等微增率經(jīng)濟(jì)調(diào)度低頻

1954年，上海電力成立中心調(diào)度機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，對電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度予以高度重視。1956年便開始將各電廠按煤耗等微增率經(jīng)濟(jì)調(diào)度?！按筌S進(jìn)”時期，由于電力緊張，機(jī)組全部滿發(fā)，夜晚低谷時停機(jī)維修都難以安排，經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作由此中斷。

60年代初，國民經(jīng)濟(jì)開始調(diào)整，電力緊張局面趨于緩和，于是開始按機(jī)組煤耗等微增率安排日調(diào)度計劃。1963年華東電業(yè)管理局總調(diào)度所正式運轉(zhuǎn)后，對望亭發(fā)電廠和上海地區(qū)直屬電廠按煤耗等微增率經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)一步又有發(fā)展，運行方式專業(yè)人員每天編制各電廠煤耗微增率及出力匯總表，調(diào)度值班人員據(jù)此調(diào)整各電廠出力。“文化大革命”開始后，經(jīng)濟(jì)調(diào)度被迫中斷。1979年，系統(tǒng)頻率逐步恢復(fù)正常，經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作又重新恢復(fù)，楊樹浦、閘北、吳涇、閔行、南市等直屬電廠開始按煤耗等微增率調(diào)度。1980年又有金山、高橋2家自備電廠參加煤耗等微增率調(diào)度。

1984年底，在煤炭供應(yīng)不足而用電急劇增加的情況下，華東電網(wǎng)各省、市開始各自實行承包燃料、發(fā)電、用電的“三包干”辦法，由華東電業(yè)管理局總調(diào)度所管理各省、市間聯(lián)絡(luò)線交換功率和電量，經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作實際上也已經(jīng)中斷。1986年上海市電力工業(yè)局中心調(diào)度所成立后，采取10千瓦及以上大機(jī)組滿發(fā)。高壓中、小型機(jī)組二班制調(diào)峰，節(jié)假日、電網(wǎng)低谷或輕負(fù)荷時將部分中、低壓機(jī)組停運等措施甚至將12.5萬千瓦燃煤機(jī)組也實行二班制調(diào)峰運行，盡可能使30萬千瓦以上的高效大機(jī)組運行，努力提高高壓大機(jī)組的發(fā)電比，并對大機(jī)組實行優(yōu)化管理，1995年高壓發(fā)電比達(dá)到98.7%，從而降低整個電網(wǎng)的供電煤耗。與此同時，調(diào)度人員對各電廠出力調(diào)整時，亦長期按供電煤耗排序進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)電。90年代中期，閘電燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠4臺燃?xì)廨啓C(jī)投運后，考慮到供電煤耗與燃料價格因素等原因，則按供電成本排序進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)電。1998年，國家電力公司指定上海市電力公司作為電力市場試點單位之一，上海電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度又向更高的一個層次發(fā)展，并為此作了不懈的努力，直到1999年底才進(jìn)入試運轉(zhuǎn)。2100433B

燃料消耗微增率表示鍋爐負(fù)荷每增加1t/h，燃料消耗的增加值。即每增加單位功率時煤耗量的變化率，微增煤耗率是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和電廠機(jī)組間經(jīng)濟(jì)調(diào)度的最基本的指標(biāo)。微增煤耗率為計算公式為：dB/dP，其中B為鍋爐燃料消耗量（kg/h），P為機(jī)組電功率（MW）。

在正常負(fù)荷范圍內(nèi)，微增率是隨著負(fù)荷的增加而變大的。數(shù)學(xué)推理證明，當(dāng)每臺鍋爐的燃料消耗量微增率相同時。全廠的燃料消耗量為最小。

在實際水電站調(diào)度計算過程中,是把計算期劃分為若干個時段進(jìn)行的,對中長期調(diào)度,一般時段為月或旬,各種輸入資料,如徑流,系統(tǒng)負(fù)荷等,是以時段為單位的平均值,所計算的各電站的動能參數(shù),也是以時段為單位的平均值.因此,根據(jù)電力系統(tǒng)中長期運行調(diào)度的特點,尋求合理可行的求解策略,使得系統(tǒng)在等相對增率原則指導(dǎo)下,尋求系統(tǒng)在滿足各種約束的條件下最優(yōu)的調(diào)度方案,無疑具有重要的意義.在(13)式中,對每水電站而言,表達(dá)式的分母和分子的第一項是確定的,而分子的后兩項是待求參量.有表達(dá)式子結(jié)構(gòu)可知,若電站蓄水狀態(tài),則分母部分增大,對應(yīng)值減小;若電站處于供水狀態(tài),則分母部分減小,對應(yīng)值增大.因此,在應(yīng)用等相對微增率的過程中,可按如下過程安排系統(tǒng)水電站供蓄水:各水電站按天然入庫流量,計算相對增率:將上述各按大小排序,找最小的和最大的,對應(yīng)的電站編號分別為;取水庫的工作流量為決策變量,按一定的控制步長,增大電站的供水量和增大電站的蓄水量,同時要滿足系統(tǒng)電站的各種約束條件;按式(13)重新計算各電站,并重復(fù)b步驟;直到各電站在滿足各約束條件下趨于最大程度的一致.得到系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)度決策.a.按照上述原則,對當(dāng)前時段而言,可合理安排各水電站供,蓄水決策,使時段末滿足等相對增率原則;b.對實際調(diào)度過程而言,計算期是劃分為若干時段的進(jìn)行的,因此時段的初末能保持各電站相對增率一致,本時段內(nèi)各時刻可視為近似一致.

根據(jù)變分學(xué)中關(guān)于求多個未知函數(shù)極值的原理,在未知函數(shù)連續(xù)且具有連續(xù)導(dǎo)數(shù)的條件下有如下尤拉方程式:以下是對(5)式的推導(dǎo)求解過程.在此推導(dǎo)過程中,為了說明方便,有如下假設(shè):a.__梯級水電站間均為間斷式銜接;b._基于電力系統(tǒng)中長期調(diào)度,不考慮電站間水流流達(dá)時間問題;c.基于電力系統(tǒng)中長期調(diào)度,各時段水頭與流量互不影響.取分別表示梯級第座水電站的工作流量和天然入庫流量(或區(qū)間流量.則:由可得:則:其中,表示虛擬火電廠微增率,表示水電站能效系數(shù);從(8)式可知,梯級系統(tǒng)中電站蓄水量的變化會影響本電站和其下游電站的出力;將(7)和(8)代入(5)式即:整理可得:用,分別表示虛擬火電廠和第座水電廠的相對增率,則系統(tǒng)中個水電站最優(yōu)調(diào)度線滿足等相對增率原則:對此微分方程組的積分求解,從原則上看,可以求得系統(tǒng)中各水電站水庫的最優(yōu)調(diào)度過程,使得系統(tǒng)的耗煤量最小.但是,由于蘊含在此微分方程中的天然流量過程線;水電站動力設(shè)備及其水庫的動力特性;火電廠的經(jīng)濟(jì)特性和電力系統(tǒng)負(fù)荷等,都難以用簡單的解析式表示出來,而且即使近似表示出來,那么得到的方程結(jié)構(gòu)也將十分復(fù)雜而無法求解.因此,需要對此結(jié)果進(jìn)行分析,推求易求解的等價方程.由上述可知:令:,表示第水庫的蓄水量,即,則上式可做如下變換:表示水庫天然(或區(qū)間)入庫流量.由(13)可知,在系統(tǒng)梯級各水電站當(dāng)前時刻天然入庫流量和系統(tǒng)負(fù)荷已知的情況下,合理安排各電站的,滿足系統(tǒng)的的動力平衡,即可使電力系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度.如此,就將原問題轉(zhuǎn)化為方程組的求解問題.在有S個梯級水庫的電力系統(tǒng),將有S個待求參量Qr,根據(jù)式(13),可得(S-1)個代數(shù)方程,再由電力系統(tǒng)動力平衡方程如(3)表達(dá)式,即可組成由S個方程組組成的,包含S個未知參量的方程組,解此方程組,即可求得任意時刻系統(tǒng)各電站最優(yōu)的出力分配.由上述(13)式可知,其具有復(fù)雜的方程結(jié)構(gòu),求解解析解將十分困難.在實際應(yīng)用中,只能盡量在各種約束的條件下,盡量滿足此優(yōu)化準(zhǔn)則.

將電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)特性和安全特性轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式。

（1）火電機(jī)組模型。鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)合稱為機(jī)組，其經(jīng)濟(jì)特性主要是耗熱量-出力曲線、耗熱微增率-出力曲線和起動耗熱量一停機(jī)時間曲線。有時將耗熱量轉(zhuǎn)換為燃料量或費用。

（2）網(wǎng)絡(luò)模型。經(jīng)典經(jīng)濟(jì)調(diào)度按簡化網(wǎng)絡(luò)模型(B系數(shù))用各電廠出力計算網(wǎng)損及其徽增率.而現(xiàn)代電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度應(yīng)用完整的網(wǎng)絡(luò)模型直接計算各支路潮流和網(wǎng)損。

（3）水電機(jī)組模型。水輪機(jī)(有時包括引水管路)和發(fā)電機(jī)合稱為機(jī)組，其經(jīng)濟(jì)特性是各工作水頭下的耗水量-出力曲線和耗水微增率-出力曲線，在變水頭水電站調(diào)度中往往將出力化為耗水量和水頭(或存水量)的函數(shù)。

（4）水電站水庫模型。主要是上游水庫的水位-庫容曲線，抽水蓄能電站還要表達(dá)下游水庫的水位-庫容曲線，梯級調(diào)度進(jìn)一步要表達(dá)各級水庫之間的聯(lián)系。

(5)負(fù)荷模型。經(jīng)典經(jīng)濟(jì)調(diào)度應(yīng)用系統(tǒng)總負(fù)荷，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)調(diào)度應(yīng)用各母線負(fù)荷。當(dāng)電能不足的情況下將各負(fù)荷分為可中斷、可控制和不可中斷、不可控制等幾類。

(6)料供應(yīng)模型。表示燃料產(chǎn)地、運輸、貯存、混合及發(fā)電各環(huán)節(jié)中的費用和限制 。