電力系統(tǒng)規(guī)劃課件六

第三章

電力系統(tǒng)生產(chǎn)模擬生產(chǎn)模擬的研究內(nèi)容

模擬未來發(fā)電系統(tǒng)的運行，以確定在未來一個時間段的發(fā)電運行費用（生產(chǎn)成本）包括：燃料費用發(fā)電運行與維修(O&M)費用發(fā)電啟動費用

生產(chǎn)模擬的分類確定性生產(chǎn)模擬隨機(jī)生產(chǎn)模擬—考慮發(fā)電機(jī)的隨機(jī)停運第三章生產(chǎn)模擬生產(chǎn)模擬的應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃研究：對方案求研究時段內(nèi)的年運行費（將運行費與新設(shè)備投資相加，貼現(xiàn)）燃料預(yù)算：為燃料購買決策（1~5年）購電及售電分析：評價向其它公司購電或售電的可能的好處供電成本研究：建立供電成本→電價分析負(fù)荷管理研究、系統(tǒng)運行策略（開停機(jī)，檢修）第三章生產(chǎn)模擬3.1確定性生產(chǎn)模擬

負(fù)荷需求的表示生產(chǎn)費用由一年中所有負(fù)荷造成，用小時負(fù)荷模型-----負(fù)荷曲線在較不詳細(xì)的模擬中，為方便分析，負(fù)荷曲線用持續(xù)負(fù)荷曲線替代第三章生產(chǎn)模擬t```PPt

圖3-1a.負(fù)荷曲線圖3-1b.持續(xù)負(fù)荷曲線第三章生產(chǎn)模擬3.1.2發(fā)電機(jī)組特性輸入燃料與輸出功率關(guān)系曲線橫坐標(biāo)為出力的百分?jǐn)?shù)縱坐標(biāo)為輸入燃料BTU：BritishThermalUnit

1BTU=252卡熱耗微增率曲線為熱耗曲線的導(dǎo)數(shù)特點：隨功率增大，每隔一定功率，熱耗微增率有一急劇增加（對應(yīng)新開一閥門，增加額外能量）熱耗微增率穩(wěn)定值呈階梯狀增加平均熱耗曲線平均熱耗=燃料輸入/功率輸出特點：低輸出段，由于空載損耗的存在，平均熱耗較高。隨輸出功率增加，平均熱耗減小圖3-2發(fā)電機(jī)特性曲線3.1.3發(fā)電機(jī)組的啟、停由于存在峰谷差，在低谷時必須停運部分機(jī)組從經(jīng)濟(jì)角度考慮：停哪些機(jī)組、什么時間停、第二天什么時間啟動必須考慮可靠性機(jī)組啟停的經(jīng)濟(jì)考慮基本原則：

最少臺數(shù)的機(jī)組運行，可得到最經(jīng)濟(jì)效果！平均運行成本=燃料價格×平均熱耗＋O&M圖3-3發(fā)電機(jī)成本曲線機(jī)組啟停計劃的約束1）可靠性考慮—有足夠的備用在線旋轉(zhuǎn)備用--由所有運行機(jī)組承擔(dān)快速啟動備用—燃汽輪機(jī)、水電2）運行制約機(jī)組最少運行時間準(zhǔn)則—增加峰荷附近時機(jī)組投運數(shù)機(jī)組最少停運時間準(zhǔn)則—增加谷荷時機(jī)組投運數(shù)3）地區(qū)保護(hù)—每個地區(qū)最少需投入的機(jī)組，由負(fù)荷、傳輸容量、可靠性等決定多臺機(jī)備用與少量機(jī)組備用差別：考慮到發(fā)電機(jī)的爬坡速度，多臺機(jī)備用優(yōu)于少量機(jī)組備用。例如：1000MW負(fù)荷由11臺機(jī)組供電，每臺100MW，對大幅度功率響應(yīng)率為2%/分，若其中10臺機(jī)組滿負(fù)荷運行，一臺旋轉(zhuǎn)備用，則該系統(tǒng)提供20MW/10分鐘備用(一臺機(jī)爬坡，速度慢)；若11臺機(jī)都以90.9MW運行，11臺機(jī)每機(jī)都有2%/分的旋轉(zhuǎn)備用，該系統(tǒng)提供100MW/10分鐘備用（11臺機(jī)同時爬坡，速度快）

快速旋轉(zhuǎn)備用與旋轉(zhuǎn)備用差別：1）啟動可能不成功，故是不太可靠的備用2）對電氣暫態(tài)，反應(yīng)不一樣，連接在系統(tǒng)的機(jī)組，在調(diào)速機(jī)控制下，響應(yīng)是瞬時的。模擬機(jī)組啟停算法1。將可投入機(jī)組按機(jī)組滿負(fù)荷時運行費用美元/MWh排隊，形成優(yōu)先次序表；2。地區(qū)保護(hù)準(zhǔn)則由每個電廠必須投運機(jī)組模擬，重排優(yōu)先次序表，將必須投運機(jī)組放在最前面；3。按負(fù)荷曲線和優(yōu)先次序表定每小時最少投運機(jī)組，同時：機(jī)組的連續(xù)運行容量應(yīng)滿足負(fù)荷要求；機(jī)組的最大額定容量應(yīng)滿足負(fù)荷加旋轉(zhuǎn)備用要求；4。按最少停運時間進(jìn)行檢查，如違反，則違反的機(jī)組在違反的時間段內(nèi)投運。例3.1按表中數(shù)據(jù)計算機(jī)組的啟停順序（備用率要求10%，地區(qū)保護(hù)準(zhǔn)則要求市內(nèi)電廠和河邊電廠各一臺機(jī)全投）表3.1負(fù)荷數(shù)據(jù)表3.2機(jī)組數(shù)據(jù)解：1）按美元/MWh做出優(yōu)先次序表

2）按地區(qū)保護(hù)準(zhǔn)則修改上表，將河流2、城市1放在最前面

考慮地區(qū)保護(hù)準(zhǔn)則后的優(yōu)先次序表183）對每個負(fù)荷投入最少數(shù)量，同時滿足：

∑連續(xù)運行額定容量≥負(fù)荷

投運機(jī)組

∑最大額定容量≥負(fù)荷+旋轉(zhuǎn)備用

投運機(jī)組機(jī)組初步啟停機(jī)計算4）檢查機(jī)組啟停計劃是否滿足最少停運時間約束：停運時間＜最少停運時間考慮機(jī)組最少停運時間可見第4臺機(jī)不滿足，該機(jī)組在早上2點至6點必須保持運行機(jī)組三啟動三臺數(shù)時段

負(fù)荷（MW）要求啟動臺數(shù)發(fā)電機(jī)連續(xù)容量10AM-2PM1790920002PM-6PM1500717006PM-10PM12005130010PM-2AM1100412002AM-6AM900412006AM-10AM1500717003.三1.三4三火電三機(jī)組三的調(diào)三度機(jī)組三啟停三計劃三決定三哪些三機(jī)組三在線三運行三，機(jī)三組調(diào)三度計三劃確三定每三臺機(jī)三組需三承擔(dān)三負(fù)荷機(jī)組三調(diào)度三的目三的：三根據(jù)三機(jī)組三運行三成本三特性三，調(diào)三整每三臺機(jī)三組發(fā)三電實三現(xiàn)機(jī)組三調(diào)度三還應(yīng)三考慮三輸電三損失三（占三總發(fā)三電量三1~三2%三）2）三經(jīng)濟(jì)三調(diào)度三模型系統(tǒng)三每小三時總?cè)\行三費用三：功率三平衡三方程三約束其中三：經(jīng)濟(jì)三調(diào)度三模型三（續(xù)三）化成三無約三束優(yōu)三化模三型：上式三對每三臺發(fā)三電機(jī)三出力Pn求偏三導(dǎo)，三可求三得調(diào)三度條三件第一三項為三機(jī)組n發(fā)出三更多三功率三的微三增發(fā)三電費三用，第二三項為三機(jī)組n網(wǎng)損三修正三系數(shù)三，其三分母三后兩三項為三微增三輸電三損失三，上式三表明三：當(dāng)三系統(tǒng)三中每三臺機(jī)三組的三微增三發(fā)電三費用三與其三網(wǎng)損三修正三系數(shù)三的乘三積相三等時三，系三統(tǒng)達(dá)三到最三佳經(jīng)三濟(jì)性實用三中，三網(wǎng)損三修正三系數(shù)三在1三.0三～1三.1三之間三，近三似表三示3）三在生三產(chǎn)模三擬中三模擬三經(jīng)濟(jì)三機(jī)組三調(diào)度生產(chǎn)三模擬三模擬三一個三月或三一年三較長三時間三段，三比在三線調(diào)三度模三擬精三度要三求低三（每三小時三誤差三累計三，相三抵消三）網(wǎng)損三修正三系數(shù)三用常三數(shù)替三代微增三熱耗三為一三系列三閥點三間的三水平三線，三微增三電能三成本三也為三一系三列閥三點間三的水三平線在生三產(chǎn)模三擬中三模擬三經(jīng)濟(jì)三機(jī)組三調(diào)度三算法對給三定時三間進(jìn)三行機(jī)三組啟三停計三劃，三決定三運行三機(jī)組對所三有在三線機(jī)三組的三最低三功率三點功三率相三加對所三有在三線機(jī)三組，三將其三閥的三負(fù)載三部分三按微三增成三本從三小到三大排三序，三畫出三微增三成本三與系三統(tǒng)發(fā)三電量三關(guān)系三曲線三圖在上三圖中三標(biāo)出三所需三系統(tǒng)三發(fā)電三量（三等于三負(fù)荷三需求三）任何三在負(fù)三荷需三求線三左側(cè)三的功三率線三的機(jī)三組，三都將三帶負(fù)三荷；三每臺三機(jī)組三在負(fù)三荷線三左側(cè)三的功三率加三其最三低功三率點三負(fù)荷三為該三機(jī)組三應(yīng)帶三負(fù)荷三。機(jī)組三調(diào)度三計算三圖示例3三.2三小三時負(fù)三荷需三求為三52三5MW三，忽略三輸電三損失三，兩三臺投三運機(jī)三組為三海濱三1和三城市三1。三試計三算燃三料費三用。表3三.3三機(jī)三組功三率段三數(shù)據(jù)解：三1）三最低三功率三=2三00三+1三00三=3三00MW三2）按微三增成三本美三元/MW三h排負(fù)三荷段三的次三序機(jī)組三段數(shù)三微三增成三本三分三段容三量三分段三調(diào)度三累積三功率最小三值三30三0海濱三1三1三0三.5三×1三0=三5三.0三50三5三0三3三50城市三1三1三0.三55三×9三.5三=三5.三22三5三5三0三50三40三0海濱三1三2三0三.5三×1三1=三5三.5三1三00三1三00三5三00海濱三1三3三0三.5三×1三2=三6三.0三50三2三5三5三25城市三1三2三0三.5三5×三11三=三6.三05三50三0三52三53）三最低三費用=2三30三0×0.三5+三12三00×0.三55三=1三81三0美元三/h分段三的費三用=5三.0×50三+5三.2三25×50三+三5.三5×100三+6三.0×25=1三21三1.三25美元三/h總?cè)既腺M三用=三18三10三+1三21三1.三25三=3三02三1.三25三美三元/h3.三1.三5三水三電機(jī)三組的三調(diào)度一、特點三：水電三通常三受能三量限三制，三與火三電調(diào)三度方三法不三同水電三燃料三費用三很小三，首三先被三調(diào)度三（安三排使三用）水電三分三三種：三徑流三式水三電、三有一三定調(diào)三節(jié)能三力帶三水庫三的水三電、三抽水三儲能三水電二、三徑流三水力三發(fā)電以每三小時三為基三礎(chǔ)，三直接三修改三負(fù)荷無旋三轉(zhuǎn)備三用三、三有水三庫的三水電一般三以月三為基三礎(chǔ)模三擬，三具有三以下三特性三：一個三月的三電量三已知可發(fā)三出最三大容三量已三知可發(fā)三出最三小容三量已三知允許三有旋三轉(zhuǎn)備三用直接三修改三負(fù)荷三曲線水庫三水電三一般三用來三調(diào)峰三，在三它未三達(dá)最三大容三量時三，可三提供三旋轉(zhuǎn)三備用安排三水庫三水電三調(diào)峰三圖示：四、三抽水三儲能三水電三（PH三G）特點PH三G需要三上下三兩級三水庫三，在三低谷三時從三下水三庫抽三水，三高峰三時放三水發(fā)三電，三效率三一般三60三%幾三。為制三定PH三G的經(jīng)三濟(jì)運三行表三，需三要：1。三一周三內(nèi)按三小時三順序三的負(fù)三荷及三旋轉(zhuǎn)三備用三要求2。三可用三于發(fā)三電的三火電三機(jī)組三及優(yōu)三先順三序表3。三可以三由PH三G承擔(dān)三旋轉(zhuǎn)三備用三，假三定原三來不三要求PH三G發(fā)電安排PH三G發(fā)電三步驟1。三制定三按小三時順三序的三火電三啟停三計劃三，此三時PH三G不發(fā)三電，三但可三擔(dān)任三旋轉(zhuǎn)三備用2。三計算三火電三機(jī)組三的成三本，三安排三從低三到高三的運三行段3。三安排PH三G高峰三時發(fā)三電，三低谷三時抽三水，三分別三計算三費用三，若三發(fā)電三成本三高于三抽水三成本三時（三要考三慮效三率）三，經(jīng)三濟(jì)上三是合三算的表3三.4三按三火電三成本三制定三抽水三儲能三水電三運行三表例3三。三有7三臺機(jī)三組，三其中三3臺三必須三投運三，成三本函三數(shù)見三表。三假設(shè)三抽水三儲能三水電三容量三40三0MW三，具有三12三00MW三h的蓄三水庫三，整三個循三環(huán)效三率6三6.三7%三，試三安排PH三G發(fā)電三并論三證經(jīng)三濟(jì)上三是否三合理當(dāng)PH三G發(fā)電三時，三它取三代其三他機(jī)三組。PH三G的價三值是三其取三代的三機(jī)組三的運三行成三本(三紅線三）；發(fā)電三成本三是根三據(jù)火三電成三本函三數(shù)求三得的當(dāng)PH三G處于三抽水三工況三時，三它消三耗功三率。三其成三本為三供給PH三G抽水三用電三的費三用；三由于PG三H效率三66三.7三，故抽水三成本三是根三據(jù)火三電成三本函三數(shù)除三0.三66三7求三得（蘭三線）右下三圖為三日負(fù)三荷曲三線轉(zhuǎn)三90三°PG三H在1三6點三發(fā)電三20三0MWPG三H在4三-6三點抽三水用三30三0MW圖3三-6三按三負(fù)荷三曲線三安排PH三G發(fā)電發(fā)電三成本三大于三抽水三成本三，經(jīng)濟(jì)三上合三算。右圖三為在三峰荷三增加PG三H發(fā)電三，谷三荷抽三水至三經(jīng)濟(jì)三性極三限的三圖示三（多三發(fā)電三，多三抽水三）。三再增三加PG三H的應(yīng)三用時三間，三只會三增加三費用圖3三-7PH三G安排三的經(jīng)三濟(jì)極三限PH三G安排三的經(jīng)三濟(jì)極三限原則三：發(fā)三電安三排在三峰荷三，抽水三安排三在谷三荷3.三1.三6三年三發(fā)電三生產(chǎn)三模擬三程序三原理三框圖習(xí)題三3三.1三：用三表3三.2三中的三數(shù)據(jù)三，確三定按三下列三負(fù)荷三的啟三停機(jī)三計劃，假定三海濱三電廠三至少三有一三臺機(jī)三需全三部時三間投三運。三旋轉(zhuǎn)三備用三要求三50MW加7三0%三負(fù)荷小時負(fù)荷（MW）10AM-2PM15002PM-6PM17506PM-10PM181010PM-2AM13502AM-6AM8506AM-10AM12503.三2三隨機(jī)三生產(chǎn)三模擬隨機(jī)三生產(chǎn)三模擬三考慮三了發(fā)三電機(jī)三的隨三機(jī)停三運、三負(fù)荷三的隨三機(jī)波三動等三情況三，對三生產(chǎn)三成本三估算三更合三理準(zhǔn)三確隨機(jī)三生產(chǎn)三模擬三可同三時給三出發(fā)三電系三統(tǒng)可三靠性三指標(biāo)三：LO三LP三，E三EN三S隨機(jī)三生產(chǎn)三模擬分類完全三的狀三態(tài)列三舉法三概三率卷三積法三半三不變?nèi)糠ㄈ热щ娙亢龜?shù)法……模型三簡述1）三發(fā)電三機(jī)三強(qiáng)迫三停運三率q，三q三=停運三時間三/總?cè)龝r間三，三可用三率p，三p三=1三-q三2三）負(fù)荷三--三-用三持續(xù)三負(fù)荷三曲線三表示三3三）網(wǎng)三絡(luò)-三--三不考三慮輸三電限三制3.三2.三1三完全三的狀三態(tài)列三舉法基本三原理三：1）三將發(fā)三電機(jī)三以經(jīng)三濟(jì)指三標(biāo)排三序，三形成三排序三表2）三給發(fā)三電機(jī)三按排三序表三順序三帶負(fù)三荷，三考慮三發(fā)電三機(jī)強(qiáng)三迫停三運率三、考三慮各三種可三能出三現(xiàn)的三狀態(tài)三組合3）三計算三各種三組合三出現(xiàn)三概率三、各三發(fā)電三機(jī)發(fā)三出電三量例3三.4三負(fù)三荷2三00MW三，時間三1小三時，三3臺三發(fā)電三機(jī)。三計算三每臺三發(fā)電三機(jī)發(fā)三電量三及費三用。機(jī)組三最三小功三率三最三大功三率q三（美圓三/MW三h）A三0三10三0三0三.1三1三5B三0三10三0三0三.2三2三5C三0三10三0三0三.2三5三40聯(lián)絡(luò)三線三0三20三0三0三.0三8三0解：1)三為滿三足2三00MW負(fù)荷三，列三出全三部的三發(fā)電三組合三狀態(tài)2)三計算三各狀三態(tài)發(fā)三生概三率3)三計算三各狀三態(tài)對三應(yīng)費三用表3.2.1發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)

狀態(tài)的調(diào)度（MWh）運行機(jī)組狀態(tài)概率ABCTie合計美圓

A,B,C,Tie0.54100100002004000A,B,Tie0.18100100002004000

A,C,Tie0.135100010002005500B,C,Tie0.06010010002006500A,Tie0.045100001002009500B,Tie0.020100010020010500C,Tie0.0150010010020012000Tie0.00500020020016000

期望的調(diào)度90802192004910完全三狀態(tài)三列舉三法生三產(chǎn)費三用成三本解費用三=0三.5三4×三40三00三+0三.1三8×三40三00三+三·三··三=三49三10P1三=（三1-三0.三1）三×（三1-三0.三2）三×（三1-三0.三25三）三×三1=三0.三54P5三=（三1-三0.三1）三×0三.2三×0三.2三5=三0.三04三5SB三=(三0.三54三+0三.1三8+三0.三06三+0三.0三2)三×1三00三=8三03.三2.三2三概率三卷積三法一、三等效三持續(xù)三負(fù)荷三曲線等效三持續(xù)三負(fù)荷三曲線三（EL三DC三）把發(fā)三電機(jī)三組的三隨機(jī)三停運三和隨三機(jī)負(fù)三荷模三型結(jié)三合在三一起三，是三隨機(jī)三生產(chǎn)三模擬三的核三心。持續(xù)三負(fù)荷三曲線曲線三上任三一點三（x,三t）表示三系統(tǒng)三負(fù)荷三≥x的持三續(xù)時三間；用T除上三式，三得P=三f(三x)三=F三(x三)/三TP可以三看作三負(fù)荷三≥x的概三率。圖3三.9三持三續(xù)負(fù)三荷曲三線Ct三—總裝三機(jī)容三量LO三LP三—電力三不足三概率EE三NS三—電量三不足三概率LO三LP三=tL/T三=f三(Ct)總電量：等效三持續(xù)三負(fù)荷三曲線把發(fā)三電機(jī)三故障三等效三負(fù)荷三對原三始負(fù)三荷曲三線三的三修正當(dāng)一三臺發(fā)三電機(jī)三停運三時，三負(fù)荷三應(yīng)由三除去三該機(jī)三組后三系統(tǒng)三中其三它所三有機(jī)三組承三擔(dān)?？傻热У厝醋魅摍C(jī)三組與三系統(tǒng)三中其三它所三有機(jī)三組共三同承三擔(dān)了三向右三移該三機(jī)組三容量三的負(fù)三荷曲三線。pxm三x0三c1p0c1xmx等效三持續(xù)三負(fù)荷三曲線三（續(xù)三一）設(shè)第三一臺三機(jī)運三行。運行三狀態(tài)三負(fù)荷三為停運三狀態(tài)三負(fù)荷三為相當(dāng)三于平三移C1三，考慮三停運三的等三效持三續(xù)負(fù)三荷曲三線為三：第一臺機(jī)組發(fā)電量1）三基荷xb不變?nèi)?，峰三荷增三加C12）陰影三部分三面積三為考三慮強(qiáng)三迫停三運機(jī)三組1三少帶三的電三量將n臺機(jī)三組全三部加三入后三：1）2）可見三：即三使發(fā)三電機(jī)三裝機(jī)三容量三大于三總負(fù)三荷，三系統(tǒng)LO三LP和EE三NS依然三不為三零。推廣三到第i臺機(jī)三組：等效三持續(xù)三負(fù)荷三曲線三（續(xù)三二）隨機(jī)三生產(chǎn)三模擬三流程二、三分段三發(fā)電三機(jī)組三處理1）三生產(chǎn)三模擬三中，三常將三發(fā)電三機(jī)分三段處三理：同一三臺機(jī)三，各三段煤三耗微三增率三不同最小三技術(shù)三出力三限制2）三方法三：發(fā)三電機(jī)三分段三容量三，根三據(jù)各三段經(jīng)三濟(jì)指三標(biāo)，三分別三安排三運行3）三問題三：安三排同三一臺三機(jī)的三后面三段運三行時三，應(yīng)三消除三前面三段的三強(qiáng)迫三停運三的影三響—三反卷三積計三算設(shè)第i+三1臺發(fā)三電機(jī)三組與三前面三已安三排的三機(jī)組b為同三一機(jī)三組的三不同三分段三，在三安排三第i+三1臺機(jī)三時已三形成三等效三持續(xù)三負(fù)荷三曲線寫成三遞歸三形式三：也可三寫成三另一三種形三式：為沒三考慮三機(jī)組b影響三的前i-三1臺機(jī)三的BL三DC三，或消三除了三機(jī)組b影響三的前i臺機(jī)三的BL三DC的求三取—三反卷三積推導(dǎo)三：說明三：已知三；當(dāng)三時，三可三求；當(dāng)三時，三已知三，三可三求；遞歸三、三水電三機(jī)組三及抽三水儲三能機(jī)三組模三擬原則三：避免三棄水帶峰三荷1）三單個三水電三站為帶三峰荷三安排三在陰影三部分陰影三面積三與ab三ef三a面積三相同CH-水電三機(jī)容三量陰影三面積三-水三電電三量水電三機(jī)組三安排三算法條件三：EL=EAPHL=CH方法三：作一三個底三寬為CH，面積三為EA的矩三形，三在EL三DC找面三積與三它相三等的三位置由于ED三LC不斷三變化三，此位置三不斷三變化安排三水電三以后三，影三響火三電卷三積負(fù)三荷曲三線抽水三儲能三機(jī)組抽水三儲能三抽水三狀態(tài)三應(yīng)安三排在三低谷三，修三改EL三DC抽水三儲能三發(fā)電三狀態(tài)三與普三通水三電相三同陰影三部分三與bc三ih三b面積三相同三。方法三：在三負(fù)荷三曲線三上作三矩形三，找三到Xb三，X三c兩點三，修三改負(fù)三荷曲三線例3三.5三負(fù)三荷2三00MW三，時間三1小