减少水电弃水调峰损失的措施分析

单位 : %
Table 2 The thermoelectricity capability of the peak&valley balance in different grid. Unit : %
华北
35
华东
33
广东
40
山东
40
华中
25
西北
20
福建
30
四川
30
差值
10
13
10
10
3 减少弃水调峰的方法和建议
2003 年 第 4 期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水 力 发 电 学 报 JOURNAL OF HYDROELECTRIC ENGINEERING
总第 83 期
减少水电弃水调峰损失的措施分析
孙正运1 裴哲义1 夏 清2
(11 国家电力调度通信中心 , 北京 100031 ;21 清华大学 , 北京 100084)
针对日益突出的弃水调峰问题 ,各级运行管理和调度部门都做了大量的工作 ,采取了 许多行之有效的措施 ,包括汛期火电以最小出力方式开机 、火电启停调峰 、实行峰谷电价 等办法 。还有一些地区结合电力市场的开展采用了市场调节手段 。如在需求侧实行峰谷 电价 ,减少电网峰谷差 ;在竟价上网的过程中 ,弃水期采用零报价和调整系数等手段 。保 证水电能优先上网 ,达到减少水电弃水 ,多发水电的目的 。
摘 要 : 本文通过对几个典型电网弃水调峰情况的调查分析 ,指出了弃水调峰的原因 。并以
华中电网为例 ,分析了近几年电网负荷率 、最大峰谷差 、火电综合调峰能力及弃水调峰损失电
量的变化趋势 。文中对如何合理确定水电厂的弃水电量进行了详细的探讨 ,并从电源结构 、
运行管理 、经济政策 、电网调度等方面对减少水电弃水调峰损失的措施进行了初步的探讨 。
负荷率 ( %) 最大峰谷差 (万 kW) 火电综合调峰率 ( %) 弃水调峰损失 (亿 kW·h)
1996
1997
1998
1999
2000
数额 数额 同比 数额 同比 数额 同比 数额 同比
85. 8 81. 08 - 47. 2 79. 1 - 1. 98 78. 6 - 0. 5 78. 8 0. 2
(1) 最大峰谷差随时间呈线性增长 ,但弃水调峰损失电量在 1998 年达到最大后则逐 年降低 。见图 1 和图 2 。
图 1 最大峰谷差变化特性 Fig. 1 The characteristic of the maximum
peak&valley balance
图 2 弃水调峰损失电量变化特性 Fig. 2 The characteristic of the discharge loss
但由于受电网客观条件和社会用电水平及电价政策等因素的影响 ,弃水调峰损失仍 在所难免 。水电弃水调峰与充分利用水能资源的矛盾一直受到各方关注 。为进一步减少 电网水电弃水调峰损失 ,充分利用水能资源 ,下面就电网水电弃水调峰的原因和减少水电 弃水调峰的措施初步探讨如下 。
2 弃水调峰的原因
造成水电厂弃水调峰的原因较多 ,涉及的问题也比较复杂 ,但主要是受电网负荷结 构 、电网客观条件 、水库调节能力 、火电综合调峰能力 、经济政策等因素的影响 。 211 电网负荷率下降 ,峰谷差增加
214 火电综合调峰能力不足
水电综合调峰能力不足也是造成水电厂弃水调峰增加的原因之一。水电较多的电
网 ,由于长期依赖水电调峰 ,忽视了火电综合调峰能力的提高 。致使汛期水电大量参与调
峰 ,弃水损失电量逐年增加 。表 2 是 1997 年水电比重较大的几个电网 (华中 、西北 、福建 、
四川) 与以火电为主的电网 (华北 、华东 、广东 、山东) 的火电综合调峰能力比较表 。由下表
关键词 : 水电 ;调峰 ;综述 ;弃水 ;措施
中图分类号 : TV21111 +
文献标识码 : A
1 引 言
90 年代后期 ,随着国民经济的发展和工业结构的调整及人民生活水平的提高 ,电网 负荷结构也发生了较大变化 。电网峰谷差日益增大 ,电网负荷率逐年下降 ,调峰问题成为 各个电网的一个突出问题 。在火电调峰能力不足的情况下 ,有些电网特别是水电比重较 大的电网中 ,汛期出现水电弃水调峰的现象 。
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kW ,弃水调峰损失也由 1996 年的 6198 亿 kW·h 增加到 1998 年的 1318kW·h 。参见表 1 :
表 1 电网负荷特性与弃水调峰损失对比表 Table 1 The characteristics of the grid load and the discharge loss for the peak&valley balance
677 741 9. 5 821 10. 8 921 12. 18 956 3. 8
15
25
10 29. 6 4. 6 31. 75 2. 15 31. 58 - 0. 17
6. 98 11. 26 4. 28 13. 8 2. 54 10. 98 - 2. 82 8. 88 - 2. 1
对上述数据进行数理分析可以得到最大峰谷差 、负荷率 、火电综合调峰率和弃水调峰 损失随时间的变化规律分别为 :
随着市场经济的发展和电网的商业化运营 ,电价已成为制约电厂上网电量和改善电 网运行条件 (提高用电负荷率 、缩小峰谷差等) 的关键因素[2] 。而一些电网单一的电价体
孙正运等 :减少水电弃水调峰损失的措施分析
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制不仅使电网的峰谷差居高不下 ,也使一些新建水电厂由于电价较高而失去竞争能力 ,难 以充分发挥水电的作用 ,也使弃水调峰损失电量加大 。如华中电网五强溪 (上网电价 01348 元ΠkW·h) 、隔河岩 (上网电价 01399 元ΠkW·h) 等电厂 ,由于电价较高 ,且没有峰谷电 价 ,低谷电量售不出去 ,容易造成弃水调峰现象 。而且 ,针对水电弃水调峰的问题 ,没有完 善的管理制度和与之配套的经济政策 。如电量补偿办法 ,省间电量交换补偿办法等 。致 使网内的电厂和各省都不愿意参与调峰运行 ,水电厂调峰量加大 ,弃水损失增加 。
电网用电负荷率下降和电网峰谷差加大是弃水调峰加剧的重要原因之一。一般来 说 ,用电负荷率越低 ,峰谷差越大 ,越易出现弃水调峰的现象 。以华中电网为例 ,电网负荷 率由 1996 年的 8518 %逐年降低到 1998 年的 7911 % ,峰谷差则从 677 万 kW 增加到 821 万
收稿日期 : 2002208220 作者简介 : 孙正运 ,1961 年生 ,男 ,教授级高级工程师
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考核管理办法 ;做到责任落实 ,奖惩分明 。同时 ,必须制订新形势下有利于调动各方面 (包 括外资 、合资和自备电厂) 积极参与电网调峰的经济政策 。如电量补偿政策 、调峰奖励政 策等 。使经济政策与能源政策相配套 ,调动大家参与电网调峰的积极性 ,从而减少水电弃 水调峰损失 。 311 加快电价改革 ,推行峰谷电价和丰枯( 弃水) 电价
∮24
W弃 = ( F( t) - f ( t) ) d t
0
为计算推导方便 ,我们假设水电厂日均出力 N均 ,实际日电量 W水 ,最大出力 Nmax ,则
减少弃水调峰的损失 ,充分利用水能资源不仅关系到电厂自身的稳定运行和经济利 益 ,也关系到整个电网的安全运行和经济利益 ,更关系到国家能源政策和可持续发展战略 的落实 。水电弃水调峰涉及到电网运行中的许多问题 ,既要考虑历史的因素 ,又要冲破计 划体制下的一些条框约束 ,必须综合治理 。首先要加强电网的调峰管理工作 ,制订和完善
Eqt = min{ Eqt1 - Eqt2 } Eqt1 = Nmax ×24 - E Eqt2 = WqΠε 式中 : Eqt 为弃水调峰损失电量 Eqt1 为按最大出力计算的弃水调峰损失电量 Eqt2 为该按弃水量计算的弃水调峰损失电量 E 为日发电量 N max 为日最大出力 Wq 为弃水水量 ε为日平均耗水率 (2) 实际运行中弃水调峰损失电量的确定方法 。 ●全年电量承包的方法 。电网与水电厂确定一定的电量基数 ,超过这个基数后 ,按弃水 电价计费 ,所得利润按利益共享的原则给电网和其他调峰厂一定的补偿。优点易于操作 , 缺点是来水偏枯或不均匀时 ,会出现既发生弃水又没有完成基数电量的情况。 ●根据年计划安排 ,在丰水期核准一日电量基数 ,超过部分按弃水电价处理 。
可知 ,以水电为主的电网火电综合调峰能力普遍低于以火电为主的电网 10 %左右 。为适
应电网负荷的变化 ,减少水电的弃水调峰损失 ,各个电网逐步加大了对火电机组调峰能力
的改造力度 ,近两年火电综合调峰能力已有明显提高 ,如 1999 年华中电网火电综合调峰
率达已到 31175 %。
表 2 不同电网火电综合调峰能力比较表
for the peak & valley balance
(2) 负荷率和火电综合调峰能力变化趋势相反 。反映出电网管理和调度运行管理部 门能够根据电网负荷率的变化及时加大火电调峰能力改造工作 ,不断提高火电的综合调 峰能力 ,确保电网的安全稳定运行 。详见图 3 和图 4 。 212 电源结构不合理 ,水库调节能力不足
图 3 火电综合调峰能力变化特性 Fig. 3 The characteristic of the thermoelectricity
Capability of the peak&valley balance
图 4 电网负荷率变化特性 Fig. 4 The characteristic of the load factor
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●按电网平均负荷率来核算水电厂电量 ,超出部分按弃水电价处理 。计算办法如下 。
图 5 不同负荷率的负荷曲线图 Fig. 5 Different load curves
假设图 5 中上线为某一水电厂某日的实际运行负荷曲线为 F ( t) ,下线是按电网平均 负荷率运行的假想发电负荷曲线 f ( t) 。由上图可知 ,两条线之间的部分即是我们说的弃 水电量 W弃 。
(1) 加快电价改革 ,实行灵活多样的电价 电力既然成为商品 ,其价格就应根据市场的需求而变化 ,这是市场经济的基本规律 , 为有效地减少水电厂弃水 ,必须同时在发电侧和用电侧实行电价改革 。发电厂上网电价 要实行峰谷电价 ,且水电厂还要根据其不同的特性实行丰枯电价 ,多发季节电能 ,充分利 用水能资源 。对用户同时实行峰谷电价和丰枯 (弃水) 电价 ,鼓励低谷用电 ,提高用电的负 荷率 ,减少水电厂弃水调峰 。这不仅是减少水电厂弃水调峰损失的有效措施 ,也是电力体 制改革和电网商业化运营的需要 。 具体来讲 ,水电厂可采用丰枯电价和峰谷电价及弃水电价相结合的方式 。按季节实 行丰枯电价 ,每日实行峰谷电价 ,弃水期超发电量实行弃水电价 。弃水电价按可变成本加 微利的原则确定 。 312 合理确定水电厂的弃水电量 合理确定弃水电量直接关系到水电厂经济利益 ,是实行弃水电价的关键 。水电厂的 弃水电量的计算所涉及因素较多 ,确定比较困难 ,目前尚无统一的计算方法 。这里结合电 网特点和运行规律首先提出了弃水调峰电量损失的理论计算方法 ,用于统计分析和评估 水电厂实行的弃水调峰损失情况 。然后结合生产实际提出了三种确定水电厂弃水电量的 方法 ,用于电价结算和经济补偿 。 (1) 某水电厂某日的弃水调峰损失电量由下式确定 :
电网内水电比重较大 ,且调节能力不足也使水电站弃水调峰在所难免 。我国福建 、广 西 、四川和云南等电网 ,统调水电装机比重都在 50 %以上 。由于这些电网内火电装机比 重较小 ,使火电调峰能力相对不足 ,汛期水电自然要承担电网的调峰任务 ,以确保电网的 安全运行[1] 。而且这些地区的水电站多为径流或季调节电站 ,水电站水库的调节能力不 足 。如福建 、云南电网中 ,水库具有年调节能力的水电站总容量仅占水电装机总容量的 10 %～20 % ;而广西和四川电网中 ,水库具有年调节能力的水电厂几乎没有 。如此的电源 结构和较差的水电调节能力使这些电网的水电弃水调峰在所难免 。 213 电价改革滞后 ,经济政策不配套