（电力系统及其自动化专业论文）火电厂生产成本分析与报价策略的研究.pdf

a b s t r a c t t h ep o w e ri n d u s t r yi nt h ew o r l d w i d ei se x p e r i e n c i n gu n p r e c e d e n t e dd e r e g u l a t i o n f o rb r e a k i n gt r a d i t i o n a lm o n o p o l y i n t r o d u c i n gc o m p e t i t i o na n de s t a b l i s h i n ge l e c t r i c i t y m a r k e t s t h ep o w e ri n d u s t r yi nc h i n ai sn o wu n d e rt h ew a yo fr e s t r u c t u r i n ga n d g e n e r a t i o nm a r k e t sa r eb e i n ge s t a b l i s h e dw i t h t h ef o u n d a t i o no ft h ef i v em a i n g e n e r a t i o ng r o u pc o m p a n i e s i nt h ee n v i r o n m e n to f t h ep o w e rm a r k e t ，b i d d i n gf o rt h e p o w e ro u t p u ti st h em a i ns t r a t e g ya n da c t w i t yf o rt h ep o w e rp l a n t t om a k ei n c o m e t h e r e f o r e ，t h eo p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g ys h o u l db es t u d i e dt og a i nm a x i m a lp r o f i t sf o r t h ep o w e rp l a n t b e c a u s eg e n e r a t i o nc o s ti st h ev e r yi m p o r t a n tc o m p o n e n to fb i d d i n g p r i c eo rr e f e r e n c e ，i ti sn e c e s s a r yt oa n a l y z eg e n e r a t i o nc o s ta c c u r a t e l ya n d t i m e l y s o ， t h es t u d yo ng e n e r m i o nc o s ta n a l y s i sa n db i d d i n gs t r a t e g i e sa r ev e r ys i g n i f i c a n tf o r p o w e rp l a n t s i nt h i st h e s i s ，t h es t u d i e dc o n t e n t sa r em a i n l yf o c u s e do nt h ef o l l o w i n gs e v e r a l a s p e c t s ： 1 、o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i so ft h ec o s tc o m p o s i t i o n ，an o v e lg e n e r a t i o nf i x e d c o s ta l l o c a t i o nm e t h o db a s e do ng e n e r a t i o nu n i to u t a g er a t ei sp r e s e n t e d t h em e t h o d i sr e a s o n a b l ea n dp r a c t i c a l ，a n di tc o u l de , 1 1 s u l et h ec a l l b a c ko f t h ef i x e dc o s to l ls c h e d u l e 2 、t h eq u a d r a t i cc u r v es h a p ef o rt h eg e n e r a t i o nc o s t p o w e rc u i v ei sa c q u i r e d t h r o u g ht h ec u r v ef i t t i n gb yl e a s ts q u a r em e t h o d m a i nf a c t o r sw h i c ha f f e c t t h e v a r i a b l ec o s ta r ea c h i e v e db ys e n s i t i v i t ya n a l y s i s 3 、an o v e lb i d d i n gs t r a t e g yc o n s i d e r i n gb a l a n c ea c c o u n t i sp r o p o s e df o rt h e o p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g i e so f p o w e rp l a n t su n d e rg e n e r a t i o np o w e r m a r k e t t h et e s t r e s u l t si n d i c a t et h a tt h eb i d d i n gs t r a t e g yc a nm a x i m i z et h ep r o f to f p o w e rp l a n ta n d a t t h em e a n t i m e ，i ta l s oe n s u r et h a tt h ep o w e r m a r k e to p e r a t e ss t a b l ya n ds a f e l y 4 、ar e a l - t i m ec o s tc a l c u l a t i n gm o d u l ei sd e v e l o p e d , w h i c hi so n eo fk e y m o d u l e si nt h eg e n e r a t i o nc o s tm a n a g e m e n ta n db i d d i n gs y s t e m ，a n dan e w f r a m e w o r ko fb i d d i n gs y s t e mi sa l s op r o p o s e d k e yw o r d s ：g e n e r a t o rc o s ta n a l y s i s ，b i d d i n gs t r a t e g y , b a l a n c ea c c o u n t ，b i d d i n g s y s t e m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：必癣比乏 签字日期： 加0 7 年月侈日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：妊i 哟毛笔 签字日期：弦。j 7 年6 月侣日 新躲甫仟幺 签字日期年月仫日 第一章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 第一章绪论 打破垄断、引入竞争、放松管制、实行市场化是世界电力工业发展的大趋势。 自2 0 世纪8 0 年代开始，以英国为首，世界各国陆续进行了电力工业的市场化改 革，各国都结合本国实际，制定符合本国国情、符合本国在国际市场中的战略定 位的改革目标，并采取了不同的步骤和措施，以保证目标的实现【l 】。 改革开放以来，我国电力工业发展迅速，电力建设取得了巨大成就。但现有 电力工业存在着明显的政策性、结构性、体制性缺陷，由此带来的行业生产效率 低、电力价格不合理、资源优化配置受阻、环保政策难以实施等一系列问题，因 此我国亦开始对电力工业实施市场化改革。 截至目前，我国对电力工业进行了三次重大改革【2 】：第一阶段是1 9 7 8 1 9 9 7 年以集资办电为主要内容的改革阶段。第二阶段是1 9 9 7 年开始的电力政企分开 改革，为电力企业按照市场经济规律运作、开展公平竞争奠定了重要的体制基础。 第三阶段是2 0 0 2 年至今，国务院发布了国务院关于印发电力体制改革方案的 通知( 5 号文) ，明确提出了电力体制改革的总体目标是：打破垄断，引入竞争， 提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国 联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场 体系【l 】o 电力体制改革的主要内容是：为在发电环节引入竞争机制，首先要实现“厂 网分开刀，将国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务进行了划分。 发电环节按照现代企业制度要求，将国家电力公司管理的发电资产直接改组或重 组为规模大致相当的5 个全国性的独立发电公司，逐步实行“竟价上网”，开展 公平竞争。电网环节分别设立国家电网公司和中国南方电网有限责任公司。国家 电网公司下设华北( 含山东) 、东北( 含内蒙古东部) 、华东( 含福建) 华中( 含 重庆、四川) 和西北5 个区域电网公司。至此，标志着中国初级电力市场正式启 动和实施。 随着发电侧电力市场的初步形成，发电企业所处的环境发生了巨大的变化， 发电厂商由计划垄断管理时期的系统统二调度的执行者变为市场改革环境中与 电网经营企业分离、拥有独立生产经营权具有独立法人地位的发电实体，为了在 市场中生存与发展，其必须与其他发电厂商竞争上网，以实现利润最大化为目标。 第一章绪论 实际的电力市场更像一个不完全竞争寡头垄断市场，在竞价过程中，发电厂 要对每个竞价时段进行报价，发电成本、市场需求、竞争对手的报价情况都将影 响发电厂商的报价策略。对发电厂商来说，如何构造最优的竟价模型，从而形成 最优的报价策略，是市场环境下发电厂商生存最为关键的问题。而不管发电厂商 采用什么样的报价策略，都必须以准确合理的成本分析为前提，在不清楚发电成 本的情况下进行报价是盲目的。 综上所述，发电成本分析及报价策略的研究成为电力市场研究的重要组成部 分。 1 2 课题的研究现状 在“厂网分开、竞价上网 的市场环境下，发电厂要根据当前的发电成本对 每个竞价时段进行报价，传统意义上的会计核算成本数据只能在结算期末得出， 时间上滞后于企业的生产状况，不能反映实时的成本，因此许多学者提出了实时 成本分析方法。文献 3 - 4 阐述了如何从会计核算账务系统中获取动态成本的原 始数据、动态成本如何分解和计算以及动态成本统计分析的方法步骤。文献 5 1 提出了分时段分摊固定成本的方法，按照此方法对每日的固定成本分摊后，可得 到各个时段时不同负荷的成本。 报价策略是指发电厂商利用电力市场的非完美性，不按边际成本报价而增加 自身利益的报价行为。其主要目标是在考虑电力系统运行的各种规则和限制条件 的基础上，通过合法地操纵市场力，合理选择报价曲线，谋求自身利益的最大化。 最近几年，国内外在研究发电厂商最优报价策略方面做了相当多的工作，发 表了不少研究论文。文献 6 】针对英国电力市场首次研究了发电公司的报价策略 问题，并构造了一个概念化的模型，提出了以动态规划为基础的方法。文献 7 】 采用概率方法来模拟其他发电厂商的竞价策略，并提出了两种求解优化模型的方 法。 从大的方面来讲，发电厂商的竟价策略大概可以分为三类【8 】：第一类是基于 预测市场出清价( m c p ) 的策略性方法。在统一出清的竞价机制下，这类方法是一 种常用的手段，常见的方法是采用神经网络或时间序列方法预测下一个交易时段 的市场出清电价【悱1 3 】。文献 1 0 通过相关性分析选择神经网络的输入变量。文献 1 1 通过模块网络进行价格预测，加快了神经网络的训练速度。文献 1 2 1 在采用 时间序列法预测电价前，先对系统状态进行模式识别，提高了计算效率。文献 1 3 1 提出了基于动态回归法和转换函数的预测方法。这种方法主要依靠于对过去的市 场数据和信息进行分析，可是大部分公开的市场信息十分有限，因而精确预钡j j m c p 2 第一章绪论 比较困难。第二类是基于预测其它竞争对手报价行为的策略性方法。这种方法需 要对市场所有竞争对手的报价策略和费用函数的分布函数进行预测，利用模糊数 学和概率论等数学方法对其进行分析比较，最终来确定自己的报价策略。文献 7 8 以联合正态分布描述竞争对手的两个报价参数，并采用蒙特卡罗随机模拟 方法和数值计算方法进行求解。文献 1 4 采用模糊集理论来描述竞争对手的报价 行为，构造了发电公司最优报价策略的模糊化模型，并用模糊模拟算法给出求解 过程，这种方法很适合市场化改革初期，由于历史数据不充分、不能采用概率方 法描述竞争对手的报价行为的场合。第三类是基于博弈论的策略性报价方法 1 4 - 1 6 电力市场的竞价过程属于一种不完全信息非合作博弈过程，因而很多学者 采用博弈论的方法研究发电公司的报价策略，一般是基于古诺模型或收益矩阵。 文献 1 6 从策略的角度研究了电力市场的纳什均衡点，提出了一个均衡点存在引 理，刻画了容量相对紧张情况下平衡点的性质，以及在容量相对充裕情况下准平 衡点的性质。基于博弈论的构造投标策略的研究通常对实际问题做了许多简化和 假设，这将直接影响到结论的可靠性。但在现实的市场交易过程中，发电公司不 具备完全的市场信息而缺乏有效的处理手段，导致最终报价策略产生较大误差。 1 3 电力市场的相关概念 1 3 1 电力市场的定义 从电力系统理论来讲，6 0 年代以前是经典理论阶段；6 0 8 0 年代由于计算机 的应用，引入控制论而迈入现代理论阶段：9 0 年代引入竞争理论而发展至电力 市场理论阶段，这同时也是电力系统专业人员知识快速更新的年代。 电力市场是电力的买方和卖方相互作用以决定其电价和电量的过程。更具体 的讲，电力市场是采用经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系 统中发电、输电、配电、用户等各成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总 和【1 6 1 。 根据以上定义，电力市场首先是一种管理机制。这种机制与传统的行政命令 的机制不同，主要采用市场的手段进行管理，从而达到资源优化配置的目的。所 以电力市场的基本原则是公平竞争、自愿互利。同时，电力市场还是体现这种管 理机制的执行系统，包括交易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。 电力市场的基本特征是：开放性、竞争性、计划性和协调性。与传统的垄断 的电力系统相比，电力市场具有开放性和竞争性。与普通的商品市场相比，电力 市场具有计划性和协调性。电力系统是相互紧密联系的，任何一位成员的操作， 第一章绪论 均将对电力系统产生影响，所以要求电力市场中的电力生产、使用、交换具有计 划性。同时，由于电力系统要求随时做到供需平衡，所以要求电力市场中的供应 者之间、供应者与用户之间相互协调。 1 3 2 电力市场的运营模式 依据竞争和选择的不同程度，可以把电力企业的运营模式分为四种类型：垄 断型运营模式、发电竞争运营模式、输电网开放运营模式、零售竞争型运营模式 【1 7 】 o 垄断型运营模式：这种模式集发电、输电、配电、零售为一体，将国家电力 供应的全部或绝大部分由国家垄断经营或者由合同与规范统一起来，形成垂直一 体化结构，消费者为广大的电力用户，是典型的完全垄断市场或者寡头垄断市场。 图1 i 垄断运营模式示意图 发电竞争运营模式：这种模式是在输电与配电系统中实行垄断经营，但在发 电领域引入了竞争机制，并且所发的电只能卖给一个买电机构。 独立发电厂ll 独立发电厂ii 独立发电厂 电网运营 管理机构 其他电网 运营机构 配电公司 fi配电公司lf配电公司 用户 ii 用户 l 。用户 图l - 2 发电竞争运营模式示意图 4 第一章绪论 i p p ( 独立发电厂) 必须把所发的所有的电全部卖给电网运营管理机构，电 网运营管理机构再把电卖给配电公司，配电公司把电卖给用户。 输电网开放运营模式：这种模式是将发电、输电、配电相互分离，各发电厂 根据“平等竞争、实力均衡”的原则组建成数家发电公司竞价上网；输电网络成 为电力交易的载体，对发电公司、配电公司和大用户开放；允许配电公司、大用 户直接从发电企业购买低价的电力，通过输电网络予以输送或互联电网予以转 运。 图l 一3 输电网开放运营模式示意图 与发电模式相比，输电网开放模式在发电领域继续引入竞争机制的同时，允 许配电公司、大用户选择供电伙伴。 零售竞争运营模式：此模式是电力市场的最高阶段，或者说是最理想的模式。 这种模式下，卖方之间的竞争程度最激烈，卖方的选择余地也最大。允许所有用 户直接向独立发电厂购电，或者通过自己选择零售公司供电，所有用户都获得了 选择权。独立发电公司直接接收用户选择，同时也获得了选择用户的权利。 图1 - 4 零售竞争运营模式示意图 5 第一章绪论 我国现阶段处于发电竞争的运营模式，五大发电集团独立经营参与电力市场 的竞争；各地的供电局仍然是省局和网局的直属单位。 1 3 3 电力市场交易模式 当前世界各国的交易模式大致分为两个基本类型：电力联营体( p 0 0 1 ) 模式 和双边交易模式( b i l a t e r a lt r a d e sm o d e l ) 。从这两个基本模式可以派生出p + b 模 式和多边交易模式。 电力联营体模式也叫总量市场化模型，在这种模式下，一切电力交易必须在 p o o l 内进行，电力运营机构根据市场报价制定交易计划，计算系统边际电价等， 比较容易实现安全与经济之间的协调。 双边交易模式的最大特点是交易双方为发电厂商和最终电力用户或者双方 各自的代理，该模式一般不单独存在，而是与p o o l 模式共存，且双边交易占的 份额较大。 1 3 4 电力市场运营结构及交易类型 一个完整的电力市场，一般划分为5 类，即中长期合约交易市场、期货与期， 权交易市场、日前交易市场、实时交易( 平衡) 市场几种( 见图l 一5 ) 。 l 别货咛朝投交易r j 场l ii t 长期台约交易t i 助! ：| _ - 吨耗电公嘲卜叫，电力小用pi l 发电公司卜i “一翦交翳市场 7 ：1 1 赣肋服务交舄市场l 一也l 刘l l p ”| 。 | | 囊时享转( 甲衡) 市场l 图1 5 电力市场运营结构图 本文研究的发电厂商的报价策略是在电力联营体模式下日前能量交易市场。 日前市场交易的一般做法： 各发电公司提前一天向电力交易中心上报第二天各时段( 每时段 1 5 6 0 r a i n ) 每台机组的运行数据及上网电价； 电力交易中心根据市场交易规则和电力需求预测值，按照全网成本最低 的寻优条件，考虑系统运行安全、技术方面的要求对发电机组排出次序 表，确定各发电机组的启停及其发电量； 6 第一章绪论 电力交易中心公布投入运行的发电机组和上网电价，( 各时段的上网电 价取该时段选用的发电机组的最高电价) 发电公司据此组织生产运行和 进行结算。 1 3 5 电力市场竞价规则 l 静态竞价与迭代竞价 电力市场的竞价可以分为静态竞价和迭代竟价。静态竞价时发电公司只有一 次投标机会，而迭代竞价机制允许市场参与者根据以前各轮拍卖过程中显示出来 的价格来改变自己的报价，这种价格发现( p r i c ed i s c o v e r y ) 过程有助于发电公司 确保可行的发电调度，给发电公司提供了信息以计算收入和成本，允许发电公司 调整他们的投标以改进其盈利状况。但目前世界上大部分电力市场都采用了静态 竟价机制。 2 单一报价和复合报价 根据报价内容的不同，发电公司在电力市场中的报价主要有两种形式：单j 报价和复合报价。单一报价只要求发电公司给出它将来某一时段的电价曲线，系 统调度中心不负责机组启停安排，由发电公司考虑机组运行的物理限制；这种报 价方法不能保证发电机组运行的可行性，所以当列入调度计划中的发电机组受到 运行约束限制时，需要一种调度机制来修改调度计划，例如设立短期平衡市场。 复合报价要求发电公司除了上报电价曲线以外，还要上报所有的运行限制如 机组爬坡速率、启停费用以及零负荷费用等参数。这种方法可以保证系统调度中 心所得到的发电调度计划在技术上是可行的。 3m c p 结算方式和p a b 结算方式 统一市场清除价是指在满足一定的约束( 如系统约束、机组约束、交易约束 等) 条件下，按发电公司报价由低到高的顺序分配发电负荷( 即公平性准则) ，最 后一台满足系统负荷平衡的发电公司的报价即为统一市场清除价。在m c p 结算机 制下，所有成交交易按统一市场清除价结算。按报价结算p a b ( p a y 懿b i d ) 则指在 满足一定的约束条件下，按发电公司报价由低到高的顺序分配发电负荷，并按实 际报价进行交易结算，直至满足系统负荷平衡。 1 4 本文的主要工作 本文目的是研究在现有的竞价机制和市场规则下发电厂商如何报价，以使发 电厂商获得最大收益，这主要包括以下几个方面的内容： 7 第一章绪论 1 、对发电成本的构成进行了分析，将发电成本分为固定成本和变动成本， 并用实时成本分析的方法对发电成本进行了核算，并提出了基于机组停运率的固 定成本的分时段分摊方法。 2 、运用最小二乘法对发电成本曲线进行了拟合；并对可变成本进行了灵敏 度分析，得到影响可变成本的主要因素。 3 、对在发电侧电力市场环境下发电厂商的报价策略进行了研究，提出了计 及平衡账户的报价策略，算例结果表明，这种报价策略在最大化发电厂商利益的 同时能保证电力市场的稳定、安全运行。 4 、开发了发电厂成本管理和辅助报价系统核心模块之一实时成本核算模块， 并建立了电厂报价决策的框架系统。 8 第二章火电厂生产成本分析 第二章火电厂生产成本分析 随着我国电力工业改革的深入，“厂网分开、竞价上网”的实施，正在使电 力工业从垄断运营走向市场竞争。为适应“竞价上网”，发电厂商必须制定最优 的发电竞价策略，而制定竟价策略的基础工作，就是要准确分析核算发电成本。 因为电厂的生产成本是发电厂上网电价的主要组成部分，不管发电厂商采用什么 样的竞价策略，都必须以准确合理的成本分析和成本预测为前提，在不清楚发电 成本的情况下进行报价是盲目的。 2 1 生产成本构成与核算方法 2 1 1 生产成本构成 根据财务通则和财务制度规定，结合电力生产企业的特点，原电力部于1 9 9 3 年7 月印发了“关于电力企业成本核算实施意见的通知”。该通知明确规定了电力 企业的成本开支范围，目前所有的电力企业都将其作为核算电力成本的依据。根 据电力产品成本开支范围，在生产费用按经济性质分类的基础上，结合按经济用 途分类，电力产品的成本项目可以设置如下【2 0 j ： ( 1 ) 燃料费：是指为生产电、热产品所耗用的煤等燃料费用。 ( 2 ) 购入电力费：是指向网外单位购入的有功电量的电费。 ( 3 ) 水费：是指发电、供热用的外购水费。 ( 4 ) 材料费：指生产运行、维修和事故处理等所耗用的材料、备品、低值 易耗品，以及不应计入燃料项目的其他各种生产用燃料费。 ( 5 ) 工资：是指支付给生产、管理部门职工的工资和津贴费用。 ( 6 ) 折旧费：是指生产、管理部门的固定资产，按照规定的折旧率提取的 折旧费。 ( 7 ) 检修费：是指各部门的固定资产按照规定的大修基金提取率提取的修 理费。包括大修理费和一般修理费。大修理费是指每月预提的为了恢复固定资产 使用价值、保持固定资产的正常运转和使用、充分发挥其效能而对设备进行的定 期的大修理的费用，它包括主机大修、辅机大修和非生产设备大修，一般修理支 出是指对设备进行的中修，小修及日常维护的费用。 ( 8 ) 福利费：是指提取的职工福利费，按照规定的工资总额范围和提取的 9 第二章火电厂生产成本分析 比例提取的职工福利费。 ( 9 ) 其他费用：指不属于以上各项应计入产品成本的其他费用。 以上9 个项目按其与产量的关系分为固定成本和可变成本。 ( 1 ) 固定成本：是指与电能产量无直接关系的费用，包括材料费、工资、 福利费、折旧费、检修费及其他费用6 项。 ( 2 ) 可变成本：是指与电能产量有直接关系的费用，包括燃料费、购入电 力费和水费等3 项。 图2 - 1 发电成本构成示意图 2 1 2 生产成本核算方法 1 会计成本核算 按生产类型和生产过程的不同特点，会计成本计算的方法主要有品种法、分 批法、分步法、定额法等几种。电力企业属于单一的、大量的、单步骤生产，企 业无须分批、分步或分类归集生产费用，也不存在完工产品和在产品之间分配生 产费用的问题，因此电力企业的产品成本计算采用品种法【2 0 1 。 品种法就是将一定时期发生的生产费用进行归集就成为产品的总成本，将总 成本除以产量就是产品的单位成本。发电单位成本的计算公式为： 发电单位成本=垄鼻孽譬奎! 垂! ( 2 1 ) 厂供电量( 翮) 会计成本核算必须把期间发生的每一笔成本费用都正确的分门别类记入相 应的账目，然后核算出总的成本费用。要求必须以正确的原始凭证和会计记录为 依据，不得以估计成本、定额成本代替实际成本。会计成本核算强调的是账面上 的平衡和准确。会计成本核算通常以月为周期进行一次成本核算，会计成本核算 相对于成本发生总是滞后的【2 。 1 0 第二章火电厂生产成本分析 很显然，会计成本核算的方法是不符合竟价上网要求的，为了满足竟价上网 的要求，必须使用一种新的成本核算的方法。 2 实时成本分析 电力生产是每时、每分、每秒都在进行，成本也是每时、每分、每秒的发生。 过去，实时发电成本是指某负荷下机组单位时间段内所消耗的成本。实时成本分 析实际上就是运用现代信息科学技术和计算机网络技术实时地采集与发电成本 有关的各种数据，实时地追踪生产成本转化为商品的过程，分析影响成本的各种 因素及其影响程度，并预测未来一天的成本趋势。 实时成本分析最显著的特点就在于其实时性、动态性和高度自动化。实时成 本分析不是根据财务报表进行核算，而是实时地追踪生产成本转化为商品的过 程，每时每刻分析成本的高低及其影响因素。实时发电成本分析的周期是以分钟 为单位的。 实时成本分析与传统的会计成本核算是完全不同的概念，二者有着本质的区 别。会计成本核算强调的是宏观上的平衡和准确，实时成本分析能够反映经济成 本变动的趋势。实时发电成本分析的目的不是代替会计成本核算，也不能代替会 计成本核算。实时发电成本分析的目的是为了发电生产经营和运行管理提供动态 和实时的发电成本信息，为实现利润最大化提供决策依据，同时也为电力市场改 革实现“厂网分开提供准确的发电成本信息，为发电厂“竞价上网”的报价工 作提供成本依据。 2 2 可变成本计算 可变成本其中主要有燃料费、购入电力费和水费。由于水费和购入电力费所 占比例不到总成本的1 ，而且实时计量困难，在实际计算中纳入固定成本，只 有燃料费随着负荷变化而变化，燃料费用主要包括燃煤费用和燃油费用。 燃油主要用于开、停机或煤质不好时加油稳定燃烧，一般较少，显然不能计 入某一时段的可变成本，所以在计算成本时也一般将其纳入固定成本之列，按每 月季来分摊至单位负荷。 综上所述，可变成本的计算主要是燃煤成本的计算，燃煤成本计算中最关键 的是标煤耗率的计算。 2 2 1 标煤耗率计算方法 随着“厂网分开，竟价上网”的改革在我国电力行业的实施，发电企业将面 临着激烈的竞争，降低发电成本、提高经济效益成为电力企业经营管理的中心工 第二章火电厂生产成本分析 作。发电单位燃料成本占发电单位成本构成的主要部分，所以标煤耗率的精确计 算成为发电成本准确与否的关键。目前实时供电煤耗率的计算方法有两种，一种 是正平衡法，另一种是反平衡法。 根据统计期发电、供热消耗的燃料量( 无论是按皮带称计量，还是用盘点煤 场存煤量) 来计算供电煤耗率的称为正平衡法。火力发电厂应按照机组和全厂实 际入炉量、入炉煤机械取样分析的低位发热量正平衡计算发电、供电煤耗。 计算公式如下： 发电标准煤耗率= 堑器 =垒笪耄篥；藿责襄主型霎罢瓣-。 c 2 - 2 ， 标准煤发热量x 发电量 。 式中：标煤发热量是常数，2 9 3 1 0 k j k g 原煤低位发热量是人工化验分析数据。 这种算法要求能取得机组的实时数据并且实时数据中必须有发电机有功功 率、厂变有功功率、给煤量信号，并且给煤量信号应比较准确、稳定，这种算法 比较简单，但计算出的结果精度和稳定性有时不太理想。 反平衡法不用燃料消耗量信号，而是通过对锅炉、汽轮机的大量热经济指标 计算出锅炉效率、热耗率继而再计算出发电标煤耗率。本文所采用的方法是反平 衡法，下文将对其计算过程做详细描述。 2 2 2 反平衡法计算标煤耗率 i 锅炉效率的计算 2 2 - 2 3 】 1 ) 锅炉热平衡 从能量平衡的观点来看j 在稳定工况下，输入锅炉的热量应与输出锅炉的热 量相平衡，锅炉的这种热量收、支平衡关系，就叫锅炉热平衡。输入锅炉的热量 是指伴随燃料送入锅炉的热量；锅炉输出的热量可以两部分，一部分为有效利用 热量，另一部分为各项热损失。 锅炉热平衡是按l k g 固体或液体燃料为基础进行计算的。在稳定工况下，锅 炉热平衡方程式可写为 q r = 蜴+ q + q 3 + 幺+ q + g ( 2 3 ) 式中q ，1 k g 燃料的锅炉输入热量，k j k g ； q 锅炉的有效利用热量，k j k g ； q 排烟损失的热量，k j k g ； 玖化学不完全燃烧损失的热量，k j k g ； q 机械不完全燃烧损失的热量，k j k g ； 1 2 第二章火电厂生产成本分析 q 散热损失的热量，k j k g ； q 灰渣物理热损失的热量，k j k g 。 如果将式( 2 3 ) 等式两边都除以q ，并表示成百分数，得到 1 0 0 = g i + q 2 + 9 3 + q 4 + q s + 9 6 ( 2 - 4 ) ，7 刍= g l = 1 0 0 一( 9 2 + 仍+ 吼+ 9 5 + 9 6 ) ( 2 - 5 ) 式中：g l 锅炉有效利用热量占输入热量的百分数，即锅炉效率； 吼排烟热损失热量占输入热量的百分数，； g ，化学未完全燃烧热损失热量占输入热量的百分数，； 吼机械未完全燃烧热损失热量占输入热量的百分数，； 吼散热损失热量占输入热量的百分数，； 9 6 灰渣物理热损失热量占输入热量的百分数，。 2 ) 锅炉的各项热损失 机械不完全燃烧热损失g i 机械不完全燃烧热损失是由于灰中含有未燃烧尽的碳造成的。 q 。：3 2 8 6 6 a , , , d 兰丛l + j 垡b ( 2 6 ) ” q r、1 0 0 一c 历1 0 0 一q 7 式中：3 2 8 6 6 碳的发热量是3 2 8 6 6 k j k g ； 以燃料的收到基灰份； q 输入锅炉的热量，等于燃煤收到基低位发热量，k j k g ： c 驴q 表示飞灰和炉渣中可燃物含量的百分数； 口撬、瓯表示飞灰和炉渣中灰量占燃料总灰量的份额，分别 称为飞灰份额和炉渣份额。对于不同类型的锅炉，这两个参数已 有比较丰富的统计数据可供参考，且口庸+ = l 。 化学不完全燃烧热损失吼 化学不完全燃烧热损失是由于烟气中含有可燃气体造成的损失。这些气体主 要是一氧化碳，另外还有微量的氢和甲烷等。 燃煤锅炉因烟气中h 2 、c i - h 等可燃气体的含量极微，为了简化计算，认为烟 气中的可燃气体只是c o 。化学不完全燃烧热损失可用下式表示： q 3 = 2 3 6 半丽c o 而( 1 0 0 - q 4 ) ( 2 7 ) 晓尺d ，+ 、 式中c 0 、燃料的收到基碳和硫，5 c o 、r d 烟气中二氧化碳和二氧化硫的总容积及一氧化碳容积 各占干烟气容积的百分数，均由烟气分析仪测出，。 排烟热损失 1 3 第二章火电厂生产成本分析 排烟热损失是由于排烟温度高于外界空气温度所造成的热损失。 吼：笠筹( 1 0 0 一吼) ( 2 - 8 ) 蜴 式中 ，刀排烟的焓，k j k g ； 口卵排烟的空气过量系数! 可用炉膛出口处的吖加烟道各处漏风 系数口，得到的。 坛理论冷空气焓，k j k g 。 排烟的焓的计算公式：矽= ，；+ ( a - 0 i ；+ ，伪 ( 2 9 ) 式中c 理论烟气焓，k j k g ； 一1 ) 过量空气焓，k j k g ； ，厢飞灰焓ik j k g 。 散热损失吼 散热损失是由于运行中锅炉内部各处的温度均高于外部温度，使一部分热量 散失到空气中所造成的。 由于锅炉的散热损失通过试验来测定比较困难，所以通常是根据大量的经验 数据绘制出锅炉额定蒸发量皿与散热损失菇的关系曲线。已知锅炉额定蒸发量， 由关系曲线可查得散热损失。锅炉在非额定蒸发量下的散热损失可按下式计算： 吼= 菇鲁 ( 2 - 1 0 ) 式中 吼锅炉实际蒸发量下的散热损失，； 吠锅炉额定蒸发量下的散热损失，； 现锅炉的额定蒸发量，t h ； d 锅炉的实际蒸发量，t h 。 灰渣物理热损失 锅炉炉渣带出的热量，形成灰渣物理热损失，其计算公式如下： 吼：掣( 2 - 1 1 ) 蜴 式中以燃料的收到基灰份； 吃炉渣中纯灰占燃料灰份的份额，查表得； 炉渣的比热容，k j ( k g ) ； 最灰渣温度，固态排渣时可取6 0 0 。c ，液态排渣时取灰的熔化温 度再加1 0 0 。c 。 灰渣物理热损失对于液态排渣煤粉炉必须考虑，而对于固态排渣煤粉炉，只 有当灰份很高时，即如专吾时才考虑。 1 4 第二章火电厂生产成本分析 2 ) 热耗率计算 汽轮机运行性能的好坏将直接对电厂经济性产生重大影响，这种性能通常以 电厂的热耗率指标来衡量。热耗率是指每产生l k w h 的电能所消耗的热量。汽轮 机热耗率的计算公式为【2 4 】： a o = d o ( 一而却) + d g 埔 ( 2 - 1 2 ) h r ：e o ( 2 1 3 ) p t 式中： 蜴汽机主蒸汽热耗量，i o h ； 主蒸汽流量，k g m ； 汽机主蒸汽焓，k j k g ； 办舢锅炉给水比焓，k j k g ； 巩汽机主蒸汽热耗量，k j h ； 再热蒸汽比焓升，k j k g ： 见发电机功率，k w ： h r 汽机热耗率，k j k w 。 3 ) 发电标煤耗率的计算 发电标煤耗率的计算公式为t b k 丝： ( 2 1 4 ) 7 抽g 二 式中： 管道效率，一般取0 9 8 5 ； g 二标准煤低位发热量，2 9 3 1 0k j k g ； 扩发电标煤耗率，蚝标准煤瓜m ； 供电标煤耗率的计算公式为t 嘭= _ k g 标准煤l 【吼 ( 2 - 1 5 ) 1 一岛掣 式e e - 供电标煤耗率，蝇标准煤k w h ； 乞厂用电率。 4 ) 燃煤成本的计算 单位燃煤成本= 标煤耗率x 标煤单价 ( 2 - 1 6 ) 计算燃煤成本的过程可以用图( 2 2 ) 表示： 第二章火电厂生产成本分析 主蒸爻流量ii 再釜羹 汽轮机热耗量 = 主蒸汽流量 ( 主蒸汽焓给 水焓) + 再热 蒸汽流量x ( 再热热段蒸 气焓再热冷段 蒸气焓) 锅炉效率 = 1 0 0 - q 2 - q 3 q 4 - q 5 - q 6 热耗率= 汽轮机热 耗量发 电机功率 管道效率 图2 2 反平衡法计算燃煤成本过程 2 2 3 可变成本曲线及拟合 = 声赫耐 1 可变成本曲线 中国电力科学研究院的于尔铿教授认为发电成本曲线一般有两种：一次曲线 和二次曲线。 发电成本曲线为二次曲线时有： q = q 曰2 + 岛曰+ q ( 2 1 7 ) 上式中c 为机组i 的发电成本；鼻为机组f 的发电功率；口，、岛、q 为发电 成本二次曲线的系数；f 为机组号，f = l ，2 ，露；露为机组数。 发电成本曲线为一次曲线时有： c ：= q + 岛霉 ( 2 1 8 ) 发电成本曲线c l 为二次曲线时，q 表示发电成本曲线的曲率，即发电成本 随发电功率增加的加速度，q 值越大，g 越向上翘。岛表示发电成本曲线的斜率， 即发电成本随发电功率增加的速度，岛值越大，c 越陡。q 表示发电成本曲线的 截距，它与发电机组空载损失有关，一般为正值，即只= 0 时为e 的值。如果发 电成本c j 包括不变成本，则主要反映在q 中。 1 6 耋蓁= 一回固圊一一一一一一一一一一一一挺一一一一飘 第二章火电厂生产成本分析 发电成本曲线e 为一次曲线时，各参数的意义和上面的基本相同。 2 成本曲线拟合 发电成本曲线的拟合主要是对燃煤成本曲线的拟合。曲线拟合是采用回归分 析技术，将测量数据拟合成曲线的方法。在进行曲线拟合之前，需要对所采集的 数据进行分析和处理。根据上文介绍的标煤耗率的计算方法可以实时地计算出在 某一出力下标准煤耗，机组供电的成本特性分析着眼于成本与负荷之间的关系， 由热力系统运行具有复杂性，影响的因素较多，根据一组测量数据整理成本特性 的可信程度较低，因此需要较长时间内、多个负荷点上的数据。使用数据的时间 范围以机组运行特性基本保持不变为宜，对数据的基本要求是具有较好的重复 性。 本文中假设机组的成本曲线是二次函数：c = q 乎+ 匆只+ c ，。机组成本曲线 的拟合实际上就是参数曲线的拟合，即确定二次函数的系数，使测量数据与拟合 曲线之间的偏差最小。本文中采用的拟合方法是最小二乘法得到成本曲线的各项 系数，因本文的重点不是研究拟合的方法，所以不再对最小二乘法做具体的介绍。 2 2 4 算例分析 某厂5 存机组的现场采集到的数据手工输入到数据库中，对该机组的燃煤成 本进行计算，最后得到各种工况时的单位燃煤成本。 表2 - i 进行变动成本计算的原始数据 ， ”一 工一况 “。 ” 名称单位 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 。 发电机功率k w8 0 0 0 1 1l o o 0 0 6 7 1 2 0 0 0 1 41 4 0 0 0 2 51 6 0 0 0 3 51 8 0 0 1 0 42 0 4 2 4 5 9 主蒸汽流量 i h2 4 3 92 9 9 6 13 5 5 14 1 1 6 34 6 9 6 55 3 1 6 16 1 0 主蒸汽温度 5 3 5 5 3 5 5 3 55 3 55 3 55 3 55 3 5 主蒸汽压力 m p a 1 2 7 51 2 7 51 2 7 51 2 7 51 2 7 51 2 7 51 2 7 5 再热蒸汽流量 f f h 2 1 7 72 6 6 13 1 3 9 43 6 2 2 34 1 1 3 24 6 3 45 2 9 1 l 再热蒸汽热段温度 5 3 55 3 55 3 5 5 3 55 3 55 3 55 3 5 再热蒸汽热段压力f p a0 9 1 51 1 1 81 3 1 71 5 1 81 7 2 2 1 9 3 8 2 2 0 8 再热蒸汽冷段温度 2 8 5 22 8 7 42 8 9 22 9 2 32 9 6 33 0 3 43 1 2 4 再热蒸汽冷段压力n i p a1 0 2 81 2 5 61 4 81 7 0 51 9 3 52 1 7 72 2 0 8 给水温度 1 9 4 32 0 42 1 2 32 1 9 7 2 2 6 62 3 3 3 2 4 0 9 给水压力 口a1 4 3 5 1 4 3 5 1 4 3 5 1 4 3 51 4 3 51 4 3 51 4 3 5 排气温度3 7 737 - 73 7 73 7 7 3 7 73 7 7 3 7 7 1 7 第二章火电厂生产成本分析 排气压力 m p a 0 0 0 6 50 0 0 6 50 0 0 6 5o 0 0 6 50 0 0 6 50 0 0 6 50 0 0 6 5 锅炉效率 8 6 0 l8 7 3 88 8 7 5 9 0 1 2 9 1 5 l9 1 5 39 1 8 3 标煤单价元t3 5 03 5 03 5 03 5 03 5 03 5 03 5 0 表2 - 2 程序计算结果： 工况 名称单位 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 发电机功率 l ( w 8 0 0 0 1 11 0 0 0 0 6 71 2 0 0 0 1 41 4 0 0 0 2 51 6 0 0 0 3 51 8 0 0 1 0 4 2 0 4 2 4 5 9 主蒸汽流量t h2 4 3 92 9 9 6 13 5