水電站經(jīng)濟(jì)管理與財(cái)務(wù)知識(shí)分析運(yùn)行

1、12任務(wù)：任務(wù)：水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本任務(wù)是研究在總負(fù)荷給定條件下，其廠內(nèi)工作機(jī)組最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合及啟停次序的確定，機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配。優(yōu)化準(zhǔn)則：優(yōu)化準(zhǔn)則：效率最大、損失最小、用水量最小等。31. 組織機(jī)組動(dòng)力特性試驗(yàn)2. 計(jì)算和編制機(jī)組動(dòng)力特性3. 計(jì)算和編制全廠的最優(yōu)動(dòng)力特性4. 制定面臨日的廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式5. 進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行43.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配n1.基本原則基本原則 在滿足該水電站所應(yīng)承擔(dān)的電力系統(tǒng)負(fù)荷的要求下，使水電站所消耗的總流量最?。臻g優(yōu)化問題）。53.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組

2、間負(fù)荷最優(yōu)分配n2.固定機(jī)組之間負(fù)荷分配數(shù)學(xué)模型固定機(jī)組之間負(fù)荷分配數(shù)學(xué)模型 設(shè)電站總負(fù)荷為n，選定某n臺(tái)機(jī)組共同完成任務(wù)，決定負(fù)荷在機(jī)組之間的分配，使全廠工作流量最小。數(shù)學(xué)模型為：nkknkkknnnq11 s.t.)(min63.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配n3.最優(yōu)性條件最優(yōu)性條件作lagrange乘子函數(shù)lagrange乘子法即n臺(tái)機(jī)組的流量微增率相等此即最優(yōu)性必要條件，稱為等微增率原則。)()(11nkknkkknnnql), 2 , 1(0nknlknqqq2173.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配n4.

3、兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行的負(fù)荷分配兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行的負(fù)荷分配 將兩臺(tái)機(jī)組的微增率曲線繪制在同一圖中，把這兩條曲線的橫坐標(biāo)按反方向繪制，兩坐標(biāo)原點(diǎn)01和02的距離必須等于總負(fù)荷的數(shù)值n。如圖所示：83.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配兩臺(tái)機(jī)組流量微增率曲線的交點(diǎn)a1是滿足 的點(diǎn)此交點(diǎn)橫坐標(biāo)便是兩臺(tái)機(jī)組最優(yōu)運(yùn)行時(shí)，所應(yīng)分別承擔(dān)的負(fù)荷值n1* 和n2*。*1n*2nn1q 2q 1a21qq 兩臺(tái)機(jī)組流量微增率曲線93.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配從流量曲線看qqn0103.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)

4、荷最優(yōu)分配 在實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)組臺(tái)數(shù)往往多于兩臺(tái)，因此可通過確定各機(jī)組總的最優(yōu)流量微增率曲線進(jìn)而進(jìn)行各機(jī)組的最優(yōu)負(fù)荷分配。dnnqnqddndq)()(2211dndndnndqdndndnndq22221111)()(dnnnd)(21113.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配q 1n2n21nn n最優(yōu)流量微增率曲線的繪制iiii+ii0q 123.2 等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等微增率法進(jìn)行機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配n6.等微增率法的缺點(diǎn)等微增率法的缺點(diǎn) 等微增率求解廠內(nèi)運(yùn)行機(jī)組間有功負(fù)荷的最優(yōu)分配，只適用于機(jī)組臺(tái)數(shù)不多，并且有光滑的凹型流量微增率曲線的機(jī)組

5、，但在復(fù)雜情況下，則難以處理，因而多采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解。13 在滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷要求的條件下，水電站運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)和臺(tái)號(hào)的組合，一般有多種可行方案。如何選取機(jī)組運(yùn)行的臺(tái)數(shù)和組合，才能使水電站的工作流量最節(jié)省，這是與機(jī)組負(fù)荷最優(yōu)分配不同的另一個(gè)廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。14n1.基本原則基本原則 在滿足該水電站所應(yīng)承擔(dān)的電力系統(tǒng)負(fù)荷的要求下，使水電站所消耗的總流量最?。臻g優(yōu)化問題）。15n2.固定機(jī)組之間負(fù)荷分配數(shù)學(xué)模型固定機(jī)組之間負(fù)荷分配數(shù)學(xué)模型 在n臺(tái)機(jī)組中，只要承擔(dān)的系統(tǒng)總負(fù)荷相同，在不同的機(jī)組組合方案中，能使水電站總的工作流量實(shí)現(xiàn)最小，即為最優(yōu)組合方案。數(shù)學(xué)模型為：112111min()s.

6、t. nikkknnnmkkkkkkqnnnnn16n3.用流量和微增率特性曲線確定機(jī)組組合方案用流量和微增率特性曲線確定機(jī)組組合方案 已知兩臺(tái)機(jī)組的流量特性曲線和流量微增率曲線，以及兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行且在機(jī)組間最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的組合特性曲線。17(1)當(dāng)nna時(shí)，機(jī)組i應(yīng)投入，則q1q2；(2)當(dāng)nanq2，切除i號(hào)機(jī)組，投入ii號(hào)機(jī)組；(3)當(dāng)nnb時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，且按最優(yōu)負(fù)荷分配原則(等微增率)進(jìn)行負(fù)荷分配。兩臺(tái)機(jī)組間負(fù)荷分配及組合方案18n4.用功率損失和機(jī)組段效率特性曲線確定機(jī)組組用功率損失和機(jī)組段效率特性曲線確定機(jī)組組合方案合方案n在一些情況下，由于機(jī)組流量特性曲線的曲率較小，過

7、渡點(diǎn)附近的流量特性曲線交點(diǎn)不明顯，因此用前述方法確定機(jī)組的最優(yōu)組合和工作臺(tái)數(shù)誤差較大。n為提高精度，也可采用機(jī)組的功率損失特性曲線和機(jī)組效率特性曲線進(jìn)行計(jì)算。19n根據(jù)機(jī)組的功率損失特性曲根據(jù)機(jī)組的功率損失特性曲線確定機(jī)組的最優(yōu)組合及工線確定機(jī)組的最優(yōu)組合及工作臺(tái)數(shù)作臺(tái)數(shù)其優(yōu)點(diǎn)在于出力損失特性曲線曲率較大，不同機(jī)組的特性曲線相交處，出力損失容易讀取，因而精度較高。功率損失特性曲線20n根據(jù)機(jī)組段效率特性曲線確定機(jī)組的最優(yōu)組合及工作臺(tái)數(shù)根據(jù)機(jī)組段效率特性曲線確定機(jī)組的最優(yōu)組合及工作臺(tái)數(shù) 下圖為兩臺(tái)特性不同的機(jī)組，曲線i和ii為單機(jī)效率特性曲線，i+ii為兩臺(tái)機(jī)組組合的效率特性曲線，交點(diǎn)a和b即為

8、機(jī)組的投入點(diǎn)。機(jī)組段效率特性曲線21 當(dāng)水電站的機(jī)組臺(tái)數(shù)較多，各機(jī)組特性互不相同時(shí)，問題要更加復(fù)雜，此時(shí)必須對機(jī)組各種可能的組合方案，繪出最優(yōu)并列運(yùn)行的組合特性曲線，對各組合特性曲線分析比較后，才能確定相應(yīng)于各種負(fù)荷區(qū)域的機(jī)組最優(yōu)組合方案。22 有三臺(tái)水電機(jī)組，其中兩臺(tái)機(jī)組的類型和特性曲線相同。n(1)當(dāng)nna時(shí)，機(jī)組i或ii應(yīng)投入；n(2)當(dāng)nannb時(shí)，應(yīng)i，ii，iii臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行。機(jī)組組合特性曲線23機(jī)組段水頭不同，各機(jī)組的動(dòng)力特性也不同。因而對于不同的機(jī)組段水頭，機(jī)組最優(yōu)投入點(diǎn)所對應(yīng)的負(fù)荷是不同的。如將各種機(jī)組段水頭下的機(jī)組投入點(diǎn)連接起來，就構(gòu)成了機(jī)組的最優(yōu)投入線。機(jī)組段水頭不同時(shí)

9、的流量特性曲線24n臺(tái)機(jī)組共有2n-1種不同機(jī)組組合，用作圖方法非常麻煩。但是當(dāng)機(jī)組型號(hào)相同時(shí)，不同機(jī)組組合數(shù)將大大減少。不同機(jī)組組合只與臺(tái)數(shù)有關(guān)，與臺(tái)號(hào)無關(guān)。n臺(tái)同型號(hào)機(jī)組共有n種不同機(jī)組組合。對同型號(hào)機(jī)組而言，等微增率原則意味著等出力原則。這時(shí) k臺(tái)機(jī)組的組合流量特性為 作圖相對比較方便。)/()(knkqnqk25 在實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)要求一些水電站，除承擔(dān)有功負(fù)荷外還承擔(dān)一定的無功負(fù)荷，有時(shí)還承擔(dān)一定的調(diào)頻任務(wù)。因此水電站也有在各個(gè)機(jī)組間進(jìn)行無功負(fù)荷和隨機(jī)負(fù)荷分配的問題。26n3.4.1機(jī)組擔(dān)任無功負(fù)荷的一般形式機(jī)組擔(dān)任無功負(fù)荷的一般形式 水電機(jī)組間擔(dān)任無功負(fù)荷有兩種形式：n集中負(fù)擔(dān)

10、方式，將水電站的無功負(fù)荷集中由幾臺(tái)不帶有功負(fù)荷的機(jī)組承擔(dān)（做調(diào)相機(jī)運(yùn)行），即調(diào)相方式。n分散負(fù)擔(dān)方式，由運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)組同時(shí)承擔(dān)無功和有功負(fù)荷，即發(fā)電運(yùn)行方式。27總的來說，負(fù)荷較高的情況下，分散方式可能更有利，負(fù)荷較低時(shí)，集中方式可能更有利。在實(shí)際運(yùn)行中往往采用分散和集中相結(jié)合的方式，集中的程度大小視電站有功、無功負(fù)荷具體情況而定。水電站無功負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組間的最優(yōu)分配是建立在機(jī)組段無功特性的基礎(chǔ)上的，而機(jī)組段的無功特性由發(fā)電機(jī)的無功特性決定。28n3.4.2隨機(jī)負(fù)荷在機(jī)組間的最優(yōu)分配隨機(jī)負(fù)荷在機(jī)組間的最優(yōu)分配n由于隨機(jī)負(fù)荷的最優(yōu)分配對整個(gè)水電站的運(yùn)行方式有一定的影響，若不考慮隨機(jī)負(fù)荷分配而

11、制定的最優(yōu)運(yùn)行方式，在運(yùn)行中最優(yōu)工況會(huì)受到影響。n在電力系統(tǒng)中，除滿足正常負(fù)荷容量外，還需要有一定數(shù)量的備用容量。一般負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)的部分由擔(dān)任備用容量的機(jī)組承擔(dān)，這部分容量稱為接入容量。29因?yàn)樗娬具\(yùn)轉(zhuǎn)靈活，所以一般情況下系統(tǒng)中接入備用容量的任務(wù)大部分由水電站承擔(dān)。當(dāng)電力系統(tǒng)要求水電站承擔(dān)的隨機(jī)負(fù)荷較大時(shí)，需要由兩臺(tái)及以上的機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷的隨機(jī)變化，因而涉及到機(jī)組間最優(yōu)分配隨機(jī)負(fù)荷的問題。30n3.5.1廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總圖廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總圖 水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總圖是水電站廠內(nèi)最優(yōu)運(yùn)行方式的綜合圖。它是根據(jù)水電站上游水位、水電站出力、機(jī)組段水頭、工作流量、同時(shí)工作機(jī)組的臺(tái)數(shù)、組合方式以及微增率特

12、性之間的綜合關(guān)系繪制而成的，用于指導(dǎo)水電站在具體條件下實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。31n水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總圖是預(yù)先繪制好的，可用于指導(dǎo)水電站在具體條件下實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)最有利運(yùn)行，應(yīng)用方法為：根據(jù)水電站的負(fù)荷ni和當(dāng)時(shí)上游水位zshi在以機(jī)組段水位為參數(shù)的上游水位與出力之間的關(guān)系圖上求得工作機(jī)組的最優(yōu)臺(tái)數(shù)以及機(jī)組段水頭hdi；根據(jù)電站出力ni和機(jī)組段水頭hdi，在以機(jī)組段水頭為參數(shù)的流量微增率曲線上，查得微增率 ；根據(jù)hdi和 ，在各機(jī)組段的微增率曲線上求得各機(jī)組段的出力；根據(jù)電站出力ni和機(jī)組段水頭hdi，在q=q(n,hdi)曲線上可查電站所消耗的流量qi。iq iq 32廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總圖33n3.5.2自動(dòng)

13、控制下的最優(yōu)運(yùn)行自動(dòng)控制下的最優(yōu)運(yùn)行n在電力系統(tǒng)中的水電站，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，必須具有實(shí)時(shí)和快速反應(yīng)的特點(diǎn)，才能滿足電站的實(shí)際運(yùn)行需要。n通常將廠內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)作為電站控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，把從事優(yōu)化運(yùn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備直接聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)處理、實(shí)時(shí)計(jì)算，自動(dòng)控制系統(tǒng)則根據(jù)優(yōu)化計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)行自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)和操作，從而實(shí)現(xiàn)水電站自動(dòng)控制下的廠內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行。34n主要功能如下：根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃、水電站水庫來水及當(dāng)時(shí)水位情況等，確定水電站日負(fù)荷計(jì)劃。在給定的全廠負(fù)荷下，進(jìn)行機(jī)組工作臺(tái)數(shù)和組合的最優(yōu)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)工作機(jī)組間的最優(yōu)負(fù)荷分配。根據(jù)日負(fù)荷計(jì)劃或面臨的負(fù)荷預(yù)測

14、資料，提前進(jìn)行機(jī)組啟停機(jī)最優(yōu)化計(jì)算。對調(diào)頻電站，在電站機(jī)組要改變運(yùn)行工況時(shí)，如增減負(fù)荷、停機(jī)、啟動(dòng)新的工作機(jī)組等，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，尋找出改變水電站機(jī)組工況的最優(yōu)控制規(guī)律，并進(jìn)行機(jī)組間隨機(jī)負(fù)荷的最優(yōu)分配和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。35當(dāng)水電站按給定負(fù)荷運(yùn)行或做調(diào)頻運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)進(jìn)行負(fù)荷偏差的檢測。當(dāng)水電站的出力和系統(tǒng)負(fù)荷存在偏差時(shí)，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和控制。具有手動(dòng)和自動(dòng)兩套功能。定期對各機(jī)組當(dāng)前動(dòng)力特性進(jìn)行檢測。當(dāng)偏差超過允許值時(shí)，及時(shí)進(jìn)行修正。通過屏幕顯示計(jì)劃的最優(yōu)運(yùn)行方法，操作指令、控制實(shí)況、當(dāng)前廠內(nèi)實(shí)際運(yùn)行方式及相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)等信息，并將需要數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。36n1.用等微增率法進(jìn)行廠內(nèi)機(jī)組間最優(yōu)負(fù)荷分配的基本思路？n2.某水電站有3臺(tái)不同型號(hào)的機(jī)組，額定容量分別為1000kw、