《电力系统规划》第4章.ppt
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- 电力系统规划 电力系统 规划
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1、主讲人:XXX电力系统规划第4章电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院第4章 电源规划的理论与方法概述概述电厂容量的选择电厂容量的选择电源规划数学模型电源规划数学模型电力市场环境下的电源规划电力市场环境下的电源规划电源规划拓展知识电源规划拓展知识电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4.1 概述 1.1.电源规划的任务及分类电源规划的任务及分类任务:任务:对电力系统电源布局进行策略研究,根据规对电力系统电源布局进行策略研究,根据规划期内预测的负荷需要量,通过电力电量平衡得划期内预测的负荷需要量,通过电力电量平衡得到需新增的发电容量,在满足负荷要求并达到各
2、到需新增的发电容量,在满足负荷要求并达到各种技术指标的条件下,确定在何时、何地新建种技术指标的条件下,确定在何时、何地新建(或新增)何种类型、何种规模的发电厂(或机(或新增)何种类型、何种规模的发电厂(或机组),使规划期内电力系统能安全运行且投资经组),使规划期内电力系统能安全运行且投资经济合理。济合理。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 分类:短期规划、中长期规划分类:短期规划、中长期规划 短期电源规划短期电源规划:考虑未来考虑未来1 15 5年年的发展情况,内容的发展情况,内容包括:包括:确定发电设备的确定发电设备的维修计划维修计划。分析推迟或提前新发电机组投产计划
3、的效益。分析推迟或提前新发电机组投产计划的效益。分析与分析与相邻电力系统互联相邻电力系统互联的效益及互连方案。的效益及互连方案。确定燃料需求量及购买、运输、存储计划。确定燃料需求量及购买、运输、存储计划。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 中长期电源规划:中长期电源规划:考虑考虑10103030年的发展情况,解年的发展情况,解决以下问题:决以下问题:何时、何地扩建新发电机组。何时、何地扩建新发电机组。扩建什么类型及多大容量的发电机组。扩建什么类型及多大容量的发电机组。现有发电机组的退役及更新计划。现有发电机组的退役及更新计划。燃料的需求量及解决燃料问题的策略。燃料的需求
4、量及解决燃料问题的策略。采用新发电技术(如太阳能发电)的可能性。采用新发电技术(如太阳能发电)的可能性。采用负荷管理系统对系统电力、电量平衡的影响。采用负荷管理系统对系统电力、电量平衡的影响。与相邻电力系统进行电力交换的可能性。与相邻电力系统进行电力交换的可能性。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.电源规划的投资决策原则1)参与经济计算和比较的各个电源规划方案必须)参与经济计算和比较的各个电源规划方案必须具有可比性具有可比性。2)必须确定合理的经济计算年限,比较方案的计)必须确定合理的经济计算年限,比较方案的计算算年限要一致。年限要一致。3)确定)确定合理的经济比较标
5、准合理的经济比较标准。4)在投资决策中,各项费用和收益,都要考虑)在投资决策中,各项费用和收益,都要考虑资资金的时间因素金的时间因素,并以同一时间为基准。,并以同一时间为基准。5)决策过程必须统筹兼顾国民经济的)决策过程必须统筹兼顾国民经济的整体利益整体利益,与相关部门密切配合。与相关部门密切配合。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3.电源规划的经济评价方法【意义】【意义】对电源规划方案进行经济评价是电源规划中不可对电源规划方案进行经济评价是电源规划中不可缺少的环节。缺少的环节。【目的】【目的】根据国民经济整体发展战略及地区发展规划要求,根据国民经济整体发展战略及地区发
6、展规划要求,计算各方案的投入费用和产出效益,进行多方案的技术经计算各方案的投入费用和产出效益,进行多方案的技术经济比较,从而济比较,从而选择选择对国民经济发展对国民经济发展最有益的方案最有益的方案。【惯例】【惯例】对于各种可行的电源规划方案,通常认为有相同对于各种可行的电源规划方案,通常认为有相同的效益,在满足负荷需求和各种约束条件及技术经济指标的效益,在满足负荷需求和各种约束条件及技术经济指标下,总投入最小的方案就是最经济的方案。下,总投入最小的方案就是最经济的方案。【投资分摊】【投资分摊】如果某个方案除了满足发电效益以外,还可如果某个方案除了满足发电效益以外,还可带来其它利益,则可以采用投
7、资分摊或计入方案费用的方带来其它利益,则可以采用投资分摊或计入方案费用的方法进行比较。法进行比较。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4.电厂容量的选择 确定每个拟建电厂的建设规模,是做系统电源规确定每个拟建电厂的建设规模,是做系统电源规划方案的基础。划方案的基础。影响电厂容量的主要因素影响电厂容量的主要因素 规划地区(即电厂供电地区)负荷的影响规划地区(即电厂供电地区)负荷的影响 动力资源条件的影响动力资源条件的影响 厂址条件的影响厂址条件的影响 系统规模的影响系统规模的影响 设备规模及供应条件的影响设备规模及供应条件的影响电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与
8、信息工程学院1 1)规划地区负荷的影响)规划地区负荷的影响 负荷大小的影响:负荷大小的影响:负荷需求的大小决定了建设电厂的总容量。负荷需求的大小决定了建设电厂的总容量。负荷分布的影响:负荷分布的影响:负荷比较集中的地区适宜建大电厂,负荷分散的地负荷比较集中的地区适宜建大电厂,负荷分散的地区则可考虑小规模电厂。区则可考虑小规模电厂。负荷方式的影响:负荷方式的影响:对于宜带尖峰负荷的水电厂来说,如果地区负荷峰对于宜带尖峰负荷的水电厂来说,如果地区负荷峰谷差大,尖峰负荷较高,则在保证相同出力下可以多装机,容量可以谷差大,尖峰负荷较高,则在保证相同出力下可以多装机,容量可以选得小些,以充分发挥水电的效
9、益。对于热电厂来说,如果热负荷在选得小些,以充分发挥水电的效益。对于热电厂来说,如果热负荷在年内比较均衡,年最大负荷利用小时数较高,则热电厂的容量可以选年内比较均衡,年最大负荷利用小时数较高,则热电厂的容量可以选得大些,以便获得较多的热化电能。得大些,以便获得较多的热化电能。负荷增长速度的影响:负荷增长速度的影响:大容量电厂采用大机组,适应负荷迅速增长的大容量电厂采用大机组,适应负荷迅速增长的能力强。因此负荷增长迅速时,有利于大容量电厂的兴建。能力强。因此负荷增长迅速时,有利于大容量电厂的兴建。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2 2)动力资源条件的影响动力资源条件的影
10、响 资源条件对电厂容量影响很大,对水电厂起决资源条件对电厂容量影响很大,对水电厂起决定作用,对火电厂也有一定影响。对燃料供应方定作用,对火电厂也有一定影响。对燃料供应方便而又可靠的坑口电厂容量可以选得大些;对建便而又可靠的坑口电厂容量可以选得大些;对建在负荷中心、远离矿区的电厂则燃料供应条件是在负荷中心、远离矿区的电厂则燃料供应条件是影响电厂规划容量的重要因素之一。影响电厂规划容量的重要因素之一。3 3)厂址条件的影响厂址条件的影响 火电厂的厂址条件主要指供水、煤场、灰场、火电厂的厂址条件主要指供水、煤场、灰场、交通运输条件、地质地形、环保要求等。它们对交通运输条件、地质地形、环保要求等。它们
11、对电厂容量影响很大。水电厂的厂址条件,如坝址电厂容量影响很大。水电厂的厂址条件,如坝址的地质条件、库区的移民问题、坝址地形及施工的地质条件、库区的移民问题、坝址地形及施工条件、水利枢纽布置及输电线路可行路径条件等条件、水利枢纽布置及输电线路可行路径条件等也对其选址和容量起很大作用。也对其选址和容量起很大作用。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4 4)系统规模的影响)系统规模的影响 与电厂相联的系统规模越大,负荷需求越大。则在满足与电厂相联的系统规模越大,负荷需求越大。则在满足同样可靠性要求前提下,电厂的容量可选得大些。因为大同样可靠性要求前提下,电厂的容量可选得大些。因
12、为大电厂可以采用大机组,效率较小机组高。若采用大机组可电厂可以采用大机组,效率较小机组高。若采用大机组可以满足系统的可靠性要求,则它在经济上就是合理的。一以满足系统的可靠性要求,则它在经济上就是合理的。一般来说,电厂的最大容量不超过系统的总事故备用为宜,般来说,电厂的最大容量不超过系统的总事故备用为宜,单机容量以不大于系统最大负的单机容量以不大于系统最大负的1010为宜。为宜。5 5)设备规模及供应条件的影响)设备规模及供应条件的影响 电厂容量大小与装机台数及单机容量大小有关。一个电电厂容量大小与装机台数及单机容量大小有关。一个电厂的机组台数不宜过多,如果单台机组容量较小,则电厂厂的机组台数不
13、宜过多,如果单台机组容量较小,则电厂的容量也较小。在规划电厂容量时应根据系统规划及设备的容量也较小。在规划电厂容量时应根据系统规划及设备规范选用合理的机组容量,并确定电厂容量。规范选用合理的机组容量,并确定电厂容量。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4.2 电源规划数学模型 电源规划数学模型的一般形式电源规划数学模型的一般形式 在各种优化模型中,不可避免地要采用一定程度的近似简在各种优化模型中,不可避免地要采用一定程度的近似简化。常见的简化模型有化。常见的简化模型有:线性模型、整数模型、非线性模线性模型、整数模型、非线性模型、逐阶段优化模型、随机模型、确定性模型型、逐阶
14、段优化模型、随机模型、确定性模型电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1.目标函数 一般为一般为系统总投资费用最小。系统总投资费用最小。总投资费用包括总投资费用包括两个部分:两个部分:一部分与安装发一部分与安装发电机组容量有关,如发电厂的电机组容量有关,如发电厂的投资费用投资费用;另一部;另一部分与发电机组的实际输出功率有关,如发电厂的分与发电机组的实际输出功率有关,如发电厂的运行费用运行费用,其中主要是发电厂的燃料费用。,其中主要是发电厂的燃料费用。电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院【多目标处理】【多目标处理】在实际应用中,规划目标不仅仅是投资费用
15、在实际应用中,规划目标不仅仅是投资费用和运行费用,还包括其它效益和支出,如计及可和运行费用,还包括其它效益和支出,如计及可靠性指标、输电线路费用、未来的不确定性因素靠性指标、输电线路费用、未来的不确定性因素(如负荷预测、水文数据及市场因素)等,故电(如负荷预测、水文数据及市场因素)等,故电源规划是一个源规划是一个多目标规划多目标规划问题。对此,具体处理问题。对此,具体处理方法是多样的。方法是多样的。常用的方法是常用的方法是将不同的目标函数将不同的目标函数乘以不同的权值形成一个新的目标函数,从而转乘以不同的权值形成一个新的目标函数,从而转化为单目标问题处理。化为单目标问题处理。电力系统规划 第
16、4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.约束条件 对于不同的系统、不同的规划模型,约束条件是有差异的。对于不同的系统、不同的规划模型,约束条件是有差异的。1 1)电源建设施工约束)电源建设施工约束(1 1)待建电厂各年装机最大容量约束)待建电厂各年装机最大容量约束(2 2)待建电厂总装机容量约束)待建电厂总装机容量约束(3 3)最早投入年限约束)最早投入年限约束ttjtPXmaxmj,.2,1TtjtPX1max01jttjtX电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院(4 4)财政约束)财政约束(5 5)待建电厂装机连续性约束)待建电厂装机连续性约束(6 6)建设顺序约束
17、)建设顺序约束电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2 2)系统运行约束)系统运行约束(1 1)系统需求约束)系统需求约束 任何时候,系统发电容量总和要满足电任何时候,系统发电容量总和要满足电力需求力需求(2 2)发电机组最大最小出力约束)发电机组最大最小出力约束(3 3)火电燃料消耗约束)火电燃料消耗约束(4 4)水电水量消耗限制)水电水量消耗限制电力系统规划 第 4 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3 3)备用容量约束)备用容量约束 系统电源容量除满足负荷需求,还应计及一定备系统电源容量除满足负荷需求,还应计及一定备用容量。用容量。4 4)可靠性约束)可靠性约束 可
18、将可靠性指标记入约束中,或将其处理,记入可将可靠性指标记入约束中,或将其处理,记入目标函数目标函数 根据所采取的规划模型不同,除了上述常用约束条件,根据所采取的规划模型不同,除了上述常用约束条件,可能还要考虑输电能力约束、最小开发容量约束、火电年可能还要考虑输电能力约束、最小开发容量约束、火电年利用小时数约束、抽水蓄能电站约束、核电厂基能约束以利用小时数约束、抽水蓄能电站约束、核电厂基能约束以及分布式发电机组约束等。以上列出的约束条件的表达方及分布式发电机组约束等。以上列出的约束条件的表达方式在不同的模型中是不同的,处理方式也有差异。式在不同的模型中是不同的,处理方式也有差异。电力系统规划 第
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