《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件

主講人：XXX《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章主講人：XXX《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章第4章電源規(guī)劃的理論與方法概述電廠容量的選擇電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電力市場環(huán)境下的電源規(guī)劃電源規(guī)劃拓展知識4.1概述1.電源規(guī)劃的任務(wù)及分類任務(wù)：對電力系統(tǒng)電源布局進行策略研究，根據(jù)規(guī)劃期內(nèi)預(yù)測的負荷需要量，通過電力電量平衡得到需新增的發(fā)電容量，在滿足負荷要求并達到各種技術(shù)指標的條件下，確定在何時、何地新建（或新增）何種類型、何種規(guī)模的發(fā)電廠（或機組），使規(guī)劃期內(nèi)電力系統(tǒng)能安全運行且投資經(jīng)濟合理。善良主講人：XXX《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章主第4章電源規(guī)劃的理論與方法概述電廠容量的選擇電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電力市場環(huán)境下的電源規(guī)劃電源規(guī)劃拓展知識第4章電源規(guī)劃的理論與方法概述24.1概述1.電源規(guī)劃的任務(wù)及分類任務(wù)：對電力系統(tǒng)電源布局進行策略研究，根據(jù)規(guī)劃期內(nèi)預(yù)測的負荷需要量，通過電力電量平衡得到需新增的發(fā)電容量，在滿足負荷要求并達到各種技術(shù)指標的條件下，確定在何時、何地新建（或新增）何種類型、何種規(guī)模的發(fā)電廠（或機組），使規(guī)劃期內(nèi)電力系統(tǒng)能安全運行且投資經(jīng)濟合理。4.1概述1.電源規(guī)劃的任務(wù)及分類3

分類：短期規(guī)劃、中長期規(guī)劃短期電源規(guī)劃:考慮未來1～5年的發(fā)展情況，內(nèi)容包括：確定發(fā)電設(shè)備的維修計劃。分析推遲或提前新發(fā)電機組投產(chǎn)計劃的效益。分析與相鄰電力系統(tǒng)互聯(lián)的效益及互連方案。確定燃料需求量及購買、運輸、存儲計劃。

4中長期電源規(guī)劃：考慮10～30年的發(fā)展情況，解決以下問題：何時、何地擴建新發(fā)電機組。擴建什么類型及多大容量的發(fā)電機組。現(xiàn)有發(fā)電機組的退役及更新計劃。燃料的需求量及解決燃料問題的策略。采用新發(fā)電技術(shù)（如太陽能發(fā)電）的可能性。采用負荷管理系統(tǒng)對系統(tǒng)電力、電量平衡的影響。與相鄰電力系統(tǒng)進行電力交換的可能性。中長期電源規(guī)劃：考慮10～30年的發(fā)展情況，解決以下問題：52.電源規(guī)劃的投資決策原則1）參與經(jīng)濟計算和比較的各個電源規(guī)劃方案必須具有可比性。2）必須確定合理的經(jīng)濟計算年限，比較方案的計算年限要一致。3）確定合理的經(jīng)濟比較標準。4）在投資決策中，各項費用和收益，都要考慮資金的時間因素，并以同一時間為基準。5）決策過程必須統(tǒng)籌兼顧國民經(jīng)濟的整體利益，與相關(guān)部門密切配合。2.電源規(guī)劃的投資決策原則1）參與經(jīng)濟計算和比較的各個電源規(guī)63.電源規(guī)劃的經(jīng)濟評價方法【意義】對電源規(guī)劃方案進行經(jīng)濟評價是電源規(guī)劃中不可缺少的環(huán)節(jié)?！灸康摹扛鶕?jù)國民經(jīng)濟整體發(fā)展戰(zhàn)略及地區(qū)發(fā)展規(guī)劃要求，計算各方案的投入費用和產(chǎn)出效益，進行多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，從而選擇對國民經(jīng)濟發(fā)展最有益的方案?！緫T例】對于各種可行的電源規(guī)劃方案，通常認為有相同的效益，在滿足負荷需求和各種約束條件及技術(shù)經(jīng)濟指標下，總投入最小的方案就是最經(jīng)濟的方案?！就顿Y分攤】如果某個方案除了滿足發(fā)電效益以外，還可帶來其它利益，則可以采用投資分攤或計入方案費用的方法進行比較。3.電源規(guī)劃的經(jīng)濟評價方法【意義】對電源規(guī)劃方案進行經(jīng)濟評價74.電廠容量的選擇確定每個擬建電廠的建設(shè)規(guī)模，是做系統(tǒng)電源規(guī)劃方案的基礎(chǔ)。影響電廠容量的主要因素規(guī)劃地區(qū)（即電廠供電地區(qū)）負荷的影響動力資源條件的影響廠址條件的影響系統(tǒng)規(guī)模的影響設(shè)備規(guī)模及供應(yīng)條件的影響4.電廠容量的選擇確定每個擬建電廠的建設(shè)規(guī)模，是做系統(tǒng)電源規(guī)81）規(guī)劃地區(qū)負荷的影響負荷大小的影響：負荷需求的大小決定了建設(shè)電廠的總?cè)萘?。負荷分布的影響：負荷比較集中的地區(qū)適宜建大電廠，負荷分散的地區(qū)則可考慮小規(guī)模電廠。負荷方式的影響：對于宜帶尖峰負荷的水電廠來說，如果地區(qū)負荷峰谷差大，尖峰負荷較高，則在保證相同出力下可以多裝機，容量可以選得小些，以充分發(fā)揮水電的效益。對于熱電廠來說，如果熱負荷在年內(nèi)比較均衡，年最大負荷利用小時數(shù)較高，則熱電廠的容量可以選得大些，以便獲得較多的熱化電能。負荷增長速度的影響：大容量電廠采用大機組，適應(yīng)負荷迅速增長的能力強。因此負荷增長迅速時，有利于大容量電廠的興建。1）規(guī)劃地區(qū)負荷的影響負荷大小的影響：負荷需求的大92）動力資源條件的影響資源條件對電廠容量影響很大，對水電廠起決定作用，對火電廠也有一定影響。對燃料供應(yīng)方便而又可靠的坑口電廠容量可以選得大些；對建在負荷中心、遠離礦區(qū)的電廠則燃料供應(yīng)條件是影響電廠規(guī)劃容量的重要因素之一。3）廠址條件的影響火電廠的廠址條件主要指供水、煤場、灰場、交通運輸條件、地質(zhì)地形、環(huán)保要求等。它們對電廠容量影響很大。水電廠的廠址條件，如壩址的地質(zhì)條件、庫區(qū)的移民問題、壩址地形及施工條件、水利樞紐布置及輸電線路可行路徑條件等也對其選址和容量起很大作用。2）動力資源條件的影響104）系統(tǒng)規(guī)模的影響與電廠相聯(lián)的系統(tǒng)規(guī)模越大，負荷需求越大。則在滿足同樣可靠性要求前提下，電廠的容量可選得大些。因為大電廠可以采用大機組，效率較小機組高。若采用大機組可以滿足系統(tǒng)的可靠性要求，則它在經(jīng)濟上就是合理的。一般來說，電廠的最大容量不超過系統(tǒng)的總事故備用為宜，單機容量以不大于系統(tǒng)最大負的10％為宜。5）設(shè)備規(guī)模及供應(yīng)條件的影響電廠容量大小與裝機臺數(shù)及單機容量大小有關(guān)。一個電廠的機組臺數(shù)不宜過多，如果單臺機組容量較小，則電廠的容量也較小。在規(guī)劃電廠容量時應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)備規(guī)范選用合理的機組容量，并確定電廠容量。4）系統(tǒng)規(guī)模的影響114.2電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的一般形式在各種優(yōu)化模型中，不可避免地要采用一定程度的近似簡化。常見的簡化模型有:線性模型、整數(shù)模型、非線性模型、逐階段優(yōu)化模型、隨機模型、確定性模型4.2電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的一般形式121.目標函數(shù)

一般為系統(tǒng)總投資費用最小。總投資費用包括兩個部分：一部分與安裝發(fā)電機組容量有關(guān)，如發(fā)電廠的投資費用；另一部分與發(fā)電機組的實際輸出功率有關(guān)，如發(fā)電廠的運行費用，其中主要是發(fā)電廠的燃料費用。1.目標函數(shù)13【多目標處理】

在實際應(yīng)用中，規(guī)劃目標不僅僅是投資費用和運行費用，還包括其它效益和支出，如計及可靠性指標、輸電線路費用、未來的不確定性因素（如負荷預(yù)測、水文數(shù)據(jù)及市場因素）等，故電源規(guī)劃是一個多目標規(guī)劃問題。對此，具體處理方法是多樣的。常用的方法是將不同的目標函數(shù)乘以不同的權(quán)值形成一個新的目標函數(shù)，從而轉(zhuǎn)化為單目標問題處理?！径嗄繕颂幚怼?42.約束條件

對于不同的系統(tǒng)、不同的規(guī)劃模型，約束條件是有差異的。1）電源建設(shè)施工約束（1）待建電廠各年裝機最大容量約束（2）待建電廠總裝機容量約束（3）最早投入年限約束2.約束條件對于不同的系統(tǒng)、不同的規(guī)劃模型，約15（4）財政約束（5）待建電廠裝機連續(xù)性約束（6）建設(shè)順序約束（4）財政約束162）系統(tǒng)運行約束（1）系統(tǒng)需求約束任何時候，系統(tǒng)發(fā)電容量總和要滿足電力需求（2）發(fā)電機組最大最小出力約束（3）火電燃料消耗約束（4）水電水量消耗限制2）系統(tǒng)運行約束173）備用容量約束系統(tǒng)電源容量除滿足負荷需求，還應(yīng)計及一定備用容量。4）可靠性約束可將可靠性指標記入約束中，或?qū)⑵涮幚?，記入目標函?shù)

根據(jù)所采取的規(guī)劃模型不同，除了上述常用約束條件，可能還要考慮輸電能力約束、最小開發(fā)容量約束、火電年利用小時數(shù)約束、抽水蓄能電站約束、核電廠基能約束以及分布式發(fā)電機組約束等。以上列出的約束條件的表達方式在不同的模型中是不同的，處理方式也有差異。3）備用容量約束183.投資決策問題在電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型中，變量可以分為離散變量與連續(xù)變量兩類。據(jù)此可以將電源規(guī)劃模型分解為電源投資決策和生產(chǎn)模擬兩部分，這兩部分可采用不同的優(yōu)化技術(shù)，相應(yīng)的電源規(guī)劃過程也被分為相互關(guān)聯(lián)的兩個階段?！就顿Y決策問題】

以離散變量為主要變量，其解反映的是方案中各項目的建設(shè)與投產(chǎn)年份，以及廠址、機組類型和容量等，同時確定方案中與投資成本對應(yīng)的費用。3.投資決策問題在電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型中，變量可以194.生產(chǎn)模擬問題在投資決策條件給定的前提下，對方案中的運行成本逐年進行詳細優(yōu)化計算的問題。隨機生產(chǎn)模擬:考慮規(guī)劃期內(nèi)可能存在諸如各機組的非計劃強迫停運、未來電力負荷的隨機波動、水電廠來水量變化等不確定性約束。隨機生產(chǎn)模擬目的：獲得方案中各機組的期望生產(chǎn)電能、運行費用及電源可靠性指標，為電源規(guī)劃的決策提供準確的反饋信息。4.生產(chǎn)模擬問題20（1）隨機生產(chǎn)模擬的基本原理等效持續(xù)負荷曲線（模擬）——某一負荷與其持續(xù)的時間的關(guān)系曲線）圖線上任何一點（x，t）表示系統(tǒng)負荷大于或等于x的持續(xù)時間，t=F(x)。

（1）隨機生產(chǎn)模擬的基本原理等效持續(xù)負荷曲線（模擬）21將周期T除上式得（某負荷出現(xiàn)的概率）將周期T除上式得22《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件23《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件24等效持續(xù)負荷曲線：把發(fā)電機組故障影響當成等效負荷對原始負荷曲線不斷修正的結(jié)果。當發(fā)電機組故障時，系統(tǒng)的等效負荷就要增大。等效持續(xù)負荷曲線：把發(fā)電機組故障影響當成等效負荷對原始負荷曲25《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件26由于發(fā)電機組1的強迫停運率為q1，故其正常運行的概率為p1=1-q1，所以考慮發(fā)電機組1的隨機停運影響后，系統(tǒng)的隨機負荷曲線應(yīng)表示為

上式是發(fā)電機組1的隨機停運與持續(xù)負荷曲線的卷積公式，其結(jié)果就是考慮發(fā)電機組隨機停運因素后的系統(tǒng)等效持續(xù)負荷曲線。由于發(fā)電機組1的強迫停運率為q1，故其正常運行的概率為p1=27應(yīng)該指出，等效持續(xù)負荷曲線比的最大負荷大了C1，而總的負荷電量增加了△E?？梢宰C明，這里的△E正好等于發(fā)電機組1由于故障而少發(fā)的電量。對于第i臺發(fā)電機組，上述結(jié)論可推廣為式中：Ci為第i臺機組的發(fā)電容量，qi為第臺機組的強迫停運率，pi=1-qi。應(yīng)該指出，等效持續(xù)負荷曲線比的28《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件29（2）隨機生產(chǎn)模擬過程以火電機組為例，介紹生產(chǎn)模擬的全過程處理負荷資料，形成原始持續(xù)負荷曲線確定發(fā)電機組帶負荷的優(yōu)先順序按其帶負荷順序安排發(fā)電機組運行，計算發(fā)電量修正等效持續(xù)負荷曲線計算系統(tǒng)可靠性指標根據(jù)各發(fā)電機組的發(fā)電量計算系統(tǒng)燃料消耗量并進行發(fā)電成本分析進行其它特殊問題的研究（2）隨機生產(chǎn)模擬過程以火電機組為例，介紹生產(chǎn)模擬的全過程30原始資料：負荷資料和發(fā)電機組的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)。負荷資料作用：用來形成研究期間的原始持續(xù)負荷曲線及最大負荷曲線。最大負荷曲線是指每月或每周的最大負荷按時間序列形成的曲線，它的用途是安排檢修計劃。火電機組的數(shù)據(jù)：發(fā)電機組的類型、容量、臺數(shù)，各發(fā)電機組的平均煤耗率，燃料價格，發(fā)電機組的強迫停運率、最小輸出功率、所需的檢修時間。水電特性：水電機組的發(fā)電量是由水文條件及水庫調(diào)度決定的，因此在發(fā)電調(diào)度中水電機組的發(fā)電量是給定的已知量。由于水庫上下游水位變動，水電機組的發(fā)電功率可能達不到其額定容量。這種由水力條件決定的水電機組的實際發(fā)電能力稱為預(yù)想輸出功率。在生產(chǎn)調(diào)度中應(yīng)該用預(yù)想輸出功率代替水電機組的容量參與電力平衡。原始資料：負荷資料和發(fā)電機組的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)。31生

產(chǎn)

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流

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圖32隨機生產(chǎn)模擬方法簡介

傅立葉級數(shù)法：用50～100項傅立葉級數(shù)描述持續(xù)負荷曲線，然后在傅立葉領(lǐng)域內(nèi)進行卷積計算。標準卷積法：將概率學(xué)中對隨機變量概率分布函數(shù)的卷積計算公式作為算法的核心，其概念清晰，但計算量大。半不變量法：用隨機分布的數(shù)字特征——半不變量來描述系統(tǒng)的持續(xù)負荷曲線和各發(fā)電機組的隨機停運。等效電量函數(shù)法：先求出電力系統(tǒng)在不同負荷水平下的電量需求（即形成電量函數(shù)），然后再考慮發(fā)電機組故障時直接修正各負荷水平所需的電量（即修正等效電量函數(shù)），這樣就可以非常方便的完成隨機生產(chǎn)模擬計算。隨機生產(chǎn)模擬方法簡介334.3電力市場環(huán)境下的電源規(guī)劃電源規(guī)劃的特點高維數(shù)：發(fā)電機種類多，長時期非線性：投資現(xiàn)值，年運行費用，可靠性約束隨機性：負荷預(yù)測數(shù)據(jù)，燃料價格，水文數(shù)據(jù)4.3電力市場環(huán)境下的電源規(guī)劃電源規(guī)劃的特點34市場環(huán)境下電源規(guī)劃面臨的新挑戰(zhàn)【新特點】在電力市場環(huán)境下，強制性的、統(tǒng)一性的電源規(guī)劃和投資決策已不可能實現(xiàn)。電源規(guī)劃中，無論是考慮新增發(fā)電機組還是退役舊機組，都是發(fā)電企業(yè)的內(nèi)部決策問題，新增發(fā)電機組將以電廠投資的利益最大化為前提。【新的影響因素】未來市場的電價波動情況、國家政策變化、能源價格及負荷變化等因素。【新挑戰(zhàn)】如何建立有效可靠的市場機制，引導(dǎo)發(fā)電企業(yè)投資，以確保系統(tǒng)發(fā)電容量充裕性；各個發(fā)電企業(yè)應(yīng)如何根據(jù)市場負荷預(yù)測決定自己的電源新建或退役計劃和投資決策，如何選擇新增機組容量、類型和地點等；選擇參與什么樣的市場，并分析在不同市場下的收益情況。市場環(huán)境下電源規(guī)劃面臨的新挑戰(zhàn)352.市場環(huán)境下的電源規(guī)劃問題（1）如何建立有效而可靠的市場機制？（2）各發(fā)電企業(yè)如何選擇新增機組容量、類型和地點？（3）選擇什么樣的市場？2.市場環(huán)境下的電源規(guī)劃問題（1）如何建立有效而可靠的市場機36國外電網(wǎng)的“市場不適應(yīng)癥”瑞典，實施電力市場改革之后的幾年內(nèi)，系統(tǒng)的備用容量大大減少；挪威，市場化改革推行的短期內(nèi)就造成了由備用容量過剩到備用容量不足的轉(zhuǎn)變；紐約，自1993年以來，負荷增長了12.2%，而發(fā)電容量僅增加了2.6%。國外電網(wǎng)的“市場不適應(yīng)癥”瑞典，實施電力市場改革之后的幾年內(nèi)37中國電網(wǎng)的“市場不適應(yīng)癥”2002年一2004年全國大面積缺電02年全國電力缺口是2035萬千瓦；03年高達4485萬千瓦；04年雖然國家加快電力建設(shè)，但缺口仍有2500一3000萬千瓦。2004年無序裝機，2001、2002和2003年分別批準開工電站項目2140萬千瓦、2337萬千瓦和3111萬千瓦。至2004已經(jīng)批準開工電站項目6110萬千瓦。中國電網(wǎng)的“市場不適應(yīng)癥”2002年一2004年全國大面積缺38市場化的電力運營模式下，負荷會隨經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展而不斷增加，缺電的風險大大增加，因而電源規(guī)劃必須考慮以下因素的影響：缺電責任主體不明市場機制具有一定滯后性投資風險加大，投資來源可能減少電源建設(shè)少了一個理智的投資來源——電網(wǎng)企業(yè)不利于水電核電等可再生能源發(fā)展承擔高峰負荷的發(fā)電機組發(fā)電機會少，財政風險大電網(wǎng)輸電能力比較薄弱，易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞市場化的電力運營模式下，負荷會隨經(jīng)濟的持續(xù)39電

源

項

目

投

資

所

面

臨

的

風

險電

源

項

目

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資

所

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的

風

險403.市場環(huán)境下電源規(guī)劃的主體和模式3.市場環(huán)境下電源規(guī)劃的主體和模式41【思考題】電源規(guī)劃的任務(wù)是什么？影響電廠容量選擇的因素有哪些？水電站備用容量確定要考慮哪些因素？市場環(huán)境下電源規(guī)劃與傳統(tǒng)的電源規(guī)劃有什么區(qū)別？試說明電源規(guī)劃問題的解決步驟和流程。【思考題】42感謝觀賞感謝觀賞主講人：XXX《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章主講人：XXX《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章第4章電源規(guī)劃的理論與方法概述電廠容量的選擇電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電力市場環(huán)境下的電源規(guī)劃電源規(guī)劃拓展知識4.1概述1.電源規(guī)劃的任務(wù)及分類任務(wù)：對電力系統(tǒng)電源布局進行策略研究，根據(jù)規(guī)劃期內(nèi)預(yù)測的負荷需要量，通過電力電量平衡得到需新增的發(fā)電容量，在滿足負荷要求并達到各種技術(shù)指標的條件下，確定在何時、何地新建（或新增）何種類型、何種規(guī)模的發(fā)電廠（或機組），使規(guī)劃期內(nèi)電力系統(tǒng)能安全運行且投資經(jīng)濟合理。善良主講人：XXX《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章主第4章電源規(guī)劃的理論與方法概述電廠容量的選擇電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電力市場環(huán)境下的電源規(guī)劃電源規(guī)劃拓展知識第4章電源規(guī)劃的理論與方法概述454.1概述1.電源規(guī)劃的任務(wù)及分類任務(wù)：對電力系統(tǒng)電源布局進行策略研究，根據(jù)規(guī)劃期內(nèi)預(yù)測的負荷需要量，通過電力電量平衡得到需新增的發(fā)電容量，在滿足負荷要求并達到各種技術(shù)指標的條件下，確定在何時、何地新建（或新增）何種類型、何種規(guī)模的發(fā)電廠（或機組），使規(guī)劃期內(nèi)電力系統(tǒng)能安全運行且投資經(jīng)濟合理。4.1概述1.電源規(guī)劃的任務(wù)及分類46

分類：短期規(guī)劃、中長期規(guī)劃短期電源規(guī)劃:考慮未來1～5年的發(fā)展情況，內(nèi)容包括：確定發(fā)電設(shè)備的維修計劃。分析推遲或提前新發(fā)電機組投產(chǎn)計劃的效益。分析與相鄰電力系統(tǒng)互聯(lián)的效益及互連方案。確定燃料需求量及購買、運輸、存儲計劃。

47中長期電源規(guī)劃：考慮10～30年的發(fā)展情況，解決以下問題：何時、何地擴建新發(fā)電機組。擴建什么類型及多大容量的發(fā)電機組?，F(xiàn)有發(fā)電機組的退役及更新計劃。燃料的需求量及解決燃料問題的策略。采用新發(fā)電技術(shù)（如太陽能發(fā)電）的可能性。采用負荷管理系統(tǒng)對系統(tǒng)電力、電量平衡的影響。與相鄰電力系統(tǒng)進行電力交換的可能性。中長期電源規(guī)劃：考慮10～30年的發(fā)展情況，解決以下問題：482.電源規(guī)劃的投資決策原則1）參與經(jīng)濟計算和比較的各個電源規(guī)劃方案必須具有可比性。2）必須確定合理的經(jīng)濟計算年限，比較方案的計算年限要一致。3）確定合理的經(jīng)濟比較標準。4）在投資決策中，各項費用和收益，都要考慮資金的時間因素，并以同一時間為基準。5）決策過程必須統(tǒng)籌兼顧國民經(jīng)濟的整體利益，與相關(guān)部門密切配合。2.電源規(guī)劃的投資決策原則1）參與經(jīng)濟計算和比較的各個電源規(guī)493.電源規(guī)劃的經(jīng)濟評價方法【意義】對電源規(guī)劃方案進行經(jīng)濟評價是電源規(guī)劃中不可缺少的環(huán)節(jié)?！灸康摹扛鶕?jù)國民經(jīng)濟整體發(fā)展戰(zhàn)略及地區(qū)發(fā)展規(guī)劃要求，計算各方案的投入費用和產(chǎn)出效益，進行多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，從而選擇對國民經(jīng)濟發(fā)展最有益的方案?！緫T例】對于各種可行的電源規(guī)劃方案，通常認為有相同的效益，在滿足負荷需求和各種約束條件及技術(shù)經(jīng)濟指標下，總投入最小的方案就是最經(jīng)濟的方案?！就顿Y分攤】如果某個方案除了滿足發(fā)電效益以外，還可帶來其它利益，則可以采用投資分攤或計入方案費用的方法進行比較。3.電源規(guī)劃的經(jīng)濟評價方法【意義】對電源規(guī)劃方案進行經(jīng)濟評價504.電廠容量的選擇確定每個擬建電廠的建設(shè)規(guī)模，是做系統(tǒng)電源規(guī)劃方案的基礎(chǔ)。影響電廠容量的主要因素規(guī)劃地區(qū)（即電廠供電地區(qū)）負荷的影響動力資源條件的影響廠址條件的影響系統(tǒng)規(guī)模的影響設(shè)備規(guī)模及供應(yīng)條件的影響4.電廠容量的選擇確定每個擬建電廠的建設(shè)規(guī)模，是做系統(tǒng)電源規(guī)511）規(guī)劃地區(qū)負荷的影響負荷大小的影響：負荷需求的大小決定了建設(shè)電廠的總?cè)萘?。負荷分布的影響：負荷比較集中的地區(qū)適宜建大電廠，負荷分散的地區(qū)則可考慮小規(guī)模電廠。負荷方式的影響：對于宜帶尖峰負荷的水電廠來說，如果地區(qū)負荷峰谷差大，尖峰負荷較高，則在保證相同出力下可以多裝機，容量可以選得小些，以充分發(fā)揮水電的效益。對于熱電廠來說，如果熱負荷在年內(nèi)比較均衡，年最大負荷利用小時數(shù)較高，則熱電廠的容量可以選得大些，以便獲得較多的熱化電能。負荷增長速度的影響：大容量電廠采用大機組，適應(yīng)負荷迅速增長的能力強。因此負荷增長迅速時，有利于大容量電廠的興建。1）規(guī)劃地區(qū)負荷的影響負荷大小的影響：負荷需求的大522）動力資源條件的影響資源條件對電廠容量影響很大，對水電廠起決定作用，對火電廠也有一定影響。對燃料供應(yīng)方便而又可靠的坑口電廠容量可以選得大些；對建在負荷中心、遠離礦區(qū)的電廠則燃料供應(yīng)條件是影響電廠規(guī)劃容量的重要因素之一。3）廠址條件的影響火電廠的廠址條件主要指供水、煤場、灰場、交通運輸條件、地質(zhì)地形、環(huán)保要求等。它們對電廠容量影響很大。水電廠的廠址條件，如壩址的地質(zhì)條件、庫區(qū)的移民問題、壩址地形及施工條件、水利樞紐布置及輸電線路可行路徑條件等也對其選址和容量起很大作用。2）動力資源條件的影響534）系統(tǒng)規(guī)模的影響與電廠相聯(lián)的系統(tǒng)規(guī)模越大，負荷需求越大。則在滿足同樣可靠性要求前提下，電廠的容量可選得大些。因為大電廠可以采用大機組，效率較小機組高。若采用大機組可以滿足系統(tǒng)的可靠性要求，則它在經(jīng)濟上就是合理的。一般來說，電廠的最大容量不超過系統(tǒng)的總事故備用為宜，單機容量以不大于系統(tǒng)最大負的10％為宜。5）設(shè)備規(guī)模及供應(yīng)條件的影響電廠容量大小與裝機臺數(shù)及單機容量大小有關(guān)。一個電廠的機組臺數(shù)不宜過多，如果單臺機組容量較小，則電廠的容量也較小。在規(guī)劃電廠容量時應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)備規(guī)范選用合理的機組容量，并確定電廠容量。4）系統(tǒng)規(guī)模的影響544.2電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的一般形式在各種優(yōu)化模型中，不可避免地要采用一定程度的近似簡化。常見的簡化模型有:線性模型、整數(shù)模型、非線性模型、逐階段優(yōu)化模型、隨機模型、確定性模型4.2電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的一般形式551.目標函數(shù)

一般為系統(tǒng)總投資費用最小。總投資費用包括兩個部分：一部分與安裝發(fā)電機組容量有關(guān)，如發(fā)電廠的投資費用；另一部分與發(fā)電機組的實際輸出功率有關(guān)，如發(fā)電廠的運行費用，其中主要是發(fā)電廠的燃料費用。1.目標函數(shù)56【多目標處理】

在實際應(yīng)用中，規(guī)劃目標不僅僅是投資費用和運行費用，還包括其它效益和支出，如計及可靠性指標、輸電線路費用、未來的不確定性因素（如負荷預(yù)測、水文數(shù)據(jù)及市場因素）等，故電源規(guī)劃是一個多目標規(guī)劃問題。對此，具體處理方法是多樣的。常用的方法是將不同的目標函數(shù)乘以不同的權(quán)值形成一個新的目標函數(shù)，從而轉(zhuǎn)化為單目標問題處理。【多目標處理】572.約束條件

對于不同的系統(tǒng)、不同的規(guī)劃模型，約束條件是有差異的。1）電源建設(shè)施工約束（1）待建電廠各年裝機最大容量約束（2）待建電廠總裝機容量約束（3）最早投入年限約束2.約束條件對于不同的系統(tǒng)、不同的規(guī)劃模型，約58（4）財政約束（5）待建電廠裝機連續(xù)性約束（6）建設(shè)順序約束（4）財政約束592）系統(tǒng)運行約束（1）系統(tǒng)需求約束任何時候，系統(tǒng)發(fā)電容量總和要滿足電力需求（2）發(fā)電機組最大最小出力約束（3）火電燃料消耗約束（4）水電水量消耗限制2）系統(tǒng)運行約束603）備用容量約束系統(tǒng)電源容量除滿足負荷需求，還應(yīng)計及一定備用容量。4）可靠性約束可將可靠性指標記入約束中，或?qū)⑵涮幚?，記入目標函?shù)

根據(jù)所采取的規(guī)劃模型不同，除了上述常用約束條件，可能還要考慮輸電能力約束、最小開發(fā)容量約束、火電年利用小時數(shù)約束、抽水蓄能電站約束、核電廠基能約束以及分布式發(fā)電機組約束等。以上列出的約束條件的表達方式在不同的模型中是不同的，處理方式也有差異。3）備用容量約束613.投資決策問題在電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型中，變量可以分為離散變量與連續(xù)變量兩類。據(jù)此可以將電源規(guī)劃模型分解為電源投資決策和生產(chǎn)模擬兩部分，這兩部分可采用不同的優(yōu)化技術(shù)，相應(yīng)的電源規(guī)劃過程也被分為相互關(guān)聯(lián)的兩個階段?！就顿Y決策問題】

以離散變量為主要變量，其解反映的是方案中各項目的建設(shè)與投產(chǎn)年份，以及廠址、機組類型和容量等，同時確定方案中與投資成本對應(yīng)的費用。3.投資決策問題在電源規(guī)劃數(shù)學(xué)模型中，變量可以624.生產(chǎn)模擬問題在投資決策條件給定的前提下，對方案中的運行成本逐年進行詳細優(yōu)化計算的問題。隨機生產(chǎn)模擬:考慮規(guī)劃期內(nèi)可能存在諸如各機組的非計劃強迫停運、未來電力負荷的隨機波動、水電廠來水量變化等不確定性約束。隨機生產(chǎn)模擬目的：獲得方案中各機組的期望生產(chǎn)電能、運行費用及電源可靠性指標，為電源規(guī)劃的決策提供準確的反饋信息。4.生產(chǎn)模擬問題63（1）隨機生產(chǎn)模擬的基本原理等效持續(xù)負荷曲線（模擬）——某一負荷與其持續(xù)的時間的關(guān)系曲線）圖線上任何一點（x，t）表示系統(tǒng)負荷大于或等于x的持續(xù)時間，t=F(x)。

（1）隨機生產(chǎn)模擬的基本原理等效持續(xù)負荷曲線（模擬）64將周期T除上式得（某負荷出現(xiàn)的概率）將周期T除上式得65《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件66《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件67等效持續(xù)負荷曲線：把發(fā)電機組故障影響當成等效負荷對原始負荷曲線不斷修正的結(jié)果。當發(fā)電機組故障時，系統(tǒng)的等效負荷就要增大。等效持續(xù)負荷曲線：把發(fā)電機組故障影響當成等效負荷對原始負荷曲68《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件69由于發(fā)電機組1的強迫停運率為q1，故其正常運行的概率為p1=1-q1，所以考慮發(fā)電機組1的隨機停運影響后，系統(tǒng)的隨機負荷曲線應(yīng)表示為

上式是發(fā)電機組1的隨機停運與持續(xù)負荷曲線的卷積公式，其結(jié)果就是考慮發(fā)電機組隨機停運因素后的系統(tǒng)等效持續(xù)負荷曲線。由于發(fā)電機組1的強迫停運率為q1，故其正常運行的概率為p1=70應(yīng)該指出，等效持續(xù)負荷曲線比的最大負荷大了C1，而總的負荷電量增加了△E?？梢宰C明，這里的△E正好等于發(fā)電機組1由于故障而少發(fā)的電量。對于第i臺發(fā)電機組，上述結(jié)論可推廣為式中：Ci為第i臺機組的發(fā)電容量，qi為第臺機組的強迫停運率，pi=1-qi。應(yīng)該指出，等效持續(xù)負荷曲線比的71《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第4章課件72（2）隨機生產(chǎn)模擬過程以火電機組為例，介紹生產(chǎn)模擬的全過程處理負荷資料，形成原始持續(xù)負荷曲線確定發(fā)電機組帶負荷的優(yōu)先順序按其帶負荷順序安排發(fā)電機組運行，計算發(fā)電量修正等效持續(xù)負荷曲線計算系統(tǒng)可靠性指標根據(jù)各發(fā)電機組的發(fā)電量計算系統(tǒng)燃料消耗量并進行發(fā)電成本分析進行其它特殊問題的研究（2）隨機生產(chǎn)模擬過程以火電機組為例，介紹生產(chǎn)模擬的全過程73原始資料：負荷資料和發(fā)電機組的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)。負荷資料作用：用來形成研究期間的原始持續(xù)負荷曲線及最大負荷曲線。最大負荷曲線是指每月或每周的最大負荷按時間序列形成的曲線，它的用途是安排檢修計劃?；痣姍C組的數(shù)據(jù)：發(fā)電機組的類型、容量、臺數(shù)，各發(fā)電機組的平均煤耗率，燃料價格，發(fā)電機組的強迫停運率、最小輸出功率、所需的檢修時間。水電特性：水電機組的發(fā)電量是由水文條件及水庫調(diào)度決定的，因此在發(fā)電調(diào)度中水電機組的發(fā)電量是給定的已知量。由于水庫上下游水位變動，水電機組的發(fā)電功率可能達不到其額定容量。這種由水力條件決定的水電機組的實際發(fā)電能力稱為預(yù)想輸出功率。在生產(chǎn)調(diào)度中應(yīng)該用預(yù)想輸出功率代替水電機組的容量參與電力平衡。原始資料：負荷資料和發(fā)電機組的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)。74生

產(chǎn)

模

擬

流

程

圖生

產(chǎn)

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擬

流

程

圖75隨機生產(chǎn)模擬方法簡介

傅立葉級數(shù)法：用50～100項傅立葉級數(shù)描述持續(xù)負荷曲線，然后在傅立葉領(lǐng)域內(nèi)進行卷積計算。標準卷積法：將概率學(xué)中對隨機變量概率分布函數(shù)的卷積計算公式作為算法的核心，其概念清晰，但計算量大。半不變量法：用隨機分布的數(shù)字特征——半不變量來描述系統(tǒng)的持續(xù)負荷曲線和各發(fā)電機組的隨機停運。等效電量函數(shù)法：先求出電力系統(tǒng)在不同負荷水平下的電量需求（即形成電量函數(shù)），然后再考慮發(fā)電機組故障時直接修正各負荷水平所需的電量（即修正等效電量函數(shù)），這樣就可以非常方便的完成隨機生產(chǎn)模擬計算。隨機生產(chǎn)模擬方法簡介764.3電力市場環(huán)