电力系统经济运行及管理刘敦楠第二讲 火电厂经济运行课程大纲 第1讲 电力系统基础 第2讲 电力市场下的经济运行 第3讲 火电厂经济运行 第4讲 水电厂经济运行 第5讲 核电、风电及新能源电厂经济运行 第6讲我国电网互联及调度现状 第7讲中长期经济调度 第8讲 短期、超短期调度与AGC控制 第9讲 调峰、调频、备用优化及辅助服务 第10讲 负荷控制与需求侧管理 第11讲 节能调度、低碳调度与智能调度 第12讲 智能电网与电力系统灾变防治 第3讲 火电厂经济运行 1. 火电厂基础知识 2. 电力负荷需求与电厂运行 3. 电厂成本管理与上网电价 4. 电厂竞价策略 5. 发电厂有功经济运行1 火力发电厂基础知识一次能源：无需加工或转换即可利用。如：煤二次能源：一次能源经加工转换成可利用的能。如：电能、热能 常规能源：化石燃料和水能 再生能源：如太阳能、水能、风能、地热能、海洋能（潮夕能、波浪能、温差能）生物质能等新能源：核能、燃料电池等 绿色电力：利用太阳能、地热能、风能、生物质能发电 （一）能源结构的特点我国能源结构我国的能源结构：一次能源丰富、严重分布不均 我国是以火电为主的国家之一，不同能源发电大体如下：图1 我国发电状况大同平朔阳泉西山神府伊敏, 霍林河 元宝山 准格尔 东胜鹤岗双鸭山鸡西抚顺铁发阜新开滦峰峰平顶山兖州淮北淮南徐州六盘水图 2 中国主要煤矿分布示意图中国主要煤资源分布示意图刘家峡李家峡龙羊峡小浪底白山二 滩三峡葛洲坝隔河岩五强溪岩滩秦山大亚湾中国主要水电、核电站分布图热力发电厂生产的实质是能量转换，即将燃料中的化学能，通过在 锅炉中燃烧转变为蒸汽的热能，并通过汽轮机的变速旋转变为机械 能，最后通过发电机转为所需的电能。锅炉 燃烧高速旋转 汽机交流 发电机电能灰 渣煤烟尘冷却水机械能蒸汽热能图4 火电厂能量转换框图火力发电厂生产的实质-能量转换图5 火电厂生产过程示意图火力发电厂生产的实质-能量转换占地面积：120万KW电厂，36顷（540亩） 耗煤：120万KW电厂，年耗煤 300万吨 采煤占地：2000年止，我国因 之累计占用土地面积约586万 hm2（h为深度） 耗水：100万KW，直流供水35-40m3/s，循环供水 0.6-1m3/s我国是13个水资源贫乏国家之 一图6 火电厂概貌火电厂与资源利用 渣滓：100万KW电厂，年数百万吨 烟尘：SO2全国年排放总量为2500万t，位居世界第一 酸雨：面积已占国土面积的30% ，煤的燃烧，产生汞Hg、镉Cd、铅Pb、铬Cr等生物毒性显著的重金属 ， 噪声污染： 火电厂是污染源之一，必须降耗减排。要建设碧水、蓝天、绿地、宁静，“零排放” 电厂 火电厂与环境保护锅炉 燃烧高速旋转 汽机交流 发电机电 能灰 渣煤烟尘冷却水机械能蒸汽热能供热热力发电厂的类型及对热力发电厂的要求火力发电厂的类型 按发电厂总装机容量分类： 小容量发电厂，装机总容量在100MW以下 中容量发电厂，装机总容量在100250MW 大中容量发电厂，装机总容量在250600MW 大容量发电厂，装机总容量在6001000MW 特大容量发电厂，装机容量在1000MW及以上 按蒸汽压力和温度分类： 中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgfcm2）、温度 为450的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。 高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgfcm2）、温 度为540的发电厂，单机功率小于100MW； 超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgfcm2） 、温度为540540的发电厂，单机功率小于200MW； 亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa（171 kgf cm2）、温度为540540的发电厂，单机功率为30OMW直至 1O00MW不等； 超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa（225.6kgfcm2 ）、温度为550550的发电厂，机组功率为600MW及以上， 按供电范围分类： 区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性 供电的大中型发电厂； 孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电 厂； 自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单 位用电的发电厂（一般也与电网相连）。火力发电厂的类型第3讲 火电厂经济运行 1. 火电厂基础知识 2. 电力负荷需求与电厂运行 3. 电厂成本管理与上网电价 4. 电厂竞价策略 5. 发电厂有功经济运行发电厂的电力负荷曲线与工况系数 电力负荷 指广义负荷，包 括负荷与电量 负荷是指发电厂 、供电地区或电网在 某一瞬间所承担的工 作负荷，单位：（MW ） 功率P=电 压U * 电流I 电量是指负荷与 时间的乘积，单位： 度(MWh) 电力负荷曲线 日负荷：表示一 天24h内负荷变化的情 况发电厂的电力负荷曲线与工况系数 日负荷曲线日负荷的分配 日负荷预测曲线 短期机组组合、开停机计划的依据 电力市场中日前市场交易的依据水电厂强迫出力热电厂强迫出力核电厂高效率大机组火电厂中温中压凝气式火电厂 中温中压火电厂水电厂可调功率抽头蓄能基荷峰荷基荷：日负荷曲线最低点 以下部分， 峰荷：基荷与最大负荷之 间的部分电力负荷预测的分类和意义超短期负荷预测 未来几分钟-几小时 实时调度：根据超短期负荷，对机组进行有功分配发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。（1）火力发电厂：总容量一半以上。 l 燃油火力发电厂 l 燃汽火力发电厂 l 燃烧火力发电厂效率高容量大 l 低温低压（450，35大气压） l 中温中压（520，100大气压） l 高温高压（550，180大气压） l 超临界机组 (575，200以上) （2）热力发电厂：发电+供热强迫出力：为保证供热而必须发出的有功功率。电力负荷预测的分类和意义 负荷预测与有功功率分配 有功负荷 （3） 水力发电厂 多年调节库容水力发电厂 日调节库容水力发电厂 径流式库容水力发电厂 抽水蓄能库容水力发电厂 （4） 核能发电厂 实际负荷变化由三种成分构成： 变化幅度很小，变化周期最短（一般为10S以内），一般由中 小型用电设备的投入切除引起，带有很大的随机性。 变化幅度较大，变化周期较短（10S-3m），一般为轧钢机等的 较大的间断性负荷； 变化缓慢权的持续变化部分，由人们的作息制度、生活习惯、 天气等决定2011年7月31日全省用电负荷2011年7月31日负荷分配火电厂的日发电计划及调峰运行 单元机组的调峰方式有： 低荷平带 将机组暂时稳定在某一负荷下(一般在50%100MCR)运行， 以适应系统或发电厂负荷调峰的需要。注意不要低于50MCR，否则锅 炉燃烧不稳定。显然，这种调峰方式机组所承受的热冲击最小，部件寿 命损耗最少。 少汽无功运行 采用停机不停炉方式，从相邻机组或厂用备用汽源引来蒸汽， 维持汽轮机空转并冷却叶片，以使负荷低谷时机组处于温度较高的热备 用状态，为低谷过后机组的快速启动创造条件。 日启停两班制运行 机组分两班轮流启停和运行，一般是白天运行，深夜停运，以 适应系统和发电厂负荷大幅度变化的需要。 欧美等发达国家因为煤钢比价较大，设备材料好，自动化程控 水平高，多采用日启停，以降低能耗。 我国由于国产机组自动化水平低，辅机缺陷突出，日启停劳动 强度大，设备部件承受的热冲击较大，且煤钢比价较小，为保持设备的 充分服役年限和减轻运行人员的操作强度，也为安全供电，多采用低荷 平带的调峰方式。年负荷曲线及机组检修管理 年负荷曲线 为机组和设备检修 、燃料采购计划等提 供依据. 为签订年度发电合 同提供依据 为发电厂、电网公 司参与各类年度、月 度交易提供依据 省网与省网间 的双边合同 省网、电厂共 同参与的市场竞价交易年负荷曲线及机组检修管理 全年设备利用小时数Ts全年生产的总电量按其总装机容量的机组全部投入运 行所持续的工作小时数，即: T=W/P W电力系统或发电厂全年的发电量，kWb； P电力系统或发电厂的总装机容量，kW。 年设备利用小时数反映了设备的有效利用程度，是电 力系统或发电厂的运行经济性的重要指标 年设备利用小时数要小于年实际运行小时数(8760h) 年设备利用小时数一般为55006000h。第3讲 火电厂经济运行 1. 火电厂基础知识 2. 电力负荷需求与电厂运行 3. 电厂成本管理与上网电价 4. 电厂竞价策略 5. 发电厂有功经济运行电厂发电成本与上网电价制度 3.1 我国上网电价的历史沿革 3.2 还本付息上网电价政策 3.3 经营期电价制度 3.4 标杆电价制度3.1 我国上网电价的历史沿革 改革进程1985，“关于鼓励集资办电和实行多种电价的暂行规定”（国发 198572号） 1988年国务院印发了“电力工业管理体制改革方案的通知”（国发 198872号） “政企分开、省为实体、联合办电、统一调度、集资办电” 逐步将省电力局改建为省电力公司 网局改建为联合电力公司 电价实行“新电新价”，“老电老价” 集资办电电价、利用外资办电电价、小水、小火电电价等九种 指导性电价 还本付息电价政策3.1 我国上网电价的历史沿革 改革进程还本付息电价：初期上网电价过高 1998年，采用经营期电价政策 2001，一机一价或一厂一价还贷期内，改为按剩余经营期核定平均上网电价 还贷已经结束，重新核定发电成本，降低上网电价 2004，标杆电价政策，明确按价区分别确定各地水火 电统一的上网电价 成本分析 成本（Cost）成本指生产活动中使用各种生产要素的代 价。即：必须向为生产活动提供所需生产要 素的生产要素所有者支付的报酬。 在经济学中，成本分为短期成本和长期成 本。在短期内，厂商不能根据要达到的产量 调整全部生产要素（如设备、厂房、管理人 员）。从长期看，厂商可以根据要达到的产 量调整全部生产要素。 固定成本（ fixed cost , FC） 短期内不随产量变动而变动的成本 变动成本（ variable cost , VC） 短期内随产量变动而变动的成本 总成本（ total cost , TC）FCTCVCQ0C成本分析 平均固定成本（AFC） Q表示产量average fixed cost 平均变动成本（AVC）average variable cost 平均成本（AC）average cost 边际成本（MC）marginal cost 微分形式成本分析各短期成本曲线之间的关系AFC为一双曲线，AVC、AC、MC均为上凹曲线 MC曲线与AC曲线一定交于AC的最低点（E点） MC曲线与AVC曲线一定交于AVC的最低点（H点）MCACAVCAFCEHQ0C小木凳厂短期生产成本表总成本、可变成本与固定成本曲线边际与平均成本曲线3.2 还本付息电价制度 对象： 20世纪80年代中期至2001年前，对集资、贷款和利用 外资建设的独立电厂采用“还本付息电价”办法核定上网电 价 原理： 上网电价=（生产成本+财务费用+发电利润+发电税金 ）/厂供电量 生产成本的计算方法 生产成本=变动成本+固定成本 = （燃料成本+水费+外购电费+材料费） +（折旧费+工资及福利费+预提大修理费+其它 费用）3.2 还本付息电价制度 变动成本 燃料成本一般以机组的设计燃料消耗为测算基础； 水费根据设计的耗水量和当地政府部门规定的水价测算； 材料费根据