[论文]00电网环保节能经济优化调度研究.doc

电网环保节能经济优化调度研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：郭婷婷指导教师：段其昌教授专业：自动化学科门类：控制理论与控制工程重庆大学自动化学院二O一O年四月Study on Optimization of Efficient Power Scheduling Based on Energy Conservation and Environmental Protection A Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of EngineeringByGuo TingtingSupervised by Duan QichangSpecialty： AutomationCollege of Automation of Chongqing University, Chongqing, ChinaApril,2010重庆大学硕士学位论文中文摘要摘 要流化床燃煤固硫技术是先进的燃烧技术，但这一技术的推广应用因流化床燃煤固硫渣没有成熟和经济的综合利用途径受到严重限制。由于人们对流化床燃煤副产物的认识程度还很有限，基础资料十分缺乏，在一定程度上影响了流化床燃煤固硫渣的资源化利用。本论文较为系统地分析了流化床燃煤固硫渣的特性，并根据现行规范，提出一套新的活性评定方法。在此基础上，对燃煤固硫渣活性的影响因素、激发方法、体积膨胀性能进行了较为系统的试验研究，并利用XRD、SEM等微观手段研究了燃煤固硫渣的自硬性、活性激发及膨胀机理。最后对燃煤固硫渣建材资源化利用进行了比较深入的研究。流化床燃煤固硫渣的特性研究结果表明：（1）因为燃烧温度、燃烧环境、燃烧程度、脱硫剂、脱硫效率等的影响，与普通煤粉锅炉的灰渣相比，流化床燃煤固硫渣有其特殊的火山灰活性，同时因为含有SO3、f-CaO而具有自硬性和膨胀性，是一种特殊的火山灰材料。（2）流化床燃煤固硫渣中的SO3和f-CaO因为特殊的生成条件而具有特殊的性质。SO3是在850900的温度下形成的，是以-CaSO4形态存在，且具有与天然硬石膏和400煅烧石膏不一样的溶解特性。首次从f-CaO的形成过程、颗粒微观结构、晶型和光学参数以及水化历程等方面证明了f-CaO颗粒被固硫产物无水硫酸钙包裹的颗粒特征，f-CaO颗粒被-CaSO4包裹使其水化速度减慢和活性较低；SO3以-CaSO4形态存在和f-CaO颗粒被-CaSO4包裹均对流化床燃煤固硫渣的活性和体积稳定性产生不利影响。（3）现行活性评定方法因流化床燃煤固硫渣性质的特殊而存在较大的局限性，不能直接套用现行的方法进行活性评定。根据现行活性评定方法的原理，结合其特性，首次系统提出了“熟料胶砂28天抗压强度比测定”、“自硬性评价”、“自硬强度测定”的综合评定方法，该方法与现行方法有较好的相容性，且能真实、直观地反映流化床燃煤固硫渣的活性及其对强度的贡献。（4）流化床燃煤固硫渣的活性主要来源于无定形的SiO2和Al2O3物质，除成分中活性SiO2和Al2O3的含量对其火山灰活性有影响外，成分中SO3、f-CaO含量和细度在一定范围内对其活性发挥有一最佳值。（5）常规的化学激发方法能激发流化床燃煤固硫渣的活性，但仅从强度的角度看，其激发的效果并不理想；蒸汽养护和蒸压养护的结果表明湿热养护对燃煤固硫渣活性激发程度较高，特别是蒸压养护，激发效果更为明显。（6）流化床燃煤固硫渣水化时存在严重的体积膨胀问题，其膨胀主要是由于水化反应过程中钙矾石的生成和富余的硬石膏后期溶解结晶生成二水石膏的体积膨胀所产生。首次确认了富余的硬石膏后期溶解结晶生成二水石膏对固硫渣体积膨胀的作用。（7）细度提高对流化床燃煤固硫渣膨胀稳定时间的提前有利，掺加粉煤灰和熟料有利于膨胀率的减小及膨胀稳定期的提前，流化床燃煤固硫渣水化反应的液相碱度越大，膨胀越严重。流化床燃煤固硫渣的特性研究表明其利用有较大的难度，但针对其特性在建材中利用是可能的。作为混凝土细骨料，由于其活性可以改善骨料与水泥浆体的界面结构，故可以提高混凝土的抗弯强度；作为混凝土掺合材可以充分发挥流化床燃煤固硫渣的活性，可以部分补偿混凝土的收缩，从新拌混凝土的性能和混凝土耐久性的考虑最好与粉煤灰复合使用；无论是作为水泥混凝土的掺合材，还是细骨料，流化床燃煤固硫渣均影响新拌混凝土的性能。利用燃煤固硫渣的活性和膨胀性能，可以配制低收缩率的燃煤固硫渣粉煤灰内墙用抹面砂浆，也可以配制燃煤固硫渣粉煤灰熟料外墙用抹面砂浆。流化床燃煤固硫渣与石灰、粉煤灰或水泥混合，必要时掺加激发剂，从强度上看完全可以满足公路工程对路基混合料的要求。关键词：流化床，燃煤固硫渣，活性，膨胀，资源化（不多于5个）IV重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTDue to lack of effective ways to utilize the bottom ashes of circulating fluidized bed combustion (CFB ashes), it is difficult to use widely the advanced technology of circulating fluidized bed combustion and defulfurization. In this paper, the properties of the CFB ashes are systematically analyzed and then a series of methods are proposed to evaluate the reactivity of CFB ashes. Meanwhile, the factors influencing and the method activating the reactivity of CFB ashes, and the expansion properties are investigated experimentally. The spontaneous setting, and the mechanism of activation of reactivity of CFB ashes and its expansion are investigated by XRD and SEM. Finally, the utilization in building materials of CFB ashes is studied.The results show that: (1) The CFB ashes is different from the ashes of common coal boiler for there are great difference in forming condictions such as the combustion temperature, combustion environment, the degree of combustion, desulfurizer and the efficiency of desulfurization. While CFB ashes have the properties of cement and expansion for its containing SO3 and f-CaO, so it is a special pozzolanic material. (2) The SO3 and f-CaO have their properties for their typical forming condition. SO3 is fixed in ashes at 850900, and it exists in -CaSO4 and has different solubility with the natural anhydrite and the plaster calcined at 400. It is the first time to prove that the particles of f-CaO is coated with-CaSO4 by investigating the process of forming f-CaO, the microstructure, spathic type and optic parameter and the hydrating process. Results also show that the microstructure can slow down the hydrating and deteriorate the reactivity of CFB ashes. (3) The current method evaluating reactivity of pozzolanic materials has great limits to evaluate the CFB ashes. A series of new methods are developed which can evaluate the reactivity and its devotion to strength really and directly. (4) The reactivity of CFB ashes is attributed to the amorphous SiO2 and Al2O3, but the SO3 and f-CaO of CFB ashes can influence its reactivity and expansion, and there is an optimum content. The higher reactivity can be achieved if the fineness is bigger. (5) The common method can activate its reactivity, but the result of activation is not ideal in the point of strength. It shows that steam curing and high-pressure steam curing is best to activate CFB ashes, especially for high-pressure steam curing. (6) The expansion mechanism of CFB ashes is the expansion of the forming of ettringite and the solution and crystallization of -CaSO4. (7) Fineness is beneficial to stabilize the expansion of CFB ash. FA and clinker are advantageous to reduce the expansion and stabilize expansion. The higher alkalinity in liquid phase is, the more expansion.The properties of CFB ashes show it is difficult to utilize CFB ashes in building materials, however reasonable using its properties is possible in building materials. As concrete fine aggregate, it can improve structure of interface between aggregates and cement paste for its reactivity, then can increase the concrete flexural strength. As concrete additive can fully activate the reactivity, and can partly compensate the concrete shrinkage. Because of performance of the fresh concrete and durability, it is better to use it with FA. They both influence performance of the fresh concrete. It can produce CFB ashes-fly ash mortar used indoors and CFB ashes-fly ash-clinker mortar used outdoors with low shrinkage by using the cement and expansion of CFB ashes. CFB ashes mixed with lime, FA or cement, can be used for roadbed mixture in road engineering.Keywords： Circulating Fluidized Bed Combustion, CFB Ashes, Reactivity, Expansion, Utilization in Building Materials.重庆大学硕士学位论文目 录目 录中文摘要英文摘要1绪论1 1.1 问题的提出及研究意1 1.1.1问题的提出1 1.1.2研究的意义2 1.2 国内外研究现状3 1.2.1 筏板基础和地基共同作用的研究现状3 1.2.2 上部结构、基础和地基共同作用的研究6 1.3 本文研究的目的和研究内容10 1.3.1 本文研究的目的10 1.3.2 本文研究的主要内容112弹性地基上薄板的分析12 2.1 引 言12 2.2 弹性地基的计算模型12 2.2.1 Winkler模型12 2.2.2 弹性半空间地基模型13 2.2.3 双参数地基模型14 2.3 双参数地基上薄板的边界元法15 2.3.1 控制微分方程15 2.3.2 基本解16 2.3.3 边界积分方程21 2.3.4 边界元法27 2.4 双参数地基上带肋薄板的混合法40 2.4.1 肋梁的有限元分析40 2.4.2 耦合方程的建立41 2.5 程序设计42 2.5.1 程序的特点42 2.5.2 程序主框图43 2.5.3 程序的简介43 2.6 算例分析45 2.6.1 算例145 2.6.2 算例245 2.7 本章小结503弹性地基上带肋中厚板的分析52 3.1 引言52 3.2 双参数弹性地基上中厚板的边界元法52 3.2.1 控制微分方程52 3.2.2 双参数弹性地基上中厚板弯曲问题的基本解60 3.2.3 双参数弹性地基上中厚板弯曲问题的边界积分方程66 3.2.4 边界元法79 3.3 双参数弹性地基上带肋厚板的混合法87 3.4 程序设计87 3.4.1 程序的特点87 3.4.2 程序主框图87 3.4.3 程序的简介87 3.5 算例分析88 3.5.1 板内挠度的特性88 3.5.2 板底基底反力的特性92 3.6 本章小结927结论与展望151 7.1 主要结论152 7.2 后续研究工作的展望154致 谢156参考文献157附 录：A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录164B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及得奖情况165VI重庆大学硕士学位论文1 绪论1 绪论1.1 问题的提出及研究意义1.1.1 问题的提出能源是国民经济和社会发展的重要物质基础。电能作为一种优质、清洁、方便、高效的能源，已在我国国民经济和人民生活中得到最广泛、最普遍的应用，并已成为我国社会发展的重要支柱。从20世纪90年代开始，我国就明确制定了“能源工业的发展贯彻执行开发与节约并重，近期把节约放在优先地位的方针”。当前，随着我国改革开放深入进行，我国已确立把建设资源节约型，环境友好型社会作为国家的长期发展目标。党的十七大报告指出：“坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。”如今，转变经济发展方式、大力推进节能环保成为举国上下的共识，也是当前及今后相当长一段时期内我国经济工作的中心任务之一。电力工业是生产清洁二次能源的重要产业，但其中的燃煤发电业又是化石能源消耗和污染物排放的大户，电力被我国政府列为节能减排的重点行业之一。燃煤电厂单纯依靠技术改造等手段降低现有煤耗的空间毕竟有限，因而迫切需要运用法律、行政与市场等多种手段，从优化电源结构上综合解决电力工业的节能减排问题。以“节能、环保、经济”为原则，摒弃“利益共沾”模式，改变现行不分机组大小、能耗与排放水平的高低而按同类机组相同利用小时数分配电量计划的调度方式，便成为综合治理发电企业能耗与排放的又一重要突破口。据有关专家估算，节能发电调度若能全面推行，每年将节约发电用原煤1亿吨以上，由此初步推算，还能减排烟尘约30万吨、二氧化硫约90万吨、氮氧化物约50万吨、二氧化碳约1.6亿吨。如此效果显然是以往调度方式下的节能措施无论如何难以做到的。问题还在于它在直接降低发电用煤及相应污染物排放的同时，还能间接地减少煤炭开采对环境的破坏和煤炭运输对环境的污染，其社会效益与经济效益十分巨大。因此，节能发电调度不仅是电力工业落实节约资源和环境保护国策的主动积极之举，也是促进自身转变发展方式、走新型工业化道路、实现可持续发展的内在要求。1.1.2 研究意义2002年开始的新一轮电力市场化改革极大地提高了各市场主体的竞争意识，促进了电力工业的快速发展。在电力市场建设方面，积累了不少经验。但现存的一些问题也需引起关注，例如，现行的发电侧竞价上网模式由于多方面的原因，最终未能充分发挥高效、清洁发电机组的作用，部分地区的试点甚至还出现相反效果，这与当前节能减排的急迫要求不相符；由于销售价格与上网价格不能联动，发电侧“单边市场”模式无法将上游价格向下游传导，致使理应反映我国资源稀缺程度、环境承载能力及成本的市场价格信号失去了应有的灵敏作用，而试图通过输配分离改革推进双边或多边市场建设的设想，又因体制性因素制约，尚需经过更多的努力、更漫长的时日才能实现。面对当前电力工业转变发展方式、加快节能减排的严峻形势，下一阶段我国电力市场化改革的切入点应立足国情，解放思想，创新思路，从更广的范围积极探索电力市场建设的有效模式。首先，电力市场化改革必须服从并服务于电力工业科学发展的大局。当前，作为国民经济的基础产业，发展将是电力工业在今后相当长一段时间内的“第一要务”；其次，当前电力工业实现科学发展的重要内涵就是走新型工业化道路，实现“节约发展、清洁发展、安全发展和可持续发展”。因此，节能发电调度是现阶段推进电力市场建设的有效实现方式，是电力市场化改革的又一创新成果。如果说“竞价上网”是按竞争主体所报上网价格高低排序调度，那么，以“按能耗高低排序”为主要内容的节能发电调度，则可称之为“竞耗上网”。因此，节能发电调度并不是“计划调度”的概念，而是市场竞争的另一种表现形式，在本质上与竞价上网有一定的相通性，只不过是以“能耗”取代“价格”作为排序调度的依据。鉴于我国国情，要在电力市场化改革中充分发挥价格的杠杆作用，尚需较漫长的循序渐进改革过程。如果我们能从新的视角出发，认为节能发电调度也是一种市场竞争模式，并且是加速提高电力工业节能环保水平、推进电力市场建设的一种有效实现形式，那么，我们就可以将过去五年经实践证明成功的市场元素引入节能发电调度，逐步完善市场交易规则。例如，对火电机组按煤耗排序竞争时，同等煤耗情况下，电价（包括审批或机组报价）较低的机组应优先上网发电；继续培育和发展发电侧辅助服务市场；完善“上大压小”机制，允许那些需要关停的小机组以竞标方式出售容量，用以补贴关停损失；在一定期限内，安排过渡性的“发电权替代交易”，以便小火电机组在规定期限内逐步退出市场。我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。实施节能发电调度既有利于贯彻落实节能减排目标，也有助于加快电源结构调整，加速电力企业分化，促进可再生能源发电机组和大型环保机组的发展，迫使高耗能和高污染的小煤电以及燃油发电机组逐步退出市场。这对加速我国电力产能优胜劣汰，促进电力产业结构整体优化升级产生推动作用。节能发电调度是在我国经济社会发展的特殊时期、电力工业肩负特殊使命背景下出台的重要改革举措，也是我国发电调度方式的一次重大变革。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外节能环保发电现状美国是世界上最大的能源消费国，其限制国家的能源消耗和污染标准是通过执行严格、详细的法律法规。任何企业如有违规行为，该企业和政府执法部门都将面临非常大的社会压力。例如，如果一家企业被判处违反节能、洁能法规，处罚将非常严厉，要么倒闭垮台，要么常年承担清理污染责任而负担沉重。因此，他们都不敢轻易以身试法。美国的新能源法主要以减税等鼓励性立法措施，刺激企业家及家庭、个人更多的使用节能、洁能产品。该法规规定，在未来10年内，美国政府将向全美能源企业提供146亿美元的减税政策，以鼓励石油、天然气、煤气和电力企业采取节能、洁能措施。此外，美国有12个州实施可再生能源配额制度和绿色电力认证等，推行可再生能源发电市场的发展，获得认证的供电商可以在市场营销中使用绿色电力标志，普遍得到了可再生能源公司和民众的支持。巴西在能源生产方面能够自给自足，主要受益于可再生能源的开发和利用。巴西能源与矿产部长西拉斯最近强调指出，随着社会的参与和人们对提高生活质量的承诺，可再生能源的投资会相应增加。巴西可再生能源的原料利用率已经达到44.6%，而全球的平均利用率是13.5%，巴西的目标是达到50%。在生物发电、生物柴油和潮汐发电等领域进行的能源资源研发方面，巴西也位于世界的前列。目前，法国运行中的核电机组共有59座，总功率为63363MW，占到了全球总数的14%及全球总量的17. 6%。法国核电机组每年供应4000多亿kWh电力，占总发电量的约78%，位居世界主要工业大国的首位。很明显，核电现在已经在法国电力及能源中占据了举足轻重的位置，为保证本国经济稳步和迅速发展发挥着极为重要的作用。同时，核电作为安全清洁的能源，还为法国保持一个优良的生态环境发挥着突出作用。与周边国家相比较，法国目前的C02排放水平是相对较低的，而这一成绩的取得应主要归功于核电。长期以来，法国一直优先发展核电，而大量减少火电。发展核电每年使法国少排放3. 45亿吨C02，为改善法国以及世界的环境质量做出了重要贡献。1.2.2 国内节能环保发电现状党的十七大报告提出了实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求，明确指出：在优化结构、提高效益、降低消耗、保护环境的基础上，实现人均国内生产总值到2020年比2000年翻两番；建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式;加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力。并把“坚持节约资源和保护环境的基本国策”，提升到“关系人民群众切身利益和中华民族生存发展”的重要地位。目前，党和国家已经把环境保护，节能降耗提升到关系国计民生的战略高度来抓。节能是缓解能源约束矛盾的现实选择，是解决能源环境问题的根本措施，是提高经济增长质量和效益的重要途径，是中国实现可持续发展的必由之路，是维护中华民族长远利益的必然要求。全国节能降耗工作面临的形势依然非常严峻，要进一步增强紧迫感和责任感，下大力气，下真工夫，充分认识节能的重要性，提高能源利用效率，加快建设节能型社会，全面实现“十一五”规划确定的节能减排目标。2007年12月1日-29日，贵州省电网公司进行模拟试验，模拟试验期间，贵州电网严格按照国家和省政府相关文件执行，在近一个月的模拟运行中，贵州电网按节能发电调度的原则进行发电计划曲线的编制执行、进行节能发电调度信息发布等工作时的工作流程、工作职责和部门间协调能力完全经得住考验。通过对节能发电调度计划和常规发电计划的比较分析，模拟运行期间，共节约标准煤1.66万吨，平均每千瓦时降低煤耗234克，节能发电调度成效己初步显现。2007年12月19日0:00-24:00，四川省电力公司进行了节能发电调度实际调电试验。这是一次实战，试验期间，安排水电等清洁能源最大可调出力800万千瓦全额上网发电，按照能耗水平依序安排750万千瓦火电机组上网发电。有6台共77万千瓦煤耗和污染物排放高的机组停运，部分煤耗较高、排序靠后的火电机组全天仅能按最低技术出力运行，按能耗排序在前的60万千瓦火电机组全天满发。当日，全网煤耗水平显著下降，根据实际运行情况分析，与传统调度模式对比，调电试验当日节约标准煤424.8吨，相当于平均供电煤耗降低2.9克/千瓦时。1.3 本文的研究内容和结构1.3.1 本文研究的内容课题研究目标是通过分析节能环保发电调度的特点以及负荷率的相关知识，在保持一定的调度周期内，系统消耗电量不变，提出提高负荷率的计算算法；通过负荷率的改变（保持电量不变），可改变系统有功功率损耗进而改变网损；同时，在峰谷电价或分时电价中，不同负荷水平价格不同，从用户和电网公司两个角度确定最优负荷率；通过负荷率的改变，系统网损、电网收益（电价影响）以及电网损失（可靠性损失），确定最优负荷率。课题将在广泛阅读文献的基础上，阐述节能环保发电调度概念的提出和实践的发展状况，深入探讨节能环保调度实施的必要性、内容和要求，重点对电力市场条件下的节能环保发电调度进行分析，研究电力市场与节能环保调度的关系、新型调度方式对电力市场管理模式的要求，以及节能环保调度实施的原则和保障措施。在此基础上，结合广安电网的发展现状与其电力市场的建设实际，提出广安电网的节能环保调度实施原则，并针对实施新型调度所必要的提出了火电厂能耗的评估方法，以及计及节能环保约束的节能环保发电调度算法，并对所提出的方法和算法结合实际数据进行了算例分析。本文的主要研究内容和研究思路如下:综述发电调度方式的发展和现状，指出现阶段实施节能环保发电调度的必要性和意义，对这一新型调度方式及其内容、要求进行了阐述，并对与此相关的几个重要关系进行了分析。对电力市场与节能环保发电调度的关系进行了探讨，分析一般电力市场和节能发电调度方式下的电力市场之间的关系，对节能发电调度方式下的电力市场交易模式进行研究，阐述节能环保发电调度实施的原则和保障措施。掌握宁夏电网的发展状况以及宁夏电力市场的建设情况，明确节能发电环保调度要求，并与宁夏实际情况结合起来深入课题研究，针对火电厂能耗评估和相关调度算法进行研究，提出相应解决方法和思路，并结合相关实际数据进行算例分析。新型调度方式需要新的技术支持系统作为保障和技术支撑。论文对新型节能发电环保调度技术支持系统的设计原则、技术和功能结构提出初步设想。1.3.2 本文研究的结构第一部分为绪论，包括节能环保经济调度的意义和必要性以及国内外节能环保调度现状概述。第二部分为节能环保经济调度的研究，主要包括节能发电调度办法的研究、日发电调度计划、污染物排放水平的度量以及火电厂二氧化硫排污费四个方面的内容。第三部分为节能发电调度模型，在研究传统经济发电调度计划的基础上，提出了等能耗水平下考虑污染物排序的节能发电调度模型和考虑排污费的成本累加节能发电调度模型，并应用优先次序法求解模型，最后对两种模型的目的、原理等进行比较分析。第四部分为算例验证，结合某电网机组实际参数，进行算例验证与分析。第五部分为节能发电调度模型的分析与建议，主要包括对节能发电调度模型的适用范围和影响因素，并为即将开展的节能发电调度模式提供一些有益的建议。第六部分为结论，主要对论文的研究成果和不足进行总结。27重庆大学硕士学位论文致 谢2 节能环保调度概述2.1发电调度机制改革2.1.1 传统经济发电调度传统经济发电调度经历了近百年的历史，为电力工业体制的发展留下了宝贵的经验。在我国垂直一体化的管理体制时期，曾一直实行按照煤耗水平排序的传统经济发电调度方式。此调度方式是根据动力系统调度管理规程编制动力系统和系统内各发电厂日负荷调度曲线，使整个动力系统在最经济方式下运行，本着发电煤耗最小或发电成本低的机组先运行，发电煤耗量大或发电成本高的机组后运行的原则。具体做法是:采用等耗微增供电煤耗率法进行各发电厂间的有功负荷分配，并进行“网损修正”，当仅改变负荷分配无法满足负荷需求变化时，就需要通过机组组合，满足系统负荷需求，使系统总煤耗最小。2.1.2 计划模式发电调度20世纪70年代，我国国民经济的迅猛发展，电力消费增速加快，全国用电紧张，电煤以及其它因素对缺电的矛盾开始加剧。为了尽快解决缺电问题和确保电力系统安全稳定运行，国家开始实行集资办电，鼓励大、中、小电站一齐建设，对各类发电企业平均分配发电量计划指标逐渐成为电力调度的核心。按这种调度规则，每台发电机组每年发电利用小时都由调度指标决定，电力调度机构按“月跟踪年、日跟踪月”的方式执行;小火电没有达到预定的发电计划指标时，大机组即使还有潜力也不能多发;燃煤机组未完成电量计划时，水电机组也可能弃水。这样，计划调度方式在一定程度上演化成“为公平而公平”、简单平均的发电调度方式。这样，使得网内同类型机组无论在煤耗、效率和排放水平上有多大差异，都会得到基本相同的年利用小时数。在此调度方式下，一方面低效、高排放机组无需技改降耗就能旱涝保收;另一方面使得高效、低排放机组经济压力过大，造成发电企业投资建设节能、环保、经济型电厂的动力受到压制。2.1.3 节能发电调度电力工业不仅是经济发展的支撑，也是能源消耗与环境污染的大户，要发展资源节约型社会经济必须要提高电力生产效率，要保护环境更要处理好电力生产环节的污染问题。针对产业结构调整、关停小火电等方面，陆续出台了一系列宏观调控措施。同时，电力工业应参照环保部门的有关标准，严格控制污染物排放水平，并将减少污染物排放量作为衡量发电调度方式优劣的一项重要指标。2008年8月，国家发展改革委员会、环保总局、国家电监会、能源办颁发了节能发电调度办法(试行)，并提出要在全国范围内推行节能发电调度改革试点工作，其主要指导思想是在保证电力系统安全运行和连续供电的前提下，以节能、环保为目标，通过对各类可调发电机组按能耗排序，以分省排序、区域内优化、区域间协调的方式，实施优化调度，使电能生产中消耗的煤炭、石油最少，对于减少能源消耗和污染物排放，缓解我国能源供应压力，保障国家能源安全，推动国民经济又快又好发展，具有重要战略意义。同时，如何合理调整各种能源的发电参数比例，通过技术进步提高燃煤电厂的煤炭利用效率；如何减少二氧化硫污染排放，将一次能源高效地转换为洁净的二次能源；如何把解决当前燃煤造成的污染问题和电力供应紧张问题有机地结合起来成为了当下国内专家学者的研究热点。开展节能发电调度，事关我国“十一五”规划节能目标实现的全局，与电力行业健康发展和电力企业根本利益密切相关，也是新时期构建和谐电力的需要，对于减少能源消耗和污染物排放，保障国家能源安全，推动国民经济又快又好发展，具有重要战略意义。2.1.4 市场环境下的发电调度市场环境下的发电调度模式是在电力行业的发、输、配、售电环节均分离并形成竞争市场后实施的，以市场竞价的结果为依据制定发电计划。目前，西方发达国家已经实施了竞价上网的发电调度模式，通过有效的市场竞争手段达到全网购电成本最低的目的。具体调度方法是对网内一定容量以上的机组参与竞价交易，按其上网电价的报价高低来决定机组的电量。要实现这一理想目的，需要具备诸多方面的条件。首先，网内装机富裕，当装机不足时，为满足负荷需求已有机组要尽量满发，无法形成竞争基础;其次，需要完善的市场规则，如果市场规则不完善，会导致市场操纵力滥用，个别市场参与者控制价格谋取超额利润。2.2节能环保发电调度理论研究2.2.1节能环保发电概述节能环保发电调度，即根据负荷需求和节能要求，在确保电网安全稳定运行的前提下，以制度的创新，改变目前电力调度方式;采用先进的信息技术，运用大规模非线性、组合优化理论，优化发电方式；减少化石类燃料的耗用，确保节能减排目标任务的实现，促进社会经济又好又快发展。近年来，我国经济快速增长，各项建设取得了巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源难以支撑，环境难以容纳，社会难以承受，经济发展难以持续。电力工业是经济社会发展的重要支撑，随着电力工业规模的不断扩大，充足的电力供应有力地支持了经济的快速发展，但电力工业自身的能源消耗和污染排放问题也日益突出，使其成为能源消耗大户和主要的污染源。我国政府己经开始高度重视能源节约和污染物减排工作，“十一五”规划纲要将“单位国内生产总值能源消耗降低”和“污染物排放总量减少”列为约束性指标。作为社会普遍关注的节能减排的重点领域，电力工业又好又快地发展将成为经济社会发展的主旋律。我国是二氧化硫第一排放大国（约占世界的15%）和二氧化碳第二排放大国（约占世界9.6%）。同时，一次能源的不可再生性也为低效无序的使用敲响了警钟，据BP世界能源统计2005分析，我国的石油、天然气、煤炭的开采时限远低于全球化石能源的平均水平，仅分别为15a、30a、81a。在能源利用效率方面，我国同样与世界发达国家存在巨大差距，主要产品能耗比世界先进水平高40%，能源利用率仅为33%，比世界先进水平低10%。从电力行业具体数据来看，2006年底我国电力总装机己达6.22亿千瓦，火电装机约为4.84亿千瓦，占总装机的75%以上，火电机组中高耗能、低效率的小机组仍占一定比例。截至2005年底，20万千瓦以上的机组为708台，占火电总容量的58%。环境恶化和能耗过高的问题，从电力产业的角度来说，部分原因在于：中国电力调度长期存在一些问题，主要表现在不同能耗水平的机组在电力市场和发电调度中的“大锅饭”，这与历史上供需形势、投资机制、运行管理机制和市场机制有很大关系。改进调度方式，不止是技术上的电量平移，对投资政策、电价政策和企业生产经营稳定产生深刻影响，需要通过综合措施才能解决。改变调度方式的过程实际上是利益再分配的过程，与市场内相关各方的切身利益密切相关。20世纪80年代前，发电调度采用发电燃料消耗最低或者发电成本最小原则进行调度，发电煤耗量小或发电成本低的机组先运行，发电煤耗量大或发电成本高的机组后运行。从20世纪80年代初期开始，随着集资办电政策的实施，形成了独立电厂和直属电厂并存的局面，存在着混合的发电调度方式。2002年电力体制改革后，实现了厂网分开，发电厂归属了不同的发电主体。电力市场规则不完善，发电竞争上网市场尚未建成，能耗高、效率低的中小火电机组和能耗低、效率高的大型火电机组的年运行小时数基本相当，存在只求公平而忽视效率的倾向。可以看出，现有的发电调度排序原则未能从降低能源消耗的角度来进行优化，已不能适应建设资源节约型、环境友好型社会的要求。因此研究以节能降耗为目标的发电调度方式来促使高效节能机组多运行、淘汰低效高能耗发电机组、提高电力行业的整体效率势在必行。2.2.2 节能环保调度原则为提高电力工业能源使用效率，节约能源，减少环境污染，促进能源和电力结构调整，确保电力系统安全、高效运行，实现电力工业的可持续发展，依据中华人民共和国电力法、电网调度管理条例和电力监管条例，制定节能发电调度办法（试行）。（一）节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。（二）基本原则。以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提，以节能、环保为目标，通过对各类发电机组按能耗和污染物排放水平排序，以分省排序、区域内优化、区域间协调的方式，实施优化调度，并与电力市场建设工作相结合，充分发挥电力市场的作用，努力做到单位电能生产中能耗和污染物排放最少。（三）适用范围。节能发电调度适用于所有并网运行的发电机组，上网电价暂按国家现行管理办法执行。对符合国家有关规定的外商直接投资企业的发电机组，可继续执行现有购电合同，合同期满后，执行本办法。（四）机组发电排序的序位表（以下简称排序表）是节能发电调度的主要依据。各省（区、市）的排序表由省级人民政府责成其发展改革委（经贸委）组织编制，并根据机组投产和实际运行情况及时调整。排序表的编制应公开、公平、公正，并对电力企业和社会公开，对存在重大分歧的可进行听证。（五）各类发电机组按以下顺序确定序位：1.无调节能力的风能、太阳能、海洋能、水能等可再生能源发电机组；2.有调节能力的水能、生物质能、地热能等可再生能源发电机组和满足环保要求的垃圾发电机组；3.核能发电机组；4.按“以热定电”方式运行的燃煤热电联产机组，余热、余气、余压、煤矸石、洗中煤、煤层气等资源综合利用发电机组；5.天然气、煤气化发电机组；6.其他燃煤发电机组，包括未带热负荷的热电联产机组；7.燃油发电机组。（六）同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序，节能优先；能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序。机组运行能耗水平近期暂依照设备制造厂商提供的机组能耗参数排序，逐步过渡到按照实测数值排序，对因环保和节水设施运行引起的煤耗实测数值增加要做适当调整。污染物排放水平以省级环保部门最新测定的数值为准。（七）省级发展改革委（经贸委）认真组织开展年、季、月、日电力负荷需求预测及管理工作，并定期向相关部门及电网和发电企业发布预测信息；根据负荷预测和发电机组实际运行情况，制定本省（区、市）年、季、月发电机组发电组合的基础方案。（八）各级电力调度机构应按照排序表和发电组合的基础方案，并根据电力日负荷预测和发电机组的实际发电能力、电网运行方式，综合考虑安全约束、机组启停损耗等各种因素，确定次日机组发电组合的方案。（九）省级电力调度机构依据本省（区、市）排序表和各机组申报的可调发电能力，确定发电机组的启停机方式，形成满足本省（区、市）电力系统安全约束的机组次日发电组合方案，报所在区域电力调度机构。（十）区域电力调度机构在各省（区、市）机组次日发电组合方案的基础上，依据本区域内各省（区、市）排序表、各机组申报的可调发电能力、跨省输电联络线的输送电能力和网损，进一步优化调整本区域内发电机组的启停机方式。即：进一步对各省（区、市）边际机组（被调用的最后一台机组）考虑网损因素后的供电煤耗率（简称边际供电煤耗率）进行比较，对边际供电煤耗率较高的省（区、市）依次调整安排停机，对边际供电煤耗率较低的省（区、市）依次调整安排启机，直至区域中各省（区、市）的边际供电煤耗率趋同，或跨省（区、市）输电联络线达到输送容量的极限。（十一）国家电网公司和南方电网公司电力调度机构依据跨区域（省）输电联络线的输送电能力、网损以及发电机组排序结果，按照第十条的原则，协调所辖各区域（省）的发电机组启停机方式，形成各区域机组日发电组合方案，下发各区域（省）电力调度机构执行，并抄报有关省（区、市）发展改革委（经贸委）和区域电力监管机构。（十二）各级电力调度机构依照以下原则，对已经确定运行的发电机组合理分配发电负荷，编制日发电曲线。1.除水能外的可再生能源机组按发电企业申报的出力过程曲线安排发电负荷。2.无调节能力的水能发电机组按照“以水定电”的原则安排发电负荷。3.对承担综合利用任务的水电厂，在满足综合利用要求的前提下安排水电机组的发电负荷，并尽力提高水能利用率。对流域梯级水电厂，应积极开展水库优化调度和水库群的联合调度，合理运用水库蓄水。4.资源综合利用发电机组按照“以（资源）量定电”的原则安排发电负荷。5.核电机组除特殊情况外，按照其申报的出力过程曲线安排发电负荷。6.燃煤热电联产发电机组按照“以热定电”的原则安排发电负荷。超过供热所需的发电负荷部分，按冷凝式机组安排。7.火力发电机组按照供电煤耗等微增率的原则安排发电负荷。（十三）各级电力调度机构应积极开展水火联合优化调度，充分发挥水电的调峰、调频等作用。（十四）节能发电调度要坚持“安全第一”的原则。电力调度机构应依据电力系统安全稳定导则的要求，对节能发电调度各环节进行安全校核，相应调整开停机方式和发电负荷，保障电力系统安全稳定运行和连续可靠供电。在电力系统异常或紧急情况下，值班调度员可根据实际情况对发电组合和负荷分配进行调整。电力系统异常或紧急情况消除后，电力调度机构应按照排序表逐步调整到新的机组发电组合。（十五）发电机组的检修由发电企业按照有关规程的规定和实际需要提出申请，经