基于能效竞争的我国电网节能减排调度(共6页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上基于能效竞争的我国电网节能减排调度周渝慧(北京交通大学电气工程学院电力系，北京)摘要：本文试图拓展电力系统调度的传统方法学，通过“节能调度”这一我国电网所面临的调度管理新目标，重建具有中国特色的、在中国能源新战略现实目标约束下，传承并创建基于能效的节能调度新方法，在外部节能减排和低碳经济体系中促进电网的市场化运营，进而独立创建中国电力工业市场化改革的新调度机制，挖掘我国电力工业绩效与能效的巨大潜力。关键词：电网;节能;效率;电力市场;独立系统调度中图分类号：F4076文献标识码：A文章编号：1003-2355(2009)01-0014-04我国政府在“十一五”规划中首

2、次提出节能约束性目标以来，中国电网开始实施调度规则的创新-节能调度。可以预见，未来我国电力系统还会在市场化改革环境中逐步走向购售电双边竟价这一更加体现国家能源供需平衡与电力可持续发展战略的独立系统调度的新规则。人工调度、经济调度、节能调度和分时段供需双边竞价后的独立系统调度这4个不同的电网调度阶段，分别象征着我国电力工业在计划经济、厂网分开的初级电力市场和未来竞争性电力市场等不同的电力管理体制下，市场机制在不同程度上改变着电网调度运行的模式。这一切集中表现出电力改革在各个发展阶段所呈现出来的调度原则的差异化，为我国电力系统提供了在不同的运营目标下系统供需平衡的新理念和新方法论，这一渐进式调度改

3、革理论和实践具有突出的中国电力系统运行方式特色，并受到世界能源与电力工业的广泛关注。1不同调度方式的目标设计和原则电力系统最优控制的总目标是提供优质、可靠的电能。保证电能质量的先决条件是有功功率和无功功率的平衡。总的原则是根据发电容量的大小、系统间转换功率的大小，通过潮流计算确定不同运行方式下的电力网络中各个节点的电压和支路功率的大小。我国现行电网调度是沿用“厂网分开”之前的年度计划方式，即由政府下达的各类机组的发电计划，确定机组的年度发电利用小时数，其分配原则是同类型机组的利用小时数大致相当。由此可以看出，我国电力系统调度的市场化演进将分为4大阶段：第一阶段，人工调度我国现行电力调度利用小时

4、大致相当。这是计划经济的产物，沿用至今。第二阶段，经济调度经济调度的优化目标是基于机组耗量特性的机组容量最优分配。采用的调度原则是等耗量微增率准则。第三阶段，节能减排调度节能减排调度的优化组合目标是降低电力生产与供应过程中的一切能源消耗和排放，基本原则是以能效高、排放低的机组作为优先排序和调度对象。第四阶段，电力市场竞价这是电力市场发展必然要过渡到的目标阶段。这一阶段的机组报价和供电成本构成上有本质的变化，这里的经济成本是包括社会环境成本的。电力市场竞价调度的基本原则是追求社会效益最大化，表现为环境友好、资源有效利用，其目标是经济成本最小，或者是其对偶问题-电力供需双方竞价利润最大化。2厂网分

5、开对实施经济调度的障碍经济调度是以煤耗最低为目标，按照等微增率法和协调方程式进行调度，其遵循的基本经济原则是保证全电网的供电成本最小。由此经济调度的优化目标函数是：其中，F。(PG。)表示某发电设备发出的有功功率P。所消耗的能源。目标函数的约束条件是有功功率必须保持平衡。就每个节点而言，其约束条件表现为：如果在保证备用并不计网损的前提下，整个系统的平衡方程应为：电源发出的有功功率P。无功功率和电压不等式约束可以表示为：经济调度是电网运行环节中比较科学的调度方法。但是厂网分开后，由于宏观经济高速增长导致电力短缺、电源投资主体多元化使分拆后的厂网之间必须履行长期供电合同等诸多市场因素，使原本的经济

6、调度已经从电网调度方式中淡出。首先从标的看，原经济调度是一种十分科学的调度技术，但却不见得是良好的交易模式。因为它的计量单位是一个物理量，不利于购售电双方在市场中运作，尤其是厂网分开后，交易双方需要严格执行购售电交易合同，交易媒介已经转化为合同量和货币量，继续推行经济调度就一定要完善其与市场相关的一系列配套管理对策-如交易合同短期兑现机制和风险转移的空间，否则这种调度方式在市场中的生命力就极其有限。从交易方式看，由单一煤耗指标决定的交易方式将不适合在市场中电力电量的灵活运作；不利于电力资源的合理配置，表现出电力交易的方式上-煤耗指标与长期合同模式上的矛盾和交易功能上的短缺。从系统优化看，经济调

7、度只是根据煤耗指标进行了技术上的优化，并未在容量分配上、在效益和制度上保证参与发电和购电的各方有公平合理的利益保障。从经营范围的角度看，经济调度的空间范围有相冲突的因素，因为区域电网与地方税收有行政区划、属地上的差异，这就很难得到地方电力和电网、地方政府等的支持。最后从外部成本的角度看，中国政府对电能实施严格的价格管制，还未将环境的外部成本通过价格政策的制定或未来的市场竞价传递到生产者和消费者，如果只以低煤耗作为优先调度的运行方式，其交易的生命力和竞争力自然就很有限，电网调度管理退回到按计划指标分配负荷的现状就在所难免。3节能调度的负荷分配原则与步骤3.1节能调度的法则从长远看，节能减排调度的

8、启动，是电力市场进化的一个必然阶段，它使得以运行小时数平均分配的“大锅饭”调度方式得以改观。节能调度的法则是对电网调度的机组容量要事先建立一个“合格栅栏”，这是进入发电排序的机组的目标容量判据-即在我国“十一五”规划节能20%的约束目标的实施过程中，关停10万kW及以下的纯凝式小火电机组，节能调度的前提是在调度前事先剔除这一类应关停的小火电机组，进行发电资格认证。3.2节能调度的机组排序原则我国实施的节能调度的4个步骤表现为：第一步火电机组发电容量许可的判据验证。这是执行国家关停10万kW以下火电机组政策的规定；第二步按减排指标排序。由于火力发电对环境的影响极大，所以电网调度需要考虑环保因素的

9、量化指标。很明显，燃煤的发电主要是SO2和CO2的排放。政府通过每千瓦时补助1厘钱控制SO2以激励发电企业建设脱硫设施，为此，节能调度规则之二是判断发电企业的脱硫装置是否正在运行；第三步节能调度的煤耗指标排序。根据对机组发电煤耗的等微增率进行负荷分配。即：式中：B-系统总煤量；B-第i个发电机组(企业)的运行耗量；Pgi-第i个发电机组(企业)的发电出力。第四步节能调度的机组组合是节能调度的主要内容和基本规则。按照机组类型进行节能调度排序：首先，可再生电源发电机组。水电优先、风电等可再生能源全调度或按照相关法规关于保证可再生发电量占全网总电量的一个固定百分比(如日本为20%)的调度规则；其中，

10、水电站的经济运行和机组组合通常按照等功率分配法，而不采用煤电的等微增率法分配负荷。其次，热电联产机组；第三，核电机组；第四，高效率、洁净煤机组：第五，燃气等调峰机组；第六，燃油机组。同类型火电机组在参与售电时，按机组的实测能耗水平由低到高排序。机组发电计划的形成是对调度机构在各省(区，市)负荷预测基础上考虑安全约束、机组启停损耗和跨网输送电联络线的容量及网损，依边际供电煤耗排序，从而制定出机组日前发电组合方案。3.3节能调度的负荷分配与优化节能调度的负荷分配与优化与前述的调度方式不同，第一个目的是通过多元化的机组排序，调度可再生电能，达到节能减排；其次，通过按照边际能效成本的方式，进行机组发电

11、排序和组合。具体的措施有下面几点。3.3.1以大代小节能调度电网节能调度的负荷分配方式主要有发电机组的“以大代小”原则。其主要调度原则是经过调度的容量审定而获准发电的节能机组多发电以取代小火电的发电指标，发电替代使得关停的小火电电厂职工能有一个被合理安置和转移的缓冲期。这是一种节能调度的管理创新而非电网的调度技术创新。3.3.2以煤耗的节能调度这是以发电机组的供电煤耗优化分配负荷的调度方式，也即按照等微增率的经济调度方式。节能调度的原则主要是对燃料消耗的节约。3.3.3发电权交易节能调度这一节能调度方式是对初级电力市场交易方式的一种创新。将所有发电商的年度发电计划，按节能减排的调度原则进行筛选

12、，不节能机组可以将自己拥有的发电指标进行交易，以获得绩效。这是一种在电力系统调度运营之外的一种电量指标交易与结算。我国电网调度经历的历程及相互间的逻辑关系如图1所示。很显然，调度方式的改变将会随着能源供求、电力技术和市场经济的变化而发生改变。4按边际能源效率排序的节能调度节能调度规则可以将电能的成本及其效率值合二为一，其竞价模型也有所不同。这是为了实现节能减排而在现行电价体系尚未完善的情况下做出的一种权宜性选择。4.1基于能效的电网调度模型毫无疑问，能效是电网节能调度的本质属性。能效调度规则既指出了节能调度目标函数的优化方向，又开拓了电力市场运营的一个新出发点，还将成为现阶段我国电网公开、公平

13、和公正调度的新的准线。为此，在t时刻电网节能调度的新目标函数如公式(3)所示。式中：B-电网节能调度盈利；p-机组申报有功电量价格；Ckjd Cem-机组发电成本和减排成本；-网内机组的年度平均节能率；Xi-第i机组发电量；Pi-笫i机组发电容量；Ri-电网备用容量；N-电网各类机组按节能调度排序后的机组组合；S-该电网电力供应侧统调机组排序总和。4.2发电边际能效成本这是电力市场运营下的竞价型节能调度的基准线。按照发电机组的边际能效成本竞价排序，而边际能效成本的模型为：边际能效成本一节能调度的机组组合的原则是按照发电边际能效成本由低到高逐级排序，其调度效果是节能环保的机组优先发电。4.3节能

14、调度算例某电力集团公司发电机组目前报价数据如表1所示。如果电同目前市场需求负荷为1400MW，24h运行，电量总需求为33600MWh。假设所调度的机组不参与调频、备用等辅助服务，厂用电具有共性而忽略不计。为此，将2种不同方式进行比较。4.3.1按报价调度若按照市场报价的调度原则，先调度报价低的机组，发电计划的排序为：G-E-A-C，而后面申报的B-F-D3个机组因报价偏高，排序靠后而不能发电。具体数据如表2所示。若按照报价低的原则调度，则小火电报价低而首先调度，而水电、风电机组没能发电。4.3.2按边际能效成本调度若按照能效优先的原则，则机组发电计划中，G为火电机组，容量不符合“合格栅栏”，

15、属于关停范围，所以不参与节能调度；B为强迫运行水电机组，F为风电机组，A为联合循环燃气系统，其发电效率可达到50%-60%。根据节能调度的排序原则，首先考虑风电机组F，所以，机组排序为：F-B-A-E-D-C。具体数据如表3所示。节能量：(1)因“以大带小”发电权交易日节能：2280tce：(2)可再生能源发电5000MWh，日节能1600tce；(3)因节能调度的机组组合减少燃煤发电量：()=8540MWh，日节能2732.8tce。总共日节能：6612.8tce。减排CO2：按OECD数据：日减排4332tCO2。很显然，按照申报价格看，A机组是报价相对高的机组，按照一般市场边际成本排序的方法，像A类能源效率高的机组因为报价相对高而失去发电机会。所以，在电力市场竞价尚未规范时，节能调度是实现电力工业市场运作和节能减排的重要措施。5关于我国节能调度实施节能调度的基本规则是发电机组节能减排顺序调度原则和按边际能效成本的机组组合原则。这2个原则将电能的物理量调度转化为节能市场交易，这是一项重要的制度创新，它将促进电力交易的市场化进程，也将为我国的电能综合资源规划提供有效的模型和方法论。参考文献：1课题组.中国可持续能源M.北京:科学出版社,2008.2王庆一.能源词典M.北京:中国石化出版社,2005.3雷铭.电力网降损节能手册M.北京:中国电力出版社,2005.专心-专注-专业