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摘要:將概率方法應(yīng)用于電源規(guī)劃,結(jié)合湖北省“十一五”規(guī)劃進(jìn)行發(fā)電可靠性評(píng)估和分析,對(duì)可靠性指標(biāo)對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性等問題進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析,探討2010年湖北電力系統(tǒng)發(fā)電可靠性指標(biāo)的合理取值范圍。

電力系統(tǒng)可靠性是指電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供應(yīng)電力和電能量的能力的量度。研究發(fā)電可靠性的主要目標(biāo)是確定電力系統(tǒng)為保證有充足的電力供應(yīng)所需的發(fā)電設(shè)備容量。其分析方法有確定性的和概率性的2種,國內(nèi)目前通常采用的是確定性方法,而概率性方法能較好地綜合各種因素的影響,其評(píng)估技術(shù)在國際上已經(jīng)成熟?，F(xiàn)階段,我國發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)還沒有統(tǒng)一的規(guī)定,處于一種研究探索階段。本文結(jié)合湖北電網(wǎng)“十一五”規(guī)劃,對(duì)其發(fā)電可靠性進(jìn)行評(píng)估和分析。

1可靠性指標(biāo)計(jì)算

預(yù)計(jì)2010年湖北省統(tǒng)調(diào)最大負(fù)荷為18200MW,用電量為93TW•h;統(tǒng)調(diào)主要電源裝機(jī)容量為20222.7MW(不含三峽電站和恩施州)?？煽啃灾笜?biāo)計(jì)算結(jié)果如下:2010年湖北電力系統(tǒng)電力不足期望值HLOLE為33.61h/a,電量不足期望值EENS為26332.8MW•h/a。

2敏感性分析

為分析各相關(guān)因素對(duì)發(fā)電可靠性指標(biāo)的影響程度,特從以下幾方面進(jìn)行敏感性分析計(jì)算。

2.1負(fù)荷變化在其它各條件不變的情況下,最大負(fù)荷上下浮動(dòng),2010年湖北電力系統(tǒng)HLOLE值與負(fù)荷大小關(guān)系見圖1所示。圖1負(fù)荷敏感性分析圖由圖1可見,負(fù)荷變化對(duì)發(fā)電可靠性指標(biāo)有著明顯的作用,當(dāng)最大負(fù)荷從推薦水平的120%減少時(shí),HLOLE迅速降低,若負(fù)荷達(dá)到推薦負(fù)荷的105%,則HLOLE增加至基準(zhǔn)負(fù)荷水平時(shí)的1.83倍;若負(fù)荷未達(dá)到推薦負(fù)荷水平(95%),則HLOLE僅為基準(zhǔn)值的56.9%,HLOLE隨負(fù)荷變化趨勢(shì)減緩。由上可知,當(dāng)負(fù)荷越處于高水平時(shí),其變化對(duì)HLOLE的影響越大。由于負(fù)荷發(fā)展水平受多方面因素的影響,負(fù)荷預(yù)測(cè)不可能與實(shí)際一致。隨著社會(huì)的發(fā)展,負(fù)荷越來越高,其較小的變化相對(duì)值,也會(huì)導(dǎo)致較大的絕對(duì)值變化,而且電源建設(shè)存在一定的周期。因此,更應(yīng)重視負(fù)荷的中長期預(yù)測(cè),使之更接近實(shí)際水平,另一方面也說明在電源規(guī)劃中應(yīng)確定合理的HLOLE的取值范圍,使之具有一定的適應(yīng)能力。

2.2電源裝機(jī)由于電源建設(shè)項(xiàng)目受各方面因素影響較多,特別是在電力市場(chǎng)改革正在進(jìn)行的今天,電源項(xiàng)目的投產(chǎn)期存在更多的不確定性。減少電源裝機(jī)對(duì)HLOLE有一定的影響,但略低于負(fù)荷變化的影響;而增加電源裝機(jī)對(duì)降低HLOLE的影響幅度小于因減少電源裝機(jī)導(dǎo)致電力不足期望值增加的幅度,即系統(tǒng)裝機(jī)容量越少,其變化對(duì)HLOLE的影響越大。從這一點(diǎn)也說明確定電力不足期望值的合理范圍的重要性。

2.3等效可用系數(shù)通過提高現(xiàn)有機(jī)組的等效可用系數(shù),相當(dāng)于增加系統(tǒng)的可用容量,經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于新增機(jī)組方案。2005年湖北省火電機(jī)組的等效可用系數(shù)為91.90%,還具備一定的提高潛力。通過機(jī)組等效可用系數(shù)的浮動(dòng)計(jì)算可知,隨著等效可用系數(shù)的提高,HLOLE不斷下降,在基準(zhǔn)值上,可用系數(shù)平均降低4個(gè)百分點(diǎn),相當(dāng)于減少600MW的裝機(jī)容量,而增加1個(gè)百分點(diǎn),其效果接近于增加300MW的裝機(jī)容量。因此加強(qiáng)技術(shù)水平和提高管理水平,提高機(jī)組的等效可用系數(shù),在同樣裝機(jī)容量下,能有效地提高發(fā)電可靠性指標(biāo)。

2.4強(qiáng)迫停運(yùn)率2005年湖北省屬機(jī)組等效強(qiáng)迫停運(yùn)率為2.18%。由于各機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率本身不高,因此其變化時(shí)對(duì)可靠性指標(biāo)的影響相對(duì)要小些。機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率在基準(zhǔn)值基礎(chǔ)上,上下浮動(dòng)30%對(duì)HLOLE的影響并不大,僅相差10%左右。即使機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率增加一倍,對(duì)HLOLE的影響界于減少一臺(tái)300MW機(jī)組和減少一臺(tái)600MW機(jī)組之間;機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率為零時(shí),效果相當(dāng)于增加一臺(tái)300MW機(jī)組和增加一臺(tái)600MW機(jī)組之間。

2.5電源結(jié)構(gòu)湖北電力系統(tǒng)一個(gè)重要特點(diǎn)就是水電比重大,截止2005年底,湖北電力系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)水電裝機(jī)比重高達(dá)65.8%,隨著三峽電站的建設(shè)投產(chǎn)以及水布埡等水電的開發(fā)建設(shè),湖北電力系統(tǒng)水電比重仍將維持較高的比重。下面通過擬定不同的電源結(jié)構(gòu)方案,其可靠性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見表1。由表2可見,不同的電源構(gòu)成對(duì)電力不足期望值HLOLE有影響,一般來看,相同裝機(jī)容量下,火電裝機(jī)容量比重高的系統(tǒng)其HLOLE要低一些,主要是因?yàn)樗姶嬖谑茏枞萘?。從逐月?jì)算結(jié)果看,火電裝機(jī)容量比重高的系統(tǒng)枯水期HLOLE明顯低于火電裝機(jī)容量比重少的系統(tǒng),主要是因?yàn)樗娍菟诳臻e容量的增加,使其可用裝機(jī)減少。水火電的替代容量在0.875左右。當(dāng)然,水電出力受各方面因素影響較多,計(jì)算結(jié)果與各個(gè)水電站有關(guān),也與水電站的設(shè)計(jì)保證率有關(guān)。

2.6火電機(jī)組檢修湖北電力系統(tǒng)水電機(jī)組檢修一般安排在枯水季節(jié),不影響電站出力。通過縮短火電機(jī)組的檢修時(shí)間,可提高發(fā)電可靠性指標(biāo)?；痣姍C(jī)組檢修周期提高30%,其效果相當(dāng)于減少系統(tǒng)一臺(tái)300MW的裝機(jī);而降低30%,其效果界于增加系統(tǒng)一臺(tái)300MW和600MW的裝機(jī)之間。

2.7與電力電量平衡程序計(jì)算結(jié)果對(duì)照現(xiàn)階段,電源規(guī)劃軟件常用的是華中科技大學(xué)編制的《聯(lián)合電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬軟件(WHPS2000)》,因此,特對(duì)該軟件計(jì)算結(jié)果與發(fā)電可靠性計(jì)算指標(biāo)進(jìn)行對(duì)照。注:表中備用系數(shù)不包含機(jī)組檢修備用。由表2可見,隨著備用系數(shù)的取值不斷下降,發(fā)電可靠性指標(biāo)不斷增大,也就表明系統(tǒng)的發(fā)電可靠性變差,基本上是備用系數(shù)降低0.01,發(fā)電裝機(jī)可減少200MW,發(fā)電可靠性指標(biāo)增加10%左右。由上述各計(jì)算結(jié)果可見,負(fù)荷水平和裝機(jī)容量的變化對(duì)可靠性指標(biāo)影響最大。從電源構(gòu)成看,相同裝機(jī)容量下,水電比重大的系統(tǒng)其可靠性要差些,2010年湖北省的水電替代容量在0.875左右,從這方面看,水電比重大的區(qū)域備用系數(shù)應(yīng)高一些;從機(jī)組本身看,提高其等效可用系數(shù)比降低機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率的效果明顯;另外,在可靠性指標(biāo)計(jì)算中,檢修是根據(jù)等備用原則安排,實(shí)際生產(chǎn)中,合理安排檢修計(jì)劃,提高機(jī)組的計(jì)劃檢修水平,逐步開展?fàn)顟B(tài)檢修方法,也是提高發(fā)電可靠性的措施之一。

3技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較

任何可靠性水平總是與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān),當(dāng)電力系統(tǒng)越來越復(fù)雜、電力用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求不斷提高時(shí),就需要用科學(xué)的可靠性理論來進(jìn)行定量的研究。我國作為一個(gè)發(fā)展中國家,受到多種因素包括經(jīng)濟(jì)以及政治、社會(huì)因素的影響,一般認(rèn)為可靠性指標(biāo)的取值宜在1～2d/a之間。

3.1停電損失與裝機(jī)成本計(jì)算與發(fā)電可靠性有關(guān)的指標(biāo)是由電能價(jià)格來維持的,發(fā)電可靠性并非越高越好,需綜合考慮投資、停電損失及用戶的電價(jià)承受能力。發(fā)電可靠性成本就是電源建設(shè)的投資成本以及運(yùn)行成本,而可靠性效益計(jì)算卻比較難,在進(jìn)行成本-效益析時(shí),一般將可靠性效益計(jì)算轉(zhuǎn)化為對(duì)用戶的缺電成本計(jì)算。缺電成本計(jì)算與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、國情、電力系統(tǒng)發(fā)展水平等多種因素有關(guān),目前采用的有以下幾種簡單的估算方法。(1)按GDP計(jì)算,即按每缺1kW•h電量而減少的國民生產(chǎn)總值計(jì)算平均缺電成本。(2)按電價(jià)倍數(shù)計(jì)算,根據(jù)對(duì)各類用戶進(jìn)行缺電損失的調(diào)查和分析,用平均電價(jià)的倍數(shù)來估算缺電成本。如英國、法國、瑞典等。(3)按缺電功率、缺電量、缺電持續(xù)時(shí)間及缺電頻率計(jì)算,如美國等。以下分析僅考慮上述第一和第二種方法。2005年湖北省每kW•h電量對(duì)應(yīng)的GDP為9.62元,預(yù)計(jì)2010年停電損失費(fèi)可達(dá)到12.3～15.5元/(kW•h);另一方面,目前,湖北省綜合電價(jià)水平在0.4元/(kW•h)左右,按50倍電價(jià)水平計(jì)算得到停電損失費(fèi)用約為20元/(kW•h)。根據(jù)國產(chǎn)2×600MW機(jī)組的造價(jià)水平,折算到每年的發(fā)電成本約為900元/kW•a-1。據(jù)此,我們可以算出裝機(jī)變化成本與停電損失費(fèi)用,進(jìn)行成本-效益分析。由表3可見,當(dāng)停電損失費(fèi)用取15元/(kW•h),裝機(jī)成本始終超過停電損失;當(dāng)停電損失費(fèi)用取20元/(kW•h),按成本-效益分析,可減少裝機(jī)容量在1800～2400MW之間;當(dāng)停電損失費(fèi)用取25元/(kW•h),可減少裝機(jī)容量在1200～1800MW之間;當(dāng)停電損失費(fèi)用取30元/(kW•h),可減少裝機(jī)容量在600～900MW之間;當(dāng)停電損失費(fèi)用取40元/(kW•h),可減少裝機(jī)容量在0～300MW之間。超級(jí)秘書網(wǎng)

4結(jié)論和建議

本文結(jié)合湖北電網(wǎng)的“十一五”規(guī)劃進(jìn)行可靠性指標(biāo)的計(jì)算以及敏感性分析,對(duì)電源裝機(jī)成本與效益進(jìn)行了分析,主要有如下結(jié)論。(1)“十一五”期間,湖北省的電源裝機(jī)進(jìn)度與負(fù)荷水平是相適應(yīng)的。(2)2010年,湖北省電力不足期望值HLOLE為33.61h/a,電量不足期望值EENS為26332.8MW•h/a,其取值是與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相符的,或略有超前。(3)與現(xiàn)有的確定性分析方法比較,其備用系數(shù)(不含檢修)取11%左右是相對(duì)應(yīng)的。但仍有以下幾點(diǎn)需注意:(a)由于負(fù)荷水平存在不確定性和模糊性,在分析可靠性效益時(shí)應(yīng)注意因負(fù)荷水平不確定性而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。(b)電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)受多種因素影響,上述計(jì)算主要考慮停電對(duì)經(jīng)濟(jì)方面的損失,而沒有考慮政治方面、社會(huì)方面及日常生活方面的影響。同時(shí)電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)性行業(yè),應(yīng)有一定的裕度,因此按成本-效益分析得到的裝機(jī)容量應(yīng)是電力系統(tǒng)的最低裝機(jī)容量。(c)LOLE(d/a)計(jì)算模型比較粗略,但該指標(biāo)忽略了一天24h負(fù)荷變化的情況,而且該負(fù)荷模型無法求得電量不足期望值EENS,建議采用HLOLE和EENS指標(biāo),并推薦2010年湖北電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)HLOLE取值在30h/a左右,隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長,該值可適當(dāng)?shù)乜s小。