水力發(fā)電廠運(yùn)行于電力系統(tǒng)日最優(yōu)條件泛函分析

A functional analysis for condition of the daily optimality when The Waterpower Plant operate in electric power system Zhu-weijie ( Changsha university of science and technology Changsha 410077) Abstract：Under the situation of country policy about “Energy-saving electric power scheduling“ , this article had pointed out the complicated electrical power system may simplify shunt-wound run that an equivalent hydro-electric power plant and an equivalent thermal power plant，thus use the micro-change principle to infer the general principle of equal differential rate that optimized movement between water and thermal power plant，affirm water have electric power benefit，also by Lagrange multiplier law take the functional condition minimum problem simplify，obtained the sufficient condition of the most superior movement，and has obtained several enlightenment that must develop the fourfold slanted flow turn blade type hydraulic turbine;searching the transform of thermal power to nuclear power and should further pursue the generating plant power for remarkable and so on . Key Words：Energy-saving electric power scheduling The principle of equal Differential rate The electricpower efficiency of water [摘 要]在國家“電力節(jié)能調(diào)度”政策的形勢(shì)下，本文指出了復(fù)雜的電力系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為一個(gè)等效水力發(fā)電廠和一個(gè)等效火力發(fā)電廠的并列運(yùn)行，從而利用微變?cè)硗茖?dǎo)了通用的水火電廠間最優(yōu)化運(yùn)行的等微增率準(zhǔn)則，肯定了水的電力效益，又以拉格朗日乘數(shù)法將泛函條件極值問題簡(jiǎn)化，得出最優(yōu)運(yùn)行的充分條件，并從中得出了需研制四重斜流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)、探索火電向核電轉(zhuǎn)化以及應(yīng)進(jìn)一步追求電廠動(dòng)力卓越等幾點(diǎn)啟示。 [關(guān)鍵詞]電力節(jié)能調(diào)度 等微增率原則 水的電力效益 1． 問題的產(chǎn)生 2006年10月以來電監(jiān)會(huì)、發(fā)改委、中電聯(lián)等部委聯(lián)合推出“電力節(jié)能調(diào)度”概念：要優(yōu)先安排可再生、節(jié)能、高效、低污染的機(jī)組發(fā)電，限制高耗能、污染大、違反國家政策和有關(guān)規(guī)定的機(jī)組發(fā)電。2007年3月電監(jiān)會(huì)出臺(tái)八項(xiàng)措施[1]，水力發(fā)電優(yōu)先得到了政策保證。水力發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中最優(yōu)運(yùn)行方式的準(zhǔn)則是衡量水電廠運(yùn)行方式是否最優(yōu)的根本標(biāo)準(zhǔn)，是制定最優(yōu)運(yùn)方式的基本目標(biāo)。電力系統(tǒng)費(fèi)用最小準(zhǔn)則是水力發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中日最優(yōu)運(yùn)行的內(nèi)涵，即在滿足各種限制條件下，使電力系統(tǒng)費(fèi)用最小，表示為： ② 水力發(fā)電廠的水量平衡條件。水力發(fā)電廠一天中所耗水量應(yīng)恰好等于給定日耗水量，對(duì)日調(diào)節(jié)水力發(fā)電廠（例如葛洲壩），日耗水量由天然來水決定；而對(duì)具有較大水庫的水力發(fā)電廠（例如丹江口、東江），日耗水量由水電廠長(zhǎng)期運(yùn)行方式給出。2007年3月電監(jiān)委出臺(tái)的發(fā)電優(yōu)先順序是：可再生能源（包括水電、風(fēng)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及垃圾發(fā)電）→核電→天然氣發(fā)電（包括煤層氣發(fā)電、煤氣化發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電等）→燃煤發(fā)電→燃油發(fā)電，水電排在最前，應(yīng)盡量不棄水。 此條件用下式表示： ③防洪、航運(yùn)、灌溉等綜合用水部門的要求。如最大、最小下泄流量；流量變化速度；上游水位最大、最小值等。 滿足以上限制條件的運(yùn)行方式是容許的，理論上有無限個(gè)方案，而有一個(gè)使電力系統(tǒng)在一天內(nèi)燃煤費(fèi)用最小，這就是要求的最優(yōu)運(yùn)行方式。下面探索的是最優(yōu)化條件，以服務(wù)“電力節(jié)能調(diào)度”， “建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”。 ２．水火發(fā)電廠之間日負(fù)荷最優(yōu)分配的必要條件 如戴維南定律簡(jiǎn)化有源二端網(wǎng)絡(luò)一樣，我們把電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)等效水力發(fā)電廠和一個(gè)等效火力發(fā)電廠的并列運(yùn)行。 3．水火發(fā)電廠之間日負(fù)荷最優(yōu)分配的充分條件 前述等微增率原則是日負(fù)荷最優(yōu)分配的必要條件，滿足該條件一般可保證系統(tǒng)日費(fèi)用得到極值，但不一定是極小值，只有實(shí)現(xiàn)極小值才是最優(yōu)負(fù)荷分配方案。 一個(gè)等效水力發(fā)電廠和一個(gè)等效火力發(fā)電廠并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)一日內(nèi)總?cè)济嘿M(fèi)用目標(biāo)為： 4．幾點(diǎn)啟示 參考文獻(xiàn) [1]王野平．電監(jiān)會(huì)將加強(qiáng)小火電關(guān)停落實(shí)降耗目標(biāo)．電力設(shè)備網(wǎng)E周刊2007年第11期總第101期[行業(yè)動(dòng)態(tài)]．http://news.cepee.com/text.php?NewsId=37724，2007-04-09 [2]虞錦江 梁年生主編．水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[M]（15143．5380）．北京：水利電力出版社，1984 [3]龔懷云 胡清徽 楊澤高 張可村．研究生高等數(shù)學(xué)入學(xué)考試指南[M]（73430．027）．西安：西安交通大學(xué)出版社，1985：194—195 [4]朱文杰．我國水輪機(jī)幾個(gè)問題的探討．中國水利水電市場(chǎng)[J]（ISSN 1684-4696）．北京：水利水電出版社，2005-06：62—64 [5]朱文杰．建議進(jìn)行核島置換鍋爐之爐變煤電廠為核電廠綱要草案研究．構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的理論與實(shí)踐[M]．北京：中共黨史出版社，2006 作者簡(jiǎn)介：朱文杰(1965—），男，漢族，長(zhǎng)沙人。1985年華中理工大學(xué)電力工程系畢業(yè)，高級(jí)職稱，長(zhǎng)沙理工大學(xué)老師、中國水力發(fā)電學(xué)會(huì)會(huì)員，2002年始任中國管理科學(xué)研究院終身研究員，URL：http://cslgdx.bokee.com ；E-mail：zwj@csust.edu.cn 。 Author introduction：Zhu-wenjie(1965-), changshaman. graduated from Huazhong university of science and technology electric engineering college in 1985, the advanced title of a technical post， Professor of Changsha university of science and technology, Advanced member of China Society for Hydropower Engineering, URL：http://cslgdx.bokee.com ,E-mail：zwj@csust.edu.cn .