家和地方规划有序发展，确保能源项目在政策框架内实现可持续发展，为能源政策的有效落地提供技术保障。