火力發(fā)電廠機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行的方法與措施

1、 機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行 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)運行發(fā)電廠及電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行 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)組檢修計劃優(yōu)化機(jī)組檢修計劃優(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)運行涉及電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)態(tài)運行機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行涉及電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)態(tài)運行 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，亦即保證正常、穩(wěn)態(tài)運 行時的行時的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性問題。問題。 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。衡量運行經(jīng)濟(jì)性的主要指波形畸變率表示。衡量運行經(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)荷的變動和調(diào)整控制一、有功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制 負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線 實際的負(fù)荷曲線由三種負(fù)荷所實際的負(fù)荷曲線由三種負(fù)荷所 構(gòu)成。構(gòu)成。 第一種負(fù)荷變動幅度很小、周第一種負(fù)荷變動幅度很小、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)，無法預(yù)測。很強(qiáng)，無法預(yù)測。 第二種負(fù)荷變動幅度較大、周第二種負(fù)荷變動幅度較大、周 期也較長（期也較長（1010秒至秒至3 3分分）。）。 第三種負(fù)荷變動幅度最大、周第三種負(fù)荷變動幅度最大、周 期也最長（期也最長（3 3分以上），它反分以上），它反 映了負(fù)荷的變動趨勢。這種負(fù)映了負(fù)荷的變動趨勢。這種負(fù) 荷能

4、夠預(yù)測。荷能夠預(yù)測。 一、有功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制一、有功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制 負(fù)荷調(diào)整控制負(fù)荷調(diào)整控制 針對三種負(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，針對第一種負(fù)荷變動引起的一次調(diào)整也稱為一次調(diào)頻，針對第一種負(fù)荷變動引起的 頻率變化，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器自動動作承擔(dān)。一次調(diào)頻率變化，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器自動動作承擔(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，針對第二種負(fù)荷變動引起的二次調(diào)整也稱為二次調(diào)頻，針對第二種負(fù)荷變動引起的 頻率變化，由發(fā)

5、電機(jī)組的調(diào)頻器手動或自動動作承擔(dān)。頻率變化，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器手動或自動動作承擔(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?，F(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)整針對第三種負(fù)荷變動引起的頻率變化，也就是三次調(diào)整針對第三種負(fù)荷變動引起的頻率變化，也就是 日常所說的發(fā)電計劃，三次調(diào)整主要考慮安全和經(jīng)濟(jì)。日常所說的發(fā)電計劃，三次調(diào)整主要考慮安全和經(jīng)濟(jì)。 一、有

6、功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制一、有功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制 發(fā)電控制 （一、二次調(diào)頻） 發(fā)電計劃 （三次調(diào)頻） G G G G 實際負(fù)荷 預(yù)計負(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)測二、負(fù)荷預(yù)測 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)報值，預(yù)測負(fù)荷的形態(tài)，天氣，事件等的預(yù)報值，預(yù)測負(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)測分類：負(fù)荷預(yù)測分為系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測負(fù)荷預(yù)測分類：負(fù)荷預(yù)測分為系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測 和母線負(fù)荷預(yù)測，系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測按周期又有和母線負(fù)荷預(yù)測，系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測按周期又有 超短期、短期

7、、中期和長期之分。超短期、短期、中期和長期之分。 負(fù)荷經(jīng)常隨機(jī)波動。負(fù)荷經(jīng)常隨機(jī)波動。 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)測二、負(fù)荷預(yù)測 超短期負(fù)荷預(yù)測用于質(zhì)量控制需超短期負(fù)荷預(yù)測用于質(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， 使用對象是調(diào)度員。使用對象是調(diào)度員。 短期負(fù)荷預(yù)測主要用于火電分配、水火電協(xié)調(diào)、短期負(fù)荷預(yù)測主要

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

9、、負(fù)荷預(yù)測二、負(fù)荷預(yù)測 負(fù)荷預(yù)測的精度負(fù)荷預(yù)測的精度 首先決定于對具體電力系統(tǒng)負(fù)荷變化規(guī)律的掌首先決定于對具體電力系統(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： 國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展國民經(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)測二、負(fù)荷預(yù)測 負(fù)荷預(yù)測流程負(fù)荷預(yù)測流程 P t P t . . . （歷史負(fù)荷）（歷史負(fù)荷） 負(fù)荷預(yù) 測算法 降雨、 氣溫. P t （預(yù)測負(fù)荷）（預(yù)測負(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 按投入時間分：按投

10、入時間分： 熱備用：運轉(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：未運轉(zhuǎn)的、但能隨時啟動的發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的冷備用：未運轉(zhuǎn)的、但能隨時啟動的發(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)荷短時波動、一日內(nèi)計劃外的負(fù)荷增負(fù)荷備用：適應(yīng)負(fù)荷短時波動、一日內(nèi)計劃外的負(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( (有時不設(shè)有時不設(shè)) )備用。備用。 國民經(jīng)濟(jì)備用：計及負(fù)荷超計劃增長而設(shè)，一般為最大國民經(jīng)濟(jì)備用：計及負(fù)荷超計劃增長而設(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、線上某一點縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值， 即單位時間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比稱比耗量即單位時間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比稱比耗量 。顯。顯 然，比耗量實際是原點和耗量特性曲線上某一點連線的然，比耗量實際是原點和耗量特性曲線上某一點連線的 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，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，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切線的斜率稱耗量耗量微增率：耗量特性曲線上某一點切線的斜率稱耗量 微增率微增率 。耗量微增率是單位時間內(nèi)輸入能量微增量與。耗量微增率是單位時間內(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。 對于一臺機(jī)組，比耗量曲線和耗量微增率曲線的交點是對于一臺機(jī)組，比耗量曲線和耗量微增率曲線的交點是 單臺發(fā)電機(jī)效率最高的點。單臺發(fā)電機(jī)效率最高的點。 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束 條件條件 F b 0 P 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(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)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束 條件條件 bi F = b F 三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束三、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(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)： 問題的簡化問題的簡化 略去不等式約束略去不等式約束 僅有兩臺機(jī)組僅有兩臺機(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 原問題變成求原問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 問題轉(zhuǎn)化為無約束極值問題，問題轉(zhuǎn)化為無約束極值問題，稱為拉格朗日乘數(shù)。稱為拉格朗日乘數(shù)。 當(dāng)然，天下沒有白吃的午餐，去掉了一個等式約束，當(dāng)然，天下沒有白吃的午餐，去掉了一個等式約束， 但增加了一個變量但增加了一個變量 極值條件：極值條件： 展開：展開： ; 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時的耗量微增率時的耗量微增率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 對于這個簡單問題，可以用作圖法求解。設(shè)上圖中線對于這個簡單問題，可以用作圖法求解。設(shè)上圖中線 段段OO的長度等于負(fù)荷功率的長度等于負(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為原點作出機(jī)組為原點作出機(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)上任取一點顯然，在橫坐標(biāo)上任取一點A A，都有，都有OA+AO=OO， 即即PG1 +PG1= PLD 。因此，橫坐標(biāo)上的每一點都表示。因此，橫坐標(biāo)上的每一點都表示 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。 如過如過A A點作垂線分別交于兩機(jī)組耗量特性曲線的點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，點，

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?？偟娜剂舷牧?。 由此可見，只要在由此可見，只要在OO上找到一點，通過它所作垂線上找到一點，通過它所作垂線 與兩耗量特性曲線的交點距離為最短，則該點所對應(yīng)與兩耗量特性曲線的交點距離為最短，則該點所對應(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 圖中的圖中的點點A 就是這樣的點，通過就是這樣的點，通過A點所作垂線與點所作垂線與 兩特性曲線的交點為兩特性曲線的交點為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點的切線與曲線點的切線與曲線2在在B2點點 的切線相互平行。耗量曲線在某點的斜率即是該點的的切線相互平行。耗量曲線在某點的斜率即是該點的 耗量微增率。由此可得結(jié)論：負(fù)荷在兩臺機(jī)組間分配耗量微增率。由此可得結(jié)論：負(fù)荷在兩臺機(jī)組間分配 時，如它們的燃料消耗微增率相等時，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 對于不等式約束，可以使用對于不等式約束，可以使用kuhn-Tucker條件條件 解決。解決。 關(guān)于電壓和無功的約束，與有功功率負(fù)荷分配關(guān)于電壓和無功的約束，與有功功率負(fù)荷分配 沒有直接關(guān)系，省略。沒有直接關(guān)系，省略。 對于發(fā)電設(shè)備有功輸出功率的約束，當(dāng)發(fā)生越對于發(fā)電設(shè)備有功輸出功率的約束，當(dāng)發(fā)生越 限時。將發(fā)電設(shè)備有功輸出功率固定在邊界上。限時。將發(fā)電設(shè)備有功輸出功率固定在邊界上。 計算步驟：計算步驟： 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)則的推廣運用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運用 公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)： 問題的簡化問題的簡化 略去不等式約束略去不等式約束 僅有一臺火力發(fā)電單元和一臺水力發(fā)電單元僅有一臺火力發(fā)電單元和一臺水力發(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)則的推廣運用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運用 K2為水力發(fā)電設(shè)備為水力發(fā)電設(shè)備2在在0到到時間內(nèi)時間內(nèi) 規(guī)定消耗的水量。規(guī)定消耗的水量。 將

23、將0到到時間分成時間分成t個時段：個時段： 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)則的推廣運用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運用 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、展開展開 ; 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)則的推廣運用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運用 一共（一共（3t+1）個獨立方程，變量也是（）個獨立方程，變量也是（3t+1）個，可）個，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)則的推廣運用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運用 上式可改為：上式可改為： 由上式可見，只要將水力發(fā)電的水耗量微增率乘以某由上式可見，只要將水力發(fā)電的水耗量微增率乘以某 一

26、個待定的拉格朗日乘數(shù)一個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 運用于火力發(fā)電設(shè)備運用于火力發(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)則的推廣運用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運用 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 于問題僅涉及增減同樣大小有功功率時火力或水力發(fā)于問題僅涉及增減同樣大小有功功率時火力或水力發(fā) 電設(shè)備燃料或水耗量增減的多少。由式可見，如電設(shè)備燃料或水耗量增減的多少。由式可見，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，這個拉格朗日乘數(shù)因此，這個拉格朗日乘數(shù)2 2實際上可看作是一個換實際上可看作是一個換 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)在一定時在一定時 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)上不同地點上的發(fā)電機(jī)在發(fā)電時，對網(wǎng)損網(wǎng)絡(luò)上不同地點上的發(fā)電機(jī)在發(fā)電時，對網(wǎng)損 的影響不同，也就是說這些發(fā)電機(jī)即使有相同的影響不同，也就是說這些發(fā)電機(jī)即使有相同 的發(fā)電功率，它們對負(fù)荷的貢獻(xiàn)也是不一樣的。

29、的發(fā)電功率，它們對負(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時時, , 逐漸下降；且當(dāng)逐漸下降；且當(dāng)xx時，時，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，電源而按電流分?jǐn)倳r，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同步增長同步增長, ,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， 不利于以整個電廠報價的發(fā)電公司，假如電不利于以整個電廠報價的發(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，這時候電廠，這時候電廠 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 拆分成兩個機(jī)組拆分成兩個機(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)偅瑒t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)?但實際上但實際上P=P=(IA+ IB) 2R=(IA2+ 2IA IB +IB2)R 如此不同如此不同 各個方法計算的網(wǎng)損分?jǐn)偨Y(jié)果不會相同。各個方法計算的網(wǎng)損分?jǐn)偨Y(jié)果不會相同。 不同發(fā)電機(jī)組間的網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)不會一致。不同發(fā)電機(jī)組間的網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)不會一致。 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。 找出在一段時間（如一個月或一年）的發(fā)電找出在一段時間（如一個月或一年）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。 實際工作實際工作 用典型系統(tǒng)運行方式計算網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)，進(jìn)用典型系統(tǒng)運行方式計算網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)，進(jìn) 而計算網(wǎng)損折算系數(shù)，近似處理。而計算網(wǎng)損折算系數(shù)，近似處理。 實踐積累后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，近似計算。實踐積累后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，近似計算。 實時調(diào)整網(wǎng)損分?jǐn)傁禂?shù)進(jìn)而調(diào)整網(wǎng)損折算系實時調(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 電力市場下的機(jī)組檢修電力市場下的機(jī)組檢修 傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組檢修計劃管理方式傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組檢

33、修計劃管理方式 檢修計劃由系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)一制定；檢修計劃由系統(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)總的運行成本最??；基于系統(tǒng)可靠性要求或使系統(tǒng)總的運行成本最?。?輸電設(shè)施檢修計劃作為機(jī)組檢修計劃的一個約束輸電設(shè)施檢修計劃作為機(jī)組檢修計劃的一個約束 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 電力市場化改革對發(fā)電機(jī)組檢修計電力市場化改革對發(fā)電機(jī)組檢修計 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劃上的博弈；發(fā)電公司之間在安排檢修計劃上的博弈

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)組檢修計劃是發(fā)電公司最大化其市場收益機(jī)組檢修計劃是發(fā)電公司最大化其市場收益 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劃可能危及系大的發(fā)電公司的策略性檢修計劃可能危及系 統(tǒng)的安全運行或?qū)е率袌鲭妰r劇烈波動，進(jìn)統(tǒng)的安全運行或?qū)е率袌鲭妰r劇烈波動，進(jìn) 而影響電力市場的正常運營。而影響電力市場的正常運營。

35、 電力市場環(huán)境下如何適當(dāng)確定發(fā)電機(jī)組檢修電力市場環(huán)境下如何適當(dāng)確定發(fā)電機(jī)組檢修 計劃以確保電力系統(tǒng)的安全可靠運行，同時計劃以確保電力系統(tǒng)的安全可靠運行，同時 保證對所有的發(fā)電公司公平？保證對所有的發(fā)電公司公平？ 一、背景一、背景 目前世界上已運營的電力市場中發(fā)目前世界上已運營的電力市場中發(fā) 電機(jī)組年度檢修計劃的做法：電機(jī)組年度檢修計劃的做法： 仍沿用傳統(tǒng)的方法，檢修計劃由運行調(diào)度機(jī)仍沿用傳統(tǒng)的方法，檢修計劃由運行調(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 檢修計劃，然后由檢修計劃，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)，在需要時進(jìn)行調(diào)整。性指標(biāo)，在需要時進(jìn)行調(diào)整。 一、背景一、背景 電力市場環(huán)境下發(fā)電機(jī)組檢修計劃電力市場環(huán)境下發(fā)電機(jī)組檢修計劃 的安排可以分為兩個階段的安排可以分為兩個階段 ： 先由各個發(fā)電公司自行確定其所屬機(jī)組的檢 修計劃； 各發(fā)電公司將其機(jī)組的檢修計劃提交給ISO 校核，在必要時由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劃, 確保電 力系統(tǒng)的安全可靠運行。 一、背景一、背景 研究對象及目標(biāo)：研究對象及目標(biāo)： 以國內(nèi)外廣為采用的聯(lián)營體模式、統(tǒng)一市場 清算價結(jié)算的現(xiàn)貨電力市場為

37、背景； 研究火電機(jī)組的年度檢修計劃； 目標(biāo)是使發(fā)電公司在檢修期間的收益損失最 小化，同時計及相關(guān)的風(fēng)險。 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 檢修計劃決策所面對的風(fēng)險：檢修計劃決策所面對的風(fēng)險： 發(fā)電機(jī)組檢修決策提前相當(dāng)長時間做出，電力 市場交易按小時或半小時拍賣和清除，需要估 計或預(yù)測未來的市場數(shù)據(jù)尤其是電價數(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； 理性的發(fā)電公司在制定發(fā)電機(jī)組檢修決策時必 須計及風(fēng)險。 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)組的年度計劃檢修可以安排在每年1月1 日至12月31日中的任意時間段內(nèi)進(jìn)行，不能跨 年度； 不考慮事故檢修和臨時檢修； 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)的安全可靠運行，所有的發(fā)電公司 均有責(zé)任接受ISO對其檢修計劃的調(diào)整； 因檢修計劃調(diào)整而給某個或某些發(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)組檢修計劃調(diào)整機(jī)制三、發(fā)電機(jī)組檢修計劃調(diào)整機(jī)制 基本思路： ISO要求每個發(fā)電公司在提交發(fā)電機(jī)組檢修計劃 的同時繳納維