电力系统规划课件三

第五章电源规划5.1概述目的：根据某一时期的负荷需求预测，在满足一定可靠性的条件下寻求一个最经济的电源开发方案。主要回答：a.何时投建新发电机组b.何处投建新发电机组c.投建何种类型新发电机组d.投建多大容量新发电机组电源规划模型具有高维性、非线性、随机性等特点，应对以下问题作出定量分析：a.电源结构的合理性b.规划方案所需一次能源及燃料费用c.规划方案的投资流和年运行费用d.供电的可靠性指标e.规划方案与负荷增长、燃料价格和机组投资等的灵敏度f.推迟某些关键项目的影响主要研究内容5.2经济分析基础目前常用的经济评价方法分为以下三类：a.静态评价法b.动态评价法c.不确定性评价法其中使用最多的是动态评价法包括：a.净现值法b.内部收益率法c.费用现值法d.等年费用法工程项目有关资金的时间价值可以用以下四种方式来表示:a.现值(P):把不同时刻的资金换算为当前时刻的等效金额。这种换算称为贴现计算，现值也可以称为贴现计算,现值也称贴现值。b.将来值(F):资金的将来值也叫终值,是把资金换算到将来某一时刻的等效金额。c.等年值(A):把资金换算为按期等额支付的金额,通常每期为一年,称为等年值.d.递增年值(G):把资金换算为按期递增支付的金额,通常每期为一年,称为递增年值.§1.资金的时间价值由图可以看出：资金的现值P发生在第一年初；将来值F发生在最后一年末；而等年值A则发生在每年的年底。三种类型资金表示方式:把资金折算为按期递增支付的金额.如下图所示:以上四种类型的资金可以互相转换。递增年值(G):设利率为I，第n年末的利息及本利和如下表:一.由现值(P)求将来值(F)该计算称为贴现计算。由式（5－1）可知二.由将来值(F)求现值(P)称为一次贴现系数，为一次支付本利和系数的倒数。这些系数都有现成的利息系数表可查。该计算称为等年值本利和计算。当等额A的现金流发生在每年末，从t=1到t=n年时，在第n年末将来值F等于这n个现金流中每个A值的将来值的总和，即：三.由等年值(A)求将来值(F)某工程投投资20亿元，，施工期期为10年，每每年分摊摊投资为为2亿元元。如果果全部投投资由银银行贷款款，贷款款利率为为10％％，问工工程投产产时欠银银行多少少钱？例5-1：该计算称称为偿还还基金计计算。由由式(5-7)可得利用偿还还基金计计算可回回答：为为了支付付第n年的一笔笔费用，，从现在在起到第第n年止，每每年应该该等额储储蓄多少少。四.由将将来值(F)求等年值值(A)为了在第第20年年末更新新一台设设备，预预计当时时的价格格为10000元，若若银行的的年利率率为7％％不变，，每年应应储蓄多多少？解：例5-2：即每年应应储蓄243.9元,20年年后可得得10000元元.该计算称称为等年年值的现现值计算算。为了了求得n年内等年年值A等效的现现值，可可利用式式(5-3)和和式(5-7)。由式式(5-3)知知五.由等等年值(A)求现值(P)设某工程程投产后后每年净净收益2亿元，，希望在在10年年内连本本带利把把全部投投资收回回，若利利率为10％，，问该工工程在开开始时最最多容许许筹划多多少投资资？例5-3：即在上述述条件下下,该工工程在开开始时最最多容许许筹划12.289亿亿元投资资.称为资金回收收系数。它表达达了已知知现值P(发生在第第一年初初)和n个等年值值（发生生在第1，2，，·····n年末）之之间的关关系。六、由现现值(P)求等年值值(A)由现值P求等年值值A的计算叫叫做资金金回收计计算。由由式(5-11)可得得某公司目目前借款款购买一一台价值值10000元元的机器器，该款款应在20年内内等额还还清。设设利率为为8％，，每年末末应偿还还多少？？例5-4：即每年末末应偿还还1018.5元利用资金金时间价价值的换换算公式式，可把把现金流流折算为为所需要要的等效效金额。。这种换换算提供供了四种种经济评评价方法法，即：：净现值法法；内部收益益率法；；最小费用用法；等年值法法。§2经经济评价价方法工程项目目净现值值是该项项目在使使用寿命命内总收收益和总总费用的的现值之之差。设有m个互斥的的投资方方案(j=1,2,······m)，，在其它条条件可比比的情况况下，我我们应推推荐净现现值最大大的方案案，即：：一、净现现值法某水电站站投资为为5000万元元，使用用寿命50年，，年运行行费用为为100万元，，若每年年的综合合效益为为700万元，，贴现率率为10％，计计算其净净现值。。解：水电电站的使使用寿命命为50年，设设总效益益的现值值为BPV，则例5-5：：讨论--贴贴现率率I对净现现值的的影响响在这种种情况况下，，该方方案已已不可可取。。可见见,随随着贴贴现率率的增增加,净现现值越越来越越小。。由以上上结果果可以以看出出，对对同一一工程程方案案来说说，所所用的的贴现现率i愈大，，则其其净现现值愈愈小。。同一现现金流流的净现值值NPV随着贴现现率I的变化关系系可用用所谓净现现值函函数曲线来来表示示贴现率率I对净现现值的的影响响（续续）从例5-5可看看出，，一个个工程程方案案的净净现值值与所所用的的贴现现率有有密切切关系系，净净现值值随给给定的的贴现现率的的增大大而减减小。。内部部收益益率法法的关关键是是求出出一个个使工工程方方案的的净现现值为为零的的收益益率，，即从从下式式中求求出i*j:二、内内部收收益率率法优点：：在进行行互斥斥方案案比较较时，，不需需要实实现知知道标标准的的贴现现率，，而用用计算算得到到的收收益率率i*j直接进进行比比较。。对于独独立的的方案案来说说，当当工程程的内内部收收益率率i*大于标标准贴贴现率率i0时，即即i*j〉i0（5-18）则认为该方方案在经济济上是可取取的。缺点：要进行迭代代计算，计计算量比较较大。内部收益率率法特点：：隐含了一个个假定：当当方案满足足相同的需需要时其收收益相等。。因此净现现值法的判判别式（5-15））就等价于于求费用现现值PVC最小的方案案，即三、最小费费用法在各工程使使用寿命不不同的情况况下，即净净现值或费费用现值相相等，其实实际效益也也不相同。。为使方案案比较有一一个共同的的时间基础础，采用最最小公倍法法和最大使使用寿命期期法。最小公倍数数法：以不不同方案使使用寿命的的最小公倍倍数为计算算期，在此此计算期内内，各方案案分别考虑虑以同样的的规模、按按相应最小小公倍数重重复投资，，以满足不不变的需求求。最后求求出计算期期内各方案案的净现值值或费用现现值，进行行比较。对于方案数数较多且使使用寿命相相差很大的的情况，可可将方案中中最大的使使用寿命定定为计算期期。使用寿寿命短的方方案在计算算期内考虑虑重复投资资，在计算算期末可将将剩余使用用寿命的折折余价值视视为残值扣扣除。不同方案使使用寿命不不同时的处处理方法：：某工程项目目有如右所所示两种方方案。若规规定的贴现现率为6%，问哪个个方案比较较经济？项目方案1方案2投资3000元5000元残值01000元使用寿命6年8年运行寿命750元/年550元/年解：两方案案计算期取取24年。。对方案1投资4次次，费用现现值为例5-6：对方案2共重复复投资3次，其其费用现值为等年值法是把工工程项目使用期期内的费用换算算成等额的每年年一笔的等价费费用——等年值值，然后把等年年值进行比较。。这是互斥方案案经济评价常用用的一种方法。。利用式（5-19）可得到工工程项目等年值值判别式如下：：四、等年值法式中ACj为方案j总费用的等年值值。当使用期内每年年的费用不变时时，即Cjt=Cjt=1,2,…….n及投资只发生在在第一年的年初初时，即时，经过简单的的代数运算即可可把式(5-20)简化为使用等年值法对对例6中两种方方案进行经济比比较。解：利用式(5-21)对方方案1进行等年年值计算例5-7对方案2我们们有可见，利用等等年值法处理理使用寿命不不同的方案比比较方便。无无论各方案的的使用寿命是是否相同，只只要将各方案案现金流换算算为等年值，，即可比较。。值得注意的是是：和例5-6的计算结结果对照，方方案1、方案案2的费用现现值与等年值值的比值正好好相等，即17070:1360.2=15739:1254=12.55这个结果并不不奇怪，因为为12.55正是等年值值的现值系数数，即(P/A,6%,24)=12.5504因此可以看出出等年值法和和最小费用法法是完全等效效的。但等年年值法计算要要简单得多，，这也是等年年值法的优点点。例5-7（续续）特点1)考虑不同同厂址对投资资和运行费用用的影响。2)按发电厂厂优化便于进进行区域电力力电量平衡，，从而协调省省(地区)间间各层次的关关系，反映各各方面的效益益。3)充分考虑到了了水文条件和地理理条件带来的特点点。5.3按电厂优优化的电源规划(JASP)§1模型结构主要由数据据处理、优化模型型和输出报报告三部分分组成。原始数据包包括：负荷荷数据、发发电厂数据据、地理分分布数据、、水库调度度数据负荷数据：：为了进行行分区电力力电量平衡衡，负荷数数据应分区区输入。数数据包括在在规划期间间各区逐年年最大负荷荷、典型周周最大负荷荷曲线、典典型月最大大负荷曲线线和典型日日负荷曲线线。地理分布数数据：主要要包括以对对称坐标按按一定比例例输入的各各地区发电电厂及负荷荷中心的地地理位置，，各地区所所辖的发电电厂数目及及其名称。。水库调度数数据：储存存各水电厂厂枯水年及及平水年的的逐月发电电量、预想想出力容量量及航运、、灌溉等最最小容许的的放水量所所折算的最最小出力容容量。1)数据处处理模块电源投资决决策模型：：对电源投投建方案进进行优化，，给出各待待选火电厂厂及水电厂厂的投建时时间表；输电费用修修正模型：：根据电源源决策模型型给出的逐逐年电源投投建计划进进行分区电电力电量平平衡，并根根据电力流流向、输电电距离及功功率大小估估算各扩建建电厂的输输电费用；；生产优化模模型：制定定检修计划划及进行随随机生产模模拟；典型日运行行方式模型型：安排典典型日运行行方式，以以分析电源源结构的合合理性及运运行的可靠靠性，并由由此来判断断系统是否否需要及何何时需要采采用调峰设设备。2)优化模模型模块电源规划的的输出报告告应能输出出有关方案案比较完整整的技术经经济数据及及信息，尽尽可能从各各个角度反反映该方案案的特点，，包括：a.系统投建电电厂及系统统总装机容容量b.各电厂的投投资及其现现值c.逐年系统电电厂的投建建容量及其其台数等等，各项项目涉及数数据的输出出量很大，，可进行有有选择输出出。3)输出报报告模块电源投资决决策模型中中，分别采采用X和Y表示火电厂厂和水电厂厂的决策变变量。对于火电厂厂来说，只只要机组台台数不超过过最大容许许台数，各各机组投产产年根据系系统电力电电量平衡及及优化的原原则确定。。对于水电厂厂，当大坝坝建成后其其机组应按按照可行性性报告中拟拟订的投产产进度连续续建成。§2电源投资决决策的数学学模型ati为火电厂I在第t年投产每台台机组的固固定费用一.目标函函数可见，ati为现将各投资资归算为现现值，再折折算成的等等年值。1)投资决决策变量X,YX≥0Y≥0,且X,Y都是整数（（Y只能取0，，1）2)火电厂厂每年投产产机组台数数Xti应受施工工及制造造能力所所允许投投产台数数Mti的限制Xti<=Mti(t=1,2,3,---,Nt)3)火电厂总总装机台台数应不不超过给给定最终终装机台台数二.约束束条件4）对水水电厂来来说，决决策变量量Ytj表示在第第t年是否为为该厂的的首批机机组的投投产年，，故应满满足三.电电力平衡衡条件四.电电量平衡衡条件§3电源投资资决策模模型一.输电电费用的的影响所规划的的电力系系统共分分NL个地区，，每个地区区的最大大负荷PL及其负荷荷中心的坐标标(xL,yL)已知，则则系统的的负荷中中心坐标标(xs,ys)可按下式式求出这样就可可以方便便地求出出各待选选电厂的的输电距距离。如如上图中中属于区区域s的发电厂厂i向本区及及区外的的输电距距离可以以按下式式求出二.启发发式求解解算法--爬山山过程生产优化化模型是是电源规规划程序序的重要要组成部部分，其其功能是是对电源源投资决决策模型型所确定定的电源源扩建方方案逐年年逐月进进行生产产模拟，，以求得得该方案案的运行行费用及及可靠性性指标。。包括：检检修计划划和随即即生产模模拟。检检修计划划确定每每个月参参加运行行的发电电机组，，在这个个基础上上进行随随机生产产模拟，，采用的的方法为为等效电电量函数数法。§4生产优化模型型与典型日运运行方式模型型典型日运行方方式是生产优优化模型的一一个必要补充充，它可以采采用随机生产产模拟也可以以采用确定性性模拟，其安安排原则是在在保证运行合