PDF《基于 LCC 的海上风电场主变压器冗余配置经济性对比与分析》

1 L C C分析模型 L C C管理是从长期经济效益出发, 考虑工程及 设备在规划、 设计、 建设、 运行维护直至退役的整个 过程, 在满足安全效能的前提下追求 L C C最小的管 理方法[

1 4] .L C C分析可用于工程项目的投资决策, 为方案优化、 比选等过程提供重要信息, 广泛应用于 输变电工程成本管理领域. L C C分析强调工程初始投资与运营费用、 效用 与成本之间的平衡.海上风电工程本身建设投资 大、 运营成本高, 若采用冗余配置方案, 虽会进一步

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1 第3 9卷第1 4期2015年7月2 5日Vol.39N o .

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5 h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 增加初始投资, 却能显著提高工程的可靠性, 减少后 期运营、 检修以及故障费用.这种变化趋势使得工 程在可靠性水平与 L C C之间存在优化决策区域. L C C分析的内容和步骤包括费用分解、 估算、 折现, 因素灵敏度分析以及最 终的方案权衡比较. 按照 L C C理论的解构原则, 可将海上升压站内变电 设备的总成本划分成初始投资成本、 运行成本及报 废成本, 成本分解如图1所示. 图1 海上升压站变电设备 L C C分解图 F i g .

1 L C Ce x p l o d e dv i e wo fo f f s h o r e s u b s t a t i o ne q u i p m e n t 主变压器是海上升压站内的关键设备, 造价昂 贵且直接影响了风电场电能传输系统的 运行可靠 性, 故选择其作为本文的典型研究对象.按照变压 器的运行规律和关键控制点的费用支出, 可将主变 压器全寿命周期成本CL C C进一步分解成: CL C C =Ci+Co +Cm +Cf +Cd (

1 ) 式中: Ci 为初始投资成本, 包括设备购置费、 安装调 试费等;

Co 为运行成本, 包括设备能耗费、 检查维护 费等;

Cm 为检修成本, 包括计划 检修费、 设备租赁 费及停电损失等;

Cf 为故障成本, 包括故障维修费、 停电损失等;

Cd 为报废成本, 包括退役处置费及设 备残值. 在变压器 L C C 计算过程中, 为提高分析效率, 允许对各方案共同拥有的费用部分采取简化处理. 此外, 还应考虑资金的时间价值, 可采用净现值法, 把变压器整个寿命周期内各年的现金流量按一定的 折现率折合成现值代数和[

1 0 ] .变压器 L C C 的数学 模型可描述为: CL C C =Ci+ ∑ n j=1 Cj( 1+ i) - j +Cd( 1+ i) - n (

2 ) 式中: Cj 为第j 年运行、 检修及可能产生的故障成 本之和;

i为折现率;

n 为计算期, 代表变压器的运行 年限.

2 海上风电场电能传输系统冗余配置方案 2.

1 冗余配置方案 对于离岸较远的海上风电场, 电能是由中压海 缆线路汇集至海上升压站的汇流母线, 经主变压器 升压后再由高压海缆送出至陆上汇集站.本文所提 电能传输系统冗余配置方案的电气主接线见图2. 图2 电能传输系统冗余配置方案主接线 F i g .

2 M a i nc o n n e c t i o ns c h e m eo fp o w e r t r a n s m i s s i o n s y s t e mw i t hc a p a c i t yr e d u n d a n c y 在图2 ( a ) 方案1中, 电能全部经一台主变压器 升压后送出, 该主变压器额定容量和整个海上风电 场的装机容量一致.该方案主变压器初始投资最 小, 缺点是可靠性不高, 倘若主变压器需要检修或者 发生故障, 则整个风电场将处于停运状态. 对于图2 ( b ) 所示的冗余配置方案2和3, 在其 中一台主变压器检修或故障导致停机时, 可采取开 关切换的方式由另一台变压器承担电能变换任务, 以此减少风电场发电量的损失.单台主变压器的额 定容量越大, 发电量损失越小. 若采用冗余配置方案4, 在其中一台主变压器 检修或故障时, 可将电能全部切换至另一台额定容 量为风电场装机容量的变压器, 而不引起任何发电 量损失, 但该方案的初始投资最大. 2.