风光储多能互补系统在垃圾电站余热利用中的协调运行策略及经济性分析

引言

随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，可再生能源的开发和利用成为了研究的热点。风光储多能互补系统作为一种高效的能源利用方式，将风能、太阳能和储能技术相结合，能够有效提高能源的稳定性和可靠性。垃圾电站在处理城市垃圾的过程中会产生大量的余热，如果能够将这些余热进行有效利用，不仅可以减少能源浪费，还能降低对环境的影响。因此，研究风光储多能互补系统在垃圾电站余热利用中的协调运行策略及经济性具有重要的现实意义。

一、风光储多能互补系统与垃圾电站余热利用概述

（一）风光储多能互补系统原理

风光储多能互补系统主要由风力发电系统、光伏发电系统和储能系统组成。风力发电系统利用风力带动风力发电机旋转，将风能转化为电能；光伏发电系统通过太阳能电池板将太阳能转化为电能。储能系统则用于存储多余的电能，在需要时释放，以平衡电力供需。通过智能控制系统，实现对三种能源的协调调度，提高能源的利用效率。

（二）垃圾电站余热特点

垃圾电站在焚烧垃圾的过程中会产生大量的高温烟气和蒸汽，这些余热具有温度高、流量大的特点。余热的产生与垃圾的处理量和焚烧工艺有关，具有一定的波动性。合理利用这些余热可以用于发电、供热等，提高垃圾电站的能源综合利用效率。

二、协调运行策略研究

（一）基于能源预测的协调策略

基于气象预报与历史数据，分别预测风电与光伏出力特性，分析其波动规律；结合垃圾日处理量与焚烧炉运行参数，预测余热发电潜力；将三类预测结果作为输入，建立多目标优化调度模型，综合考虑供电可靠性、能源利用率与运行成本；通过实时调整风光发电并网比例、余热蒸汽利用路径及储能系统充放电状态，实现源- 荷- 储动态匹配，提升系统协同运行效率与稳定性。

（二）负荷跟踪协调策略

根据负荷变化动态调节系统出力：当负荷上升时，优先调用垃圾电站稳定的余热发电输出，同时释放储能系统电能，形成基础支撑；若仍存在功率缺额，则启动风光发电作为补充，提升清洁能源占比；当负荷下降时，减少风光发电出力，将电网多余电量用于储能充电，避免弃风弃光；同时调节余热利用路径，部分蒸汽可转向供热或制冷，实现能量梯级利用，提升整体能源利用效率。

三、经济性分析模型建立

（一) 成本分析

成本主要包括风光储多能互补系统的建设与运维成本、垃圾电站余热系统改造与运行成本及储能充放电损耗成本。建设成本细分为风电机组、光伏组件、储能设备的购置费及安装调试费用；运行维护成本涵盖设备定期检修、故障维修、日常保养及运维人员工资；余热系统改造涉及换热设备加装与管道优化投入；储能成本还包括循环寿命损耗及能量转换效率损失带来的隐性支出。

( 二）收益分析

售电收入由风电、光伏及余热发电的上网电量与其对应上网电价的乘积累加而成，受发电出力波动与电价机制双重影响；余热节能效益体现在替代传统燃煤或燃气锅炉供热 / 供冷，减少化石能源消耗，其节约成本通过节省的热能折算量与当地热价、电价差额进行核算，量化了多能互补系统在能源替代与运行成本降低方面的综合优势，凸显资源梯级利用的经济价值。

（三）经济性评价指标

采用净现值（NPV）、内部收益率（IRR）和投资回收期等指标对系统的经济性进行评价。净现值是指项目在整个寿命期内的现金流入现值与现金流出现值之差；内部收益率是指使项目净现值为零时的折现率；投资回收期是指项目投资回收所需的时间。

四、案例分析

（一）项目概况

选取某垃圾电站为研究对象，其日处理垃圾量达 [X] 吨，稳定产生余热用于供热发电；在周边配套建设 [X]MW 风电与 [X]MW 光伏系统，实现清洁能源互补；配置[X]MWh 储能系统，平抑风光出力波动，提升电能质量与消纳率，增强系统协同运行能力。

（二）数据收集与处理

收集该地区的气象数据、垃圾处理数据、电价数据等，对数据进行预处理和分析，为模型计算提供基础数据。

（三）结果分析

结果表明，在合理协调运行策略下，项目净现值达 [X] 万元，体现长期盈利潜力；内部收益率为[X]%，反映资本效率较高；投资回收期为[X] 年，具备良好投资吸引力。对比不同策略发现，基于能源预测的协调策略可提升风光出

力与负荷匹配度，优化储能充放电时机，减少弃电损失，增强余热利用连续性，从而显著提高系统整体经济性，实现收益最大化。

五、影响经济性的关键因素分析

（一）能源价格波动

上网电价和储能充放电电价的波动会对系统的经济性产生重要影响。当上网电价提高时，项目的收益增加；当储能充放电电价降低时，储能系统的运行成本降低，从而提高系统的经济性。

（二）设备成本

风光储多能互补系统和垃圾电站余热利用系统的设备成本是影响项目经济性的重要因素。随着技术的不断进步，设备成本逐渐降低，将有利于提高项目的经济性。

（三）能源预测准确性

能源预测的准确性直接影响协调运行策略的有效性。精准预测可优化风光出力与余热利用的时序匹配，提升储能调度精度，减少弃风弃光，增强系统协同效益，显著提高整体经济性。

结论

本文通过对风光储多能互补系统在垃圾电站余热利用中的协调运行策略及经济性进行研究，得出以下结论：合理的协调运行策略能够有效提升能源利用效率，优化电力输出，降低综合运行成本；基于能源预测的智能协调策略可显著提升系统经济性，实现收益最大化；能源价格波动、设备初始投资成本及能源预测准确性是影响项目经济性的核心因素，需在规划与运营中重点考量，以保障项目的可持续性与投资回报。

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