3、能源成本估算与电网系统解析

能源成本估算与电网系统解析

1. 能源成本估算

1.1 能源消耗与二氧化碳排放现状

在人类使用能源的漫长历史中，二氧化碳排放问题日益凸显。经过数千年燃烧木材和木炭，在1850年工业革命曙光初现之时，二氧化碳浓度为百万分之288（ppmv）。到2000年，这一数值上升至百万分之369.5，在250年里增长了37.6%。二氧化碳的指数增长与电能生产密切相关。

1.2 能源成本计算原理

能源消耗可以通过以下公式表达：
- 功率计算公式：$P = V \cdot I$（公式1.1），其中功率$P$的单位是瓦特，电压$V$的单位是伏特，电流$I$的单位是安培。
- 能量消耗率公式：$P = \frac{dW}{dt}$（公式1.2）。
- 负载消耗能量公式：$W = P \cdot t$（公式1.3），这里$W$的单位是焦耳或瓦秒。但由于电能的单位成本以每千瓦美元表示，所以我们用千瓦 - 小时来表示电力消耗，即$kWh = kW \times hour$（公式1.4）。
- 能源总成本公式：若用$\lambda$表示每千瓦 - 小时的电能成本（美元/千瓦 - 小时），则能源总成本（美元）$= kWh \times \lambda$（公式1.5）。

1.3 实际案例分析

案例一：电脑购买决策

假设要购买一台电脑，有两个品牌可供选择：品牌A功率为400瓦、电压120伏，价格1000美元；品牌B功率100瓦、电压120伏，价格1010美元。电力公司每千瓦 - 小时收费0.09美元。若每天使用电脑8小时，持续3年，计算两个品牌的总成本。
- 总运行时间：$8 \times 36