【优质文档】电源规划.pdf
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1、1 电源规划主要由投资决策和生产模拟两个部分组成,前者确定系统的电 源结构、优化发电机机装机进度,后者则优化电力系统的生产情况,计算系 统的技术经济指标。电源规划主要围绕这两部分构造模型、发展或选择算法, 形成不同特色的软件包。 (1)应具备的定量计算功能: 规划方案的投资流及逐年运行费用; 方案所需的一次能源及燃料费用; 系统的供电可靠性指标; 规划方案对负荷增长速度、燃料价格等不确定因素的灵敏度; 与相邻电力系统互联的效益及费用; 推迟某些关键电源项目的经济损失。 (2) 电源规划数学模型的特点 高维性电源规划需要处理各种类型的发电机组,并且要考虑相当长 时期(可达 30 年)系统电源的过
2、渡问题,以至于在规划中涉及大量的决策 变量,如果把变量的个数定义为维数,电源规划的数学模型的高维性将阻碍 运筹学中典型算法的直接应用。 非线性电源规划中涉及到的发电机组的投资现值、年运行费用、可 靠性及一些相关约束条件等都是有关决策变量的非线性函数,电源规划的数 学模型本质上是非线性的。 随机性电源规划所需要的基础数据,包括负荷预测数据、燃料设备 价格、贴现率等,都包含着大量的不确定因素,使得电源规划问题具有明显 的随机性质。 因此,在电源规划时,不仅要求出电源开发的最优方案,还应对方案进 行一系列的灵敏度分析。 由于电源规划问题的复杂性,目前的电源规划模型和算法都无例外的进行了 简化, 有很
3、多难以量化的社会因素或其它相关因素难以体现在电源规划数学模型 当中。 因此,在电源规划过程中,不仅要有良好的数学模型,还应有高素质的 运行规划人员参与,规划人员的判断力和经验在规划过程中的作用是至关重 要的。 1. 电源规划的构成及模型 电源规划主要由电源投资决策和随机生产模拟两部分构成,前者是确定 2 系统的电源结构,装机容量和装机进度;后者是确定发电费用及相关的技术 经济指标。电源规划模型主要是围绕这两部分内容进行构造形成的。 电源优化模型主要分为单节点模型和多节点模型两种类型。 单节点模型是指按机组类型进行优化的模型,其假设条件是:认为系统 负荷和同类发电机组集中在一个节点上,即相似可靠
4、性分析中的单母线模型 的含义。单节点模型不考虑电源与负荷的地理分布,也不计及输电费用对电 源投资的影响,故不能回答系统在何地投建新机组的问题,从而使计算得到 简化,但也可能使决策结果具有较大偏差。 多节点模型是指按发电厂进行优化的模型,它必须计及输电费用的影响, 尤其对水电厂常常远离负荷中心,若采用单节点模型将不能反映出其工作特 点和实际效益。但多节点模型使得计算过程变得很复杂,为此常将机组投资, 煤耗曲线等进行线性化处理;或参与必要的人工决策分析,以减少规划变量 维数及去掉某些非线性函数等;最终使计算得到简化。 电源优化模型一般以总费用或年费用最小为目标函数,因此在模型中除 了投资之外,另一
5、个构成因素,即发电费用或年运行费用如何确定则是一个 十分突出的问题。因为发电费用总与一定时期内机组发出的电量多少直接相 关(实为函数关系),在规划期内负荷增长速度不同,投入机组容量不同, 则发电量亦不同。 此外,预测误差,机组检修,水文条件,机组停运等因素的影响,使得 发电量更具有不确定性。电量不足期望值这个指标日益受到重视。 2. 电源规划应用软件及模型 电源规划的数学模型分为按发电机组优化的模型与按发电厂优化的模型 两类。 目前,国际上一些通用的电源规划软件包大都采用按发电机组优化的数 学模型,其中它们都选用了一个共同的简化假定,即电力系统的全部电力负 荷与所有发电机组都被认为集中在一个节
6、点上,因此又叫做单节点的数学模 型。 这样就可以把同类发电机组合并在一起进行优化,使模型和算法大为简 化。 显然,这种电源规划软件设计只能回答在什么时间扩建什么类型机组的 问题,而不能回答在什么地方扩建这些机组的问题。 我国地域辽阔,一次能源分布和工业分布不均匀,其燃料基地主要在北 方,丰富的水力资源则主要集中在西部,而大部分电力负荷却又在东南沿海 地带。 在这种情况下,采用单节点的电源规划模型可能会引起较大误差。 3 此外,我国水力资源非常丰富,在当今能源紧张的情况下,合理利用水 力发电在我国电力建设事业中占重要地位。为了充分反映水电的特点,在电 源规划中应对水电站逐个进行优化排序,并在生产
7、模拟中应分别进行处理。 因此,电源规划模型不仅应回答什么时间扩建什么类型机组的问题,还 应该回答在何处扩建这些机组的问题。换言之,如果规划系统规模较大时, 电源规划应按发电厂优化,而不应简单地按机组类型优化。 3. 按发电机组类型优化的电源规划(WASP) 目前,国际上一些通用的电源规划软件包都采用按发电机组类型优化的 电源规划数学模型, 即 “维也纳系统规划程序包” WASP 是由美国的 TVA和 ORNL 在 20 世纪 70 年代为维也纳国际原子能机构开发的电源规划程序,目前已经 经过了三次升级完善,我们以下主要介绍 WASP- 电源规划数学模型。 (1)基本假设 按发电机组类型优化的电
8、源规划数学模型,都采用了一个共同的简化假 设,即: 忽略系统中负荷及发电厂地理分布对电源规划的影响,认为电力系统的 全部电力负荷与所有发电机都集中在一个节点上,因此,又称其为单节点电 源规划模型。 显然,这种模型只能回答在什么时间扩建什么类型的机组的问题,而不 能回答在什么地方扩建这些机组的问题。没有空间分布的概念。 当电力系统的负荷及一次能源分布比较均匀,厂址不受限制且原有输电 网络比较坚固时,应用这种单节点电源规划模型可以得到比较满意的结果; 因为,同一类型的发电机组有大致相同的技术经济指标,同时考虑输电网络 的扩建费用对电源的结构与布局布置产生较大的影响。 应该指出,我国地域辽阔,一次能
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