梁 科

(廣州供電局有限公司 番禺供電局，廣東 廣州511400)

為增加電力企業(yè)的市場競爭力，促進電力企業(yè)與燃料供應企業(yè)之間良好的合作關系，緩解電煤供應緊張的局面，同時減少由此帶來的環(huán)境污染，實現(xiàn)電力市場資源的優(yōu)化配置。文中在節(jié)能環(huán)保的前提下，對該環(huán)節(jié)下電力市場優(yōu)化運營進行分析，重點討論基于燃料供應的電力市場優(yōu)化和基于節(jié)能減排的電力市場優(yōu)化運營策略，為節(jié)能環(huán)保環(huán)境下電力市場的最優(yōu)化提供參考。

1 節(jié)能環(huán)保下電力市場運營調度現(xiàn)狀

當前，我國的電力市場調度方式是基于對各類型發(fā)電機組利用小時數進行平均分配而建立起來的。這種方法在一定程度上可有效調動資金進入電力生產項目的積極性，從而促進我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展。但在電力工業(yè)快速發(fā)展的同時也伴隨著高污染、高能耗的問題，尤其一些小型火電機組的運行小時數幾乎與大型高效環(huán)保節(jié)能機組運行小時數相當。國家電網在調度的過程中并沒有通過調度的方式來激勵電力企業(yè)設置更多的環(huán)保節(jié)能機組，從而不能保證低能耗、清潔發(fā)電機組得到充分的利用，導致了嚴重的資源浪費與環(huán)境污染?；诖耍?007年8月10日發(fā)布了“國務院辦公廳關于轉發(fā)發(fā)展改革委等部門《節(jié)能發(fā)電調度辦法(試行)》的通知”，其中對國家進行節(jié)能環(huán)保發(fā)電調度、發(fā)電企業(yè)強制節(jié)能減排、減少能源消耗以及降低污染物排放等作出了強制規(guī)定。

所謂的節(jié)能環(huán)保發(fā)電調度是指在確保電力可靠供應的前提之下，根據經濟、節(jié)能的原則，對那些由可再生資源產生的電能進行優(yōu)先調度，優(yōu)先級別通常根據發(fā)電機組的能耗以及污染物的排放水平進行確定，以達到最大程度減少能源消耗、污染排放以及資源消耗。為最大限度地實現(xiàn)降低能耗，當前電力運營工作的重點是鼓勵污染物排放少、能源消耗低以及節(jié)約用水型的發(fā)電機組多運營，改革傳統(tǒng)的發(fā)電計劃形成方式，盡快將傳統(tǒng)的發(fā)電調度轉變成為環(huán)保、節(jié)能以及經濟調度。

2 基于燃料供應的電力市場優(yōu)化決策

電力行業(yè)的整個供應鏈建立在燃料供應、發(fā)電、輸電、售電及用電等諸多環(huán)節(jié)上。其具有的產銷同時性決定了電力行業(yè)供應鏈對整個電力生產過程的完整性、協(xié)調性以及信息共享等方面所提出的高要求。而一個新的電力市場運營方式產生的目的是要形成一個相對完整的電力市場供應環(huán)節(jié)、合理高效的電力協(xié)調部門、協(xié)調機制體系以及廣泛、快速的信息共享平臺。在確保電力行業(yè)供應鏈安全可靠運行的基礎上，對電力市場的運營模式進行優(yōu)化，將傳統(tǒng)的以計劃為主、缺乏市場競爭的一體化供應鏈轉變成為以市場為主導，不但能在供應鏈各個環(huán)節(jié)開展市場競爭，同時對整個供應鏈進行整合。

基于燃料供應的電力市場運營模式要利用協(xié)調控制和信息共享兩個途徑來對電力供應鏈進行集成控制，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的市場電力運營。而電力市場運營結構的研究過程中需涉及到整個電力行業(yè)供應鏈的業(yè)務流程，文中所設計的電力市場運營結構如圖1所示。

圖1 電力市場運營結構體系圖

從圖1中可以看到，基于燃料供應的電力市場運營結構體系主要包括:發(fā)電側供電側兩個方面。其中，發(fā)電側包括燃料供應市場、發(fā)電企業(yè)兩個方面;供電側則包括輸電網絡、電力用戶市場兩個方面。電力調度中心根據整個電力市場的運營狀況，針對用電需求基本預測的基礎上對電力的生產/購電指令進行下達與控制。在這些指令的控制下，以各個發(fā)電企業(yè)的價格信息確定各個發(fā)電企業(yè)的供電指標，確定其配電額度。其中，供電指標成為各大發(fā)電廠日常運行的控制指令，而配電額度則是通過輸電網絡將發(fā)電企業(yè)所生產的電力輸送到各用電客戶，為客戶提供電力保證，滿足其用電需求。各個發(fā)電企業(yè)在電力生產運行的過程中根據發(fā)電指標進行運作，并根據電力生產的用煤需求對燃料市場上的燃煤進行采購。同時，電力調度中心以節(jié)能環(huán)保為原則，對各個發(fā)電機組的電能進行綜合評價，從而確定各個發(fā)電機組的電力調度秩序。最終實現(xiàn)在電力調度中心集中控制的前提下的電力市場協(xié)調運作。

3 節(jié)能環(huán)保下電力市場運營調度分析

3.1 影響節(jié)能環(huán)保電力市場調度的因素

對供電網絡中機組的具體組合以及電力調度計劃的形成是一個復雜的決策過程。同時，電力行業(yè)還具有一定的公益性，其調度計劃在執(zhí)行的過程中還受到當前的境界政策、環(huán)保需求以及經濟投資環(huán)境等多個方面的影響。

通常，在確定具體的機組組合時，其優(yōu)先級別包括風能、太陽能、海洋能、水能、生物質能、核能等清潔能源發(fā)電后，然后再確定其他的常規(guī)火力發(fā)電調度計劃。電力調度中心在確定具體的發(fā)電調度時，所依據的是由國家發(fā)改委基于節(jié)能調度的原則而編制成的發(fā)電排序表。在確保供電網絡安全、穩(wěn)定運行的前提下，電網調度人員應根據電網運行的基本特點，在發(fā)電調度的過程中除了必須參照各發(fā)電廠當前的發(fā)電計劃之外，還需要根據季節(jié)、時段的不同對國家發(fā)改委所確定的發(fā)電廠排序表次序進行適當調整，這樣不但能夠滿足電網的安全穩(wěn)定運行，同時還可以實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的目的。節(jié)能環(huán)保環(huán)境下電力市場的調度計劃制定過程中主要考慮的因素包括:(1)與國家電力產業(yè)發(fā)展政策相吻合，以盡量降低整個電網發(fā)電機組燃料消耗為主要目的;(2)按照市場經濟發(fā)展的客觀規(guī)律，盡量將電力生產成本降到最低;(3)以環(huán)境保護、減少污染排放為目的，優(yōu)先確保清潔能源的生產;(4)在確保電網安全運行的基礎上，還應確保發(fā)電機組設備的安全穩(wěn)定、市場連續(xù)運行可靠性的需要;(5)結合電網發(fā)電機組的運行特點，由于不同類型的發(fā)電機組運行特點存在較大差別，諸如停機、啟動速度，機組爬坡率以及機組檢修等，都需要達到對應的條件。

3.2 評價指標的選擇及指標體系的構建

電網公司根據發(fā)電機組的實際運行情況，以對應的指標數據為根據，將各指標評價體系中各指標之間的關系予以考慮，經過反復選擇和分析之后，初步選擇與節(jié)能環(huán)保密切相關的6個指標，形成基于節(jié)能環(huán)保的電力調度指標評價體系，如圖2所示。以之作為電力運營調度優(yōu)化的起點，對電力公司的電力調度問題進行分析。

圖2 電力運營調度指標評價體系圖

從圖2可以看到，整個運營調度評價指標體系包括減排指標體系以及節(jié)能指標體系兩個部分，分別由廠用電率、供電煤耗、油耗、水耗、SO2排放量以及CO26個指標構成了具體的指標體系，由它們共同來完成電力調度過程中對各個機組以及能耗水平的評價工作。

3.3 基于環(huán)保節(jié)能的發(fā)電調度優(yōu)化建模

一個完整的電力系統(tǒng)包括發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)以及電力負荷等。電力調度環(huán)保節(jié)能的目的是在確保電網安全穩(wěn)定的前提下，盡量提高電網的供電質量以及電網運行的經濟性，充分利用現(xiàn)有能源與設備，以最小的燃料及能量消耗、最少的運行費用、最少的環(huán)境污染為用戶提供可靠的供電保證。因此，環(huán)保節(jié)能電力運營的重要工作就是要合理的調整電網功率負荷在發(fā)電設備及發(fā)電廠的分配。

3.3.1 模型假設

當前我國絕大部分的發(fā)電機組都是燃煤機組，為降低發(fā)電機組的燃煤消耗量，達到降低發(fā)電廠生產成本，減少污染物排放等目的。假設每組發(fā)電機組的燃煤消耗量特性曲線用下列二次函數予以表示

其中，ai，bi，ci分別表示發(fā)電機組i的燃煤消耗系數，pit則表示發(fā)電機組在第i時段內的輸出功率。

假設有M組發(fā)電機組，其總的燃煤消耗量為F，則

我國發(fā)電廠是以煤炭作為主要的燃料，這種長時間以燃煤為主要燃料的電力能源結構對我國環(huán)境具有較大的污染。其污染物主要包括粉塵、CO2、NOX、CO、SOX等，并占到了燃燒過程中所排放污染物總量的96%以上。

設Ei(pit)是i段時間內的污染物排放量，其符合一次函數的形式

式(3)中，βi為發(fā)電機組i的污染物排放系數。則發(fā)電廠有M臺發(fā)電機組時，其總污染物排放量為E，則

3.3.2 節(jié)能環(huán)保電力運營的優(yōu)化模型

以上述相關的公式為優(yōu)化目標，將優(yōu)化模型表述如下

在確保滿足安全穩(wěn)定約束條件的前提下，使得式(5)～式(7)中滿足電力電量平衡的約束方程，即整個電力系統(tǒng)的發(fā)電機組所提供的電量能夠與系統(tǒng)功率符合與網絡損耗之和相持平。

4 結束語

文中在對當前節(jié)能環(huán)保環(huán)境下電力市場的運營調度現(xiàn)狀進行分析的基礎上，提出了基于燃料供應的電力市場優(yōu)化決策方案，并分析了節(jié)能環(huán)保環(huán)境下電力市場運營調度的相關影響因素，建立了電力市場優(yōu)化運營的基本模型，為電力市場優(yōu)化提供參考。

［1］ 賴紹元.節(jié)能減排環(huán)境下電力市場優(yōu)化運營研究［D］.長沙:長沙理工大學，2010.

［2］LAMOUREUS M A.Electricity energy policy［J］.IEEE Power Engineering Review，2002(7):12－27.

［3］ 國務院辦公廳.國務院辦公廳關于轉發(fā)《節(jié)能發(fā)電調度辦法(試行)》的通知［EB/OL］.(2007－8－10)［2012－09－08］www.china5e.com.

［4］ 鐘龍平，馬智杰，徐欣歌，等.一種線性恒流的LED驅動電路設計［J］.電子設計工程，2011，19(2):116－118.