法蘭盤的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆孔工藝裝備設(shè)計(jì)及發(fā)電計(jì)劃中的機(jī)組競(jìng)價(jià)問題的研究-畢業(yè)論文

XX交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)題目：法蘭盤的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆孔工藝裝備設(shè)計(jì)班級(jí)：機(jī)電1姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成日期：一、設(shè)計(jì)題目法蘭盤的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆孔工藝裝備設(shè)計(jì)二、原始資料（1）被加工零件的零件圖（草圖）1張（2）生產(chǎn)類型：中批或大批大量生產(chǎn)三、上交材料（1）被加工工件的零件圖1張（2）毛坯圖1張（3）機(jī)械加工工藝過程綜合卡片1張（4）與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片

1張（5）夾具裝配圖

1張（6）夾具體零件圖1張（7）課程設(shè)計(jì)說明書（約5000~8000字）1份四、進(jìn)度安排(參考)（1）熟悉零件，畫零件圖2天（2）選擇工藝方案，確定工藝路線，填寫工藝過程綜合卡片5天（3）工藝裝備設(shè)計(jì)（畫夾具裝配圖及夾具體圖）9天（4）編寫說明書3天（5）準(zhǔn)備及答辯2天五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)成績(jī)：指導(dǎo)教師日期

摘要隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，機(jī)械行業(yè)對(duì)專業(yè)人才的需求在不斷變化，特別是隨著數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和先進(jìn)設(shè)備的增加，對(duì)既有扎實(shí)專業(yè)理論基礎(chǔ)，有會(huì)動(dòng)手的職業(yè)技術(shù)人才需求越來越多。所以為了深化課程學(xué)習(xí)，機(jī)械課程設(shè)計(jì)這門課顯得特別的重要。通過課程設(shè)計(jì)這一事件環(huán)節(jié)，是學(xué)生更好地理解和掌握課程的基本理論和方法，進(jìn)一步提高查閱技術(shù)資料、繪制零件圖等能力。按照一個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，并對(duì)其中某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。以設(shè)計(jì)為主線，分析為設(shè)計(jì)服務(wù)，立足點(diǎn)是機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，是機(jī)械制造工藝與裝備設(shè)計(jì)的新體系。我們應(yīng)該能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，能熟練運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料，進(jìn)一步鞏固識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技術(shù)，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。目錄1、法蘭盤的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 11.1、法蘭盤的用途 11.2、法蘭盤的技術(shù)要求 11.3、審查法蘭盤的工藝性 21.4、確定法蘭盤的生產(chǎn)類型 22、確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖 32.1選擇毛胚 32.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量 32.2.1公差等級(jí) 32.2.2法蘭盤鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 32.2.3繪制法蘭盤的毛坯簡(jiǎn)圖 43、擬定法蘭盤工藝路線 43.1、定位基準(zhǔn)的選擇 43.1.1．精基準(zhǔn)的選擇 43.2.2．粗基準(zhǔn)的選擇 43.2、表面加工方法的確定 53.3、加工階段的劃分 53.4、工序的集中與分散 63.5、工序順序的安排 63.5.1機(jī)械加工工序 63.5.2．熱處理工序 73.5.3．輔助工序 73.6、確定工藝路線 74、加工余量、工序尺寸和工差的確定 85、切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 95.1、切削用量的計(jì)算 95.1.1鉆孔工步 95.1.2粗鉸工步 95.1.3精鉸工步 105.2、時(shí)間定額的計(jì)算 105.2.1．基本時(shí)間tj的計(jì)算 105.2.2．輔助時(shí)間ta的計(jì)算 115.2.3.其他時(shí)間的計(jì)算 125.2.4．單件時(shí)間tdj的計(jì)算 126.夾具設(shè)計(jì) 136.1提出問題 136.2設(shè)計(jì)思想 146.3夾具設(shè)計(jì) 146.3.1定位分析 146.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算 156.3.3夾具操作說明 176.3.4確定導(dǎo)向裝置 187.體會(huì)與展望 198.參考文獻(xiàn) 20PAGEPAGE法蘭盤零件圖1、法蘭盤的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1、法蘭盤的用途法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個(gè)鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，到處都是法蘭連接的管道和器材。題目生產(chǎn)的法蘭盤主要起支承和導(dǎo)向作用。是回轉(zhuǎn)體零件。由外圓、圓孔、端面構(gòu)成主要表面。用F面定位，三個(gè)螺栓固定，實(shí)現(xiàn)法蘭盤的正確連接。3-∮16.5孔既為螺栓連接孔。1.2、法蘭盤的技術(shù)要求：該法蘭盤的各項(xiàng)技術(shù)要求分析如下：由圖知，其材料為HT150,質(zhì)量為1.34kg。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減震性，使用與承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。1.3、審查法蘭盤的工藝性該法蘭盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有外圓、圓孔，端面，，其次就是φ11孔及φ16.5孔，孔的加工表面在圓周上，通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。1.4、確定端蓋的生產(chǎn)類型法蘭盤重量為1.34kg，由上述條件知，法蘭盤屬輕型零件；由表1-4知，該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。2、確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖2.1選擇毛胚根據(jù)零件材料HT150確定為鑄件，又已知零件質(zhì)量為1.34kg?？芍鞯蔫T造方法選用永久型鑄造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量2.2.1公差等級(jí)鑄件尺寸公差為12級(jí)，又由于是大批量生產(chǎn)，毛坯制造采用永久型鑄造。公差等級(jí)為CT9級(jí)（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》P38），選取鑄件錯(cuò)箱值為0.1mm。2.2.2法蘭盤鑄造毛坯尺寸工差及加工余量對(duì)大批量生產(chǎn)的鑄件加工鑄件加工余量中查《機(jī)械制造工藝補(bǔ)充教材》P359~360，選取等級(jí)精度為2級(jí)。各加工表面總余量7mm。2.2.3繪制端蓋毛坯簡(jiǎn)圖3、擬定法蘭盤工藝路線3.1、定位基準(zhǔn)的選擇3.1.1．精基準(zhǔn)的選擇法蘭盤的外圓∮52g6既是裝配圖基準(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，選用外圓∮52g6為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選外圓∮52g6及A端面作為精基準(zhǔn)。3.2.2．粗基準(zhǔn)的選擇由于法蘭盤全部表面都需要加工，而外圓∮52g6既是精度最高又是壁厚最薄的表面，為保證加工要求，固選外圓∮52g6及A端面為粗基準(zhǔn)。3.2、表面加工方法的確定根據(jù)法蘭盤零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法。3.3、加工階段的劃分根據(jù)法蘭盤加工質(zhì)量要求，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（外圓∮52g6及A端面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗車端外圓面、端面、車φ75外圓、3X.0.5倒角。在半精加工階段，完成端蓋左端面的精銑加工和φ11孔的鉆-鉸-精鉸加工及φ16.5孔等其他孔的加工。最后精加工所有表面。3.4、工序的集中與分散選用工序集中原則安排法蘭盤的加工工序。該法蘭盤的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對(duì)位置精度要求。3.5、工序順序的安排3.5.1機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——外圓∮52g6及端面。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原則，先加工∮80端面，再加工φ11孔及φ16.5的孔。3.5.2．熱處理工序鑄造成型后，對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該法蘭盤在工作過程中承受沖擊載荷和應(yīng)力，故采用時(shí)效退火。3.5.3．輔助工序在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該端蓋工序的安排順序?yàn)椋涸?、熱處理——基?zhǔn)加工——粗加工——半精加工——精加工——輔助工序。3.6、確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了法蘭盤的工藝路線。工序號(hào)工名序稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備1鑄造2熱處理時(shí)效退火3粗車粗鏜粗車∮80h11的外圓面及端面及臺(tái)階面；粗鏜∮62.4，∮62±0.015，倒角1×30·及1×45·C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤4粗車粗鏜粗車C面，外圓∮52g6及臺(tái)階A面，外圓∮120；粗鏜孔∮36+0.02孔及其倒角0C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤5半精車半精鏜半精車D面，外圓∮80h11及臺(tái)階面；半精鏜∮62.4，∮62±0.015，倒角1×30·及1×45·C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤6半精車半精鏜半精車C面，外圓∮52g6及臺(tái)階A面，外圓∮120半精鏜孔∮36+0.02孔及其倒角0并切溝槽C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤7精車精鏜精車外圓∮52g6及臺(tái)階面A面；精鏜孔∮36+0.02孔及其倒角及溝槽C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤8精車精鏜精車外圓∮80h11；精鏜∮62.4、∮62±0.015、倒角1×30·及1×45·車螺紋M64×1.5C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤9粗銑大圓盤兩平面立式銑床X51專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標(biāo)卡尺10半精銑半精銑34.5—0.20切面—0立式銑床X51專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標(biāo)卡尺11拉削∮36+0.02內(nèi)孔鍵槽0立式插床B5020專用夾具、插刀、游標(biāo)卡尺12鉆、锪孔鉆3—∮11孔；锪∮16.5孔立式Z525鉆床專用夾具、鉆刀、游標(biāo)卡尺13鉆∮4小孔和∮18的盲孔立式Z525鉆床專用夾具、鉆刀、游標(biāo)卡尺14去毛刺15終檢4、加工余量、工序尺寸和工差的確定加工余量在前面確定毛坯的時(shí)候已經(jīng)提到過了，所以就不再多做說明。確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)裝換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只是與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。在這里只列出圓柱面的工序尺寸：5、切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量，即背吃刀量，進(jìn)給量切削速度，確定方法是先確定切削深度和進(jìn)給量，再確定切削速度，用《現(xiàn)代制造工藝設(shè)計(jì)方法》公式換算出查表或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速在選擇機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速表取接近的主軸轉(zhuǎn)速作為實(shí)際轉(zhuǎn)速，對(duì)粗加工選取實(shí)際切削速度，實(shí)際進(jìn)給量和背吃刀量后，還要校驗(yàn)機(jī)床功率是否夠等，才能作為最后切削用量填入。在這里只寫出鉆孔3—∮11及锪孔∮16.5。5.1、切削用量的計(jì)算5.1.1鉆孔∮11工藝要求：孔徑d=11，孔深L=15mm，精度為H12~13（1）選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=10mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，（2）進(jìn)給量的確定按加工要求決定進(jìn)給量，根據(jù)表2-7，當(dāng)加工精度要求為H12~H13，鑄鐵強(qiáng)度為700MPa，d=10mm時(shí)，f=0.27~0.32mm/r，考慮到鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，故取f=0.2mm/r。（3）切削速度的計(jì)算由表2-13，當(dāng)加工為第五類，f=0.28mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，d=11mm時(shí)，V=12m/min.由公式得n=1150mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書可選擇此速度檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率與加工φ18相同，故符合。5.1.2鉆孔3-φ16.5加工材料HT150，強(qiáng)度700MPa。工藝要求：孔徑d=16.5，孔深L=10mm，精度為H12~H13，機(jī)床為Z525立式鉆床（1）選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑d=16mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，（2）進(jìn)給量的確定由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。3）切削速度的計(jì)算由表2-13，切削速度v選取為40m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.95r/min,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=280.6r/min,根據(jù)Z525鉆床說明書可選擇n=770r/min。5.1.3锪孔工步1）背吃刀量的確定取ap=0.05mm。2)進(jìn)給量的確定由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.05mm/r。3）切削速度的計(jì)算由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=127.4r/min,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=510r/min,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=30m/min。5.2、時(shí)間定額的計(jì)算5.2.1．基本時(shí)間tj的計(jì)算（1）鉆孔3-φ11工步查表2-19，得y+Δ=10mmT=l/nf=0.26min=15.76s（2）鉆孔3-φ16.5工步根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm;l2=15mm;而l=10mm;f=0.36mm/r;n=97r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=9.19s。（3）锪孔工步同上，根據(jù)表5-41可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工步的基本時(shí)間。式中l(wèi)2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm;l2=13mm;而l=12mm;f=0.3mm/r;n=140r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+0.19mm+13mm)/(0.4mm/minx97r/min)=0.6min=36s。5.2.2．輔助時(shí)間ta的計(jì)算根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2)tj,這里取ta=0.15tj,則各工序的輔助時(shí)間分別為：鉆孔φ11工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x25.76s=3.864s;鉆孔φ16.5工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x42s=6.3s;精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x36s=5.4s;5.2.3.其他時(shí)間的計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx=6%x(28s+4.2s)=1.93s;粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx=6%x(42s+6.3s)=2.90s;精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx=6%x(36s+5.4s)=2.48s;5.2.4．單件時(shí)間tdj的計(jì)算這里的各工序的單件時(shí)間分別為：鉆孔工步tdj鉆=28s+4.2s+1.08s=34.13s;粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51.20s;精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的單件時(shí)間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。6.夾具設(shè)計(jì)夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。6.1提出問題（1）怎樣限制零件的自由度：法蘭盤以孔為定位基面，一個(gè)心軸能限制兩個(gè)自由度，再用螺母及壓板使工件壓緊。（2）怎樣夾緊；對(duì)于回轉(zhuǎn)體這樣的零件，大多數(shù)要在上面鉆多個(gè)孔，而且一般是均勻分布的，這樣以來，要求在固定鉆床上加工的各個(gè)孔都是在繞法蘭盤的中心轉(zhuǎn)過一定的角度而獲得。（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。6.2設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。本夾具主要用來對(duì)φ11孔進(jìn)行加工，這個(gè)孔尺寸精度要求為IT9，表面粗糙度Ra1.6，鉆、粗鉸、精鉸以可滿足其精度。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。6.3夾具設(shè)計(jì)6.3.1定位分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)《夾具手冊(cè)》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故將定位元件設(shè)計(jì)成圓柱心軸，在心軸的限制下，工件已經(jīng)限制了4個(gè)自由度，再用壓板與螺母使工件夾緊。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個(gè)面與兩個(gè)孔定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差?！鱦=（TD+Td+△S）/2TD=0.050mmTd=0.011mm△S=0.010mm△j=0.0355mm6.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：Φ11的麻花鉆，Φ16.5锪刀。①鉆孔切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：式中P───鉆削力t───鉆削深度,12mmS───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.1mmD───麻花鉆直徑,Φ9.8mmHB───布氏硬度，150HBS所以=762（N）鉆孔的扭矩：式中S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.1mmD───麻花鉆直徑,Φ9.8mmHB───布氏硬度，140HBS=8200(N·M)②鉸孔時(shí)的切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：式中P───切削力t───鉆削深度,12mmS───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.4mmD───鉸孔鉆直徑,Φ10mmHB───布氏硬度，140HBS所以=73（N）鉸孔的扭矩：式中t───鉆削深度,12mmS───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.4mmD───鉸刀直徑,Φ10mmHB───布氏硬度，140HBS=600（N·M）③鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，查得工件以一個(gè)面和兩個(gè)孔定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：式中φ───螺紋摩擦角───平頭螺桿端的直徑───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16───螺桿直徑───螺紋升角Q───手柄作用力L───手柄長(zhǎng)度則所需夾緊力=766（N）根據(jù)手冊(cè)查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。6.3.3夾具操作說明此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：本夾具是一個(gè)專用固定式鉆模，為了使鉆孔能夠更短時(shí)間完成，鉆套采用快換鉆套來完成鉆、擴(kuò)、鉸的加工內(nèi)容。安裝工件時(shí)先將夾緊螺母擰松，移動(dòng)開口墊圈，讓工件靠緊各定位表面，插入開口墊圈，擰緊夾緊螺母，便可進(jìn)行加工。定位元件：定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實(shí)現(xiàn)工件定位。該設(shè)計(jì)用定位心軸、壓板6.3.4確定導(dǎo)向裝置本工序要求對(duì)被加工的孔依次進(jìn)行鉆、锪的加工，最終達(dá)到工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=30d=2×10.5=21mm，排泄空間h=0.7d=7.35mm。7.體會(huì)與展望三周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了。回想2學(xué)習(xí)機(jī)械制造工藝與裝備的過程中，既有快樂又有煩惱。這次課程設(shè)計(jì)的基本目的在于鞏固和加深理論知識(shí)的掌握，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用工藝知識(shí)的能力。通過課程設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，我們鍛煉出了具有設(shè)計(jì)零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的能力，掌握了加工方法及其機(jī)床、刀具、切削用量的選擇與應(yīng)用，還學(xué)會(huì)了使用、查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以及學(xué)會(huì)了繪制工序圖、制作工藝卡片……就個(gè)人而言，通過這次課程設(shè)計(jì)，我了解并認(rèn)識(shí)一般的機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深了已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的鍛煉，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計(jì)，也是我們看到了自己身上的很多不足之處。我們對(duì)以前所學(xué)的課程掌握的不夠，不能把它們很熟練的運(yùn)用起來，還有我們分析問題、解決問題的能力還有待于提高。所以我們要在以后的工作、學(xué)習(xí)中要更加刻苦，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。8.參考文獻(xiàn)【1】崇凱主編《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》化學(xué)工業(yè)出版社2006【2】李昌年主編《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與制造》機(jī)械工業(yè)出版社2006【3】楊峻峰主編《機(jī)床及夾具》清華大學(xué)出版社2005【4】吳拓主編《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社2009【5】曾志新《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》武漢理工大學(xué)出版社2001【6】黃如林主編《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社2004【7】[11]艾興肖詩(shī)綱主編《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社2002第一章緒論第一節(jié)發(fā)電計(jì)劃概述發(fā)電計(jì)劃的目的是在滿足系統(tǒng)安全和一定電能質(zhì)量要求的條件下，依據(jù)電廠的發(fā)電能力、電網(wǎng)的輸送能力和用戶的需求，預(yù)先制定系統(tǒng)的運(yùn)行方式;盡可能提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，以最低的運(yùn)行費(fèi)用保證對(duì)用戶可靠而滿意的供電。根據(jù)時(shí)間提前量和計(jì)劃周期可分為長(zhǎng)期計(jì)劃(一般為一年)、中期計(jì)劃(一般為季度或月)和短期計(jì)劃(一般為天)。本文研究短期計(jì)劃。發(fā)電計(jì)劃主要包括以下幾個(gè)部分的內(nèi)容:1.負(fù)荷預(yù)測(cè):由于發(fā)電計(jì)劃制定將來的系統(tǒng)運(yùn)行方式，所以首先要預(yù)測(cè)將來的負(fù)荷作為制定發(fā)電計(jì)劃的依據(jù)。負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度直接影響發(fā)電計(jì)劃的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響系統(tǒng)的運(yùn)行成本和發(fā)電計(jì)劃的效益，由于增大備用容量、發(fā)電再計(jì)劃/再調(diào)度和計(jì)劃外開停機(jī)都會(huì)增加運(yùn)行成本，所以提高預(yù)測(cè)的精度可以降低備用容量，減少臨時(shí)功率調(diào)整和避免計(jì)劃外開停機(jī)。2.機(jī)組組合:機(jī)組組合用于確定計(jì)劃期內(nèi)的機(jī)組開停表。系統(tǒng)負(fù)荷在一天內(nèi)變化范圍很大時(shí)，有時(shí)僅改變機(jī)組功率而不改變機(jī)組組合時(shí)，調(diào)節(jié)范圍難以滿足負(fù)荷變化的要求。有時(shí)并網(wǎng)機(jī)組較多，發(fā)電容量較大，但這時(shí)高峰負(fù)荷機(jī)組功率大，低谷負(fù)荷機(jī)組功率小，即不安全也不經(jīng)濟(jì)。機(jī)組組合在研究周期內(nèi)合理選擇運(yùn)行機(jī)組并安排開停計(jì)劃，使計(jì)劃周期內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)最小。3.機(jī)組間經(jīng)濟(jì)功率分配:經(jīng)濟(jì)功率分配是指在開停機(jī)確定的情況下，如何確定機(jī)組的發(fā)電功率值，使系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用最低。4.水火電協(xié)調(diào):火電調(diào)度的特點(diǎn)是按發(fā)電費(fèi)用微增曲線調(diào)度，使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最小;而水電機(jī)組的調(diào)度則著重調(diào)整峰荷，使火電廠平穩(wěn)運(yùn)行而降低運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)兼顧水電的特點(diǎn)使非還流式水電廠盡量維持高水頭運(yùn)行，在同樣來水條件下多發(fā)電。水火電協(xié)調(diào)就是協(xié)調(diào)這兩方面的效益，使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低。5.發(fā)電與輸電協(xié)調(diào):除了發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性外，網(wǎng)絡(luò)也有經(jīng)濟(jì)性，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)傳輸損失的多少。有的電廠靠近燃料基地，發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性好，但送電到負(fù)荷中心引起較大的網(wǎng)損:有些電廠靠近負(fù)荷中心，發(fā)電經(jīng)濟(jì)性較差，但增加功率卻能使網(wǎng)損下降。發(fā)電與輸電協(xié)調(diào)就是解決發(fā)電與輸電的綜合經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)問題。發(fā)電計(jì)劃各個(gè)組成部分的關(guān)系如圖1.1所示:圖1-1發(fā)電計(jì)劃的構(gòu)成（重畫）第二節(jié)電力市場(chǎng)環(huán)境下發(fā)電計(jì)劃的特點(diǎn)在電力市場(chǎng)中，用戶有選擇商品(電力)的權(quán)利，可以直接從發(fā)電方買電，也可以從電力交易機(jī)構(gòu)(pool)中買點(diǎn)。用戶與發(fā)電計(jì)劃的關(guān)系分為兩個(gè)方面，其一是用戶可以根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)自主調(diào)節(jié)自己的用電量和負(fù)荷分布特性，這時(shí)用戶完全是自主的，由自己的實(shí)際用電狀況和價(jià)格敏感程度決定用電量的多少和負(fù)荷分布特性，所以面向電力市場(chǎng)的發(fā)電計(jì)劃不但要進(jìn)行常規(guī)的負(fù)荷預(yù)測(cè)外，還需要研究用戶的價(jià)格敏感程度。確定負(fù)荷的價(jià)格彈性:其二是用戶主動(dòng)參與發(fā)電計(jì)劃，用戶可以直接與賣電方簽定合同，確定雙方的交易量和交易價(jià)格。在電力市場(chǎng)中電網(wǎng)調(diào)度管理機(jī)構(gòu)(pool)作為買電或買電的中介方，提供輸電服務(wù)，用輸電費(fèi)支付正常運(yùn)行或擴(kuò)展費(fèi)用，并負(fù)責(zé)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，確定電網(wǎng)的發(fā)電計(jì)劃和電力價(jià)格是電網(wǎng)調(diào)度管理機(jī)構(gòu)的工作核心，下面是英國(guó)電力市場(chǎng)確定發(fā)電計(jì)劃的簡(jiǎn)單過程。每天午前，各個(gè)發(fā)電廠將每臺(tái)機(jī)組的每半個(gè)小時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)給pool,這些數(shù)據(jù)包括最低發(fā)電容量和費(fèi)用，啟停機(jī)費(fèi)用，不同功率水平的費(fèi)用和每半個(gè)小時(shí)的可供最大功率。根據(jù)這些數(shù)據(jù)及pool對(duì)系統(tǒng)每半個(gè)小時(shí)的負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行處理后，首先對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行排序，得出次序表，并于下午3時(shí)公布，此次序表的制定不僅取決于各個(gè)發(fā)電機(jī)的成本，還需要考慮負(fù)荷需求突然增長(zhǎng)時(shí)的機(jī)組靈活性及發(fā)電機(jī)所處的位置，隨后根據(jù)全網(wǎng)運(yùn)行成本最低的原則，確定發(fā)電計(jì)劃，得出第二天48個(gè)時(shí)段的電價(jià)。由上可見,電力市場(chǎng)下的發(fā)電計(jì)劃有以下主要特點(diǎn):1.計(jì)劃的依據(jù)不完全是系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的效率，各個(gè)獨(dú)立發(fā)電公司為了追求各自最大利益和競(jìng)爭(zhēng)的需要，會(huì)根據(jù)本公司的經(jīng)營(yíng)策略決定各自報(bào)價(jià)，有可能電廠報(bào)價(jià)和實(shí)際運(yùn)行效率相差很大。2.實(shí)行電力市場(chǎng)，電力系統(tǒng)自上而下的管理功能削弱，所以為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須從技術(shù)上加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的分析與控制，把系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與EMS應(yīng)用軟件結(jié)合起來，確保系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此發(fā)電計(jì)劃軟件要全面與網(wǎng)絡(luò)分析軟件結(jié)合，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)性和安全性，或者開發(fā)新的適應(yīng)電力市場(chǎng)環(huán)境的帶有安全分析功能的發(fā)電計(jì)劃軟件。3.計(jì)劃必須同時(shí)兼顧發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和網(wǎng)絡(luò)的輸送能力;在電力市場(chǎng)中各參與方為了追求最大利益，經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)組在滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，輸電網(wǎng)潮流接近輸送能力上限，系統(tǒng)經(jīng)常運(yùn)行在穩(wěn)定邊界所以機(jī)組組合應(yīng)與最優(yōu)潮流結(jié)合以確保系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。4.電力市場(chǎng)中的電價(jià)應(yīng)該反映系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行成本，從平坦電價(jià)向分時(shí)電價(jià)進(jìn)一步向?qū)崟r(shí)電價(jià)過渡是電力市場(chǎng)的必然趨勢(shì)，發(fā)電計(jì)劃為所有的市場(chǎng)參與者提供實(shí)時(shí)的電價(jià)預(yù)報(bào)信息。用戶電費(fèi)應(yīng)該與用戶消耗的資源和享受的權(quán)利結(jié)合起來:電費(fèi)應(yīng)該公平合理，帳目清楚:用戶間不應(yīng)該相互補(bǔ)貼，不同用戶對(duì)輸電網(wǎng)損和網(wǎng)絡(luò)阻塞影響不一樣，他們的電費(fèi)也應(yīng)該不同，所以發(fā)電計(jì)劃應(yīng)該為電費(fèi)結(jié)算提供正確的發(fā)電和輸電邊際成本信息。5.電力市場(chǎng)的參與者都是相對(duì)獨(dú)立的經(jīng)營(yíng)實(shí)體，為了維護(hù)各自的利益，各參與方有權(quán)保留適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)機(jī)密，如發(fā)電公司的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)對(duì)其它發(fā)電公司保密，雙邊合同的內(nèi)容對(duì)除pool以外的第三方保密，各經(jīng)營(yíng)實(shí)體的結(jié)算信息對(duì)外保密，這些問題在具體操作電力市場(chǎng)和制定發(fā)電計(jì)劃時(shí)須謹(jǐn)慎考慮。6.電力系統(tǒng)是同時(shí)發(fā)供電實(shí)時(shí)平衡的統(tǒng)一體，各部分密不可分。需要各方互相協(xié)作，遵從具體的操作規(guī)程和市場(chǎng)運(yùn)作規(guī)范辦事，保留商業(yè)機(jī)密是必須的，但同時(shí)需要信息交流和信息共享，談判需要信息，電力市場(chǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行也需要信息，所以實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)必須健全信息基礎(chǔ)設(shè)施，7.發(fā)電計(jì)劃的制定過程必須兼顧多方參與和操作方便，參與方可以互相討價(jià)還價(jià)，互相協(xié)商，所以制定發(fā)電計(jì)劃的流程和原理應(yīng)盡量簡(jiǎn)單明了，一方面促進(jìn)各方積極參與發(fā)電市場(chǎng)，另一方面有利于監(jiān)督，體現(xiàn)電力市場(chǎng)公平、公正、公開的原則。8.電力市場(chǎng)存在著三種流:電力流、電費(fèi)流、信息流，三者互相影響。發(fā)電計(jì)劃不但要保證系統(tǒng)中電力流的平衡，同時(shí)還要保證電費(fèi)流的平衡，并給系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行提供經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制。而電費(fèi)結(jié)算的依據(jù)是電量，所以發(fā)電計(jì)劃不但決定了潮流的流向，而且確定了電費(fèi)的流向?？梢婋娏κ袌?chǎng)下的發(fā)電計(jì)劃包含電力計(jì)劃和電費(fèi)計(jì)劃，這兩者貫穿整個(gè)發(fā)電計(jì)劃的運(yùn)行過程，也是電力市場(chǎng)環(huán)境下的發(fā)電計(jì)劃與傳統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃的不同所在。第二章電力市場(chǎng)和發(fā)電計(jì)劃當(dāng)今世界，電力工業(yè)體制正發(fā)生著深刻的變革，打破壟斷、引入競(jìng)爭(zhēng)，建立統(tǒng)一、開放、競(jìng)爭(zhēng)、有序的電力市場(chǎng)，己成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。從二十世紀(jì)八十年代末，以英國(guó)為首，國(guó)際上許多國(guó)家進(jìn)行了電力工業(yè)體制改革其目標(biāo)都是開放電力市場(chǎng)，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，降低發(fā)電成本，合理利用資源，最終使用戶獲利。從1998年開始，我國(guó)也確定在電力行業(yè)實(shí)行“廠網(wǎng)分開，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的改革，并確定山東、上海、浙江及東北的遼寧、吉林、黑龍江六個(gè)電網(wǎng)為首批“廠網(wǎng)分開”的試點(diǎn)單位。2000年1月山東、上海、浙江的發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)正式投入運(yùn)營(yíng)，東北三省電力市場(chǎng)也在2000年4月正式運(yùn)營(yíng)。電力系統(tǒng)理論的發(fā)展，在60年代以前是經(jīng)典理論階段;60-80年代由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，引入了控制論而邁入現(xiàn)代理論階段;90年代引入竟?fàn)幚碚摱l(fā)展到電力市場(chǎng)理論階段。這幾年我國(guó)己經(jīng)開始了電力市場(chǎng)的建設(shè)工作，取得了一定的成果。然而，由于我國(guó)實(shí)施了40多年的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，要向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，將涉及到電力工業(yè)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行和管理的各個(gè)方面，這將是長(zhǎng)期而艱巨的歷史任務(wù)。第一節(jié)電力市場(chǎng)基本概念一、電力市場(chǎng)定義電力市場(chǎng)是采用經(jīng)濟(jì)、法律、技術(shù)等手段，本著公平競(jìng)爭(zhēng)、自愿互利的原則，對(duì)電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電、用戶等各成員組織協(xié)調(diào)運(yùn)行的管理機(jī)制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和。電力市場(chǎng)的基本特征是開放性、競(jìng)爭(zhēng)性和協(xié)調(diào)性。電力市場(chǎng)運(yùn)作產(chǎn)生的高效率，已為世界各國(guó)電力工作者所重視和肯定。根據(jù)以上定義，電力市場(chǎng)首先是一種管理機(jī)制。這種管理機(jī)制與傳統(tǒng)的行政命令的機(jī)制不同，是采用經(jīng)濟(jì)、法律的手段進(jìn)行管理。所以電力市場(chǎng)的基本原則是公平競(jìng)爭(zhēng)、自愿互利。同時(shí)電力市場(chǎng)還是體現(xiàn)上述管理機(jī)制的執(zhí)行系統(tǒng)，包括貿(mào)易場(chǎng)所、計(jì)算系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)壟斷的電力系統(tǒng)相比，電力市場(chǎng)具有開放性和競(jìng)爭(zhēng)性。與普通的商品市場(chǎng)相比，電力市場(chǎng)還具有計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性。隨著高壓和超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電力系統(tǒng)日趨成為多個(gè)地區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的大網(wǎng)。由于各個(gè)地區(qū)能源資源構(gòu)成、勞動(dòng)力價(jià)格及負(fù)荷水平的差異，各電網(wǎng)的發(fā)電成本不同，從而在各個(gè)地區(qū)間出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)交換功率。有發(fā)電成本低的地區(qū)向發(fā)電成本高的地區(qū)售電。當(dāng)售、購(gòu)電雙方的電網(wǎng)不相鄰時(shí)，則要求處于兩電網(wǎng)中間的電網(wǎng)承擔(dān)轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù).發(fā)電者和用戶自由選擇貿(mào)易對(duì)象是公平竟?fàn)幍幕緝?nèi)容，而開放輸電通道、提供轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)是實(shí)現(xiàn)自由選擇的必要條件。同時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)也是開放的電力市場(chǎng)的標(biāo)志。二、電力市場(chǎng)的基本要素為保證電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行，電力市場(chǎng)需具備六大要素:既市場(chǎng)主體、市場(chǎng)客體、市場(chǎng)載體、市場(chǎng)價(jià)格、市場(chǎng)規(guī)則和市場(chǎng)監(jiān)督。電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)主體是進(jìn)入各級(jí)電力市場(chǎng)進(jìn)行購(gòu)電和售電的發(fā)電公司、輸電公司、配電公司等電力企業(yè)，電力用戶以及經(jīng)紀(jì)人。電力市場(chǎng)的客體是電力，可以分解為電力容量和電量?jī)深?。電力市?chǎng)載體是電力交易活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括各種電力設(shè)各和場(chǎng)所設(shè)施等。電價(jià)是電力市場(chǎng)的杠桿，是電力市場(chǎng)的核心內(nèi)容。電力市場(chǎng)要采用經(jīng)濟(jì)、法律手段管理市場(chǎng)成員，電價(jià)則是體現(xiàn)管理思想的工具。所以，確定電價(jià)原則、計(jì)算貿(mào)易電價(jià)是電力市場(chǎng)的重要內(nèi)容。市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則包括:市場(chǎng)進(jìn)入規(guī)則、市場(chǎng)交易規(guī)則和市場(chǎng)交易規(guī)則。為了保證電力市場(chǎng)的有序運(yùn)營(yíng)，必須指定嚴(yán)密的電力市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則。其核心是引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，保證電力市場(chǎng)開展公平和有序的競(jìng)爭(zhēng)。各級(jí)電力市場(chǎng)都必須設(shè)有專門的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，其主要職能是監(jiān)管電力市場(chǎng)的交易行為和競(jìng)爭(zhēng)行為，處理不公平的竟?fàn)幒瓦`反法律、法規(guī)的行為，并對(duì)電力市場(chǎng)運(yùn)行中發(fā)生的糾紛、爭(zhēng)議和投訴進(jìn)行調(diào)節(jié)和仲裁。三、電力市場(chǎng)的基本原則建立電力市場(chǎng)的目的是在電力系統(tǒng)中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。一個(gè)充滿競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)中，參與者之間都是公平的。所以電力市場(chǎng)的最基本的原則是公平。1.發(fā)電廠間的平等競(jìng)爭(zhēng)在電力市場(chǎng)中，發(fā)電廠最關(guān)心的問題有兩個(gè):發(fā)電計(jì)劃和上網(wǎng)電價(jià)。所謂上網(wǎng)電價(jià)，是指電網(wǎng)向電廠購(gòu)電時(shí)，在電網(wǎng)相應(yīng)計(jì)量點(diǎn)測(cè)得電能后用以計(jì)算的電價(jià)。目前我國(guó)已在探討執(zhí)行統(tǒng)一上網(wǎng)電價(jià)的可能性。按統(tǒng)一上網(wǎng)電價(jià)結(jié)算，有利于鼓勵(lì)個(gè)電廠降低成本，挖掘潛力，提高效率。如果某電廠的邊際成本比上網(wǎng)電價(jià)低的越多，則獲利越多:如果運(yùn)行成本高于上網(wǎng)電價(jià).則將失去發(fā)電機(jī)會(huì)。關(guān)于發(fā)電計(jì)劃，目前的電力市場(chǎng)都是以全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)，其具體制定方法將是本論文的核心內(nèi)容。2.用戶間的平等保證用戶的平等，并不意味著用戶的電價(jià)是絕對(duì)一樣的。真正的平等，必須按用戶的實(shí)際供電成本收費(fèi)，對(duì)不同用電種類，進(jìn)行公正合理的成本分擔(dān)，盡量減少用戶間的補(bǔ)貼。在進(jìn)行電價(jià)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素:(1)不同電壓等級(jí)用戶，其承擔(dān)的邊際容量成本和邊際電量成本不同，應(yīng)采用不同的電價(jià);(2)不同負(fù)荷率的用戶對(duì)電力供應(yīng)的要求不同，所承擔(dān)的容量成本應(yīng)不同;(3)制定無(wú)功電價(jià)，按用戶實(shí)際消耗的無(wú)功電量計(jì)算無(wú)功電費(fèi);(4)不同供電可靠性的用戶應(yīng)采用不同的電價(jià);(5)對(duì)水電比重較大的電網(wǎng)，由于豐水期、枯水期的邊際成本不同，應(yīng)設(shè)計(jì)季節(jié)性電價(jià);(6)同一日不同時(shí)段，由于用戶用電對(duì)電力企業(yè)成本的影響不同，應(yīng)采用實(shí)時(shí)電價(jià)。第二節(jié)國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)發(fā)展概況一、國(guó)外電力市場(chǎng)發(fā)展概況據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上至少有19個(gè)國(guó)家和電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了不同模式的電力市場(chǎng)，還有些國(guó)家正在積極準(zhǔn)備。國(guó)外電力市場(chǎng)主要有4種代表性模式:英國(guó)、挪威、澳大利亞和美國(guó)加州。英國(guó)首先在1990年創(chuàng)造了發(fā)、輸、配分開的模式，打破了壟斷，對(duì)發(fā)展電力市場(chǎng)作出貢獻(xiàn)。他們的模式主要以私有化為特色，把發(fā)電廠賣給兩家私營(yíng)發(fā)電公司，把12個(gè)配電網(wǎng)全部賣給私營(yíng)配電公司，只留下高壓輸電和核電仍屬國(guó)有。挪威自1991年通過法律引入竟?fàn)帣C(jī)制，但這種機(jī)制并不改變所有權(quán)。原來的全國(guó)發(fā)電容量中55%屬于各市，30%屬于國(guó)家，15屬于私有。輸電網(wǎng)的80屬于國(guó)家。配電網(wǎng)基本上屬于各市。改革后產(chǎn)權(quán)不變，只是國(guó)營(yíng)部分分成一個(gè)純發(fā)電公司，一個(gè)國(guó)家電網(wǎng)公司(負(fù)責(zé)電網(wǎng)的調(diào)度和電力交易)。配電公司則從網(wǎng)上購(gòu)電。挪威電力市場(chǎng)的另一個(gè)特點(diǎn)是約70%的電量按雙邊合同供電，這是由于在改革前許多水電站都是各市為了本市供電而投資興建的，他們往往愿意簽定長(zhǎng)期雙邊合同，以免電價(jià)隨供水量的起伏而變化。但這些雙邊合同必須得到調(diào)度中心的批準(zhǔn)。美國(guó)加州電力市場(chǎng)的特點(diǎn)是:(1)把原來屬于國(guó)營(yíng)電力公司所有的電廠都賣掉，成為獨(dú)立發(fā)電廠(IndependentPowerPlant，簡(jiǎn)稱IPP)。(2)原來加州沒有統(tǒng)一的調(diào)度中心，改革后成立一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)調(diào)度中心(IndependentSystemOperator,簡(jiǎn)稱ISO)負(fù)責(zé)輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行。另外再成立一個(gè)電力交易中心(PowerExchange，簡(jiǎn)稱PX)負(fù)責(zé)網(wǎng)內(nèi)的電力交易。兩個(gè)機(jī)構(gòu)互相平衡，互不隸屬。ISO和PX是非贏利單位，不擁有任何輸電設(shè)備。美國(guó)電力市場(chǎng)現(xiàn)在正朝RTO形式發(fā)展。澳大利亞的電力市場(chǎng)模式與加州有些相似。他們有8家獨(dú)立發(fā)電公司，輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)都未收歸國(guó)有，而是設(shè)了一個(gè)電力市場(chǎng)管理公司和一個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行部門來統(tǒng)一管理。這兩個(gè)部門互相獨(dú)立而又互相制約。如果運(yùn)行中出現(xiàn)安全問題，系統(tǒng)調(diào)度員有權(quán)修改發(fā)電計(jì)劃。二、國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)發(fā)展概況中國(guó)電力工業(yè)近年來飛速發(fā)展，1998年底的總裝機(jī)容量達(dá)到2.75億千瓦，年用電量達(dá)到11252.04億kwh，均居世界第二位。中國(guó)的電力短缺持續(xù)了多年，現(xiàn)在己不存在電力不足，相反各個(gè)電力公司有越來越多的富余電力用于銷售。另一方面，在缺電時(shí)代建起來的許多小電廠，效率低而污染嚴(yán)重，卻與現(xiàn)代化大電廠爭(zhēng)奪負(fù)荷。此外，電價(jià)不合理，使得一些電力部門的企業(yè)沒有積極性采用新技術(shù)和提高效率?？磥恚牒侠淼木?fàn)帣C(jī)制，提高電力工業(yè)的管理和技術(shù)水平已經(jīng)勢(shì)在必行了。自從國(guó)家電力公司建立一開始，就非常重視引進(jìn)電力市場(chǎng)機(jī)制，以改變電力工業(yè)的面貌。在國(guó)家電力公司的領(lǐng)導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)一些電力公司的模擬電力市場(chǎng)已開展了數(shù)年。已有三分之一以上的省(市)級(jí)電力公司開展了某種形式的模擬電力市場(chǎng)。在實(shí)行模擬電力市場(chǎng)時(shí)，發(fā)電廠通過投標(biāo)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，供電公司根據(jù)內(nèi)部?jī)r(jià)目表結(jié)算。從模擬電力市場(chǎng)得到的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)被證明對(duì)實(shí)施真正的電力市場(chǎng)有用。1998年國(guó)家電力公司決定先建立網(wǎng)廠分開發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)，并指定山東、上海、浙江三個(gè)電網(wǎng)首先試點(diǎn)。后來又增加了遼寧、吉林、黑龍江三個(gè)電網(wǎng)。按照計(jì)劃，到2010年以前，全國(guó)電網(wǎng)都要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。第三節(jié)電力市場(chǎng)中的發(fā)電計(jì)劃一、問題描述所謂電力市場(chǎng)下發(fā)電計(jì)劃就是指各個(gè)發(fā)電公司申報(bào)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)數(shù)據(jù)，交易管理員根據(jù)這些競(jìng)價(jià)數(shù)據(jù)，按照“三公”的原則，以全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用最低為目標(biāo)，在滿足電力系統(tǒng)中各種約束的條件下，制定機(jī)組組合計(jì)劃及各個(gè)機(jī)組在各個(gè)時(shí)段的出力。發(fā)電計(jì)劃的制定和執(zhí)行是電力市場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，如何制定公平、合理的發(fā)電計(jì)劃直接關(guān)系到電力市場(chǎng)能否健康順利地運(yùn)行和發(fā)展。在傳統(tǒng)的電力運(yùn)營(yíng)模式下，調(diào)度部門對(duì)下屬電廠擁有完全的控制權(quán)，因此可以用行政手段進(jìn)行必要的干預(yù)，發(fā)電計(jì)劃的制定和調(diào)整是調(diào)度員根據(jù)運(yùn)行規(guī)則來指定的，以保證電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。但是在電力市場(chǎng)的條件下，調(diào)度運(yùn)行部門作為電力經(jīng)紀(jì)人出現(xiàn)，與各個(gè)發(fā)電公司之間是平等的市場(chǎng)成員關(guān)系，同時(shí)調(diào)度員的角色已經(jīng)朝著交易管理員的方向轉(zhuǎn)化，他的一切行為必須是公平、公正、公開的，同時(shí)他的職責(zé)要求他要制定出使電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效益甚至是全社會(huì)效益最大的發(fā)電計(jì)劃。雖然這個(gè)發(fā)電計(jì)劃同樣要滿足各種約束，但它是以在保證系統(tǒng)安全的條件下使全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用最小為目標(biāo)。這就致使電力市場(chǎng)下的發(fā)電計(jì)劃生成與傳統(tǒng)方式的發(fā)電計(jì)劃生成有了很大的區(qū)別。從電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門的角度來看，購(gòu)電計(jì)劃的制定與傳統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃的制定最大的區(qū)別在于發(fā)計(jì)劃制定的目標(biāo)不同，在過去的模式下調(diào)度員根據(jù)運(yùn)行規(guī)程，以網(wǎng)絡(luò)最穩(wěn)定、安全和發(fā)電廠總發(fā)電費(fèi)用最低為目標(biāo)來制定發(fā)電計(jì)劃。日發(fā)電計(jì)劃的制定是一個(gè)復(fù)雜的過程。交易管理員接收各個(gè)發(fā)電公司報(bào)上來的竟價(jià)數(shù)據(jù)后，要經(jīng)過一系列的復(fù)雜計(jì)算才能得到一個(gè)可行的發(fā)電計(jì)劃。在制定第二天的發(fā)電計(jì)劃時(shí)，要考慮多個(gè)約束條件，這些約束條件可以分為以下三類:(1)系統(tǒng)約束，包括系統(tǒng)總負(fù)荷平衡約束，系統(tǒng)靜備用約束和系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束;(2)機(jī)組約束，包括機(jī)組出力范圍約束，機(jī)組爬坡速度約束，機(jī)組最小啟停時(shí)間約束;(3)網(wǎng)絡(luò)約束，包括區(qū)域內(nèi)線路傳輸能力約束和區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線傳輸能力約束。由于這些約束的限制，使得發(fā)電計(jì)劃的制定成為一個(gè)有約束條件的最優(yōu)化問題。如何快速準(zhǔn)確地得到滿足這些約束條件的最優(yōu)解或接近最優(yōu)解的次優(yōu)解，是交易管理員所面臨的首要問題。二、發(fā)電計(jì)劃的制定過程下面介紹一種在遼寧電力市場(chǎng)中采用的發(fā)電計(jì)劃制定方法，該方法已被工程實(shí)踐證明為行之有效。圖2.1所示為制定考慮前面所述三類約束的發(fā)電計(jì)劃的總體框圖:圖中所示的模塊分別為:圖2.1發(fā)電計(jì)劃軟件的整體框圖1.機(jī)組組合模塊:該模塊根據(jù)取得的各種數(shù)據(jù)，在首次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只考慮系統(tǒng)約束和機(jī)組約束，這時(shí)它所計(jì)算出的初始機(jī)組組合被用來計(jì)算為網(wǎng)絡(luò)安全分析準(zhǔn)備的初始潮流解:而在其后的迭代中，該模塊將接收從安全評(píng)估模塊發(fā)出的進(jìn)行機(jī)組組合調(diào)整的指示，根據(jù)指示制定新的機(jī)組組合。2.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊:根據(jù)機(jī)組組合以及負(fù)荷預(yù)測(cè)值計(jì)算各個(gè)時(shí)段機(jī)組的出力，取得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，計(jì)算線路潮流，為網(wǎng)絡(luò)安全w估準(zhǔn)備必要數(shù)據(jù)。3.阻塞管理模塊:校驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生阻塞(線路潮流越限)，若當(dāng)前機(jī)組組合能滿足網(wǎng)絡(luò)安全要求，則發(fā)電計(jì)劃制定過程結(jié)束:若檢測(cè)到阻塞，以全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用最低為目標(biāo)，給出合適的機(jī)組組合調(diào)整策略，送給機(jī)組組合模塊重新制定機(jī)組組合。圖2.1所示的流程即為一個(gè)完整的發(fā)電計(jì)劃制定過程，首先取得各種必須的數(shù)據(jù)，包括負(fù)荷預(yù)測(cè)值，各個(gè)發(fā)電公司的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)，各種系統(tǒng)控制參數(shù)，以及各個(gè)機(jī)組的初始狀態(tài)等數(shù)據(jù)，在機(jī)組組合模塊中計(jì)算初始機(jī)組組合，若為首次計(jì)算，則不考慮網(wǎng)絡(luò)安全約束，只考慮系統(tǒng)約束和機(jī)組約束。根據(jù)計(jì)算出的機(jī)組組合為各個(gè)機(jī)組分配各時(shí)段的出力，然后取得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，計(jì)算各條線路的潮流，阻塞管理模塊根據(jù)這些數(shù)據(jù)即可判斷是否有線路潮流越限，如果沒有潮流越限，則整個(gè)發(fā)電計(jì)劃制定過程結(jié)束，如果發(fā)現(xiàn)有線路潮流越限，則該模塊以全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算出一個(gè)機(jī)組組合調(diào)整策略，返回給機(jī)組組合模塊，機(jī)組組合模塊根據(jù)阻塞管理模塊傳來的機(jī)組調(diào)整數(shù)據(jù)，在滿足其它兩類約束的前提下，重新以全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用為最低安排機(jī)組組合。這樣循環(huán)下去，最終將得到滿足所有三類約束的發(fā)電計(jì)劃。第三章發(fā)電廠報(bào)價(jià)與競(jìng)價(jià)第一節(jié)發(fā)電廠報(bào)價(jià)曲線分析一、報(bào)價(jià)曲線升降類型分析當(dāng)今的電力市場(chǎng)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)的還是國(guó)外的，都規(guī)定發(fā)電公司的報(bào)價(jià)曲線為非降曲線，即要么為一條平線，要么為單調(diào)遞增的階梯型或斜線型曲線.那么反映發(fā)電公司發(fā)電成本的真實(shí)報(bào)價(jià)曲線形狀應(yīng)該為什么樣的呢?讓我們先來看一下發(fā)電成本的曲線形狀。發(fā)電成本由固定成本和變動(dòng)成本組成，其中變動(dòng)成本約占總成本的80-90%r變動(dòng)成本主要是發(fā)電燃料成本。先來分析決定發(fā)電燃料成本的鍋爐燃料耗量特性以及汽輪發(fā)電機(jī)組的耗量特性。圖3.1鍋爐效率和單耗曲線圖3.2汽輪機(jī)組耗良特性和單耗曲線鍋爐效率1與其輸出熱量Q變化曲線如圖3.1所示，一般鍋爐效率n在其設(shè)計(jì)的鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)為最高，因而n先隨鍋爐負(fù)荷4的增加而上升，到達(dá)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)點(diǎn)后下降。鍋爐的單耗曲線q是效率q的倒數(shù)，因此q先隨鍋爐負(fù)荷的增加而下降，到達(dá)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷點(diǎn)是為最低，隨后上升。汽輪發(fā)電機(jī)組的耗量特性是一條凹向下的曲線，如圖3.2所示。因?yàn)檎羝y門的開度決定節(jié)流損失(壓差損失和渦流損失)，所以汽輪發(fā)電機(jī)組的效率與蒸汽閥門的開度直接相關(guān)，在閥門初開時(shí)節(jié)流損失大，效率低:隨著發(fā)電功率增加，閥門開度增加，節(jié)流閥損失下降，機(jī)組效率提高，單耗qt下降;單耗qt在機(jī)組發(fā)出最大功率時(shí)最低。發(fā)電公司所申報(bào)的報(bào)價(jià)曲線一般是單價(jià)曲線，既然鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組的單耗曲線都是下降曲線，以發(fā)電燃料成本為主的發(fā)電單價(jià)曲線也應(yīng)該是下降曲線.二、單段報(bào)價(jià)曲線發(fā)電公司的報(bào)價(jià)方式很多，報(bào)價(jià)曲線可以按單臺(tái)機(jī)組、多臺(tái)機(jī)組、發(fā)電廠或發(fā)電公司為單位分時(shí)段進(jìn)行報(bào)價(jià)，每個(gè)時(shí)段的報(bào)價(jià)曲線可以是單段的，也可以是多段的。為簡(jiǎn)單起見，以單段報(bào)價(jià)曲線為例進(jìn)行研究。報(bào)價(jià)的依據(jù)是發(fā)電成本曲線，先看單段發(fā)電成本曲線的形狀。1.當(dāng)發(fā)電成本曲線ci(千元m)為二次曲線時(shí)，報(bào)價(jià)曲線、單價(jià)曲線和成本微增率曲線的函數(shù)表達(dá)式分別為:(3-1)據(jù)右(3-2)(3-3)式中（MW）為機(jī)組或發(fā)電廠i的發(fā)電功率；,,分別為二次曲線的系數(shù)；由(3-1),(3-2),(3-3)式可以看出，當(dāng)發(fā)電成本曲線為二次曲線時(shí)，單價(jià)曲線為雙曲線，如圖3.3所示。圖3.3為二次曲線圖3.4為一次曲線2.發(fā)電成本曲線為一次曲線時(shí)，各個(gè)曲線的函數(shù)表達(dá)式為:(3-4)(3-5)(3-6)此時(shí)，為常數(shù)，為漸進(jìn)線(起點(diǎn)為)，如圖3.4所示。圖3.5上升型曲線為在縱軸上的截距，即當(dāng)時(shí)C、的值，其物理意義為顯示不變成本的大小。一般情況下,為正，由(3-2)和(3-5)式可以知道這時(shí)的曲線是下降的。只有當(dāng)成本曲線向上彎曲幅度很大時(shí)，才能使曲線在縱軸上得到負(fù)值的截距，既為負(fù)，這時(shí)的單價(jià)曲線是上升的，如圖3.5所示。三、發(fā)電單價(jià)的處理電力市場(chǎng)的交易算法要求簡(jiǎn)單實(shí)用，準(zhǔn)確快速。特別是在實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)中，對(duì)交易算法的快速性要求更高。然而，下降型報(bào)價(jià)曲線給簡(jiǎn)單的交易優(yōu)化算法帶來了困難，要想保證計(jì)算的精確，只有采用復(fù)雜的算法，從而以犧牲計(jì)算時(shí)間為代，因此，通常將下降的單價(jià)曲線改為不降的報(bào)價(jià)曲線。實(shí)際情況表明，單耗曲線在機(jī)組發(fā)出其經(jīng)濟(jì)功率之前是下降的，當(dāng)機(jī)組出力超過了經(jīng)濟(jì)功率時(shí)，由于的過負(fù)荷閥開啟使得汽輪機(jī)通流部分效率降低，造成機(jī)組單耗大大上升，隨后隨閥門逐漸開大，單耗有所下降，因此機(jī)組單價(jià)曲線形狀如圖3.6所示。圖中以過負(fù)荷閥開啟處為間斷點(diǎn)，原單價(jià)曲線分為兩段下降曲線。通常的處理方式為采用兩段水平線代替下降曲線，水平線是每個(gè)下降區(qū)間單價(jià)的平均值。不同機(jī)組之間的組合報(bào)價(jià)或不同發(fā)電廠組成的發(fā)電公司的報(bào)價(jià)也可用相似方法來處理。圖3.6機(jī)組單價(jià)下降曲線的處理四、報(bào)價(jià)曲線類型國(guó)內(nèi)外的電力市場(chǎng)的報(bào)價(jià)曲線都為線性的，分為連續(xù)斜線型和階梯型兩種如圖3.7和圖3.8所示。從實(shí)際分析和使用情況來看，以階梯狀報(bào)價(jià)最為常見，且交易算法簡(jiǎn)單.為簡(jiǎn)單起見，先對(duì)單段的報(bào)價(jià)曲線進(jìn)行分析。圖3.7多段階梯狀報(bào)價(jià)曲線圖3.8多段斜線報(bào)價(jià)曲線1.報(bào)價(jià)為斜線時(shí)的報(bào)價(jià)曲線、發(fā)電成本曲線和成本微增率曲線的解析式分別為:(3-7)(3-8)(3-9)各曲線如圖3.9所示。從圖中可見，報(bào)價(jià)為斜線時(shí)，發(fā)電成本曲線，為過原點(diǎn)O的二次曲線，成本微增曲線為線性曲線，斜率是的二倍，截距都是。圖3.9報(bào)價(jià)為線性曲線（五號(hào)）2.報(bào)價(jià)為常數(shù)時(shí)的報(bào)價(jià)曲線，發(fā)電成本曲線和成本微增率曲線的解析式分別為:（3-10）(3-11）（3-12）可見報(bào)價(jià)為常數(shù)時(shí)，發(fā)電成本曲線為一過原點(diǎn)的斜線，斜率為，此時(shí)，微增率也為常數(shù)。如圖3.10所示。圖3.10報(bào)價(jià)曲線為常數(shù)第二節(jié)發(fā)電廠競(jìng)價(jià)原理實(shí)行發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)，其核心內(nèi)容之一就是按公平競(jìng)價(jià)的原則編制發(fā)電計(jì)劃。對(duì)于電網(wǎng)來說，優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)是總發(fā)電成本最低，或者說是總購(gòu)電費(fèi)用最低.購(gòu)電費(fèi)用取決于結(jié)帳形式。當(dāng)今電力市場(chǎng)中存在兩種結(jié)算方式:1.按各個(gè)發(fā)電廠的報(bào)價(jià)分別與每個(gè)發(fā)電廠結(jié)算;2.按電網(wǎng)統(tǒng)一邊際成本與各個(gè)發(fā)電廠結(jié)算;下面分別討論兩種結(jié)算原則下的優(yōu)化原理。一、按發(fā)電廠實(shí)際報(bào)價(jià)結(jié)算（加粗或黑體）目標(biāo)函數(shù)：（3-13）負(fù)荷平衡約束(忽略網(wǎng)損):（3-14）式中,為發(fā)電廠序號(hào)，總數(shù)為I,為電網(wǎng)總有功負(fù)荷功率，實(shí)踐中這是有功功率在發(fā)電廠間的最優(yōu)分配問題，數(shù)學(xué)上，分析這類問題往往可用求條件極值的拉各郎日乘數(shù)法。對(duì)等式約束(3-14)引入拉各郎日(Lagrange)乘子A，可得擴(kuò)展目標(biāo)函數(shù)，既拉各郎日函數(shù)為:？？？？？？？？？？？則(3-13).(3-14)式的條件極值可以用求(3-15)式的無(wú)條件極值代替。拉各郎日函數(shù)中有I+1個(gè)變量，I個(gè)和一個(gè)，則求其最小值有I+1個(gè)條件:（i=1，2，3……I）(3-16)由此得:（i=1，2，3……I）(3-17)（3-18）這就是經(jīng)典的等微增原理。二、按統(tǒng)一邊際價(jià)結(jié)算目標(biāo)函數(shù)：（3-19）式中為邊際成本：（3-20）負(fù)荷平衡約束（忽略網(wǎng)損）：（3-21）可以證明，對(duì)于所有機(jī)組都具有相同單調(diào)性的報(bào)價(jià)曲線，當(dāng)=(i=1,2,3,I)時(shí)，目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值，即用等報(bào)價(jià)準(zhǔn)則來進(jìn)行有功功率分配可使總購(gòu)電費(fèi)用最小。證明:以兩機(jī)連續(xù)斜線型報(bào)價(jià)曲線為例。假設(shè)按相同單價(jià)原則已經(jīng)得到邊際成本，如圖3.11所示:圖3.11斜線型報(bào)價(jià)曲線等報(bào)價(jià)原理示意圖其中，為電網(wǎng)總有功負(fù)荷功率。假設(shè)第一臺(tái)機(jī)組所發(fā)功率減少，則為保持全網(wǎng)功率平衡，第二臺(tái)機(jī)組功率應(yīng)增加,所發(fā)功率為，對(duì)應(yīng)與該功率的價(jià)格為，因?yàn)?，所以此時(shí)的邊際價(jià)格應(yīng)為。可見，當(dāng)機(jī)組的功率分配不按等報(bào)價(jià)原則時(shí)，系統(tǒng)總的邊際價(jià)格一定會(huì)上升。同理可證當(dāng)機(jī)組報(bào)價(jià)曲線都為單調(diào)下降曲線時(shí)，該結(jié)論仍然成立，即按統(tǒng)一邊際價(jià)結(jié)算，按等報(bào)價(jià)原則分配負(fù)荷可使購(gòu)電費(fèi)用降至最低。由以上的分析過程可以看出，對(duì)于連續(xù)斜線型報(bào)價(jià)曲線，當(dāng)邊際機(jī)組的出力有一個(gè)微小的變化時(shí)，無(wú)論這個(gè)變化量是多么小，都會(huì)引起全網(wǎng)統(tǒng)一邊際價(jià)格的變化。事實(shí)上，由于負(fù)荷預(yù)測(cè)偏離實(shí)際值或突發(fā)故障等等許多原因，機(jī)組出力的調(diào)整是經(jīng)常性的，在這種結(jié)算原則下就會(huì)引起結(jié)算價(jià)格的重新計(jì)算。但是，對(duì)于階梯狀報(bào)價(jià)這個(gè)問題就相對(duì)輕微的多，如圖3.12所示。圖3.12階梯型報(bào)價(jià)曲線等報(bào)價(jià)原理示意圖圖中曲線為系統(tǒng)負(fù)荷與邊際成本合成曲線，按負(fù)荷預(yù)測(cè)的出的系統(tǒng)邊際價(jià)格為，如果由于某些原因系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷在和之間變化，可以看出系統(tǒng)的邊際價(jià)格不會(huì)變化，仍為。只有在系統(tǒng)符合變化范圍超出該功率段時(shí)系統(tǒng)邊際價(jià)格才會(huì)變化，如當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化到時(shí)的系統(tǒng)邊際價(jià)格為。由以上分析可以得出以下四點(diǎn)結(jié)論:1.用等發(fā)電報(bào)價(jià)準(zhǔn)則編制發(fā)電計(jì)劃適合各發(fā)電公司按全網(wǎng)統(tǒng)一邊際成本結(jié)算的場(chǎng)合。2.用發(fā)電成本微增率準(zhǔn)則編制發(fā)電計(jì)劃適合各個(gè)發(fā)電公司按自己的報(bào)價(jià)結(jié)算的場(chǎng)合。3.由于報(bào)價(jià)曲線為階梯狀曲線或常數(shù)曲線時(shí)，報(bào)價(jià)曲線和成本微增率曲線相等，此時(shí)用等報(bào)價(jià)準(zhǔn)則結(jié)算和用等微增率準(zhǔn)則結(jié)算完全一致。4.按統(tǒng)一邊際成本結(jié)算時(shí)，如果采用連續(xù)斜線型報(bào)價(jià)曲線，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷有一個(gè)微小變化，就要重新計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)算價(jià)格。而階梯狀報(bào)價(jià)則給了交易員一個(gè)調(diào)整空間，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)組出力而同時(shí)保證系統(tǒng)結(jié)算價(jià)格不變。第三節(jié)發(fā)電廠競(jìng)價(jià)數(shù)學(xué)模型電力市場(chǎng)是一個(gè)大型系統(tǒng)，其交易計(jì)劃受到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的多種約束，是一個(gè)復(fù)雜的問題。隨著電力改革的發(fā)展，發(fā)電計(jì)劃的數(shù)學(xué)模型也與傳統(tǒng)的模型有了區(qū)別.一.目標(biāo)函數(shù)1.按統(tǒng)一邊際成本結(jié)算（3-22）式中為邊際成本：（3-23）2.按各個(gè)電廠報(bào)價(jià)分別結(jié)算（3-24）二.約束條件1.系統(tǒng)約束1.1系統(tǒng)功率平衡條件（3-25）式中為，電網(wǎng)總有功負(fù)荷功率，為電網(wǎng)網(wǎng)損。1.2系統(tǒng)靜備用約束（3-26）（3-27）式中為系統(tǒng)靜態(tài)上備用，為系統(tǒng)靜態(tài)下備用。1.3系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束（3-28）（3-29）式中………機(jī)組i的最大升功率速度;………機(jī)組i的最大降功率速度;………系統(tǒng)上旋轉(zhuǎn)備用要求;………系統(tǒng)下旋轉(zhuǎn)備用要求;2.機(jī)組約束2.1機(jī)組功率約束（i=1，2，3……I）（3-30）式中為機(jī)組出力下限,為機(jī)組出力上限。2.2機(jī)組升降速度約束（i=1，2，3……I）（t=1，2，3……T）（3-31）（i=1，2，3……I）（t=1，2，3……T）（3-32）式中為機(jī)組i在時(shí)段t的最大升功率速度;為機(jī)組i在時(shí)段t的最大降功率速度。2.3機(jī)組最小啟停時(shí)間約束（i=1，2，3……I）（3-33）（i=1，2，3……I）（3-34）式中為機(jī)組i連續(xù)開機(jī)時(shí)間,為機(jī)組i連續(xù)停機(jī)時(shí)間;為機(jī)組i最小連續(xù)開機(jī)時(shí)間,機(jī)組i最小