（电力系统及其自动化专业论文）江苏省2020年电源发展规划研究.pdf

东南大学丁程硕十学位论文 a b s t r a c t w i mt h ed e v e l o p m e n to f n a t i o n a le c o n o m y , r e q u i r e m e n to fe l e c t r i c a lp o w e ri nt h ep o w e r s y s t e mh a sb e e ni n c r e a s e ds u s t e n t i o n t h e r ea r es o m ep r o b l e m sw em u s ts e t t l e ，w h i c hi n c l u d e w h e na n dw h e r et oc o n s t r u c tg e n e r a t i o n s ，w h i c ht y p ei tb e l o n g st o ，h o wm u c hi si t sg e n e r a t e c a p a b i l i t y , a n ds oo n t h er e a s o n a b l ep l a n n i n gi sv e r yu s e f u l w h i c ht o u c he a c ha s p e c t so f p o w e rs y s t e m ，s u c ha sc r e d i b i l i t ya n de c o n o m i c a lc a p a b i l i t yo f t h ew h o l es y s t e m ，t h eq u a l i t y o f e l e c t r i c a lp o w e r , n e t w o r k ss t r u c t u r ea n di t sd e v e l o p m e n ti nt h ef u t u r e a c c o r d i n g l y , g e n e r a t i o ne x p a n s i o n p l a n n i n gi sas t r a t e g i cd e c i s i o n m a k i n go fg e n e r a t i o nd i s p o s i t i o ni nt h e p o w e rs y s t e m i no t h e rw o r d s ，i t sv e r yi m p o r t a n t f o rt h eb e t e rp l a n ，g e n e r a t i o ne x p a n s i o np l a n n i n gr e l a t e st ol o t so f p r o b l e m sa n d d e p a r t m e n t s t os u m u p i ti sa ne x t r a o r d i n a r yc o m p l e xt a s k t h ew o r ka r cm e n t i o n e da sf o l l o w s ： 1 ) a n a l y z et h er e s e a r c hs t a t u so fg e n e r a t i o np l a n n i n ga n dd i s c u s st h en e wi d e a so f g e n e r a t i o np l a n n i n gi nt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f e l e c t r i cp o w e ri n d u s t r y , 2 ) s i m p l yi n t r o d u c et h ei n t e g r a t e dg e n e r a t i o np l a n n i n gm o d e l ，s u m m a r i z et h ei n t e n t i o no f t h em o d e le s t a b l i s h m e n t ，p r o f o u n d l ya n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i co ft h em o d e ld e s c r i p t i o n a n dt h em o d e le s t a b l i s h m e n ti n t e n t i o n 3 、d e t e r m i n es o m eb a s i cp a r a m e t e r sa n db o u n d a r yc o n d i t i o n sr e f e r e n c i n gf r o mm a n y m o n o g r a p h sa n ds p e c i a lt o p i cr e p o r t s p r e v i o u s l yd e m o n s t r a t es o m ei m p o r t a n tp r o b l e m s i n g e n e r a t i o np l a n n i n g t o p r o v i d e m o r er e a s o n a b l es c i e n t i f i cb a s i st o s u b s e q u e n t o p t i m i z a t i o np r o c e s s 钔d e s i g na l li n t e g r a t i v ee v a l u a t i o nm e t h o di nw e i g h i n gt h ee c o n o m i c a ls e q u e n c eo fp o w e r s u p p l yp r o j e c t ，a n dh a v eac a s ea n a l y s i st h a tu s et h ea c t u a ld a t ao fg e n e r a t i o np l a n n i n g o p t i m i z a t i o no fj i a n g s up r o v i n c ei n2 0 2 0 t h ee c o n o m i c a le f f i c i e n c yo ft h es a m ep o w e r s u p p l yi nd i f f e r e n ta r e a s ，t h ee c o n o m i c a le f f i c i e n c yo f d i f f e r e n tp o w e rs u p p l yu n i t sa n dt h e e c o n o m i c a le f f i c i e n c yo fu n i t sw i t ha u x i l i a r yu n i ta r ec a l c u l a t e da n dc o m p a r e dt ov e r i f y t h ev a l i d i t ya n d p r a c t i c a b i l i t yo f t h i sm e t h o d 5 1u s et h ei n t e g r a t e dg e n e r a t i o np l a n n i n gm o d e lt oo p t i m i z i n gt h eg e n e r a t i o np l a n n i n go f j i a n g s u p r o v i n c ei n2 0 2 0 a l o to f c o m p a r i s o n 、a n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o nh a v eb e e nd o n e a r e c o m m e n d e dm a i np l a n n i n gp r o g r a ma n dt h ee v a l u a t i o nr e s u l ta r ep o s e d a n d c o n s t r u c t i v ea d v i c e sf o rt h ep o w e rs u p p l yd e v e l o p m e n ti nj i a n g s up r o v i n c ea r ep r o v i d e d b yc o m p a r i n gt h ep l a n n i n gr e s u l t so f t h em a i np r o g r a ma n dt h eo t h e rp r o g r a m s ， k e yw o r d s ：g e n e r a t i o ne x p a n s i o np l a n n i n g ；i n t e g r a t e dg e n e r a t i o np l a n n i n gm o d e l ， s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：立尘选导师签名：1 耋l 厶 日期：! ! ：z ：兰 一 一 东南大学工程硕士学位论文 1 1课题的研究背景 第1 章绪论 电力系统规划是电力系统建设的一项必不可少的前期丁作，其主要任务是根据日荔增长的电力 负荷水平，制定合理的电力一 业发展计划。电力工业的发展水平对其他行业会产生巨人的影响，电 力一 业的建设又涉及大量的一次能源消耗和巨额的投资。因此，合理地进行电力系统规划，可以获 得很大的经济效益和社会效益；相反，电力系统规划的失误，会给国家建设带来不可弥补的损失。 尤其在我国这样一个人e l 众多、资金相对短缺的发展中国家，做好电力系统规划工作具有迫切的现 实意义 i _ 4 】。 电力规划的目的是根据对某一区域在某一时期内负荷预测的结果，在满足一定的可靠性水平的 条件下，寻求一个最经济的电力发展方案。我国从1 9 9 7 年开始，基本实现了电力供需平衡。在之后 几年内我国经济已经进入持续较快速度增长时期，电力需求也再次进入了快速增长阶段。然而由于 电力规划不到位，对电力需求增长速度预期不足，造成了2 0 0 2 年以来全国电力能源紧缺，对丰十会经 济发展造成一定的负面影响。可见电力规划的质量对于整个电力工业的发展，乃至对整个国k 经济 的发展和辛 会的现代化进程起着重要的作用。 高速发展的经济与日趋紧张的资源供应能力之间的矛盾，是目前中国丰十会经济发展的最大矛盾， 这在电力行业中呈现得尤为明显，尤其在当前，“电荒”使得电力投资急速膨胀，使得矛盾本身有 愈演愈烈的趋势。 当前，电力行业面临过分强调发展的速度，而忽视发展质晕的状况。盲目投资、低水平重复建 设比较严重，在造成了很大的资源浪费的同时，也为电力行业的健康平稳发展带来隐患。 电力行业上e 面临着市场化改革。如何实现这个改革，使市场机制在电力行业的资源优化配置中 起剑基础性调节作用，需要有科学的思想与完整的设计。以往计划体制下的陈l 开观念，已经完全落 后了，需要有一个完全的设计思路上的革新。 1 0 选题依据 江苏省地处我国东南沿海，长江三角洲经济带，是我国的经济文化大省，各项卒十会、经济指标 都位居全国前列。但江苏省同时也是能源资源十分匮乏的省份，全省约8 0 能源供应需要从区外调 入。省内能源生产中以原煤为主，2 0 0 3 年原煤产量2 7 6 0 4 万吨。二次能源生产以电力生产和原油加 丁= 为主，2 0 0 3 年统调发电量1 1 4 7 0 7 亿k w h ，原油加工量4 5 5 7 1 万吨。一次能源幂j 电力供应短缺己成 为制约江苏丰十会经济发展的瓶颈【6 7 】。 j j z 0 0 3 年底，江苏省内5 0 0 千瓦及以上机组装机容阜达士l | 2 2 0 8 万千瓦，加上省外电厂2 8 9 5 6 万千 瓦，电网可用装机容阜返f t j 2 4 9 8 万千瓦，然而2 0 0 3 年省内用电缺口仍达：1 j 2 8 9 万干瓦，全年共8 7 太1 4 9 次拉限电，损失电量4 亿千瓦时。从电源结构看，火电、水电、核电所占比例分别约为9 7 ，3 和0 。从中可见，江苏省电源基本上全是火电，为环境保护带来很大压力，也增加了调峰成本。 江苏省能源资源以煤炭为主，每年能源消耗总量近亿吨标准煤，在全国省市中位居第四，然而 煤炭自给率仅为2 0 ，8 0 左右的煤炭要从山西、河南等外省调入。其中_ j 于发电的一次能源土要 是煤炭，6 0 0 0 千瓦以上机组电煤的消耗量2 0 0 2 年为5 3 6 0 万吨，占煤炭消耗总鼍的5 6 4 ，电力行业 是名副其实的用煤大户。 江苏省由丁二地势较平，几乎没有可供开发的水能资源，仅有一些站点地形地貌有利于发展抽水 蓄能电站，而天然气资源也相对匮乏。 l 东南大学工程硕士学位论文 从主要资源煤炭来看，江苏省内主要生产基地徐州矿区和丈屯矿区，由丁二开采强度偏人，资源 缺口日趋增大。江苏油气探明可采储量非常有限，仅靠本省资源，在近期和将来都不能满足需要， 而且江苏油田大多为小型油田，开发成本比较高。并且随着我国煤炭资源重心的西移，将给江苏省 能源的调入带来运距加氏，费用加高等一系列新问题。 江苏电网建设仍滞后于电源建设，现在电源建设如日中天，即使电源建设跟上电力需求，网架 结构得不到根本的改善，也很难解决缺电的问题。电网建设资金来源短缺和还本付息压力的加重。 据测算，还本付息和j 折旧每年给江苏电网带来了8 0 亿，提高电价势必增加用户的压力。江苏地区负 荷发展过快，高耗能行业快速增长，不仅拉大电力峰谷差，而且对比较薄弱的电网将带来安全隐患。 受制于负荷及电源分布，网架结构等因素，目前部分5 0 0 千伏线路利用水平尚且不高，高压线路 通道越来越紧张，代价越来越高。随着负荷的增加，电网越来越密集，短路电流增长较快，为电网 安全运行带来一定压力。 针对目前江苏电力系统发展中存在的问题，考虑到在受到能源、环境制约的形势下我国电力t 业止在加紧市场化进程的现实情况，特别是针对目前全国范围内电源建设的所出现的一些问题，本 课题提出，必须在电力规划中贯彻科学发展观的思想，促进电力丁业持续、健康、稳定、协调的发 展。为此，本课题初步探讨基丁二科学发展观的电力规划新思路，然后采刚电力r 业可持续发展的统 一规划模型解决江苏省2 0 2 0 年电源优化规划的实际问题。 1 3 课题研究目标 为了解决江苏电力系统发展过程中存在的各种问题，做好江苏省2 0 2 0 年电源发展规划优化f 作， 本课题从电力发展现状出发，研究基于科学发展观的电力规划新思路，力求走可持续发展道路，片 面追求经济发展的高速度而忽视资源、生态和效率的倾向，以及忽视城乡经济、区域经济协调发展 的倾向。强调电源建设速度和电源结构、质量和效益相统一；强调电力t 业与人口、资源、环境相 协调。 本文贯彻科学发展观的思想，依据江苏省经济预测、电力需求预测以及省内电源项目的前期研 究t 作，研究江苏省未来十几年电力系统的发展状况，从科学性、合理性、经济性的角度，评估和 优化江苏省电源发展规划方案，并对相关的关键因素做出敏感性分析，由此给出结构优化、布局合 理的电源规划结果，形成跨度1 j 2 0 2 0 年的电源优化规划方案。 1 4本文的主要内容 本文第2 章首先分析了电源规划的研究现状，并探讨了电力工业可持续发展的电源规划新思路。 第3 章简要介绍了电力工业可持续发展的统一规划模型，总结模犁的建模思想，深入分析建模 思想的特点和模型描述的特点。 第4 章借鉴了国内外大量的电源规划专著和专题报告中的参数选取方法，首先确定了一些基本 参数来源与边界条件，针对电源规划中重要问题进行预先论证，由此为后续的优化过程提供更加科 学合理的依据。 第5 章设计了一种衡量电源项目经济次序的综合评价方法，用江苏省2 0 2 0 年电源优化计算中的 实际数据进行算例分析，计算比较不同区域同种电源的经济性、不同电源类璎机组的经济性，带有 辅助机纽的机组的经济性等方案，验证该方法的有效性和实用性。 第6 章应用电力工业可持续发展的统一规划模犁进行江苏省2 0 2 0 年电源发展规划优化j 作，进行 了大量的比较、分析、计算，给出推荐的电源优化主方案及评价结果，并通过主方案和对比方案规 划结果的比较和敏感性分析，为江苏提供了建设性的指导。 2 东南大学工程硕士学位论文 第2 章电源规划概述及科学规划思路 2 1电源规划研究现状 2 1 1电源规划要解决的主要问题及特点 n ) 电源规划要解决的主要问题。 电源规划是电力丁业发展中非常重要且必不可少的前期工作，是电力系统战略发展规划的重要 组成部分。电源规划的目的是根据某一时期电力负荷需求预测，利用运筹学中的各种优化方法，在 满足一定可靠性水平的前提下寻求一个最经济的电源开发方案，主要解决在何时、何地投建什么类 犁的多大容量的机组。为了寻求和论证晟优电源开发方案，电源规划模型需要做定量分析的问题土 要有： 电源结构的合理性。 规划方案所需一次能源及燃料费用。 规划方案的投资流和年运行费用。 供电的可靠性指标。 规划方案与负荷增长、燃料价格和机组投资等的灵敏度。 推迟实施某些关键项目的影响 ( 2 ) 电源规划模型的特点。 从数学上米讲，电源规划模型具有高维性、非线性、随机性等特点。 电源规划需要处理各种类型的机组，并要考虑相当长时间内系统电源的过渡问题。这样在规 划中所涉及的决策变量是相当惊人的。这种维数障碍使我们往往难以直接运用运筹学中的典型方法。 发电机组的投资现值和年运行费用都不是有关决策变量的线性函数。另外，一些约束条件， 例如可靠性约束条件都不是线性的。因而电源规划模型实际上是非线性模璎，给求解带来了很人困 难。 电源规划所需的基础数据，如负荷预测数据、燃料和设备的价格及贴现率等都含有不确定性 因素，从而使电源规划模型具有明显的随机性质。这样我们不仅寻求最优电源开发方案，还要对方 案进行一系列的灵敏度分析，增加了电源规划问题的复杂程度。 2 1 2电源规划的求解方法与程序 ( 1 ) 电源规划的求解方法 对于电源规划这样复杂的问题，即使利用现代化大型计算机要在合理运算时间内严格的求出最 优解也是几乎不可能的。另一方面，原始资料和参数的误差以及很难刚数学式表达的因素都会影响 最终方案的决策。因此，数学上严格的最优解对实际工稃问题而言也未必真正最优。所以目前电源 规划的算法都在数学的严格性和计算量之间作了折衷，并采取一些简化办法。这些方法人致有： 把电源规划问题分解为若干子问题，进行分解协调，典型的做法是把电源规划分解为电源投 资决策和生产优化决策两部分。这样不仅可以减少各子问题的维数，而且使各子问题具有便于处理 的性质。 以启发式算法代替严格的运筹学优化算法。由于维数障碍，运筹学典型的计算方法在处理电 源规划问题时往往需要占用很长的计算机c p u 时间。国此在处理实际问题时，可以针对具体问题对 严格的算法作以简化，或者设计一些能够接近最优解的实用算法，这些算法称为启发式算法。尤其 是一些从理论上可以获得最优解的现代启发式算法，对求解带来了一定的方便。 3 东南大学工程硕十学位论文 采用简化假定。例如把机组投资线性化，把煤耗线性化或分段线性化是最常川的假定。人们 也常常对对电源规划假定为单节点电源规划模型，即所有的电力负荷和所有发电机组都认为集中住 一个节点上。 电源规划是一个多目标非线性规划的问题，而且模型中的许多变量具有模糊性，随机性，灰色 性，这都有可能使电源规划方案择优结果表现为次优。随着复杂性研究的深入，许多新的优化数学 规划方法在实践得到应用，并相继出现了，基于变量概率性的随机规划模型、基于变量模糊性的模 糊规划模型、基于变量不可知的、模糊性、随机性的盲数( b m ) 模型，基于专家系统的专家系统模刑 等。在算法上，模拟退火算法、遗传算法、遗传一模拟退火算法、混沌遗传算法等启发式现代优化 算法，给一些非线形规划模型求解带来了方便。也给电源规划提供了新的模型利方法。 ( 2 ) 电源规划的优化稃序包国外从2 0 世纪6 0 年代开始，应用优化技术研究电源规划和网络规划， 并己研究出多种各具特色的商用电源规划优化程序，其中较有代表性的有： o w a s p ( w l e n a u t o m a t i cs y s t e m p l a n n i n g p a c k a g e ) 程序包是国际原子能机构i a e a 委托美国田纳 西流域t 程管理局t 、，a 与橡树岭国家实验室o r n l i i 开制的。它最初用于对发展中国家核电要求的分 析，后来国际原子能机构对其作了许多改进，成为一个对电力系统容鼍扩建分析常用的软僻包，称 为w a s p i i i 。它用动态规划方法求整体化方案。用最小费用法作为经济评价的依据。 通用电气公司g e 开发的最优发电规划稃序包o g p ，以生产费用展低为目标，用静态向前石的 方法优化，使用失负荷概率l o l p 作为可靠性约束准则。所谓静态向前石的方法是，它在优化时不像 w a s p 那样用动态规划求整体优化方案，而是逐步静态优化，但在计算费_ 【 j 时计及各建设项目任规划 水平年后的一段时间，称为向前看时段的长度( 一般为5 - 1 0 年) 内的运行及维修费用，这个时段内的负 荷假设与规划水平年相同，以此来计入一些投资大而运行费用低廉项目的效益 由美国电力科学院e p r j 资助、麻省理工学院研制的电力系统发电容苗扩建分析系统e g e a s 模 犁是采_ e j 随机生产模拟方法来计算生产费用，可用多种方法对扩建方案进行优化，包括用线性规划、 广义b e n d e r s 分解技术进行线性和非线性迭代及各种不确定冈素的灵敏度分析，以及h j 最复杂利完善 的动态规划法产生以机组数为整数变量的费用最小扩建规划，并可对可靠性指标，能源有限制的电 源( 水电站、抽水蓄能电站等) 负载方式，互联系统运行方式等做出分析。 法国电力公司e d f 为进行电力系统规划而研制的国家投资模型m n i 是一个颇有特色的程序软 件，它以热力发电设备( 常规和核电) 容盈为变量，产生一个费用现值最小的最优投资计划。在优化中 使用最优控制理论的庞特里亚金极值原理。它包括两个子过程的交换迭代，其中之一负责算出某一 给定系统结构f 的总费埔，也是经济准则；另一个则用梯度法改变系统结构，使费用最快速f 降，直 到满 美国电力科学院e p r i 还研制了一个电力系统规划容量盈亏的代价及效益分析稃序，可刚于估 算不同负荷增氏率下发电费用期望值与备用容量数值的关系，确定在负荷增长率变化下系统扩建计 划应采取的对策。 俄亥俄州立大学研制的生产费用模拟程序p c s 与容量扩建及可靠性评价系统c e r e s ，其基本 原则与w a s p 相似，可在随机模拟基础上进行短时段发电生产费用分析，采用动态规划或静态向前看 的方法搜索最优系统扩展方案，它的财务模型可以给出最优及次最优方案的系统收支平衡表，升且 以人机对话和批处理方法运行稃序。 此外，还有曲用公司的a g p 模型，西门子公司的w a g n e r 模型以及比利时的g e n e x 模型等。 我国在电力发展战略规划的优化方面也进行了研究，并取得了可喜的成果。我国能源开发及电 力系统发展具有许多不同于国外的特点，例如，国外能源开发较发达，在蕴藏鼋、价格等方面的未 知因素相对较少，许多国家幅员不大，水电己基本开发完毕，其运行方式基本固定。正是由于电力 规划中不确定冈素较少，因而其电源规划及电网规划往往可分别进行优化，水电往往作为确定因素 处理，而且只侧重丁二对火电、核电开发研究及可靠性分析等。而我国则地域辽阔，电网结构薄弱， 不确定性冈素很多，水电资源尚有许多未开发，且水电资源开发是电力系统规划中的一个土耍内容 等等，这就使得我国战略电源规划的优化显得更加复杂。 4 东南大学工程硕士学位论文 国内许多单位结合二峡水利枢纽开发及其系统的论证进行了各种优化模型的研究。 曲安交通大学研制的j a s p 程序，以最小年费j 【 j 为目标，采用随机生产模拟，以排序和爬山法 进行优化。 北京水利电力经济研究所研制的电力系统电源优化软件包g e s p ni a ，采用经验备用率及确定 性生产模拟，以混合整数规划优化，对水电作了细致的考虑，可进行多地区分区平衡、整体优化， 并提供区间的最优潮流。 清华大学研制的i r e l p i 多分区电力长期规划模型具有多层次结构，第一层总体模刑以混合挚数规 划优选电源结构，水电开发时序及电源点。第二二、三层在总体优化基础上，以线性规划优化水、火 电厂的装机容量，相应的煤矿建设规模，分区电力潮流，分别研究不同水文年的怙况，对宏观决策 方案进行技术经济评价。 电力科学院研制的电源优化模型采用确定性生产模拟和混合箍数规划进行优化。 华中科技大学研制的考虑能源分区平衡的电源规划模型d y - 2 ，从系统工稃的观点出发，运_ l j 系统分析方法，将已有的、指令性新建的、退役和待选的水电、核电和抽水蓄能电站等作为个帮 体，在整个时间序列上做动态优化，采用变步长搜索法确定各类电站住典型日负荷曲线上的j ：作位 置和j 作容量以及水电弃水电阜，除充分发挥水电、抽水蓄能电站在电力系统中的作用外，还考虑 了系统内能源分区平衡、电力分区平衡以及分区间联络线容量约束等。 2 2科学的电力规划思路 2 2 1正确把握电力规划与国民经济各行业之间的关系 电力规划应该坚持电力工业与国民经济协调发展的原则 电力工业是国民经济的物质技术基础，现代化的物质再生产活动都离不开电力。电力工业改革 与发展的根本目的，就是要不断满足国民经济和社会发展对电力的需求。因此，电力t 业应该保证 与国民经济的协调发展，既不能过度超前，造成资源浪费，又不能发展滞后，无法满足经济发展的 需求。目前我国大范围的电力紧缺状况，其很重要的一个原囚就是国家对于电力行业基础设施建设 的投资不足，一段时期内电力埘 业的发展滞后于国民经济的发展。“八五”时期，国家对于电力基建 项目的投资i 全社会基建投资的1 2 ，“九五”时期p 降到8 ，2 0 0 1 年是在7 以f ，2 0 0 3 年l 1 0 月份是8 1 ，电力基建的投资增长严重滞后。当时国家的考虑是电力过剩，所以在制定电力r 业“十 五”规划时，就调低了电力工业的发展速度，正是由于在制定电力规划时，对于未来国民经济发展 的把握不足，导致了对于电力投资的严重滞后，进而造成了当前的电力紧缺局面。因此，充分考虑 国民经济末来的发展规划，制定科学的电力规划方案，对于国民经济和社会发展至关重要。下表为 近年来我国国民经济发展和发电量发展对照表。 表2 - 1 近年来我国国民经济发展和发电量发展对照表 年份 1 9 9 8 1 9 9 92 0 0 0 2 0 0 12 0 0 2 2 0 0 3 国内生产总值( 亿元人民币) 7 9 5 5 38 2 0 5 48 9 4 0 49 5 9 3 31 0 2 3 9 81 1 6 6 9 4 国内生产总值增跃率 7 8 0 7 1 0 8 7 3 0 8 9 1 0 发屯量( 亿千瓦时) 1 1 4 3 11 2 1 7 61 3 5 1 01 4 7 0 61 6 4 0 01 8 9 4 2 发电晕增长率 2 0 8 6 5 0 1 l 8 9 0 1 0 5 0 1 5 5 0 电力工业是产供销同时完成的系统，电力需求又具有较大的波动性和随机性，为了安全可靠满 足需求，电力供应必须要在满足最高负荷的基础上，留有一定的备用容量，以满足系统运行中可能 东南大学工程硕l 学位论文 出现的负荷波动、事故以及机组检修需要，也就是要适度超前建设以满足需要。电力项目有一定的 建设周期，而且项目从列入规划到正式开工建设也需要几年甚至十几年的时间，为满足开工需要， 电力项目也必须超前进行前期工作。电力要适度超前发展意味着电力弹性系数必须大于1 0 ，只要做 到电力供需平衡，电力系统留有合理的备用容量，亦即能够不断满足国民经济利衬会发展的有效需 求，就是做到了适度超前。从图2 1 中可以看出，从1 9 9 8 年剑2 0 0 3 年六年间，中国电力业的发 展经历了一个从低谷剑高峰的发展过程。 图2 ，l 中国电力j = 业发展图 事实证明，由丁：国民经济挚体形势的波动，电力发展也会随之波动，经济系统的复杂性、经济 增长的不确定性及电力建设的滞后性，使电力建设很难适应经济发展的节奏。经济增k 快时，电力 供应紧张，会导致电力建设投资过大：待到新建电力设备投产时，往往由于经济增氏趋缓，义会导 致电力供应能力过剩。而电力供大于求，又会使得电力建设投资减少，等到下一个经济高速增长周 期到来时，会再次出现电力供不应求的局面。电力的短缺与过剩都会对国民经济发展产生负面影响， 因此应该深入研究国民经济发展的规律，树立科学的发展观，尽蕈避免电力发展的大起大落，避免 电力短缺和电力过剩交替出现的情况。这就需要加大力度研究判断电力供需平衡的定茸标准，科学 合理地判断一个电网是处于缺电状态，还是处于电力相对过剩状态，或是处丁供需基本平衡状态。 坚持电力行业与其它行业的协调发展 电力工业作为国民经济发展的重要支撑，其发展状况事关国计民生，因此电力规划必须纳入国 家国民经济和社会发展整体规划中，要本着服从和服务于经济社会发展需要的原则，做好电力行业 的规划和建设。 电力行业的发展离不开资本市场、设备制造行业、煤炭行业、石油行业和运输行业等方方面面， 相互间密切相关。电力r 业发展既能促进相关行业的发展，也会被这些行业的发展所制约，冈此， 必须时刻笑注相关行业的发展变化，既要能对相关行业的发展提出相应的要求和l 建议，也要充分考 虑相应的制约和影响，做剑相互促进、共同发展。 电力规划尤其要兼顾“煤电运”的协调发展。我国发电量的8 0 左右由火电提供，其中大部分 是燃煤电厂，而且煤炭成本约占燃煤电厂总成本的7 0 ，可以说煤炭行业的发展直接制约着我国电 力工业的发展。去年全国煤炭产量达到1 6 6 7 亿吨( 实际上按煤炭联合会的统计，已超过1 7 亿吨) ， 但全社会煤炭库存却降到1 1 亿吨，库存仅为2 0 天产量，为近十年来最低水平。到2 0 0 4 年3 月2 8 6 东南大学= r 程硕士学位论文 日，全国直供电网发电企业存煤仅为7 3 6 万吨，比去年同期下降4 0 2 ，降到历史最低点，这种情 况到6 月份后己开始好转。1 5 月份国家电网公司范围内发电厂因缺煤停机发生1 5 5 台次，累计容晕 为3 1 6 9 万千瓦。当然，运力不足也是造成电煤供应紧张的原因之一。 冈此，在制定电力规划时，首先应该考虑电力行业与煤炭、运输行业的协调发展。考虑剑我国 煤炭资源长期内不足、煤炭成本高、开采和运输困难、环境污染严重等诸多问题，在制定电源规划 时，应该尽量优化电源结构，逐步减少煤电比重，估计发展煤电联营企业，通过改善工艺努力提高 煤炭燃烧效率，降低煤炭需求量，从而降低电力企业成本，达到电力与煤炭这两个国民经济支梓产 业优化协调发展的目的。 电力工业是资源密集型产业，电力项目的建设、电力生产等方方面面需要有大鼍物资的流动， 这些都离不开交通运输行业的支持和协作。尤其在当前电力需求量大的情况f ，交通部门运力有限， 造成煤炭等电力生产所必需的物资供应不足，无法按时满足电力生产的需求，返输“瓶颈”问题凸 现。同时，像煤炭运输这种资源跨区域高成本流动，也是一种无形的资源浪费。冈此，在制定电力 规划时，应该充分考虑到煤炭等电力物资的运输限制，多规划发展坑口、港口，路口电站，减少占 用运输资源，降低运输成本。同时，配套进行电网建设，保证电力的安全可靠送出。 2 2 2在国家能源发展规划和能源产业政策指导下进行电力规划 能源是经济社会发展和提高人民生活水平的重要物资基础，解决好能游问题直接关系剑我国现 代化建设的进程，因此，必须坚持把能源作为经济发展的战略重点，以能源的可持续发展和有效利 用支持我国经济社会的可持续发展。为此，国家加快制定能源发展战略，并在2 0 0 4 年原则通过了能 源中跃期发展规划纲要( 2 0 0 4 2 0 2 0 年) ( 草案) 。纲要中提出了八点要求，一要把节约能源放在 首位，实行全面、严格的节约能源制度和措施，显著提高能源利用效率。二要大力调挚和优化能源 结构，坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的战略。二要搞女r 能源发展合理布 局。四要充分利用国内外两种资源、两个市场。五要依靠科技进步和创新。 要切实加强环境保护。 七要高度重视能源安全。八要制定能源发展保障措施。纲要再次明确了电力在能源战略中的中心地 位，而其提出的八点要求，也是电力工业发展中所要着重注意的。电力工业的发展直接关系到国家 能源产业的健康发展，因此，应该按照国家能源发展规划的要求，积极推进电力规划1 ：作。 2 2 3以最小环境代价发展电力，保持人类社会与自然的和谐发展 电力一i ：业是国民经济和社会发展的基础产业，电气化稃度是衡颦一个国家现代化水平的一个重 要标志。2 0 0 0 年我国发电装机容量和发电量均居世界第二位，但是，我国人均拥有发电装机只有o ，2 5 千瓦，人均发电量只有1 0 7 8 千瓦时，均不到世界平均水平的一半，仅为发达国家的1 6 1 1 0 。要 达到中等发达国家的经济水平，我国人均至少需要1 千瓦的装机容量。预计到2 0 2 0 年，全国总装机 容量将达9 亿千瓦左右。我国能源资源以煤炭为主，在未米相当长的时期内，以煤炭为主要能源的 格局不会改变，煤炭消耗量将持续增长，在电源结构方面今后相当长的时间内将继续维持燃煤机组 为主的基本格局。预计到2 0 2 0 年我国煤炭消费簧将由2 0 0 0 年的1 2 6 亿吨增加剑1 8 5 亿l i 屯，火电耗 煤 煤炭消费母比例将由2 0 0 0 年的4 5 增长剑2 0 2 0 年的7 0 以上。 电力是清洁高效的能源转换利用形式。提高电力消费在终端能源消费中的比重，不断提高电气 化稃度，是我国充分利用资源、改善环境质量、提高生产效率的一项根本措施。同时，电力工业也 是资源消耗大户，提高电力的生产和使用效率，降低消耗，特别是节约和降低水资源、石油资源的 消耗，对我国重要战略资源的节约和优化配置，减少污染物排放量，保护环境具有重大意义。目前 我国火电厂的大气污染物排放尚未得到有效控制，这己成为电力工业实施可持续发展战略的制约因 素。 随着我国国力增强和人民对改善环境质量要求的提高，新建、改扩建燃煤电厂采用高效脱硫、 7 銮翌查兰! 堡堡! ：兰竺丝兰 除尘、脱硝措施，现有电厂逐步改造减排大气污染物排放茸是实现电力l 业可持续发展的必然之路。 2 2 4电力规划要坚持“统一规划和协调发展”的原则 电网与电源作为电力系统中不可分割的整体，其发展规划要相辅相成，必须坚持电网和电源统 一规划，科学规划，协调发展，并适度超前建设电网，既是电力工业发展的客观规律，也是保让电 网安全、稳定远行的基础。 电网与电源应统筹规划，保证电源与电网协调发展 电源与电网既相互独立，又紧密相关，是电力供应共同体的两个部分。虽然电源、电网都有各 自特性和规律，在电力工业的不同发展阶段，其相互作用有所不同，如在电力发展初期，电源布局 决定了电网，电网规模决定了电厂可装单机容量大小；但当电网规模足够大，电网足够强时，这种 简单的一对一的关系弱化了，但相互之间的要求与约束仍然是紧密的。总体上看，电力需求分布和 大型水电站开发、大型水电基地和煤电基地开发、核电站开发决定了电网网架，电网引导负荷中心 电厂和一般性电源的布局，电源和电网是紧密联系、相互制约的统筹关系，要确保电网安全性和经 济性，就必须做剑屯网与电源统筹规划。在网厂分开的新形势f ，电源与电网是没有资产纽带大系 的两个市场主体，需要我们更加重视协调电源建设与电网发展的关系，统筹规划、协调发展。 长期以来，我国电力工业发展中存在着“重源轻网”倾向，导致电网建设严重滞后。虽然前些 年国家加大了电网建设力度，进行了大规模的电网改造，电网的“瓶颈”制约有所缓解，但是，随 着缺电局面的再次出现，电源建设的升温以及跨区送电压力增大，电网滞后于电源发展的矛盾再次 突显。因此，正确处理电力发展与电网发展的关系，统筹电网与电网规划，使电网建设保持适皮超 前，保让电力送得出、落得下、用得上，这也是缓解电力紧张局面的必要举措。 当前的电力供需紧张状况容易让人产生的一个认识上的误区：只要电源建设跟上，缺电的问题 就可以解决。实际上，电力产业是一个整体，电网建设和电源建设同等重要，正确处理电网与电源 发展的关系，坚持电网和电源统一规划、协调发展，坚持以电网规划引导电源布局，坚持电源送出 工程与电源协调建设，才能满足经济社会发展对电力的需求。随着各地电源项目的陆续建成投产， 输配电网建设滞后的矛盾会进一步显现，加快电网发展迫在眉睫，任务十分艰巨。如果电网建设滞 后局面不尽快扭转，即使电源建设的速度再快，由于电网的瓶颈制约，供电紧张局面也很难得以缓 解。 合理规划各种电源结构，多种电源协调发展 由丁：我国一次能源消耗以煤炭为主，长期以来火电处丁主导地位，火电装机，发电装机总容晕 的7 5 左右( 发电量占8 0 以上) ；而水电比重偏小。装机只占2 4 8 ，水电发电鼙多年来只占 1 7 1 8 ；核电比重则更小，装机和发电量都不到1 。我国的电源结构存在着比较突出的问题： 火电装机比例过大，火电装机结构不尽合理，高效率、大容量的机组比重过小，洁净煤发电、 超临界机组等先进技术应用较少。煤耗高、效率低、环境污染严重的问题十分突出，供电煤耗比先 进国家高6 0 克左右，电力行业_ 二氧化硫的排放管已占全国的三分之一。人晕超期服役的中、低斥小 火电机组仍在运行，芙停小火电机组 二作任务十分艰巨。 水电建设由于投资人、工期长、还贷压力大，资金筹措相对困难，过去相当k 一段时间内建设 力度不足，造成水力资源没有得到充分开发利用。在目前的水电装机中，调节性能差的径流式或不 完全年调节电站比重过大，而可调节的水电容量比重偏小，调节能力不足造成水电在电网中发挥的 作用不充分，季节性电能的消纳成为很大的问题。 系统调峰容量不足，火电装机中除了5 6 的燃机和柴油机发电机组外，其余都是以燃煤为 主的常规火电机组，调峰性能著，调峰容鼋有限。其中国产的大机组是按带基荷设计的，问题更加 突出。而水电中年调节或多年调节电站数量较少，水电可调容龋也偏小，因此造成电网调峰能力普 遍不足，调峰的技术和经济性比较差。 由丁：电源结构不合理造成的环境问题日益严重。目前，我国温室气体排放总量为世界第二位， 仅次于美国，受到国际舆论的很大压力。我国目前电力组成中火电占8 0 ，全国火力发电用煤占全 8 东南大学工程硕学位论文 国总用煤量的1 3 ，排放的s 0 2 每年达5 2 0 万吨。 鉴于以上原因，在电力规划中，合理规划各种电源结构变得尤为重要。电力工业是国民经济和 能源一f 业的重要组成部分，因此本文认为，电源结构优化要立足于能源结构优化和电力结构优化来 统筹研究。关于电源结构优化的研究应该分为以下几个层级进行： 第层次是要从保障能源安全的高度，研究什么是合理( 优化) 的能源结构，目前提出的能源 结构。还没有有效的理论和数晕化分析方法来加以科学的论证和说明； 第- 二层次是研究合理( 优化) 的电力结构的标准，电力结构与能源结构有什么联系，如何在国 家能源战略f 求得优化合理的电力结构等； 第三层次是要研究电源结构优化的标准是什么，如何证明规划中提出的电源结构( 水电、煤电、 气电、核电和新能源结构) 等就是优化合理的。 在此基础上，还要进一步研究如何实现规划提出的电力结构调整目标，包括如何促进新能源发 展，如何推进水电开发，如何推进核电建设，如何推进天然气发电等等。 ! ) 麴太堑篚埋筮皇鳆五蕉瘦廑：地缝堑篚煎筮皇鲤生垡! 这是世界各国共同的发展趋势。我国 新能源资源丰富，根据专家预测，太阳能将成为j f 世纪人类主要能源，但是我国刚刚起步。在新的 世纪，应当予以更大关注，特别是在边远能源短缺和用电分散地区要优先予以考虑。在新能源发电 中，风力发电在技术上比较成熟，并具备了进行较大规模开发的条件。此外，我国还有地热能、潮 汐能以及生物质能，我国每年约有7 亿吨的秸秆沼气发电和城市大量的垃圾发电，既可充分利用能 源，又可减轻环境污染，这些都是在今后的电力发展中需予重视的。 2 ) 握塑煎垦丛堪皇翅圭笪皇左结翅赞直：直廑重堑么鱼结掏遢墼工往! 不断优化火电的机组结 构、技术结构和地区结构，实现火电技术的产业升级和更新。( 1 ) 继续按照国家现行政策，严格限 制常规小火电的发展，不断提高大机组和高性能机组的比重；在关停小火电的基础上，根据条什和 需要，安排”以大代小”项目的建设。( 2 ) 积极推进热电联产和综合利用发电，以改善城市环境、提 高能源利用效率。( 3 ) 新建的燃煤电厂主要采用单机容量3 0 万千瓦及以上的高参数、高效率、调峰 性能好的机组。对己运彳了的燃煤机组逐步安装环保设施，减少对大气的污染。( 4 ) 在有条件的地区