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1、科目名称：电网优化调度,目录一、电网经济运行二、电力系统经典经济调度三、电力系统最优潮流、四、电力市场和节能调度,培训目标,掌握水火电资源的优缺点，合理安排开机方式；掌握降低网损的措施；了解区域电网调控的指标要求,电网经济运行,电网经济运行就是指电网在供电成本率低或发电能源消耗率及网损率最小的条件下运行。 作用：电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效
2、益的目的。,电网经济运行,电网经济运行中的变压器：电网的经济运行主要包括变压器及其电力线路的经济运行，电力设备中变压器是一种应用十分广泛的电气设备，变压器自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。电力系统中变压器产生的电能损耗占电力系统总损耗比例也很大，因此在电力系统中变压器及其供电系统的经济运行，对降低电力系统、线损，有着重要的意义。由于当前绝大部分的变压器及其供电系统都在自然状态下运行，加上传统观念及习惯性错误做法的影响，导致现有变压器不一定运行在经济区间，因此必须要通过各种技术措施来降低。,电网经济运行降损的主要技术措施,合理进行电网改造，降低电能损耗 合理安排变压器的运行方式，保证变压器经
3、济运行 合理调节配网运方使其经济运行 合理配置电网的补偿装置合理安排补偿容量 做到经济调度，有效降低网损,电力系统经典经济调度,在电力系统中，实现系统安全经济运行对国民经济发展具有重大的意义，因此从本世纪30年代开始，世界各国对发电厂的经济负荷分配、系统的安全经济调度、最优潮流等问题都作了深入的研究，并逐步的将各种优化调度方法应用到实际系统中。近年来电力市场在国内外的普遍运行，也将促进优化调度理论更进一步发展。,电力系统经典经济调度,电力系统优化调度的分类，通常按照其优化方法及发展历程，应该归结为两类:经典经济调度和最优潮流(现代经济调度)，而从优化时间段的长短上又可分为静态优化调度和动态优化
4、调度。,电力系统经典经济调度,1、优化调度方法研究与应用的回顾 电力系统不仅本身庞大复杂，而且它对国民经济发展具有极强的重要性，因此将优化原理应用到电力系统中，实现电力系统安全、可靠、优质经济运行，一直是电力工作者所关注的课题。早在1920年就己经开始了这方面的研究工作，发展到现在己经提出了很多种优化调度的方法。目前用于电力系统优化调度问题的数学方法归纳起来共有四类：线性规划模型、非线性规划模型、一次规划模型和动态规划模型。,电力系统经典经济调度,2、经典经济调度 经典经济调度是指系统的发电容量大于负荷需求时，系统中参加运行的机组己经预先确定的情况下，将负荷优化分配给各发电机组，达到全系统的燃
5、料消耗量或发电费用最小。经济调度的发展历经了基本负荷法、最优负荷点法以及等微增率法三个阶段，目前仍以等微增率法为基本的方法，当前各国电力公司采用的实时优化调度程序多数是基于经典经济调度的数学模型。,电力系统最优潮流,最优潮流是同时考虑网络安全性和系统的经济性的一种实现电力系统优化的问题，它以数学规划为基本模式，可以处理大量的约束。最优潮流与经典的经济调度相比，不仅可以考虑更多的约束条件，并且其优化精度更高。而目前经典经济调度，除了发电机的有功功率约束外，只有部分方法能够处理线路安全约束，对最优潮流中的其他约束无法处理,电力市场和节能调度,1、电力改革目标与市场化手段电力工业改革的目标可以归结为
6、：（1）保持电力工业长期稳定发展，电力供应满足不断增长的社会需求，尤其是在我国这样经济高速增长的发展中国家。（2）破除市场壁垒，优化资源配置。（3）提高生产效率，降低成本。（4）发展与环境协调一致。 （5）改善服务，为最终用户提供优质的、多样化的电力产品服务。,电力市场和节能调度,过去二十几年来，世界上很多国家和地区都在改革自己的电力工业，他们在改革当中发现，电力的自然垄断特性实际只存在于电网，竞争可以在电力生产和销售的许多领域发挥作用，比如说：第一，发电公司之间是彼此竞争的，他们为了获得更多的零售供应商，纷纷提高自己的效益，降低价格，改进合同的条款。第二，发电公司自主决策，决定厂房的规模和大
7、小，决定使用何种燃料以及决定何时、何地建立自己的厂房。第三，零售方之间存在竞争关系，他们竞相提高效率，降低价格，改进合同的条款以吸引更多的工业和家庭用户。各国经验表明，打破垄断，引入竞争，构建政府监管下的公开、公平、有序的电力市场是实现各项改革目标的最佳手段。,我国电力工业改革前实行的是计划经济模式与严格管制下的垄断经营，目前所从事的电力工业市场化改革与世界范围的电力市场有着本质联系，在吸收借鉴别国经验的基础上，应注重处理好以下几方面问题：,（1）我国电力工业市场化改革是计划经济向市场经济的转换，在我国以往的改革中，只要政府放开了价格，就很容易的形成了市场竞争机制，这主要是因为农业、轻工业和商
8、业等行业市场进入比较容易，垄断较难形成。如果由此认为只要政府把定价权交给电力企业，电力市场就自然而然的出现，则必然导致形成的是垄断的、操纵的“市场”，这种“市场”并不能对资源配置起到优化作用，实现各项改革目标。因此，对于电力市场的建立，必须在法律层面制定规则，政府采取积极“组织竞争”，打破垄断的政策，市场运营机构统一规划、设计和运营该电力市场。,（2）重视电价形成机制和电价体系的研究，建立起一套规范、科学的政府监管与市场作用相结合的电价制度。这主要是因为电力工程项目投资大，周期长，以及电能生产与消费同时进行的特性造成的。而市场价格对于长期目标可能存在失灵的现象，对于供需的短期调节作用则具有滞后
9、性。这就要求采取其它一些措施弥补市场价格的不足，通过对电力供需和电价事先作出科学的预测等，协调电力短期供需与长远发展的矛盾，维护市场的稳定。,（3）对于涉及国民经济长远发展的某些总量指标、某些非经济因素、社会“公平”因素等，不适于市场调节的，应综合运用法律、政策、监管等手段，保证实现电力工业应尽的社会义务。,改革成败的标志,可以用以下几方面评价电力市场改革成功与否：（1）竞争领域（主要是发电与零售）是否完全开放，发展资金是否充足，投资是否理性，竞争是否促进了参与方整体的健康发展；（2）管制领域（主要是输电与配电）是否具有与电力市场需求相适应的设施环境并低成本、高效率地运行；（3）电力供应是否能
10、够满足不断增长的电力需求，系统运行是否安全可靠；（4）电价是否及时正确地反映供求关系，平均价格是否保持在一个较低水平；（5）电力工业发展是否满足环境保护的约束。,电力市场理论,在英美等市场化较发达国家，电力市场概念的表述通常使用electricityrestructuring（电力工业重组）、deregulation（放松管制）、unlockingthegrid（放开电网）、opentransmissionaccess（开放输电通道），而较少泛泛使用powermarket（电力市场）。从以上概念可见，市场改革同破除垄断之间有着密切的联系。随着现代高压互联电网技术的应用，单独一个电厂已经失去了垄
11、断地位，电力工业的自然垄断特性实质是指电网的垄断。市场化改革的思路是：在垄断环节实行科学的监管，尽可能减少电网对市场的束缚；在其他环节，打破垄断，引入竞争，给市场参与者以充分的选择自由。市场参与者自由选择权是实现改革目标的最大保证。有了选择权，才能保证所有市场参与者利益极大化，才能保证资源有效配置，才能保证电力供应商长期健康成长，才能保证用户合理、高效使用电能。,电力市场理论,4、一种可能的理想框架市场设计遵循的主导思想是，打破垄断，引入竞争，给所有市场参与者以自由选择权，从而最大限度依靠市场机制实现各项改革目标。我国电力市场一种可能的理想框架是： (1)电厂与电网产权分开。在发电领域开展充分
12、竞争，鼓励多种所有制形式进入发电领域，国有资本逐步退出竞争领域，转而加强电网建设；输电网与配电网实行独立核算，产权与运营权分离，电网运营由中立的市场运营机构和调度机构实施，并接受严格的监管。(2)成立非营利性质的市场运营机构和独立调度机构。市场运营机构负责电力交易所涉及的经济事项，独立调度机构负责实现各项交易并保证系统安全。(3)设立电能市场、辅助服务市场和输电权市场，允许各种经济实体和自然人进入市场进行电力产品的买卖，允许投机行为的发生。(4)鼓励市场参与方对各种新交易形式、新交易品种的探索。电力市场必须为市场参与者提供更多的选择，买方和卖方相互选择，包括自我供应、长期和短期合同、输电权采购
13、、财务对冲机会等。(5)建立科学的价格体系，发挥价格信号作用。价格由市场形成，但必须接受监管。(6)建立输电网规划和电力工业发展规划制度，引导长期投资并回应电力需求。(7)具有电网回收成本和自我发展的机制。(8)全国统一的电力市场规则，不断创新的市场设计。允许各地区根据不同系统条件实行不同的市场模式。,经济调度与电力市场的关系,电力系统经济调度和电力市场的目标具有一致性，其差别在于一个是用“有形的手”使参与者被动实施，一个是用“无形的手”引导参与者自觉参加。经济调度不仅是电力市场理论基础的组成部分，也是评估电力市场实践的标准。电力市场不是要把我们从持续的经济调度工作中解放出来，相反，从理解电力
14、市场并在实践中取得实效的角度出发，我们还必须补上经济调度这一课,经济调度与电力市场的关系,（1）经济调度是搞好电力市场的基础（2）经济与安全的协调（3）发电与输电的协调（4）发电与用电的协调,节能调度与竞价上网能完美结合,节能发电调度，主要考虑上网机组的能耗指标与污染物排放指标，确定发电机组上网排序、机组发电组合方案的制订与机组负荷的分配。我国现阶段电力市场主要表现为发电侧电力市场，其核心特征则是对竞价电量部分实行竞价上网，依据所报上网电价的高低来决定其发电的先后排序。在竞价上网的区域电力市场中，除了优先调度的再生能源机组外，对于燃煤火电机组来说，以价格机制为主要运行决定条件。如何推进电力市场
15、化改革，将实施节能发电调度与健全竞价上网的电力市场机制有机结合起来，值得我们深入研究。,节能调度与竞价上网能完美结合,首先，从本质上看，两者都旨在降低能耗，合理科学利用能源。但节能发电调度，是更多地从降低污染物排放指标角度考量，而电力市场竞价上网，则更多是从运用市场价格机制来权衡发电资源的优化配置。,节能调度与竞价上网能完美结合,其次，从电量价格来看，两者有显然差异。发电侧电力市场的基本因素是竞价上网的电量价格，按现行做法，它仅仅是发电商年度分配电量的左右，另外大部分电量仍以合约电量的价格计算；而节能发电调度的实施效果，除了优先调度的再生能源机组外，对于燃煤火电机组来说则能及时有效地促使发电企
16、业狠抓精细化管理，把发电企业内部的节能降耗工作落实到每一个环节和每一个岗位，在更大范围内通过降低发电燃煤成本来降低上网电价，从而有利于发挥竞争优势。,节能调度与竞价上网能完美结合,再次，从电力工业的可持续发展来看，两者殊途同归。电力市场实行竞价上网，必然促进电力市场化运行机制全面建立，优胜劣汰，激励低能耗的大机组多上网发电，引导高耗能高排污的小火电机组退出现役，有利于上大压小，优化资源配置；节能发电调度的制度实施，既是对电力市场化运行规则的补充完善，同时也是一种电力市场的监管方式，有利于加速小火电机组的淘汰，有利于促进电力市场的规范建设。,节能调度与竞价上网能完美结合,实施节能发电调度与电力市
17、场机制有机结合，既要积极开展节能发电调度试点工作，完善调度技术手段和人员配备，制定电网应急预案，确保新旧调度方式的平稳过渡和电网安全稳定运行；又要在非试点地区，按照节能、环保、经济的原则，改进发电调度方式，对不同能耗、排污的发电机组安排差别电量计划。随着电力市场化改革的深入，市场配置资源的作用明显加强，节能发电调度与电力市场机制完善结合，必将减少能源消耗和污染物排放，提高能源效率，推动电力工业又好又快发展。,节能发电调度办法（试行）,科目小结,本篇文章叙述了电力系统优化调度研究的目的和意义，回顾了经典经济调度、最优潮流近二十年来优化调度的发展，详细地分析了这两种调度方法发展中出现的问题以及各自
18、的解决方法，经典经济调度计算速度快适合在线应用；最优潮流计算精确但相对经济调度而言计算速度慢，无法应用到实时调度。同时也提出了这两种优化方法中急需解决的问题。通过了解电力市场，熟悉节能调度的手段。,作业练习,1、电网经济运行有哪些作用？电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。,作业练习,2、电网经济运行降损的主要技术措施：答：（1）合理进行电
19、网改造，降低电能损耗（2）合理安排变压器的运行方式，保证变压器经济运行（3）合理调节配网运方使其经济运行（4）合理配置电网的补偿装置合理安排补偿容量（5）做到经济调度，有效降低网损,作业练习,3、目前用于电力系统优化调度问题的数学方法归纳起来共有哪四类？答：线性规划模型、非线性规划模型、一次规划模型和动态规划模型。4、动态规划法有哪些优缺点？答：动态规划法把全过程化为一系列结构相似的子问题，每个子问题的变量个数大大减少，约束集合也简单，更利于得到全局最优解，并目可以利用经验提高求解的效率。其缺点是用数值方法进行求解时存在维数灾的问题，也无法构造标准的数学模型。动态规划法可以用来较好地求解动态优
20、化调度问题，也可以圆满地完成负荷经济分配任务。,作业练习,5、什么叫经典经济调度？答：经典经济调度是指系统的发电容量大于负荷需求时，系统中参加运行的机组己经预先确定的情况下，将负荷优化分配给各发电机组，达到全系统的燃料消耗量或发电费用最小。6、什么叫最优潮流？答：最优潮流是同时考虑网络安全性和系统的经济性的一种实现电力系统优化的问题，它以数学规划为基本模式，可以处理大量的约束。最优潮流与经典的经济调度相比，不仅可以考虑更多的约束条件，并且其优化精度更高。而目前经典经济调度，除了发电机的有功功率约束外，只有部分方法能够处理线路安全约束，对最优潮流中的其他约束无法处理。,作业练习,7、目前最优潮流
21、用于实时应用还有哪些困难？答：目前最优潮流用于实时应用还有几方面的困难，一是其计算量大、计算速度慢，无法在较短的时间内完成优化计算，并且其优化后的发电机发电量距离原发电计划的各机组发电量较远。二是目前它所考虑的只是正常工作状态下的线路安全约束，如果同时计入故障状态下的线路安全约束，将大大增加计算量和计算时间，使得最优潮流计算在线应用变得不可能。三是静态优化调度只是对动态电力系统的一个时间段进行优化计算，不考虑各时间段之间的耦合性和变量变化的连续性。而实时化调度是一个动态调度问题，需要考虑相邻时刻之间的运行状态的相互影响，即控制变量的连续性，如发电机的调整速度的限制，水库存水量有限等等。这些是约束式静态优化潮流所无法处理的。,作业练习,8、电力工业改革的目标？ 答：（1）保持电力工业长期稳定发展，电力供应满足不断增长的社会需求，尤其是在我国这样经济高速增长的发展中国家。（2）破除市场壁垒，优化资源配置。（3）提高生产效率，降低成本。（4）发展与环境协调一致。（5）改善服务，为最终用户提供优质的、多样化的电力产品服务。,
