电源规划

电力系统电源规划研究 引言 在传统的电力工业中, 电源规划的是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。它主要确定何时在何处投建何种类型多大容量的发电机组。近年来, 随着国内外电力市场化的发展, 电源规划中的环保问题、调峰问题、不确定因素、电源电网联合规划、分布式发电方式、评价体系以及多投资主体之间的协调问题日益突出。本质上,电源规划是一个包含多变量、多条件、多目标、多阶段的非线性动态优化问题。因此, 有必要对电源规划的现状和发展方向进行研究。 1 电力系统电源规划所面临的问题 1.1 电力环保 电力系统的环境保护是制订电力行业可持续发展战略的关键。电源规划不仅涉及烟气、灰、渣和核幅射等环境问题, 还可能加重煤炭产区水土流失和土地荒漠化等问题。日益高涨的环保意识,越来越影响到电源规划工作。虽然环保规划已经纳入我国电力发展规划中,但始终未与电力发展规划各个方面紧密结合, 还未形成完善的结合环境保护的电力规划模型。 1.2 调峰问题 我国目前的电力系统中的负荷率趋于下降, 系统负荷峰谷差逐年增大,系统调峰问题越来越突出, 往往出现调峰容量不足、低谷容量剩余的局面。不仅严重影响了电力系统的供电质量及经济效益, 也给国民经济带来很大损失。从电力系统的安全、经济运行和在市场经济条件下更好的为用户提供可靠、优质的电能等方面考虑,人们对调峰电源提出了更高要求。研究电网调峰电源规划, 解决远景的调峰问题已成为电力发展的重要组成部分。调峰电源建设方案应考虑多种未来可能的情况。 1.3 不确定因素 电源规划会受外部环境不断变化的影响。电力需求的变化,酸雨、温室效应等问题日益突出,电源规划时必须考虑这些因素。因此,电源规划问题要综合考虑经济性、可靠性、环保等多因素及其协调问题。另外煤炭资源的减少,政治经济形势的变化都会影响燃料价格。电力需求的变化、环保法规都会使电源规划的外部环境的不确定性加剧。 为了处理电价、燃料价格、负荷增长率和利润率的不确定性问题, 世界各地的专家与学者先后提出了模糊集、随机动态规划等很多方法。在电力市场环境下, 监管政策的变化以及其他竞争对手发电投资的威胁, 且这些对手的发电投资规模和投资时间也是不确定的。因此, 投资者在制定发电投资决策时, 如何适当计及这些不确定性因素的影响就成为亟待解决的重要问题。对于短期变化要增加鲁棒性。 2 电力系统电源规划的解决方案 2.1 电源电网联合规划 传统的电源规划通常采用按发电机组优化的数学模型, 即假定电力系统全 部电力负荷与所有发电机组都集中在一个节点上。显然,这种规划方法只适用于那些输电网络强健,可以满足任意电源扩建方案,而不需要考虑线路扩建问题的系统。 20世纪90年代以后, 电源的地理分布与输电线路造价问题渐渐受到了重视, 由此产生了广义电源点的概念, 它将与扩建新机组相关的新线路造价添加到机 组造价中。此后, 电源与输电线路联合规划的模型与算法得到进一步发展。 2.2 分布式发电方式 分布式发电是指功率不等,模块式分布在负荷附近的环保发电设施,能够经济、高效、可靠地发电。它以资源和环境效益最大化、以能源利用效率最优化确定方式和容量的新型能源系统。分布式发电的引入会影响到配电网的节点电压、线路潮流、短路电流、网络可靠性等多方面, 其影响程度与其位置和容量密切相关。。因此必须合理选择分布式发电的位置和容量。 近几年有许多文献就有关分布式发电的规划问题进行了研究, 分布式发电 在系统中的分布具有很强的不确定性, 随着分布式发电的种类和规模的多样化,它们不同的运行特征对整个系统的影响是极不相同的。如何建立适当的简化模型,是含分布式发电配电网规划必须考虑的重要问题。 3 电力系统电源规划方案选择 3.1 投资决策 电力行业的市场化改革使发电投资决策目标和方法发生了很大改变。电力市场环境下的发电投资决策与传统体制下电源规划方法的主要区别在于: (1) 投 资决策目标由最小化整个系统的总成本转变为投资者的投资收益最大化;(2) 投资者在进行投资决策时需要考虑市场中其他发电投资者的竞争;(3) 投资者将面对比传统体制下更多的不确定性因素以及由此而带来的各种风险。 目前,针对电力市场环境下的发电投资决策问题, 国内外研究者提出的方法大体归为三大类: (1)基于传统优化算法的方法; (2) 基于实物期权理论的方法;(3) 基于博弈论的方法。 到目前为止, 虽然就电力市场环境下的发电投资问题的研究已经取得了一 些成果, 但是对于在发电投资决策中如何适当计及各种不确定性因素的影响以 及如何评估其他投资者的竞争影响等问题研究得相当初步, 还需要进行深入的 研究。 3.2 方案评估 电源规划方案的评估主要包括经济性、可靠性和灵活性等多方面内容。经济性充分体现在投资决策中。灵活性主要反映了规划方案对于各种不确定因素的适应程度。可靠性研究在系统工程中具有很重要的地位, 它是决定系统性能好坏的标准之一。电源规划的可靠性计算是对发电容量是否满足负荷需求进行判断, 为规划方案和检修计划的安排提供重要的参考依据。可靠性分析的方法有解析法和模拟法两大类。 解析法易于理解, 在给定的简化假设条件下, 一般可求得正确的结果。但是, 当系统增加元件或发生变化时, 计算量将呈指数增长。 模拟法是一种非常灵活的方法, 且对于处理某些问题可能是唯一可行的方法。它的缺点是由于具有明显的统计性质, 计算结果不够精确且计算非常费时 间。 可靠性分析的算法流程主要包括机组检修安排、生产模拟和可靠性指标计算等内容。 3.3 检修计划 电力市场中, 发电公司与调度部门在机组检修安排问题上的矛盾日益凸显 出来。一方面, 发电公司追求自身利益最大化是市场的客观规律, 因此发电公司希望尽可能将机组检修工作安排在负荷低谷、电价水平低的时间段内进行, 以期较小的电量收益损失; 另一方面, 调度部门需要对机组的检修进行统一调度安排, 以保证系统在任何时刻都有充足的备用, 确保系统安全。这需要对发电公司所申报的检修计划进行调整, 如何同时保证系统可靠性和保证调度公平性是一 个亟待解决的问题。 3.4 生产模拟 生产模拟可分为随机生产模拟和确定生产模拟两类。随机生产模拟描述了电力系统的生产过程, 使生产成本的估算更加合理准确。具有计算速度快、占用储存容量小等特点。 3.5 可靠性指标计算 在实际规划时, 一般参考每万千瓦时对应的国内生产总值给出停电损 失费用, 这种方法比较粗略。对于停电损失估算, 。如何切合电网的实际情况, 采用适当的方法来进行停电损失的估算, 还需要进一步研究。 4 结束语 随着电力市场机制的引入, 人们对电源规划提出了新的要求, 必须考虑大 量的新因素。根据当前的研究现状和发展方向, 电力市场下的电源规划需要进一步解决以下几个方面问题: (1) 环保问题、调峰问题、不确定因素、电源电网联合规划和分布式发电方式等新问题在电源规划中的处理策略。 (2) 在投资决策方面, 实物期权理论为投资者提供了一种比较独特和科学 的辅助决策工具。。到目前为止, 期权博弈理论的研究尚处于起步阶段, 要达到实用的程度尚需要做大量的研究工作。 此外, 电源规划的机制是电源规划市场化的一个亟待解决的重要问题, 需 要对电源规划的市场投资决策机制进行深入研究。 (3) 电源规划评价体系的研究。由于电力市场中的大量不确定性因素, 发电投资日趋分散化和多元化,有必要建立恰当的评估体系, 来兼顾电力市场的效率与稳定和国家能源发展的整体利益。目前针对电源规划方案的评价指标不够完善, 生产模拟的场景选择在数量与计算速度之间难以协调, 后评估体系的建立有待 于进一步研究。 参考文献 [1]王锡凡. 电力系统优化规划[M].北京:水利电力出版社,1990. [2]余欣梅, 熊信艮, 吴耀武, 等电力系统调峰电源规划优化模型探讨及其应用[J].中国电力,2003,36(1):48- 51. [3]罗刚, 乞建勋.对目前电力系统规划研究的思考[J] . 现代电力, 2002, 19( 2) : 83- 89.