节能环保环境下电力市场优化运营分析

梁 科

(广州供电局有限公司 番禺供电局，广东 广州511400)

为增加电力企业的市场竞争力，促进电力企业与燃料供应企业之间良好的合作关系，缓解电煤供应紧张的局面，同时减少由此带来的环境污染，实现电力市场资源的优化配置。文中在节能环保的前提下，对该环节下电力市场优化运营进行分析，重点讨论基于燃料供应的电力市场优化和基于节能减排的电力市场优化运营策略，为节能环保环境下电力市场的最优化提供参考。

1 节能环保下电力市场运营调度现状

当前，我国的电力市场调度方式是基于对各类型发电机组利用小时数进行平均分配而建立起来的。这种方法在一定程度上可有效调动资金进入电力生产项目的积极性，从而促进我国电力工业的迅速发展。但在电力工业快速发展的同时也伴随着高污染、高能耗的问题，尤其一些小型火电机组的运行小时数几乎与大型高效环保节能机组运行小时数相当。国家电网在调度的过程中并没有通过调度的方式来激励电力企业设置更多的环保节能机组，从而不能保证低能耗、清洁发电机组得到充分的利用，导致了严重的资源浪费与环境污染。基于此，政府于2007年8月10日发布了“国务院办公厅关于转发发展改革委等部门《节能发电调度办法(试行)》的通知”，其中对国家进行节能环保发电调度、发电企业强制节能减排、减少能源消耗以及降低污染物排放等作出了强制规定。

所谓的节能环保发电调度是指在确保电力可靠供应的前提之下，根据经济、节能的原则，对那些由可再生资源产生的电能进行优先调度，优先级别通常根据发电机组的能耗以及污染物的排放水平进行确定，以达到最大程度减少能源消耗、污染排放以及资源消耗。为最大限度地实现降低能耗，当前电力运营工作的重点是鼓励污染物排放少、能源消耗低以及节约用水型的发电机组多运营，改革传统的发电计划形成方式，尽快将传统的发电调度转变成为环保、节能以及经济调度。

2 基于燃料供应的电力市场优化决策

电力行业的整个供应链建立在燃料供应、发电、输电、售电及用电等诸多环节上。其具有的产销同时性决定了电力行业供应链对整个电力生产过程的完整性、协调性以及信息共享等方面所提出的高要求。而一个新的电力市场运营方式产生的目的是要形成一个相对完整的电力市场供应环节、合理高效的电力协调部门、协调机制体系以及广泛、快速的信息共享平台。在确保电力行业供应链安全可靠运行的基础上，对电力市场的运营模式进行优化，将传统的以计划为主、缺乏市场竞争的一体化供应链转变成为以市场为主导，不但能在供应链各个环节开展市场竞争，同时对整个供应链进行整合。

基于燃料供应的电力市场运营模式要利用协调控制和信息共享两个途径来对电力供应链进行集成控制，实现节能环保的市场电力运营。而电力市场运营结构的研究过程中需涉及到整个电力行业供应链的业务流程，文中所设计的电力市场运营结构如图1所示。

图1 电力市场运营结构体系图

从图1中可以看到，基于燃料供应的电力市场运营结构体系主要包括:发电侧供电侧两个方面。其中，发电侧包括燃料供应市场、发电企业两个方面;供电侧则包括输电网络、电力用户市场两个方面。电力调度中心根据整个电力市场的运营状况，针对用电需求基本预测的基础上对电力的生产/购电指令进行下达与控制。在这些指令的控制下，以各个发电企业的价格信息确定各个发电企业的供电指标，确定其配电额度。其中，供电指标成为各大发电厂日常运行的控制指令，而配电额度则是通过输电网络将发电企业所生产的电力输送到各用电客户，为客户提供电力保证，满足其用电需求。各个发电企业在电力生产运行的过程中根据发电指标进行运作，并根据电力生产的用煤需求对燃料市场上的燃煤进行采购。同时，电力调度中心以节能环保为原则，对各个发电机组的电能进行综合评价，从而确定各个发电机组的电力调度秩序。最终实现在电力调度中心集中控制的前提下的电力市场协调运作。

3 节能环保下电力市场运营调度分析

3.1 影响节能环保电力市场调度的因素

对供电网络中机组的具体组合以及电力调度计划的形成是一个复杂的决策过程。同时，电力行业还具有一定的公益性，其调度计划在执行的过程中还受到当前的境界政策、环保需求以及经济投资环境等多个方面的影响。

通常，在确定具体的机组组合时，其优先级别包括风能、太阳能、海洋能、水能、生物质能、核能等清洁能源发电后，然后再确定其他的常规火力发电调度计划。电力调度中心在确定具体的发电调度时，所依据的是由国家发改委基于节能调度的原则而编制成的发电排序表。在确保供电网络安全、稳定运行的前提下，电网调度人员应根据电网运行的基本特点，在发电调度的过程中除了必须参照各发电厂当前的发电计划之外，还需要根据季节、时段的不同对国家发改委所确定的发电厂排序表次序进行适当调整，这样不但能够满足电网的安全稳定运行，同时还可以实现环保节能的目的。节能环保环境下电力市场的调度计划制定过程中主要考虑的因素包括:(1)与国家电力产业发展政策相吻合，以尽量降低整个电网发电机组燃料消耗为主要目的;(2)按照市场经济发展的客观规律，尽量将电力生产成本降到最低;(3)以环境保护、减少污染排放为目的，优先确保清洁能源的生产;(4)在确保电网安全运行的基础上，还应确保发电机组设备的安全稳定、市场连续运行可靠性的需要;(5)结合电网发电机组的运行特点，由于不同类型的发电机组运行特点存在较大差别，诸如停机、启动速度，机组爬坡率以及机组检修等，都需要达到对应的条件。

3.2 评价指标的选择及指标体系的构建

电网公司根据发电机组的实际运行情况，以对应的指标数据为根据，将各指标评价体系中各指标之间的关系予以考虑，经过反复选择和分析之后，初步选择与节能环保密切相关的6个指标，形成基于节能环保的电力调度指标评价体系，如图2所示。以之作为电力运营调度优化的起点，对电力公司的电力调度问题进行分析。

图2 电力运营调度指标评价体系图

从图2可以看到，整个运营调度评价指标体系包括减排指标体系以及节能指标体系两个部分，分别由厂用电率、供电煤耗、油耗、水耗、SO2排放量以及CO26个指标构成了具体的指标体系，由它们共同来完成电力调度过程中对各个机组以及能耗水平的评价工作。

3.3 基于环保节能的发电调度优化建模

一个完整的电力系统包括发电厂、输配电系统以及电力负荷等。电力调度环保节能的目的是在确保电网安全稳定的前提下，尽量提高电网的供电质量以及电网运行的经济性，充分利用现有能源与设备，以最小的燃料及能量消耗、最少的运行费用、最少的环境污染为用户提供可靠的供电保证。因此，环保节能电力运营的重要工作就是要合理的调整电网功率负荷在发电设备及发电厂的分配。

3.3.1 模型假设

当前我国绝大部分的发电机组都是燃煤机组，为降低发电机组的燃煤消耗量，达到降低发电厂生产成本，减少污染物排放等目的。假设每组发电机组的燃煤消耗量特性曲线用下列二次函数予以表示

其中，ai，bi，ci分别表示发电机组i的燃煤消耗系数，pit则表示发电机组在第i时段内的输出功率。

假设有M组发电机组，其总的燃煤消耗量为F，则

我国发电厂是以煤炭作为主要的燃料，这种长时间以燃煤为主要燃料的电力能源结构对我国环境具有较大的污染。其污染物主要包括粉尘、CO2、NOX、CO、SOX等，并占到了燃烧过程中所排放污染物总量的96%以上。

设Ei(pit)是i段时间内的污染物排放量，其符合一次函数的形式

式(3)中，βi为发电机组i的污染物排放系数。则发电厂有M台发电机组时，其总污染物排放量为E，则

3.3.2 节能环保电力运营的优化模型

以上述相关的公式为优化目标，将优化模型表述如下

在确保满足安全稳定约束条件的前提下，使得式(5)～式(7)中满足电力电量平衡的约束方程，即整个电力系统的发电机组所提供的电量能够与系统功率符合与网络损耗之和相持平。

4 结束语

文中在对当前节能环保环境下电力市场的运营调度现状进行分析的基础上，提出了基于燃料供应的电力市场优化决策方案，并分析了节能环保环境下电力市场运营调度的相关影响因素，建立了电力市场优化运营的基本模型，为电力市场优化提供参考。

［1］ 赖绍元.节能减排环境下电力市场优化运营研究［D］.长沙:长沙理工大学，2010.

［2］LAMOUREUS M A.Electricity energy policy［J］.IEEE Power Engineering Review，2002(7):12－27.

［3］ 国务院办公厅.国务院办公厅关于转发《节能发电调度办法(试行)》的通知［EB/OL］.(2007－8－10)［2012－09－08］www.china5e.com.

［4］ 钟龙平，马智杰，徐欣歌，等.一种线性恒流的LED驱动电路设计［J］.电子设计工程，2011，19(2):116－118.