古力巴哈爾·阿比力孜

摘 要：在復(fù)雜電源電網(wǎng)環(huán)境下對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃方案以及運(yùn)行方式進(jìn)行論證與優(yōu)化，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)性，降低系統(tǒng)的碳排放強(qiáng)度具有重要意義。文章提出了面向低碳目標(biāo)的電力系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析評(píng)價(jià)技術(shù)并研發(fā)了軟件系統(tǒng)。節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)系統(tǒng)以電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬技術(shù)為核心，基于時(shí)序負(fù)荷曲線，通過(guò)考慮多類型電源相協(xié)調(diào)的安全約束機(jī)組組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)全年逐日的精細(xì)化運(yùn)行模擬，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了系統(tǒng)運(yùn)行成本、能耗、排放與電網(wǎng)效率等多維度評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的多維度評(píng)估。

關(guān)鍵詞：節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；電力系統(tǒng)規(guī)劃；運(yùn)行模擬；低碳

0 引言

電網(wǎng)的運(yùn)行效率體現(xiàn)了電力規(guī)劃與運(yùn)行的精益化水平，對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益具有重要影響。如何在保證電力規(guī)劃安全可靠的同時(shí)提高未來(lái)電網(wǎng)在運(yùn)行層面的效率，成為電力規(guī)劃工作需要關(guān)注的內(nèi)容。因此在電力規(guī)劃中，精細(xì)化考慮電網(wǎng)運(yùn)行方式，深入分析未來(lái)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效率，評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性，對(duì)于電力行業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 節(jié)能與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法關(guān)鍵技術(shù)

1.1 機(jī)組檢修計(jì)劃安排

由于新能源的大規(guī)模接入，系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)調(diào)峰容量的需求大大增加，因此在檢修計(jì)劃中應(yīng)考慮常規(guī)電源檢修安排的時(shí)間協(xié)調(diào)問(wèn)題，保證當(dāng)新能源機(jī)組出力較大時(shí)，系統(tǒng)能夠提供足夠的調(diào)峰容量；由于跨區(qū)電力交換規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)在指定檢修計(jì)劃時(shí)需要考慮不同區(qū)域檢修計(jì)劃的空間協(xié)調(diào)，保證不同區(qū)域有合理的檢修備用容量。綜上，本文提出的檢修方法以傳統(tǒng)等備用率檢修優(yōu)化模型為基礎(chǔ)，在考慮常規(guī)檢修約束（連續(xù)檢修約束、檢修資源約束等）的同時(shí)，增加了分區(qū)備用約束與系統(tǒng)調(diào)峰需求約束，確保了模型的靈活性與合理性。

1.2 季節(jié)性風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行模擬

新疆區(qū)域有較多的地區(qū)都是采用風(fēng)力發(fā)電，因此在喊風(fēng)電機(jī)較多的地區(qū)的電力系統(tǒng)規(guī)劃中，精細(xì)化對(duì)風(fēng)電的運(yùn)行模擬具有重要意義。精細(xì)化風(fēng)電的運(yùn)行模擬主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：首先風(fēng)力發(fā)電具有季節(jié)性，需要考慮風(fēng)電的季節(jié)性運(yùn)行調(diào)度，將風(fēng)電電量合理分配到每日送電量日程中；其次風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行具有一定的特殊性，在運(yùn)行模擬中需要考慮到季節(jié)性風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行約束。風(fēng)力發(fā)電群的優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程如下：對(duì)可調(diào)度以及可調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電廠，建立最大化的風(fēng)力機(jī)組發(fā)電量以及最大化的調(diào)峰效益的多目標(biāo)優(yōu)化模型，約束條件包含了風(fēng)力的物理運(yùn)行約束、安全運(yùn)行約束、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行約束、季風(fēng)風(fēng)向約束等。通過(guò)對(duì)風(fēng)電過(guò)程的條件約束，決定了風(fēng)力機(jī)組的風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)了最大化的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效益以及調(diào)峰效益的目標(biāo)。

1.3 間歇性新能源出力運(yùn)行模擬

光伏時(shí)序出力曲線生成的思路是：根據(jù)實(shí)際的光伏系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析光伏出力的分布特性與隨機(jī)特性，對(duì)太陽(yáng)能光伏出力的確定性部分與隨機(jī)性部分分開建模。針對(duì)光伏出力的確定部分，通過(guò)建立全球太陽(yáng)輻射模型，模擬出無(wú)任何遮擋情況下地球上任意地點(diǎn)任意時(shí)刻的太陽(yáng)輻照強(qiáng)度，從而計(jì)算出光伏預(yù)測(cè)出力的上限值；對(duì)于光伏出力的隨機(jī)部分，提出光伏遮擋因子的概念，對(duì)光伏發(fā)電隨機(jī)性部分進(jìn)行建模，建立光伏遮擋因子的概率分布模型，從而得到光伏出力的隨機(jī)部分模擬值。通過(guò)疊加確定性與隨機(jī)性部分的結(jié)果，從而生成光伏系統(tǒng)的出力時(shí)間序列。

1.4 考慮多種電源協(xié)調(diào)的面向低碳目標(biāo)的日運(yùn)行模擬方法

結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)際調(diào)度方法，提出了面向節(jié)能經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度日運(yùn)行模擬模型，實(shí)現(xiàn)以日為單位的生產(chǎn)運(yùn)行模擬。日運(yùn)行模擬模型中，基于時(shí)序負(fù)荷曲線，建立考慮線路安全約束的機(jī)組組合與經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)多種目標(biāo)函數(shù)、多種類型的機(jī)組、多種約束條件以及多種調(diào)度運(yùn)行方式的模擬。

2 節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 安全可靠性指標(biāo)

電力不足概率和電量不足期望值，此外，統(tǒng)計(jì)各線路以及斷面的潮流持續(xù)曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)關(guān)鍵斷面?zhèn)鬏斣６鹊母怕驶?jì)算，分析線路的利用率以及阻塞概率。

2.2 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

包括電網(wǎng)運(yùn)行成本、購(gòu)電費(fèi)用、線路負(fù)荷率分析、系統(tǒng)網(wǎng)損分析、電網(wǎng)對(duì)新能源的消納評(píng)估等方面。

2.3 節(jié)能環(huán)保型指標(biāo)。

包括計(jì)算期內(nèi)耗煤量、CO2排放量、碳?xì)浠衔锱欧帕?、氮氧化合物排放量、SO2排放量、灰渣排放量和煙塵排放量等。

3 節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模擬評(píng)價(jià)系統(tǒng)

3.1 總體設(shè)計(jì)路線

系統(tǒng)在給定的系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)全年的運(yùn)行模擬。系統(tǒng)運(yùn)行模擬中考慮包含常規(guī)火電、燃機(jī)、熱電、核電、風(fēng)電以及光伏發(fā)電等在內(nèi)的多種類型電源運(yùn)行特性，實(shí)現(xiàn)基于三公調(diào)度、節(jié)能發(fā)電調(diào)度、最優(yōu)成本調(diào)度等多目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化功能。建立基于運(yùn)行模擬技術(shù)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)體系，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)短期及中長(zhǎng)期運(yùn)行形態(tài)的分析，能夠形成系統(tǒng)運(yùn)行成本、節(jié)能、排放、利用效率等多維度評(píng)價(jià)指標(biāo)，合理評(píng)價(jià)系統(tǒng)安排運(yùn)行方式以及電力規(guī)劃方案的合理性與經(jīng)濟(jì)性。

3.2 系統(tǒng)可視化交互功能

3.2.1 基本數(shù)據(jù)交互

電源信息功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠基礎(chǔ)信息、機(jī)組基礎(chǔ)信息、機(jī)組報(bào)價(jià)、發(fā)電集團(tuán)、風(fēng)電場(chǎng)信息、風(fēng)區(qū)信息、光伏電站信息、光區(qū)信息等維護(hù)修改的功能。

電網(wǎng)信息功能實(shí)現(xiàn)對(duì)供電區(qū)域基本信息、變電站基礎(chǔ)信息、輸電線路基礎(chǔ)信息、斷面信息及聯(lián)絡(luò)線信息等維護(hù)修改的功能。

負(fù)荷信息功能實(shí)現(xiàn)對(duì)供電區(qū)域、變電站數(shù)據(jù)、變壓器數(shù)據(jù)、線路數(shù)據(jù)及聯(lián)絡(luò)線數(shù)據(jù)進(jìn)行96點(diǎn)有功、無(wú)功負(fù)荷及日月年負(fù)荷特性進(jìn)行修改、刪除與查詢及負(fù)荷特性的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

運(yùn)行參數(shù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式、調(diào)度運(yùn)行目標(biāo)、電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)等控制參數(shù)與指令的設(shè)置與維護(hù)。

3.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

購(gòu)電成本分析模塊提供對(duì)購(gòu)電成本、購(gòu)電量、購(gòu)電均價(jià)等的分析功能。

運(yùn)行成本分析包含發(fā)電側(cè)成本與電網(wǎng)側(cè)成本。發(fā)電側(cè)成本模塊提供對(duì)購(gòu)電量、運(yùn)行成本（可變運(yùn)行成本、啟停成本、固定成本）、成本貢獻(xiàn)等進(jìn)行快速查詢分析功能；電網(wǎng)側(cè)成本模塊提供對(duì)平均網(wǎng)損、網(wǎng)損率、網(wǎng)損電量、網(wǎng)損成本等指標(biāo)進(jìn)行快速查詢分析。

3.2.3 節(jié)能與環(huán)保分析

煤耗分析，氣耗分析，棄水、棄風(fēng)、棄光分析等。以煤耗為例，可通過(guò)供電區(qū)域、機(jī)組容量級(jí)別、多場(chǎng)景對(duì)比等分析系統(tǒng)煤耗量或煤耗率。

3.2.4 環(huán)保性分析包括從不同區(qū)域

不同機(jī)組類型等維度對(duì)碳排放量、污染物排放量等的統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析。

4 結(jié)論

本文提出了面向低碳目標(biāo)的電力系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)技術(shù)與方法。該技術(shù)以電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬為核心，同時(shí)也建立了基于運(yùn)行模擬技術(shù)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了電力系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析系統(tǒng)，分別設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng)的構(gòu)架、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、功能子模塊以及評(píng)價(jià)結(jié)果。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的多維度評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊柳，吳鴻亮，門琨.南方電網(wǎng)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38（17）：31-38.