老挝人民民主共和国水电和浮动太阳能混合系统的有效性

由编辑 Kimura Kei SudoShigeru KimuraKei SudoAlexander Ryota KeeleyKento Komatsubara 老挝人民民主共和国水电和浮动太阳能混合系统的有效性 东盟和东亚经济研究所（ERIA）中央Senayan II 6楼Jalan Asia Afrika No. 8, Gelora Bung KarnoSenayan, Jakarta Pusat 10270印度尼西亚 ©东盟和东亚经济研究所，2023年ERIA研究项目报告FY2023第25号发表于2024年2月 All rights reserved. No part of this publication may be replicated, stored in a retrieval system, or transmitted in anyform by any means electronic or mechanical without prior written notice to and permission from ERIA. 在其各自章节中表达的发现，解释，结论和观点完全是作者/他们的观点，并不反映东盟和东亚经济研究所，其理事会，学术咨询委员会的观点和政策，或他们所代表的机构和政府。各章节中的任何内容或引用错误均由作者自行负责。 本出版物中的材料可以自由引用或转载，并有适当的确认。注:在本出版物中，“$”是指美元。 前言 老挝人民民主共和国拥有丰富的水电资源。但是在旱季，由于水流量减少，该国面临水力发电厂的电力供应短缺。因此，老挝人民民主共和国必须在该季节从泰国进口电力。因此，它有两种选择来避免这种电力短缺：（i）使用褐煤等家用煤炭建造燃煤发电厂，以及（ii）安装太阳能光伏（PV）系统，该系统在旱季运行良好。考虑到气候变化和能源供应的可持续性，太阳能光伏系统比燃煤电厂更好。另一方面,太阳能光伏是间歇性的并且具有小的容量因子(小于20%)、相对较高的发电成本和季节性。因此，太阳能光伏安装的评估应该是必不可少的，应用基于每小时太阳辐照数据的发电模拟方法。在这方面，老挝能源和矿业部要求东盟和东亚经济研究所进行这项评估，并评估太阳能光伏的有效性，太阳能光伏可以成为水电发电厂的补充电源。 该评估分析了将水力发电和浮式太阳能光伏系统结合在一起的混合系统，该系统将设置在水力发电大坝的表面上。该混合系统不需要到国家电网的附加输电线路,因为输电线路已经从电网便利到现有的水电站。但是,浮动太阳能光伏系统的安装容量受限于电流传输线的容量。 这份报告表明了混合动力系统对老挝人民民主共和国的有效性。然而,假设要连接到电网的太阳能光伏系统的容量将是显著的。由于其电力供应不稳定，国家电网的运行稳定性将受到干扰。因此，太阳能光伏系统将是老挝人民民主共和国非常重要的电源，并将被最大化。然而，该国还必须注意国家电网的稳定运行，安装带有智能电网的蓄电池，与邻国的跨境输电线路的弹性，以及备用电力系统，以应用丰富的可再生能源生产的氢气，如水电和太阳能/光伏。 木村茂 东盟和东亚能源事务经济研究所主席特别顾问 Acknowledgement 该报告是由能源和矿产部（MEM），老挝人民民主共和国以及东盟和东亚经济研究所（ERIA）组成的联合工作组编写的。MEM能源政策和规划部是老挝人民民主共和国团队的主要部门。Kysy大学的副教授Keeley加入了ERIA团队，以每小时为单位对太阳能光伏发电进行模拟研究。 还特别感谢老挝MEM可再生能源促进研究所副所长Khammun Sorpaseth作为老挝人民民主共和国团队负责人的非常有益的评论和建议。 木村茂 东盟和东亚能源事务经济研究所主席特别顾问 目录 前言iii Acknowledgementsiv 数字列表vi 表列表viii 缩写和首字母缩略词列表ix 执行摘要x Introduction1 FSPV系统的有效性5 太阳能光伏发电系统的仿真研究7 水电厂适当的FSPV容量分析27 第5章对能源组成和CO的影响2排放量34 经济可行性分析36 结论和建议46 参考文献48 数字列表 最大功率需求 图1.3总装机容量组合3 国内总装机容量组合3 图1.4 Solargis算法9 Solargis辐照数据的覆盖范围9 图3.3FSPV系统图12 图3.4模拟年中太阳的路径13 图3.52019年和2019年的标准化产量（每安装千瓦时/千瓦时/天）142020 2019年和2020年的业绩比15 图3.7损失图（基于2020年模拟）16 图3.8FSPV日平均发电量（2019年和2020年平均）18 图3.94月份FSPV日平均发电量(绿线)和208月（蓝线）（2019年和2020年平均值） 图3.10FSPV 4月（绿线）和8月（蓝线）的小时平均发电量（2019年和2020年平均值）21 FSPV日平均发电量（蓝线），水电（红色23 FSPV小时平均发电量（蓝线），水电（红色25 图3.13FSPV小时平均发电量（蓝线），水电（红色26线)，8月混合动力(橙色线) (2019年和2020年平均值) 输出缩减示例27 图4.2图像的波动性28 图4.3独立和协调控制的图像30 混合发电限功率量31 图4.4 每天平均波动率31 混合发电削减量(供参考)33 图4.7平均每日波动率（供参考）33 图5.1BAU发电输出34 图6.1税后利润过渡37 图6.2现金余额38 IRROI的现金流 IRROE的现金流 图6.5IRROI的现金流（6美分）42 图6.6IRROE的现金流（6美分）43 表列表 FSPV的优势8 FSPV的缺点6 表3.1光伏组件和逆变器的规格11 2019年太阳辐射数据和发电结果概述17 表3.2（上表）和2020年（下表） 表3.3日平均、最大和最小发电量192019年和2020年的FSPV 表3.42019年和2020年FSPV，水电厂（Hydro）和混合动力系统的每日平均，最大和最小发电量22 表3.5FSPV系统、水电厂和混合系统的每小时和每月波动24 Table 4.1生成和需求的研究条件29 Table 4.2参考研究的条件32 损益表39 现金流量表40 表6.3损益表（6美分，单位：$1, 000）44 现金流量表（6美分，单位：$1, 000）45 表6.4 缩写和首字母缩略词列表 BAU照常业务场景CO2二氧化碳EDL老挝电力ERIA东盟和东亚经济研究所FSPV浮动太阳能光伏GWh千兆瓦时IAM阵列发生率损失IPP独立发电商内部收益率内部收益率IPP实体上的IRROE IRRFSPV项目的IRROI IRRkWac千瓦交流电千瓦时老挝人民民主共和国能源和矿业部MW兆瓦MWh兆瓦时光伏光伏RE可再生能源太瓦时美国美国Wp瓦峰 执行摘要 由于人口增长和持续的经济增长，老挝人民民主共和国（老挝人民民主共和国）的能源需求逐年增加。该国具有巨大的水力发电潜力，水力发电产生了大部分电力供应。因此，在雨季，现有水电站和在建水电站的产量足以满足需求。另一方面，在旱季，由于水流量不足，水力发电厂的供应不足，因此从泰国的火力发电厂进口电力。鉴于这一趋势，旱季的供应能力是老挝人民民主共和国面临的挑战之一，预计那里的能源需求将增加。为了解决这些挑战，在旱季发电良好的太阳能光伏（solar PV）系统是满足未来电力需求和向可持续能源发展过渡的一种选择。因此，本研究分析了太阳能光伏系统在老挝旱季补充水力发电的有效性。该项目侧重于浮式太阳能光伏（FSPV）和混合系统，将现有的水力发电厂和水力发电大坝表面的新FSPV结合在一起。在这方面，Nam Mag 3被选为现有的水力发电厂。 模拟研究根据每小时的太阳辐照数据估算了Nam Mag 3工厂站点附近新FSPV的发电量。研究表明，安装在Nam Mag 3水库中的40兆瓦（MW）FSPV在旱季将产生每月平均5.43千兆瓦时（GWh），在雨季将产生4.20 GWh。FSPV在旱季产生更多的电力，这与水电站的趋势相反。因此，提出了FSPV与水电厂之间的互补关系。 FSPV的适当大小或容量如何？首先，为了增加FSPV的安装量，调整水力发电的输出以匹配FSPV的输出是有效的。此外，重要的是要确定FSPV的容量，以在成本效益和稳定的电力供应方面尽可能地减少波动性和削减。在这项研究中，假设40兆瓦的需求和100兆瓦的现有输电线路容量，建议通过反复试验的方法将最大60兆瓦的FSPV安装在Nam Mag 3大坝的表面上，该方法审查了当将FSPV容量从40兆瓦更改为100兆瓦时的波动性和削减。相反,如果相对于水电厂的容量安装了巨大的FSPV容量,则它将超过水电厂的控制能力,导致可能干扰电网运行的波动增加。因此,如果未来的需求增加并且需要更多的电力供应,则有必要提高混合电力系统的控制能力,例如通过安装蓄电池并且在稳定的电力供应方面增加水力发电的容量。 一家煤电厂宏沙向泰国出口100%的发电。然而，这家发电厂的二氧化碳(CO2）排放在老挝人民民主共和国，燃煤电厂对向邻国出口电力很重要。但如果老挝人民民主共和国利用混合系统将水电和浮动太阳能FSPV结合起来，它就可以像燃煤电厂一样输出电力。因此，基于水电的RE混合电力系统可以使其电力部门脱碳，但需要注意应用新能源技术，如蓄电池和智能电网系统。The. RE混合动力系统可以改善能源供需状况，减少CO2整个老挝的排放量。 独立发电商（IPP）将从事FSPV业务，因为经济可行性对IPP至关重要。根据该项目研究，向老挝电力公司（EDL）的电价至关重要。假设价格为5美分，由于内部收益率（IRR）和财务报表吸引力较小，经济可行性较低。但是，如果我们将价格更改为6美分，内部收益率和财务报表将大大改善，并且在经济上可行。经济可行性分析除了销售价格外还有许多参数：太阳能电池板的单位成本，太阳能光伏系统的容量系数，运营成本，融资条件，如股权比率和借款条件。因此，如果我们可以检查参数，例如太阳能电池板的单位成本，则可以减少6美分。在这方面，如果此可行性阶段将移至实施阶段，则建议进行敏感性分析以识别FSPV系统的敏感参数，以寻求较低的EDL销售价格。 最后，使用太阳能光伏系统，特别是与水力发电相结合的混合系统，可能是老挝人民民主共和国在总最终能源消耗和总一次能源供应方面促进脱碳能源组合的适当选择，减少CO2通过从煤炭发电厂转移到可再生能源和合理的电价来排放。但是，当老挝PDR邀请IPP开发水电和太阳能光伏系统时，政府必须制定适当的环境法规来管理IPP。 第一章导言 1.背景 由于人口增长和持续的经济增长，老挝人民民主共和国（老挝人民民主共和国）的能源需求逐年增加。此外，偏远地区电网的日益发展也促进了能源需求的增加。图1.1和1.2显示了老挝的年用电量和最大电力需求。2016年至2021年期间，用电量和最大电力需求平均每年分别增长11.7%和13.1%，预计未来能源需求将随着经济增长而持续增长。 资料来源：老挝能源和矿业部（MEM）数据，由作者修改。 老挝有巨大的水力发电潜力。截至2020年，全国总装机容量为10, 161兆瓦，其中国内装机容量为3, 155兆瓦。总装机容量组合和国内使用的总装机容量组合分别如图1.3和1.4所示。这些数字来自ERIA在2022年编写的“老挝人民民主共和国电动汽车渗透率评估”报告（Kimra等人。，2022年）。老挝人民民主共和国的初级发电依靠水电。全国水电装机容量占80%。水电其次是火电，占18%。另一方面，对于国内使用，水电的装机容量占94％。家庭使用的装机容量主要取决于水电。生物质和太阳能等其他发电类型的装机容量仍然很低。 资料来源：木村等人（2022年）。 资料来源：木村等人（2022年）。 在雨季