分析電力系統不同調度模式的技術(shù)及經(jīng)濟特性論文
0 引言
電力系統有功調度的主要任務(wù)是制定發(fā)電機組出力計劃,以滿(mǎn)足呈一定概率規律且周期性變化的負荷需求。在這一過(guò)程中,調度機構不僅需要考慮各個(gè)機組的差異性,根據機組的發(fā)電成本、發(fā)電煤耗和環(huán)境污染等特點(diǎn),在機組的最小、最大技術(shù)出力范圍內按一定調度目標制定發(fā)電計劃,而且需要考慮電力線(xiàn)路有功功率傳輸極限等安全、可靠性準則,保證電力系統的安全運行。
1 傳統經(jīng)濟調度模式
傳統經(jīng)濟調度模式,是按等耗量微增率原則分配各機組負荷,即按相等的耗量微增率在發(fā)電設備或發(fā)電廠(chǎng)之間分配負荷,使系統的總耗量最小。在傳統經(jīng)濟調度模式中,機組的煤耗量曲線(xiàn)和它的微增率曲線(xiàn)是調度的基礎資料,它們的準確性直接影響到經(jīng)濟調度效益。而發(fā)輸配一體化的管理體制有利于調度機構獲得準確的基礎資料,因此,傳統經(jīng)濟調度模式適用于發(fā)輸配一體化的電力體制。傳統經(jīng)濟調度模式有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1.1 物理意義清晰
假定兩臺機組在微增率不等的狀態(tài)下運行,且dF■/dP■>dF■/dP■,可以在兩臺機組的總輸出功率不變的條件下調整負荷分配,讓1號機組減少輸出ΔP,2號機組增加輸出ΔP。于是1號機組將減少燃料消耗(dF■/dP■)×ΔP,2號機組將增加燃料消(dF■/dP■)×ΔP,而總的燃料消耗將可節約:
ΔF=(dF■/dP■)×ΔP-(dF■/dP■)×ΔP>0
這樣的負荷調整可以一直進(jìn)行到兩臺機組的微增率相等為止,不難理解,等耗量微增率準則也適用于多臺機組間的負荷經(jīng)濟分配。
1.2 可以考慮網(wǎng)損的影響
傳統經(jīng)濟調度模式可以通過(guò)計算網(wǎng)損微增率,構成煤耗與網(wǎng)損的協(xié)調方程式,對機組的耗量特性曲線(xiàn)進(jìn)行修正,考慮網(wǎng)損對經(jīng)濟調度的影響。
1.3 對部分不等式約束條件較難處理
傳統經(jīng)濟調度可以考慮功率平衡等式約束,同時(shí),對于自變量的不等式約束條件,如發(fā)電廠(chǎng)有功功率上、下限,水電廠(chǎng)流量上、下限和水庫水位上、下限等,可以通過(guò)檢驗方便處理;但是以函數形式出現的不等式約束條件,例如,線(xiàn)路潮流限制和母線(xiàn)電壓上、下限等,傳統經(jīng)濟調度較難處理。
2 計劃電量調度模式
計劃電量調度模式,可以確保投建機組的發(fā)電利用小時(shí)數,保證投建機組的固定成本回收,對于促進(jìn)我國電源投資建設、盡快補足電力供需缺口具有積極作用,促進(jìn)了這一時(shí)期我國電力工業(yè)的發(fā)展。由于計劃電量調度模式僅與機組容量有關(guān),不考慮機組經(jīng)濟性、環(huán)保性等因素,也帶來(lái)了一些問(wèn)題。
2.1 火電建設小型化
計劃電量調度模式下,小型火電機組可以保證充足的負荷率,確保成本回收。因此,一些地區建設了一批小火電、小油電,以補足電力供需缺口。這些機組煤耗高、污染嚴重,影響電力工業(yè)的可持續發(fā)展。
2.2 水電及可再生能源發(fā)展落后
水電及可再生能源建設投資大、周期長(cháng),而且在計劃電量調度模式下分配的發(fā)電利用小時(shí)數與火電相同,因此電源建設投資更傾向于建設周期短、見(jiàn)效快的火電機組。
2.3 輸電設備建設落后
計劃電量調度模式對電力發(fā)展的促進(jìn)作用,主要傾向于電源建設,對輸電設施建設沒(méi)有引導和激勵措施,造成這一時(shí)期我國輸電設備較為落后。
2.4 電廠(chǎng)建設不經(jīng)濟
計劃電量調度模式保證了機組的成本回收,此外,為鼓勵投資興建電廠(chǎng),國家還規定了還本付息的電價(jià)政策。因此電廠(chǎng)建設工程缺乏約束,建設缺乏經(jīng)濟性。
3 節能發(fā)電調度模式
節能發(fā)電調度模式改革,必然對電力系統的發(fā)展和運行產(chǎn)生影響,具體體現在以下幾個(gè)方面:
3.1 引導電源投資建設方向,改善電源結構
目前,我國以火力發(fā)電為主,清潔能源和可再生能源發(fā)電的比例較小,截止2005年,火電占總裝機容量比例約為75.67%,電源結構不合理。實(shí)施節能發(fā)電調度后,優(yōu)先調用清潔能源和可再生能源發(fā)電,對我國投資建設清潔能源和可再生能源的引導作用明顯,有利于改善我國的電源結構,優(yōu)化各類(lèi)資源配置。
3.2 不能保證系統運行的經(jīng)濟性最優(yōu)
節能發(fā)電調度能夠獲得在等輸出電量情況下發(fā)電側節能降耗和有害氣體減排的作用,但是,由于不同電廠(chǎng)燃煤的來(lái)源不同、煤炭運輸成本不同、煤價(jià)有差異等因素,煤耗量并不能代表發(fā)電機組的邊際生產(chǎn)成本。因此,節能發(fā)電調度改變了傳統經(jīng)濟調度按邊際成本制定發(fā)電計劃的原則,偏離了電力系統經(jīng)濟性的理論基礎,是一種節能但不一定經(jīng)濟的調度模式。
同時(shí),由于在當前“廠(chǎng)網(wǎng)分離”的體制下,很難獲得真實(shí)的發(fā)電機組供電標煤煤耗率,并且供電煤耗率本身是發(fā)電機組輸出功率的函數,這將使得節能發(fā)電調度模式不能達到預期的節能效果。
3.3 電網(wǎng)安全可靠性要求更高
節能發(fā)電調度模式下,大容量、低能耗機組接近滿(mǎn)發(fā),可能對電網(wǎng)的傳輸能力、安全裕度要求更高;另外大容量機組滿(mǎn)發(fā)后,系統備用由多個(gè)小機組承擔,可能造成系統事故備用容量不足,影響系統的可靠性。
4 電力市場(chǎng)交易模式
市場(chǎng)化改革的核心是對電力工業(yè)放松管制,以各種方式將發(fā)電、輸配電和用電分離,形成多方利益實(shí)體的競爭化模式。電力市場(chǎng)化競爭機制的特點(diǎn)是放松管制之后,多方利益實(shí)體追求各自利潤的最大化,同時(shí)也實(shí)現了社會(huì )效益的最大化。電力市場(chǎng)交易模式,對電力系統的影響主要體現在以下幾個(gè)方面:
4.1 電力市場(chǎng)模式下電力系統更加經(jīng)濟有效
發(fā)電側和售電側引入競爭、打破電力工業(yè)的壟斷經(jīng)營(yíng),提高電力工業(yè)的生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量。發(fā)電競爭的結果使得電力系統整體供電成本下降,電價(jià)有所降低。
4.2 電力市場(chǎng)模式兼顧電力系統的節能環(huán)保
隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展,化石能源的消耗越來(lái)越巨大,由此造成的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越嚴重,歐盟國家己經(jīng)對燃燒化石燃料而釋放的二氧化碳征收高額的碳稅,以化石燃料為能源的發(fā)電成本中,購買(mǎi)二氧化碳排放指標的成本已經(jīng)占發(fā)電成本的一定比例,在這種情況下的市場(chǎng)競爭發(fā)電調度模式,實(shí)際上是一種兼顧節能和環(huán)保的經(jīng)濟調度模式。
4.3 電力市場(chǎng)交易模式復雜性增加
電力市場(chǎng)模式下需要考慮中長(cháng)期交易、期貨交易、實(shí)時(shí)交易等不同電量約束,調度的復雜性增加。市場(chǎng)模式下強調競爭,為達到各方利益最大化,可能造成電網(wǎng)在臨界安全附近運行,淡化電力系統運行中復雜物理規律與市場(chǎng)競爭的關(guān)聯(lián),威脅電力系統運行的安全,可能背離預期的經(jīng)濟效果。
4.4 市場(chǎng)化競爭可能產(chǎn)生不必要的市場(chǎng)力
電力市場(chǎng)模式下,一些公司可能利用自身所占的市場(chǎng)份額優(yōu)勢或與其他公司形成聯(lián)盟后所占的市場(chǎng)份額優(yōu)勢來(lái)操縱市場(chǎng)價(jià)格,這些公司的收益往往超過(guò)競爭所能取得的收益,產(chǎn)生不必要的市場(chǎng)力。為防止市場(chǎng)中公司之間的勾結行為,市場(chǎng)管理者應當采取相應的監管措施。
5 結束語(yǔ)
總之,在市場(chǎng)交易模式下,由于電力交易的多樣性,調度機構不僅應當考慮時(shí)段之間的爬坡速率限制,而且應當考慮各種雙邊合同、電量合同以及期貨合同等在各個(gè)調度時(shí)段之間的合理分配,同時(shí),電網(wǎng)潮流的不確定性和多變性,使得安全經(jīng)濟調度的重要作用也日益明顯。
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