电力系统节能调度

1、大学电力系统节能调度技术课程报告题 目：电力系统节能调度技术相关问题探讨院 (系) 电气工程及其自动化 学 科 电气工程 授 课 教 师 学 号 研 究 生 二一四年四月第1章 节能调度系统发展现状电力系统节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。节能调度的基本原则是以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提，以节能、环保为目标，通过对各类发电机组按能耗和污染物排放水平排序，以分省排序、区域化优化、区域间协调的方式，实施优化调度，并与电力市场

2、建设工作相结合，充分发挥电力市场的作用，努力做到单位电能生产中能耗和污染物排放最少1。建设电网节能发电调度系统,将使水电联合经济调度、火电机组发电计划以及系统潮流分布均得到优化,从而能更好的保证汛期富裕水电吸纳,降低火电机组煤耗和减少排放,同时还可降低输电线损。节能发电调度彻底改变了我国现有的对各类发电机组平均分配发电量的调度模式。现有发供电计划管理系统将被淘汰,迫切需要开发一套紧密结合节能调度要求和各电网运行特点的电网节能调度决策及支持系统。系统的开发有利于提升各电网节能调度整体管理水平,在确保电网安全运行的基础上提高电力工业能源使用效率,节约能源,减少环境污染。理论及算法已经成熟。之前理论

3、研究和系统开发的积累,对新系统的建设有很好的借鉴作用。综上所述,节能发电调度是一项电力节能领域的重大改革,将彻底改变旧的发电调度体系。建设一套紧密结合节能调度要求和各电网运行特点的电网节能调度决策及支持系统是十分有必要的,也具有可观的环保和经济价值。同时,计算机技术和网络技术的迅速发展以及理论和算法的逐渐成熟为系统的构建提供了必备的基础支撑,建设一套实用性强、可靠性高、操作维护方便的节能调度决策及支持系统是完全可以实现的。1.1国内节能调度机制现状07年8月，由发展改革委、环保总局、电监会和能源办联合下发的节能发电调度办法规定了不同类型发电的调度优先级，具体如下：1. 无调节能力的风能、太阳能

4、、海洋能、水能等可再生能源发电机组；2. 有调节能力的水能、生物质能、地热能等可再生能源发电机组和满足环保要求的垃圾发电机组；3. 核能发电机组；4. 按“以热定电”方式运行的燃煤热电联产机组，余热、余气、余压、煤矸石、洗中煤、煤层气等资源综合利用发电机组；5. 天然气、煤气化发电机组；6. 其他燃煤发电机组，包括未带热负荷的热电联产机组；7. 燃油发电机组。同类型火力发电机组按照能源水平由低到高排序，节能优先；能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序。机组运行能耗水平近期暂依照设备制造厂商提供的机组能耗参数排序，逐步过渡到按照实测数值排序，对因环保和节水设施运行引起的煤耗实测数值增加要

5、做适当调整。污染物排放水平以省级环保部门最新测定的数值为准。1.2国外节能调度机制现状发达国家通常采用的方式是将机组划分为可竞争和不可竞争两种类型，对于不具备商业推广条件的诸如可再生能源发电等，一般会进行一定程度的保护，从而促进其成长。而对于其他类型的机组，则需要统一根据各自的边际变动发电成本向市场进行报价，由调度交易机构根据所谓的安全约束经济调度进行发电安排。机组发电上网价格经常由市场竞争决定，它的实际产生过程通常与安全约束经济调度紧密联系在一起。首先，通过安全约束经济调度根据报价情况确定各机组的发电安排；然后，根据发电出力点的位置和报价情况，采用边际成本定价方法计算出机组的发电价格。这样可

6、以较好地激励发电商按实际成本情况进行报价，进而确保调度优化结果的真实合理性。但是，在国外的这种机制下，有些高效率的机组如果成本较高，那么有些效率低但成本更低的机组，反而可能会优先发电。第2章 节能调度的相关问题2.1线损问题电能经输电线路和变压器时因元件存在电阻而发热，产生的功率损耗称为线损。节能调度实施对线损的影响主要体现在按照节能发电调度办法( 试行) 的机组发电有限顺序进行机组组合时，只是按照能耗关系进行考虑，而没有考虑机组的地理位置，这对局部电网供电能力、电网结构和网损会产生一定影响。特别是电源结构不合理时，再关停负荷中心的一些小机组可能会进一步增加网损，造成线路超载或者节点电压越限情

7、况的发生。造成网损增大的最主要原因就是节能调度改变了原有的潮流模式，机组在区域内的分布不均匀造成了网损的增加。网损增大的原因是由于电源结构不合理，所以，降低网损的一种有效措施就是在条件允许的情况下尽可能地改善电源结构，将负荷中心的一些小容量"高耗能的机组换成大容量低耗能的机组。然而，由于历史原因，改变电源结构不是一件容易的事情，需要大量的时间和资金。在电网结构不变的前提下，做好电网降损节能的关键是全网无功优化运行。而全网无功真正优化运行的前提是进行无功补偿的优化配置，包括无功补偿装置配置点优化和补偿容量的优化，即什么地方用就什么地方补偿，用多少就补偿多少，最理想的是无功需求点的就地&

8、quot;足额补偿。另外无功需求是动态的，所以无功补偿量需要实时调整，这就需要采用高性能的动态无功跟踪补偿设备来加以实现。此外，就实现调度而言，在按照节能减排的优先顺序进行排序时还应考虑机组所处的地理位置。2.2频率问题实施节能调度后，能耗低的大机组被优先调度发电，一些负荷中心的小机组被关停，从而引起了潮流的改变，有可能造成一些断面潮流过载。而且，在节能减排政策的指导下，一些能耗高的小火电厂逐渐被关停，由大容量的机组取代。这样一来，系统内机组的数目减少，也相应地减少了调频机组的数目，对整体调频能力带来一定影响。再者，由于机组的出力是按照能耗由低到高来发电，负荷高峰时容易造成大机组满载运行，失去

9、调频能力。系统的调节能力下降，将给系统的安全运行带来不利影响。积分增益系数对调整系统频率有很大影响，如何在节能调度的前提下实现自动发电控制(AGC) 机组积分增益系数的实时调整从而控制系统频率是一项有益的实际工作。2.3风电的接入问题节能调度的模式下，要优先利用风能。然而，风电的随机性可能会给系统带来更多不确定性，因此有必要在电力系统优化调度中考虑风电的影响。优先使用风能发电的确大大减少了发电的耗量成本，不过风电场接入后相应的旋转备用会增加，将产生用以弥补风电的随机性带来的系统备用不足的风险，这样一来发电成本反而会增加。风电优先调度还面临一些安全约束问题，安全约束条件包括断面稳定极限约束、电压

10、上下限约束、频率上下限约束等。此外，风电的调度还和风电场输出功率预测和负荷预测的精度有关，所以，提高预测精度尤其是风电场输出功率预测的精度是一个刻不容缓的研究课题。2.4节能调度产生的利益问题实施节能调度虽然能够在保证电网安全稳定运行及连裤可靠供电的前提下，最大限度地发挥可再生能源及其他清洁能源的作用，并减少化石燃料的使用，但是它将可能引起发电、电网、自备电厂等企业和地方政府等各方利益的重大调整，解决利益调整的最佳办法是采用市场机制。节能发电调度提高了高效机组的运行小时数，但是一些能耗高"效率低的机组利用小时数会相应减少。这样一来，对部分发电企业来说，单纯依靠实际发电收入可能难以保证

11、某些机组基本的生产运行及维护，导致需要开机时可能开不了机，进而影响供电的连续可靠性!为了保证机组处于正常备用状态，需要建立配套的经济补偿机制。节能调度会影响电力公司的购电成本，购电成本是指电网企业从发电企业或者其它电网购入电能所支付的费用及依法缴纳的税金。节能调度实施以后，单纯以能耗高低而不考虑财务成本的排序办法会过分刺激电厂在节能方面的投资，从而增加其发电成本，最终导致购电成本不断攀升。为了使节能调度更好的贯彻实施，可以从两方面采取措施: 一是对于高排放"高污染的发电企业，应该加强环保监督检查，并征收排污费，以提高发电企业的环保违法成本；二是建立可再生能源发电上网电价补偿机制，以减

12、轻电网公司购电成本上升的压力。节能调度的实施会刺激可再生能源的利用与发展。随着可再生能源所占比例的增加，对系统的调节能力和无功支持的要求会逐步提高。在目前的厂网分开的环境下，发电公司对于提供辅助服务没有任何补偿已经诸多抱怨，因而对提供辅助服务的发电公司给予适当的补偿是十分必要的，否则将会使矛盾更加突出。节能发电调度要求所有并网发电厂统一进行排序发电，这时一些原来由高耗能自备电厂供电的用户的供电方式和供电安全责任会发生转变，电网公司将承担对这些用户的供电!针对这一问题，积极鼓励企业自备小机组关停，同时对关停自备小机组的企业用电给予优惠政策。2.5调峰问题在处理节能发电调度的调峰问题时，如果采取所

13、有开机机组等比例调峰，有利于调度的具体实施和跨省调度计算，但并未充分发挥大机组节能的优势。如果大机组满发，调峰由边际机组来完成，则小机组长期处于最小模式发电，而这种模式使得机组的煤耗上升，并不能真正达到既能的效果；同时也可能存在负荷跟踪困难的问题。因此，节能调度模式下的调峰问题也是一个具有挑战性的课题。2.6 机组组合问题机组组合就是在一定的运行周期内满足各种运行条件情况下，通过合理地开、停发电机组达到运行耗量最小的目标。机组组合问题在数学上表现为一个包含大量约束条件的大规模非线性混合整数规划问题。目前用于解决机组组合问题的算法主要有排队法、动态规划法、混合整数规划法、拉格朗日松弛法、神经网络

14、法和遗传算法等，动态规划法是应用比较广泛且行之有效的一种算法，但单独使用一般存在维数爆破的问题，常与其它方法结合使用。电力市场条件下，机组组合问题以购电成本最小或开停机费用与运行费用之和最小作为目标，通常并不考虑网络约束对机组组合的影响。在节能调度的模式下，必须要遵守节能发电调度的原则，在数学模型中，以系统内机组组合的能耗最低为目标，并综合考虑污染物排放量、潮流约束、备用约束、功率上下限、输电能力、线损和不同类型发电机的功率响应速度等约束条件。第3章 节能调度对电力市场的影响市场机制的基本特点是以价格信号配置资源，逐步实现市场价格趋近于边际成本的经济性目标，交易中心给予报价形成机组发电排序。因

15、此，在集中竞价市场中，电力调度方式变为以报价为基础。但是从长远效益出发，还应考虑环保、成本和可靠性等因素。节能调度是按煤耗排序，暂时仍按批复电价作为上网电价，因此目前的节能发电调度办法没有市场的价格发现功能。在这种情况下，怎样在报价中合理设计价格构成，将能耗和环保的目标包含进去，是实现节能调度与发电竞价机制结合的关键。现行的电力市场交易调度标准不能有效地对能耗与排放进行控制，要想实现节能调度就必须对能耗、网损、污染物排放量、输电阻塞能因素加以修正。分析表明，基于发电权转让的单一电价补偿机制与现行的单一制电价机制和发电量分配机制一致，易于在短期内实施。但是，它的发电指标分配是按照原发电量的分配机

16、制进行，与节能发电调度的发电计划安排原则不一致。适应节能发电调度的新型两部制电价机制保证了节能优化调度的实施；使电厂之间的利益分配相对公平；有利于引导投资，促进电源结构优化；在可变成本发生变化时只需要相应调整电量电价，使价格水平的调整机制更明晰；便于与未来市场价格接轨。但是，两部制上网电价方案的实施需要改变现有的单一制电价机制，在短期内实现的可能性极小。第4章 对节能调度的建议和思考完成电力系统节能调度技术课程的系统学习之后，我们了解到了电力系统节能调度的重大意义：科学合理的节能减排调度，有助于电力行业顺利完成国家节能减排规划分解指标；节能调度是建设智能电力系统、实现电力系统智慧化运营的必然客

17、观要求；科学合理的节能减排调度，为提高中国在国际能源与气候、政治与经济等领域的谈判地位、从而保障中国的发展空间和国家利益贡献力量。但是目前国内电力系统节能调度技术又存在以上诸多方面的不足。所以，针对上述情况，我对电力系统节能调度提出了一些建议和思考。4.1建设节能调度技术支持系统节能调度必须依靠自动化系统,而目前国内尚无类似的系统研究和应用,因而尽快研制智能化的节能减排调度技术支持系统,对于节能调度的实施是非常必要的。4.2在新形势下做好电网规划和建设工作一方面是要配合小机组的关停,按照地方政府确定的关停计划,加快电网配套建设步伐,确保小火电机组关停后电网安全稳定运行和关停地区的正常供电；二是

18、要解决好可再生能源上网配套建设项目,保证清洁环保的可再生能源能够及时上网送出;三是积极解决电网卡脖子问题,特别是可再生能源送出的电网卡脖子问题。目前,根据电监会关于可再生能源全额收购的有关规定,电网企业因电网建设问题导致可再生能源无法实现全额上网的要承担责任,因此不论从电网安全运行考虑,还是从政策要求上讲,都必须做好电网的配套规划和建设工作。4.3建设完善辅助服务市场,做好备用容量的补偿问题由于水电、风电具有很大不确定性,且大机组优先发电后,中小机组较多承担备用、调峰调频等辅助服务功能,带来了企业经营成本的增加。因而需要通过使承担辅助服务的机组得到经济上的补偿,便于节能调度的实施。4.4建立电

19、力系统节能、环保、经济运行的评价指标体系节能发电调度办法实施后,必然要对其实施效果进行评价。那么,应该如何评价?从哪些方面进行评价?应用哪些指标进行评价?例如,从电力系统运行角度,如何评价节能调度对电网运行安全稳定性的影响。因此,电力系统节能、环保、经济运行评价的指标体系、理论含义、评价方法和模型都是有待研究的问题。4.5推进抽水蓄能建设,保障电网安全节能调度实施后,电网安全压力有所增加,为保证更好的节能效果,电网的输电能力将被充分发挥,重载通道将增多,故障后果也将较为严重。电网公司掌握一定的快速、优质的调整手段十分必要,抽水蓄能电站运行灵活,启停方便,可用于调频、调相、事故备用和启动,可有效提高电网安全、稳定运行水平,因此加快其建设投人十分必要。4.6结合自备电厂的关停,做好开拓市场和供电服