火力發(fā)電廠機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方法與措施

1、 機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 舒雋 J 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)電廠及電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)學(xué)中的優(yōu)化方法經(jīng)濟(jì)學(xué)中的優(yōu)化方法，龔六堂，北京大，龔六堂，北京大 學(xué)出版社學(xué)出版社 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整 已知機(jī)組組合下的功率經(jīng)濟(jì)分配已知機(jī)組組合下的功率經(jīng)濟(jì)分配 優(yōu)化的機(jī)組組合優(yōu)化的機(jī)組組合 網(wǎng)損折算網(wǎng)損折算 機(jī)組檢修計(jì)劃優(yōu)化機(jī)組檢修計(jì)劃優(yōu)化 第一章第一章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻電力系統(tǒng)的有功功率和頻 率調(diào)整率調(diào)整 機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 狀況的狀況的優(yōu)化和調(diào)整優(yōu)化和調(diào)整，亦即保證正常、穩(wěn)

2、態(tài)運(yùn)，亦即保證正常、穩(wěn)態(tài)運(yùn) 行時(shí)的行時(shí)的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。問(wèn)題。 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)有衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)有頻率質(zhì)量、電壓質(zhì)量頻率質(zhì)量、電壓質(zhì)量 和波形質(zhì)量和波形質(zhì)量，分別以頻率偏移、電壓偏移相，分別以頻率偏移、電壓偏移相 波形畸變率表示。衡量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指波形畸變率表示。衡量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指 標(biāo)是標(biāo)是比耗量和線損率比耗量和線損率。比耗量指為生產(chǎn)單位。比耗量指為生產(chǎn)單位 電能所需消耗的一次能源。就火電廠而言，電能所需消耗的一次能源。就火電廠而言， 就指以就指以g(kwh)表示的煤耗率。線損率或網(wǎng)表示的煤耗率。線損率或網(wǎng) 損率是指單位電能在電網(wǎng)中產(chǎn)生的損耗。損率是指單位電

3、能在電網(wǎng)中產(chǎn)生的損耗。 一、有功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制一、有功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制 負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線 實(shí)際的負(fù)荷曲線由三種負(fù)荷所實(shí)際的負(fù)荷曲線由三種負(fù)荷所 構(gòu)成。構(gòu)成。 第一種負(fù)荷變動(dòng)幅度很小、周第一種負(fù)荷變動(dòng)幅度很小、周 期很短（期很短（1010秒以下），隨機(jī)性秒以下），隨機(jī)性 很強(qiáng)，無(wú)法預(yù)測(cè)。很強(qiáng)，無(wú)法預(yù)測(cè)。 第二種負(fù)荷變動(dòng)幅度較大、周第二種負(fù)荷變動(dòng)幅度較大、周 期也較長(zhǎng)（期也較長(zhǎng)（1010秒至秒至3 3分分）。）。 第三種負(fù)荷變動(dòng)幅度最大、周第三種負(fù)荷變動(dòng)幅度最大、周 期也最長(zhǎng)（期也最長(zhǎng)（3 3分以上），它反分以上），它反 映了負(fù)荷的變動(dòng)趨勢(shì)。這種負(fù)映了負(fù)荷的變動(dòng)趨勢(shì)。這種負(fù) 荷能

4、夠預(yù)測(cè)。荷能夠預(yù)測(cè)。 一、有功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制一、有功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制 負(fù)荷調(diào)整控制負(fù)荷調(diào)整控制 針對(duì)三種負(fù)荷，有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分成一針對(duì)三種負(fù)荷，有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分成一 次、二次、三次調(diào)整。次、二次、三次調(diào)整。 一次調(diào)整也稱為一次調(diào)頻，針對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的一次調(diào)整也稱為一次調(diào)頻，針對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的 頻率變化，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器自動(dòng)動(dòng)作承擔(dān)。一次調(diào)頻率變化，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器自動(dòng)動(dòng)作承擔(dān)。一次調(diào) 整希望快速和平穩(wěn)。整希望快速和平穩(wěn)。 二次調(diào)整也稱為二次調(diào)頻，針對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的二次調(diào)整也稱為二次調(diào)頻，針對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的 頻率變化，由發(fā)

5、電機(jī)組的調(diào)頻器手動(dòng)或自動(dòng)動(dòng)作承擔(dān)。頻率變化，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器手動(dòng)或自動(dòng)動(dòng)作承擔(dān)。 二次調(diào)頻不僅考慮機(jī)組的調(diào)節(jié)特性，還要考慮到系統(tǒng)安二次調(diào)頻不僅考慮機(jī)組的調(diào)節(jié)特性，還要考慮到系統(tǒng)安 全和經(jīng)濟(jì)特性。現(xiàn)在二次調(diào)頻一般由全和經(jīng)濟(jì)特性?，F(xiàn)在二次調(diào)頻一般由AGCAGC（Automatic Automatic Generation ControlGeneration Control）機(jī)組承擔(dān)。）機(jī)組承擔(dān)。 三次調(diào)整針對(duì)第三種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率變化，也就是三次調(diào)整針對(duì)第三種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率變化，也就是 日常所說(shuō)的發(fā)電計(jì)劃，三次調(diào)整主要考慮安全和經(jīng)濟(jì)。日常所說(shuō)的發(fā)電計(jì)劃，三次調(diào)整主要考慮安全和經(jīng)濟(jì)。 一、有

6、功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制一、有功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制 發(fā)電控制 （一、二次調(diào)頻） 發(fā)電計(jì)劃 （三次調(diào)頻） G G G G 實(shí)際負(fù)荷 預(yù)計(jì)負(fù)荷 控制機(jī)組 調(diào)度機(jī)組 發(fā)電=負(fù)荷 二、負(fù)荷預(yù)測(cè)二、負(fù)荷預(yù)測(cè) 根據(jù)負(fù)荷，天氣，事件等的歷史數(shù)據(jù)，以及根據(jù)負(fù)荷，天氣，事件等的歷史數(shù)據(jù)，以及 天氣，事件等的預(yù)報(bào)值，預(yù)測(cè)負(fù)荷的形態(tài)，天氣，事件等的預(yù)報(bào)值，預(yù)測(cè)負(fù)荷的形態(tài)， 曲線，最大值，最小值，平均值等等。曲線，最大值，最小值，平均值等等。 負(fù)荷預(yù)測(cè)分類(lèi)：負(fù)荷預(yù)測(cè)分為系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)負(fù)荷預(yù)測(cè)分類(lèi)：負(fù)荷預(yù)測(cè)分為系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè) 和母線負(fù)荷預(yù)測(cè)，系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)按周期又有和母線負(fù)荷預(yù)測(cè)，系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)按周期又有 超短期、短期

7、、中期和長(zhǎng)期之分。超短期、短期、中期和長(zhǎng)期之分。 負(fù)荷經(jīng)常隨機(jī)波動(dòng)。負(fù)荷經(jīng)常隨機(jī)波動(dòng)。 負(fù)荷又有一定的周期性，如本周一的負(fù)荷與負(fù)荷又有一定的周期性，如本周一的負(fù)荷與 上周一的相似，今天與昨天相似。上周一的相似，今天與昨天相似。 二、負(fù)荷預(yù)測(cè)二、負(fù)荷預(yù)測(cè) 超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)用于質(zhì)量控制需超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)用于質(zhì)量控制需5-10秒的負(fù)荷秒的負(fù)荷 值，用于安全監(jiān)視需值，用于安全監(jiān)視需1-5分鐘的負(fù)荷值，用于預(yù)分鐘的負(fù)荷值，用于預(yù) 防控制和緊急狀態(tài)處理需防控制和緊急狀態(tài)處理需10-60分鐘的負(fù)荷值，分鐘的負(fù)荷值， 使用對(duì)象是調(diào)度員。使用對(duì)象是調(diào)度員。 短期負(fù)荷預(yù)測(cè)主要用于火電分配、水火電協(xié)調(diào)、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)主要

8、用于火電分配、水火電協(xié)調(diào)、 機(jī)組經(jīng)濟(jì)組合和交換功率計(jì)劃，需要機(jī)組經(jīng)濟(jì)組合和交換功率計(jì)劃，需要1日日-1周的周的 負(fù)荷值，使用對(duì)象是編制調(diào)度計(jì)劃的工程師。負(fù)荷值，使用對(duì)象是編制調(diào)度計(jì)劃的工程師。 中期負(fù)荷預(yù)測(cè)主要用于水庫(kù)調(diào)度、機(jī)組檢修、中期負(fù)荷預(yù)測(cè)主要用于水庫(kù)調(diào)度、機(jī)組檢修、 交換計(jì)劃和燃料計(jì)劃，需要交換計(jì)劃和燃料計(jì)劃，需要1月月-1年的負(fù)荷值，年的負(fù)荷值， 使用對(duì)象是編制中長(zhǎng)期運(yùn)行計(jì)劃的工程師。使用對(duì)象是編制中長(zhǎng)期運(yùn)行計(jì)劃的工程師。 長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)用于電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，需數(shù)年至長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)用于電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，需數(shù)年至 數(shù)十年的負(fù)荷值，使用對(duì)象是規(guī)劃工程師。數(shù)十年的負(fù)荷值，使用對(duì)象是規(guī)劃工程師。 二

9、、負(fù)荷預(yù)測(cè)二、負(fù)荷預(yù)測(cè) 負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度 首先決定于對(duì)具體電力系統(tǒng)負(fù)荷變化規(guī)律的掌首先決定于對(duì)具體電力系統(tǒng)負(fù)荷變化規(guī)律的掌 握，其次才是模型與算法的選擇。影響負(fù)荷變握，其次才是模型與算法的選擇。影響負(fù)荷變 化的因素主要有：化的因素主要有： 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 人民生活用電人民生活用電 季節(jié)季節(jié) 天氣天氣 節(jié)假日節(jié)假日 特殊事件特殊事件 二、負(fù)荷預(yù)測(cè)二、負(fù)荷預(yù)測(cè) 負(fù)荷預(yù)測(cè)流程負(fù)荷預(yù)測(cè)流程 P t P t . . . （歷史負(fù)荷）（歷史負(fù)荷） 負(fù)荷預(yù) 測(cè)算法 降雨、 氣溫. P t （預(yù)測(cè)負(fù)荷）（預(yù)測(cè)負(fù)荷） 三、有功功率電源和備用容量三、有功功率電源和備用容量 按投入時(shí)間分：按投

10、入時(shí)間分： 熱備用：運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與發(fā)電負(fù)熱備用：運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與發(fā)電負(fù) 荷之差荷之差( (旋轉(zhuǎn)備用旋轉(zhuǎn)備用) )； 冷備用：未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)的發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的冷備用：未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)的發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的 最大功率最大功率( (不含檢修中的設(shè)備不含檢修中的設(shè)備) )； 冷熱備用須有合理比例。冷熱備用須有合理比例。 按用途分：按用途分： 負(fù)荷備用：適應(yīng)負(fù)荷短時(shí)波動(dòng)、一日內(nèi)計(jì)劃外的負(fù)荷增負(fù)荷備用：適應(yīng)負(fù)荷短時(shí)波動(dòng)、一日內(nèi)計(jì)劃外的負(fù)荷增 加，一般為最大負(fù)荷的加，一般為最大負(fù)荷的05%05%。 事故備用：適應(yīng)發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)備用，一為般事故備用：適應(yīng)

11、發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)備用，一為般 最大負(fù)荷的最大負(fù)荷的510%510%，分冷、熱備用。，分冷、熱備用。 檢修備用：滿足檢修需要而設(shè)的檢修備用：滿足檢修需要而設(shè)的( (有時(shí)不設(shè)有時(shí)不設(shè)) )備用。備用。 國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：計(jì)及負(fù)荷超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)，一般為最大國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：計(jì)及負(fù)荷超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)，一般為最大 負(fù)荷的負(fù)荷的35% 35% 第二章第二章 按等微增率分配負(fù)荷的基按等微增率分配負(fù)荷的基 本概念和理論基礎(chǔ)本概念和理論基礎(chǔ) 一、耗量特性曲線一、耗量特性曲線 耗量特性：發(fā)電設(shè)備輸入與輸出的關(guān)系。耗量特性：發(fā)電設(shè)備輸入與輸出的關(guān)系。 比耗量：耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值，比耗量：耗量特性曲

12、線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值， 即單位時(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比稱比耗量即單位時(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比稱比耗量 。顯。顯 然，比耗量實(shí)際是原點(diǎn)和耗量特性曲線上某一點(diǎn)連線的然，比耗量實(shí)際是原點(diǎn)和耗量特性曲線上某一點(diǎn)連線的 斜率，斜率， FP或或 WP。 發(fā)電效率：當(dāng)耗量特性縱橫坐標(biāo)單位相同時(shí)，比耗量的發(fā)電效率：當(dāng)耗量特性縱橫坐標(biāo)單位相同時(shí)，比耗量的 倒數(shù)就是發(fā)電設(shè)備的效率倒數(shù)就是發(fā)電設(shè)備的效率 。 耗量微增率：耗量特性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率稱耗量耗量微增率：耗量特性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率稱耗量 微增率微增率 。耗量微增率是單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與。耗量微增率是單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與

13、 輸出功率微增量的比值，即輸出功率微增量的比值，即 FPdFdP或或 WPdWdP。 對(duì)于一臺(tái)機(jī)組，比耗量曲線和耗量微增率曲線的交點(diǎn)是對(duì)于一臺(tái)機(jī)組，比耗量曲線和耗量微增率曲線的交點(diǎn)是 單臺(tái)發(fā)電機(jī)效率最高的點(diǎn)。單臺(tái)發(fā)電機(jī)效率最高的點(diǎn)。 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束 條件條件 F b 0 P 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束 條件條件 若耗量特性曲線為二次曲線若耗量特性曲線為二次曲線F = aP2 + bP+c 則則=aP+b+c/P， =2aP+b。 若耗量特性曲線為若耗量特性曲線為F = aP2 + bP 則則=aP+

14、b， =2aP+b。 F 若耗量特性曲線為一次曲線若耗量特性曲線為一次曲線F = bP 則則=b。 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束 條件條件 bi F = b F 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束 條件條件 電廠的耗量特性曲線電廠的耗量特性曲線 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)： 問(wèn)題的簡(jiǎn)化問(wèn)題的簡(jiǎn)化 略去不等式約束略去不等式約束 僅有兩臺(tái)機(jī)組僅有兩臺(tái)機(jī)組 推導(dǎo)：推導(dǎo)： 目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù) 約束條件約束條件 拉格朗日函數(shù)拉格朗日函數(shù) )()(),( 221121GGGG PFPF

15、PPCC 0),( 2121 LDGGGG PPPPPf )()()( ),(),( 212211 2121 * LDGGGG GGGG PPPPFPF PPfPPCC 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 原問(wèn)題變成求原問(wèn)題變成求拉格朗日函數(shù)的最小值，將有約束極值拉格朗日函數(shù)的最小值，將有約束極值 問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束極值問(wèn)題，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束極值問(wèn)題，稱為拉格朗日乘數(shù)。稱為拉格朗日乘數(shù)。 當(dāng)然，天下沒(méi)有白吃的午餐，去掉了一個(gè)等式約束，當(dāng)然，天下沒(méi)有白吃的午餐，去掉了一個(gè)等式約束， 但增加了一個(gè)變量但增加了一個(gè)變量 極值條件：極值條件： 展開(kāi)：展開(kāi)： ; 0; 0; 0 *

16、2 * 1 * C P C P C GG 0),( 0 ),(),( 0 ),(),( 21 2 21 2 21 1 21 1 21 GG G GG G GG G GG G GG PPf P PPf P PPC P PPf P PPC 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 解出解出 由于由于 ， 分別為發(fā)電設(shè)備分別為發(fā)電設(shè)備1、2各自承擔(dān)各自承擔(dān) 有功功率負(fù)荷有功功率負(fù)荷PG1、PG2時(shí)的耗量微增率時(shí)的耗量微增率1、 2，可以可以 得到：得到： 1= 2= ，這就是，這就是等耗量微增率準(zhǔn)則，它表示：等耗量微增率準(zhǔn)則，它表示： 為使總損耗最小，應(yīng)該按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)為

17、使總損耗最小，應(yīng)該按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè) 備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。 0),( 0 )( 0 )( 21 2 22 1 11 GG G G G G PPf dP PdF dP PdF 1 11 )( G G dP PdF 2 22 )( G G dP PdF 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 物理意義：物理意義： 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 對(duì)于這個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題，可以用作圖法求解。設(shè)上圖中線對(duì)于這個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題，可以用作圖法求解。設(shè)上圖中線 段段OO的長(zhǎng)度等于負(fù)荷功率的長(zhǎng)度等于負(fù)荷功率PLD。在線段的上、下兩。在線段的上、下

18、兩 方分別方分別以以O(shè)和和O為原點(diǎn)作出機(jī)組為原點(diǎn)作出機(jī)組1和和2的燃料消耗特的燃料消耗特 性曲線性曲線1和和2，前者的橫坐標(biāo)，前者的橫坐標(biāo)PG1自左向右，后者的橫自左向右，后者的橫 坐標(biāo)坐標(biāo)PG2自右向左。自右向左。 顯然，在橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn)顯然，在橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn)A A，都有，都有OA+AO=OO， 即即PG1 +PG1= PLD 。因此，橫坐標(biāo)上的每一點(diǎn)都表示。因此，橫坐標(biāo)上的每一點(diǎn)都表示 一種可行的（滿足約束條件的）功率分配方案。一種可行的（滿足約束條件的）功率分配方案。 如過(guò)如過(guò)A A點(diǎn)作垂線分別交于兩機(jī)組耗量特性曲線的點(diǎn)作垂線分別交于兩機(jī)組耗量特性曲線的B B1和和 B B2點(diǎn)，點(diǎn)，

19、則則B B1B B2=B=B1A+ABA+AB1=F=F1( (PG1)+F)+F2( (PG2)=C)=C就代表了就代表了 總的燃料消耗量。總的燃料消耗量。 由此可見(jiàn)，只要在由此可見(jiàn)，只要在OO上找到一點(diǎn)，通過(guò)它所作垂線上找到一點(diǎn)，通過(guò)它所作垂線 與兩耗量特性曲線的交點(diǎn)距離為最短，則該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)與兩耗量特性曲線的交點(diǎn)距離為最短，則該點(diǎn)所對(duì)應(yīng) 的負(fù)荷分配方案就是最優(yōu)的的負(fù)荷分配方案就是最優(yōu)的 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 圖中的圖中的點(diǎn)點(diǎn)A 就是這樣的點(diǎn)，通過(guò)就是這樣的點(diǎn)，通過(guò)A點(diǎn)所作垂線與點(diǎn)所作垂線與 兩特性曲線的交點(diǎn)為兩特性曲線的交點(diǎn)為B1和和B2。在耗量特性曲線

20、具有。在耗量特性曲線具有 凸性的情況下，曲線凸性的情況下，曲線1在在B1點(diǎn)的切線與曲線點(diǎn)的切線與曲線2在在B2點(diǎn)點(diǎn) 的切線相互平行。耗量曲線在某點(diǎn)的斜率即是該點(diǎn)的的切線相互平行。耗量曲線在某點(diǎn)的斜率即是該點(diǎn)的 耗量微增率。由此可得結(jié)論：負(fù)荷在兩臺(tái)機(jī)組間分配耗量微增率。由此可得結(jié)論：負(fù)荷在兩臺(tái)機(jī)組間分配 時(shí)，如它們的燃料消耗微增率相等時(shí)，如它們的燃料消耗微增率相等 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 公式推廣公式推廣（多發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠）：（多發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠）： 推出推出 結(jié)論：結(jié)論： 1= 2= = n = ),(),( 2121 * GnGGGnGG PPPfPPPC

21、C 0 ), 2 , 1(0 )( 1 LD ni i Gi Gi Gii PP ni dP PdF 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 對(duì)于不等式約束，可以使用對(duì)于不等式約束，可以使用kuhn-Tucker條件條件 解決。解決。 關(guān)于電壓和無(wú)功的約束，與有功功率負(fù)荷分配關(guān)于電壓和無(wú)功的約束，與有功功率負(fù)荷分配 沒(méi)有直接關(guān)系，省略。沒(méi)有直接關(guān)系，省略。 對(duì)于發(fā)電設(shè)備有功輸出功率的約束，當(dāng)發(fā)生越對(duì)于發(fā)電設(shè)備有功輸出功率的約束，當(dāng)發(fā)生越 限時(shí)。將發(fā)電設(shè)備有功輸出功率固定在邊界上。限時(shí)。將發(fā)電設(shè)備有功輸出功率固定在邊界上。 計(jì)算步驟：計(jì)算步驟： 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、

22、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則三、分配負(fù)荷等耗量微增率準(zhǔn)則 四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)： 問(wèn)題的簡(jiǎn)化問(wèn)題的簡(jiǎn)化 略去不等式約束略去不等式約束 僅有一臺(tái)火力發(fā)電單元和一臺(tái)水力發(fā)電單元僅有一臺(tái)火力發(fā)電單元和一臺(tái)水力發(fā)電單元 推導(dǎo)：推導(dǎo)： 目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù) 約束條件約束條件 0 11 )(dttPFF T 2 0 22 )(KdttPW H 0 21 LDHT PPP 四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 K2為水力發(fā)電設(shè)備為水力發(fā)電設(shè)備2在在0到到時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi) 規(guī)定消耗的水量。規(guī)定消耗的水量。 將

23、將0到到時(shí)間分成時(shí)間分成t個(gè)時(shí)段：個(gè)時(shí)段： 建立拉格朗日函數(shù)建立拉格朗日函數(shù) k tk k kTk tPFF 1 11 )( 2 1 22 )(KtPW k tk k kHk 0 21 kLDkHkT PPP )( )( 2 1 222 1 21 1 11 * KtPW tPPPtPFC k tk k kHk k tk k LDkHkTkk tk k kTk 四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 其中其中1、2t和和2 2 都是拉格朗日乘數(shù)，其中都是拉格朗日乘數(shù)，其中2 2 是由于引入水電廠的約束條件而新增加的。是由于引入水電廠的約束條件而新增加的。 極值條件極值條件

24、展開(kāi)展開(kāi) ; 0; 0; 0; 0 2 * 2 * 1 * CC P C P C kkHkT 0)( ), 2 , 1(0 ), 2 , 1(0 )( ), 2 , 1(0 )( 2 1 22 21 2 22 2 1 11 KtPW tkPPP tk dP PdW tk dP PdF tk k kkHk LDkHkT k kH kHk k kT kTk 四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 一共（一共（3t+1）個(gè)獨(dú)立方程，變量也是（）個(gè)獨(dú)立方程，變量也是（3t+1）個(gè)，可）個(gè)，可 以求解。以求解。 第一、二式合并，可得第一、二式合并，可得 略去下標(biāo)略去下標(biāo)k，得到，得

25、到 式中，式中， 為火力發(fā)電廠的燃料耗量微增率為火力發(fā)電廠的燃料耗量微增率 為水力發(fā)電廠的水耗量微增率為水力發(fā)電廠的水耗量微增率 ), 2 , 1( )()( 2 22 2 1 11 tk dP PdW dP PdF k kH kHk kT kTk 2 22 2 1 11 )()( H H T T dP PdW dP PdF 1 11 )( T T dP PdF 1T 2 22 )( H H dP PdW 2H 四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 上式可改為：上式可改為： 由上式可見(jiàn)，只要將水力發(fā)電的水耗量微增率乘以某由上式可見(jiàn)，只要將水力發(fā)電的水耗量微增率乘以某 一

26、個(gè)待定的拉格朗日乘數(shù)一個(gè)待定的拉格朗日乘數(shù)2 2 ，就可將指導(dǎo)火力發(fā)電，就可將指導(dǎo)火力發(fā)電 設(shè)備設(shè)備(廠廠)之間負(fù)荷最優(yōu)分配的等耗量微增率準(zhǔn)則推廣之間負(fù)荷最優(yōu)分配的等耗量微增率準(zhǔn)則推廣 運(yùn)用于火力發(fā)電設(shè)備運(yùn)用于火力發(fā)電設(shè)備(廠廠)與水力發(fā)電設(shè)備與水力發(fā)電設(shè)備(廠廠)之間負(fù)之間負(fù) 荷的最優(yōu)分配。為此，需確定拉格朗日乘數(shù)荷的最優(yōu)分配。為此，需確定拉格朗日乘數(shù)2 2 。這。這 乘數(shù)為乘數(shù)為 221HT )( )( )( )( 22 11 222 111 2 H T HH TT PdW PdF dPPdW dPPdF 四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 式中分子、分母上的式中

27、分子、分母上的dPT1、dPH2之所以可相約，是由之所以可相約，是由 于問(wèn)題僅涉及增減同樣大小有功功率時(shí)火力或水力發(fā)于問(wèn)題僅涉及增減同樣大小有功功率時(shí)火力或水力發(fā) 電設(shè)備燃料或水耗量增減的多少。由式可見(jiàn)，如電設(shè)備燃料或水耗量增減的多少。由式可見(jiàn)，如F1的的 單位單位為為th，W2的單位為的單位為 ，則，則2 2的單位為的單位為 因此，這個(gè)拉格朗日乘數(shù)因此，這個(gè)拉格朗日乘數(shù)2 2實(shí)際上可看作是一個(gè)換實(shí)際上可看作是一個(gè)換 算系數(shù)算系數(shù). 既然既然2 2可看作換算系數(shù)，水力發(fā)電設(shè)備可看作換算系數(shù)，水力發(fā)電設(shè)備(廠廠)在一定時(shí)在一定時(shí) 間內(nèi)可消耗的水量越多，單位重量燃料可折換的水量間內(nèi)可消耗的水量越多

28、，單位重量燃料可折換的水量 就愈大，就愈大， 2 2從而從而2 2H2 H2也就愈小，按等耗量微增率準(zhǔn) 也就愈小，按等耗量微增率準(zhǔn) 則水力發(fā)電設(shè)備則水力發(fā)電設(shè)備(廠廠)應(yīng)分配的負(fù)荷也就愈大；反之，應(yīng)分配的負(fù)荷也就愈大；反之， 水力發(fā)電設(shè)備水力發(fā)電設(shè)備(廠廠)應(yīng)分配的負(fù)荷愈小。應(yīng)分配的負(fù)荷愈小。 hm / 3 3 /mt 五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正 網(wǎng)損修正的必要性網(wǎng)損修正的必要性 網(wǎng)絡(luò)上不同地點(diǎn)上的發(fā)電機(jī)在發(fā)電時(shí)，對(duì)網(wǎng)損網(wǎng)絡(luò)上不同地點(diǎn)上的發(fā)電機(jī)在發(fā)電時(shí)，對(duì)網(wǎng)損 的影響不同，也就是說(shuō)這些發(fā)電機(jī)即使有相同的影響不同，也就是說(shuō)這些發(fā)電機(jī)即使有相同 的發(fā)電功率，它們對(duì)負(fù)荷的貢獻(xiàn)也是不一樣的。

29、的發(fā)電功率，它們對(duì)負(fù)荷的貢獻(xiàn)也是不一樣的。 例如：例如： G1G2 P1P2 五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正 假設(shè)假設(shè)G1、G2煤耗曲線相同，煤耗曲線相同，P1P2，如果不考慮，如果不考慮 網(wǎng)損修正網(wǎng)損修正，則，則G1=G2=（P1+P2）/2最好，但是如最好，但是如 果考慮網(wǎng)損，則（果考慮網(wǎng)損，則（P1+P2）/2G1P1、P2G21x1時(shí)時(shí), , 逐漸下降；且當(dāng)逐漸下降；且當(dāng)xx時(shí)，時(shí)，PP g g =1 =1。因此。因此, , 電源電源g g引起的網(wǎng)損引起的網(wǎng)損PP愈大愈大, ,而其承擔(dān)的網(wǎng)而其承擔(dān)的網(wǎng) 損反而愈小，顯然不合理。損反而愈小，顯然不合理。 潮流跟蹤法潮流跟蹤法 而按電

30、流分?jǐn)倳r(shí)，電源而按電流分?jǐn)倳r(shí)，電源g g應(yīng)承擔(dān)的網(wǎng)損為：應(yīng)承擔(dān)的網(wǎng)損為： 這種情況下這種情況下,Pg,Pg與與PP同步增長(zhǎng)同步增長(zhǎng), ,從而使從而使 輸電線路用戶更關(guān)心整體網(wǎng)損的降低。輸電線路用戶更關(guān)心整體網(wǎng)損的降低。 潮流跟蹤法潮流跟蹤法 另一方面，如果按照電流的平方分?jǐn)偩W(wǎng)損，另一方面，如果按照電流的平方分?jǐn)偩W(wǎng)損， 不利于以整個(gè)電廠報(bào)價(jià)的發(fā)電公司，假如電不利于以整個(gè)電廠報(bào)價(jià)的發(fā)電公司，假如電 廠廠A電流為電流為IA，電廠，電廠B電流為電流為IB，這時(shí)候電廠，這時(shí)候電廠 A分?jǐn)偟木W(wǎng)損為分?jǐn)偟木W(wǎng)損為IA2/（IA2+ IB2），如果電廠），如果電廠A 拆分成兩個(gè)機(jī)組拆分成兩個(gè)機(jī)組IA1=IA2=

31、IA/2，則分?jǐn)偟木W(wǎng)損，則分?jǐn)偟木W(wǎng)損 為為2* （IA/2）2/（IA2+ IB2），小了），小了2倍。倍。 潮流跟蹤法潮流跟蹤法 如果如果P=P=(IA2+ IB2)R，則按電流平方分?jǐn)?，則按電流平方分?jǐn)?如果如果P=P=(IA+ IB)R，則按電流分?jǐn)?，則按電流分?jǐn)?但實(shí)際上但實(shí)際上P=P=(IA+ IB) 2R=(IA2+ 2IA IB +IB2)R 如此不同如此不同 各個(gè)方法計(jì)算的網(wǎng)損分?jǐn)偨Y(jié)果不會(huì)相同。各個(gè)方法計(jì)算的網(wǎng)損分?jǐn)偨Y(jié)果不會(huì)相同。 不同發(fā)電機(jī)組間的網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)不會(huì)一致。不同發(fā)電機(jī)組間的網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)不會(huì)一致。 在不同的負(fù)荷水平下，同一發(fā)電機(jī)組的網(wǎng)損在不同的負(fù)荷水平下，同一發(fā)電機(jī)組

32、的網(wǎng)損 分?jǐn)傁禂?shù)也不同。分?jǐn)傁禂?shù)也不同。 找出在一段時(shí)間（如一個(gè)月或一年）的發(fā)電找出在一段時(shí)間（如一個(gè)月或一年）的發(fā)電 機(jī)組的網(wǎng)損折算系數(shù)比較困難。機(jī)組的網(wǎng)損折算系數(shù)比較困難。 實(shí)際工作實(shí)際工作 用典型系統(tǒng)運(yùn)行方式計(jì)算網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)，進(jìn)用典型系統(tǒng)運(yùn)行方式計(jì)算網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)，進(jìn) 而計(jì)算網(wǎng)損折算系數(shù)，近似處理。而計(jì)算網(wǎng)損折算系數(shù)，近似處理。 實(shí)踐積累后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，近似計(jì)算。實(shí)踐積累后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，近似計(jì)算。 實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)進(jìn)而調(diào)整網(wǎng)損折算系實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)進(jìn)而調(diào)整網(wǎng)損折算系 數(shù)。數(shù)。 第八章第八章 電力市場(chǎng)下的機(jī)組檢修電力市場(chǎng)下的機(jī)組檢修 傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃管理方式傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組檢

33、修計(jì)劃管理方式 檢修計(jì)劃由系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一制定；檢修計(jì)劃由系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一制定； 基于系統(tǒng)可靠性要求或使系統(tǒng)總的運(yùn)行成本最小；基于系統(tǒng)可靠性要求或使系統(tǒng)總的運(yùn)行成本最??； 輸電設(shè)施檢修計(jì)劃作為機(jī)組檢修計(jì)劃的一個(gè)約束輸電設(shè)施檢修計(jì)劃作為機(jī)組檢修計(jì)劃的一個(gè)約束 條件或發(fā)電檢修和輸電檢修統(tǒng)一優(yōu)化。條件或發(fā)電檢修和輸電檢修統(tǒng)一優(yōu)化。 一、背景一、背景 電力市場(chǎng)化改革對(duì)發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)電力市場(chǎng)化改革對(duì)發(fā)電機(jī)組檢修計(jì) 劃的影響：劃的影響： 發(fā)電公司追求自身經(jīng)濟(jì)效益與系統(tǒng)安全性之發(fā)電公司追求自身經(jīng)濟(jì)效益與系統(tǒng)安全性之 間的沖突；間的沖突； 發(fā)電公司之間在安排檢修計(jì)劃上的博弈；發(fā)電公司之間在安排檢修計(jì)劃上的博弈

34、； 發(fā)電機(jī)組檢修與輸電設(shè)施檢修可能沖突。發(fā)電機(jī)組檢修與輸電設(shè)施檢修可能沖突。 一、背景一、背景 研究的意義：研究的意義： 從發(fā)電公司的角度看，如何制定合理的發(fā)電從發(fā)電公司的角度看，如何制定合理的發(fā)電 機(jī)組檢修計(jì)劃是發(fā)電公司最大化其市場(chǎng)收益機(jī)組檢修計(jì)劃是發(fā)電公司最大化其市場(chǎng)收益 的重要策略之一的重要策略之一 ； 從從ISO或監(jiān)管機(jī)構(gòu)的角度看，發(fā)電公司尤其是或監(jiān)管機(jī)構(gòu)的角度看，發(fā)電公司尤其是 大的發(fā)電公司的策略性檢修計(jì)劃可能危及系大的發(fā)電公司的策略性檢修計(jì)劃可能危及系 統(tǒng)的安全運(yùn)行或?qū)е率袌?chǎng)電價(jià)劇烈波動(dòng)，進(jìn)統(tǒng)的安全運(yùn)行或?qū)е率袌?chǎng)電價(jià)劇烈波動(dòng)，進(jìn) 而影響電力市場(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)。而影響電力市場(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)。

35、 電力市場(chǎng)環(huán)境下如何適當(dāng)確定發(fā)電機(jī)組檢修電力市場(chǎng)環(huán)境下如何適當(dāng)確定發(fā)電機(jī)組檢修 計(jì)劃以確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)計(jì)劃以確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，同時(shí) 保證對(duì)所有的發(fā)電公司公平？保證對(duì)所有的發(fā)電公司公平？ 一、背景一、背景 目前世界上已運(yùn)營(yíng)的電力市場(chǎng)中發(fā)目前世界上已運(yùn)營(yíng)的電力市場(chǎng)中發(fā) 電機(jī)組年度檢修計(jì)劃的做法：電機(jī)組年度檢修計(jì)劃的做法： 仍沿用傳統(tǒng)的方法，檢修計(jì)劃由運(yùn)行調(diào)度機(jī)仍沿用傳統(tǒng)的方法，檢修計(jì)劃由運(yùn)行調(diào)度機(jī) 構(gòu)或構(gòu)或ISO統(tǒng)一制定；統(tǒng)一制定； 由發(fā)電公司自主安排其所擁有的發(fā)電機(jī)組的由發(fā)電公司自主安排其所擁有的發(fā)電機(jī)組的 檢修計(jì)劃，然后由檢修計(jì)劃，然后由ISO根據(jù)系統(tǒng)的安全可靠根據(jù)系

36、統(tǒng)的安全可靠 性指標(biāo)，在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。性指標(biāo)，在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。 一、背景一、背景 電力市場(chǎng)環(huán)境下發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃電力市場(chǎng)環(huán)境下發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃 的安排可以分為兩個(gè)階段的安排可以分為兩個(gè)階段 ： 先由各個(gè)發(fā)電公司自行確定其所屬機(jī)組的檢 修計(jì)劃； 各發(fā)電公司將其機(jī)組的檢修計(jì)劃提交給ISO 校核，在必要時(shí)由ISO統(tǒng)一進(jìn)行協(xié)調(diào)或調(diào)整。 這樣就需要為ISO建立一套公平、簡(jiǎn)單、透 明，并能為所有發(fā)電公司所接受的機(jī)制以協(xié) 調(diào)或調(diào)整發(fā)電公司提交的檢修計(jì)劃, 確保電 力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。 一、背景一、背景 研究對(duì)象及目標(biāo)：研究對(duì)象及目標(biāo)： 以國(guó)內(nèi)外廣為采用的聯(lián)營(yíng)體模式、統(tǒng)一市場(chǎng) 清算價(jià)結(jié)算的現(xiàn)貨電力市場(chǎng)為

37、背景； 研究火電機(jī)組的年度檢修計(jì)劃； 目標(biāo)是使發(fā)電公司在檢修期間的收益損失最 小化，同時(shí)計(jì)及相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。 二、發(fā)電公司的最優(yōu)檢修策略二、發(fā)電公司的最優(yōu)檢修策略 檢修計(jì)劃決策所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)：檢修計(jì)劃決策所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)： 發(fā)電機(jī)組檢修決策提前相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間做出，電力 市場(chǎng)交易按小時(shí)或半小時(shí)拍賣(mài)和清除，需要估 計(jì)或預(yù)測(cè)未來(lái)的市場(chǎng)數(shù)據(jù)尤其是電價(jià)數(shù)據(jù)； 在此基礎(chǔ)上做出的檢修決策就不可避免地帶有 一定的風(fēng)險(xiǎn)； 理性的發(fā)電公司在制定發(fā)電機(jī)組檢修決策時(shí)必 須計(jì)及風(fēng)險(xiǎn)。 二、發(fā)電公司的最優(yōu)檢修策略二、發(fā)電公司的最優(yōu)檢修策略 基本假設(shè)： 發(fā)電機(jī)組的年度計(jì)劃?rùn)z修可以安排在每年1月1 日至12月31日中的任意時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，不能跨 年度； 不考慮事故檢修和臨時(shí)檢修； 不考慮輸電網(wǎng)絡(luò)約束和發(fā)電機(jī)組檢修與輸電網(wǎng) 絡(luò)檢修的協(xié)調(diào)問(wèn)題。 二、發(fā)電公司的最優(yōu)檢修策略二、發(fā)電公司的最優(yōu)檢修策略 意愿支付方案 基本原則： 為了維護(hù)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，所有的發(fā)電公司 均有責(zé)任接受ISO對(duì)其檢修計(jì)劃的調(diào)整； 因檢修計(jì)劃調(diào)整而給某個(gè)或某些發(fā)電公司造成的 收益損失應(yīng)由所有參與檢修的發(fā)電公司共同承擔(dān)。 三、發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃調(diào)整機(jī)制三、發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃調(diào)整機(jī)制 基本思路： ISO要求每個(gè)發(fā)電公司在提交發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃 的同時(shí)繳納維