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分析電力系統(tǒng)不同調(diào)度模式的技術(shù)及經(jīng)濟特性論文
0 引言
電力系統(tǒng)有功調(diào)度的主要任務(wù)是制定發(fā)電機組出力計劃,以滿足呈一定概率規(guī)律且周期性變化的負(fù)荷需求。在這一過程中,調(diào)度機構(gòu)不僅需要考慮各個機組的差異性,根據(jù)機組的發(fā)電成本、發(fā)電煤耗和環(huán)境污染等特點,在機組的最小、最大技術(shù)出力范圍內(nèi)按一定調(diào)度目標(biāo)制定發(fā)電計劃,而且需要考慮電力線路有功功率傳輸極限等安全、可靠性準(zhǔn)則,保證電力系統(tǒng)的安全運行。
1 傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模式
傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模式,是按等耗量微增率原則分配各機組負(fù)荷,即按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷,使系統(tǒng)的總耗量最小。在傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模式中,機組的煤耗量曲線和它的微增率曲線是調(diào)度的基礎(chǔ)資料,它們的準(zhǔn)確性直接影響到經(jīng)濟調(diào)度效益。而發(fā)輸配一體化的管理體制有利于調(diào)度機構(gòu)獲得準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料,因此,傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模式適用于發(fā)輸配一體化的電力體制。傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模式有以下幾個特點:
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(diào)整負(fù)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(jié)約:
ΔF=(dF■/dP■)×ΔP-(dF■/dP■)×ΔP>0
這樣的負(fù)荷調(diào)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(zhǔn)則也適用于多臺機組間的負(fù)荷經(jīng)濟分配。
1.2 可以考慮網(wǎng)損的影響
傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度模式可以通過計算網(wǎng)損微增率,構(gòu)成煤耗與網(wǎng)損的協(xié)調(diào)方程式,對機組的耗量特性曲線進(jìn)行修正,考慮網(wǎng)損對經(jīng)濟調(diào)度的影響。
1.3 對部分不等式約束條件較難處理
傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度可以考慮功率平衡等式約束,同時,對于自變量的不等式約束條件,如發(fā)電廠有功功率上、下限,水電廠流量上、下限和水庫水位上、下限等,可以通過檢驗方便處理;但是以函數(shù)形式出現(xiàn)的不等式約束條件,例如,線路潮流限制和母線電壓上、下限等,傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度較難處理。
2 計劃電量調(diào)度模式
計劃電量調(diào)度模式,可以確保投建機組的發(fā)電利用小時數(shù),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(shè)、盡快補足電力供需缺口具有積極作用,促進(jìn)了這一時期我國電力工業(yè)的發(fā)展。由于計劃電量調(diào)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,也帶來了一些問題。
2.1 火電建設(shè)小型化
計劃電量調(diào)度模式下,小型火電機組可以保證充足的負(fù)荷率,確保成本回收。因此,一些地區(qū)建設(shè)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(yán)重,影響電力工業(yè)的可持續(xù)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(shè)投資大、周期長,而且在計劃電量調(diào)度模式下分配的發(fā)電利用小時數(shù)與火電相同,因此電源建設(shè)投資更傾向于建設(shè)周期短、見效快的火電機組。
2.3 輸電設(shè)備建設(shè)落后
計劃電量調(diào)度模式對電力發(fā)展的促進(jìn)作用,主要傾向于電源建設(shè),對輸電設(shè)施建設(shè)沒有引導(dǎo)和激勵措施,造成這一時期我國輸電設(shè)備較為落后。
2.4 電廠建設(shè)不經(jīng)濟
計劃電量調(diào)度模式保證了機組的成本回收,此外,為鼓勵投資興建電廠,國家還規(guī)定了還本付息的電價政策。因此電廠建設(shè)工程缺乏約束,建設(shè)缺乏經(jīng)濟性。
3 節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式
節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式改革,必然對電力系統(tǒng)的發(fā)展和運行產(chǎn)生影響,具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
3.1 引導(dǎo)電源投資建設(shè)方向,改善電源結(jié)構(gòu)
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(jié)構(gòu)不合理。實施節(jié)能發(fā)電調(diào)度后,優(yōu)先調(diào)用清潔能源和可再生能源發(fā)電,對我國投資建設(shè)清潔能源和可再生能源的引導(dǎo)作用明顯,有利于改善我國的電源結(jié)構(gòu),優(yōu)化各類資源配置。
3.2 不能保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性最優(yōu)
節(jié)能發(fā)電調(diào)度能夠獲得在等輸出電量情況下發(fā)電側(cè)節(jié)能降耗和有害氣體減排的作用,但是,由于不同電廠燃煤的來源不同、煤炭運輸成本不同、煤價有差異等因素,煤耗量并不能代表發(fā)電機組的邊際生產(chǎn)成本。因此,節(jié)能發(fā)電調(diào)度改變了傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度按邊際成本制定發(fā)電計劃的原則,偏離了電力系統(tǒng)經(jīng)濟性的理論基礎(chǔ),是一種節(jié)能但不一定經(jīng)濟的調(diào)度模式。
同時,由于在當(dāng)前“廠網(wǎng)分離”的體制下,很難獲得真實的發(fā)電機組供電標(biāo)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(shù),這將使得節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式不能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。
3.3 電網(wǎng)安全可靠性要求更高
節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式下,大容量、低能耗機組接近滿發(fā),可能對電網(wǎng)的傳輸能力、安全裕度要求更高;另外大容量機組滿發(fā)后,系統(tǒng)備用由多個小機組承擔(dān),可能造成系統(tǒng)事故備用容量不足,影響系統(tǒng)的可靠性。
4 電力市場交易模式
市場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,形成多方利益實體的競爭化模式。電力市場化競爭機制的特點是放松管制之后,多方利益實體追求各自利潤的最大化,同時也實現(xiàn)了社會效益的最大化。電力市場交易模式,對電力系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
4.1 電力市場模式下電力系統(tǒng)更加經(jīng)濟有效
發(fā)電側(cè)和售電側(cè)引入競爭、打破電力工業(yè)的壟斷經(jīng)營,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(jié)果使得電力系統(tǒng)整體供電成本下降,電價有所降低。
4.2 電力市場模式兼顧電力系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,化石能源的消耗越來越巨大,由此造成的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)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,購買二氧化碳排放指標(biāo)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競爭發(fā)電調(diào)度模式,實際上是一種兼顧節(jié)能和環(huán)保的經(jīng)濟調(diào)度模式。
4.3 電力市場交易模式復(fù)雜性增加
電力市場模式下需要考慮中長期交易、期貨交易、實時交易等不同電量約束,調(diào)度的復(fù)雜性增加。市場模式下強調(diào)競爭,為達(dá)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(tǒng)運行中復(fù)雜物理規(guī)律與市場競爭的關(guān)聯(lián),威脅電力系統(tǒng)運行的安全,可能背離預(yù)期的經(jīng)濟效果。
4.4 市場化競爭可能產(chǎn)生不必要的市場力
電力市場模式下,一些公司可能利用自身所占的市場份額優(yōu)勢或與其他公司形成聯(lián)盟后所占的市場份額優(yōu)勢來操縱市場價格,這些公司的收益往往超過競爭所能取得的收益,產(chǎn)生不必要的市場力。為防止市場中公司之間的勾結(jié)行為,市場管理者應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的監(jiān)管措施。
5 結(jié)束語
總之,在市場交易模式下,由于電力交易的多樣性,調(diào)度機構(gòu)不僅應(yīng)當(dāng)考慮時段之間的爬坡速率限制,而且應(yīng)當(dāng)考慮各種雙邊合同、電量合同以及期貨合同等在各個調(diào)度時段之間的合理分配,同時,電網(wǎng)潮流的不確定性和多變性,使得安全經(jīng)濟調(diào)度的重要作用也日益明顯。
【參考文獻(xiàn)】
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