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1、电源规划,第五章 电源规划,电源规划,5.1 概述,目的：根据某一时期的负荷需求预测，在满足一定可靠性的条件下寻求一个最经济的电源开发方案。 主要回答：a.何时投建新发电机组 b.何处投建新发电机组 c.投建何种类型新发电机组 d.投建多大容量新发电机组,电源规划,电源规划模型具有高维性、非线性、随机性等特点，应对以下问题作出定量分析： a.电源结构的合理性 b.规划方案所需一次能源及燃料费用 c.规划方案的投资流和年运行费用 d.供电的可靠性指标 e.规划方案与负荷增长、燃料价格和机组投 资等的灵敏度 f.推迟某些关键项目的影响,主要研究内容,电源规划,5.2 经济分析基础,目前常用的经济评
2、价方法分为以下三类： a.静态评价法 b.动态评价法 c.不确定性评价法 其中使用最多的是动态评价法,包括： a.净现值法 b.内部收益率法 c.费用现值法 d.等年费用法,电源规划,工程项目有关资金的时间价值可以用以下四种方式来表示: a.现值(P):把不同时刻的资金换算为当前时刻的等效金额。这种换算称为贴现计算，现值也可以称为贴现计算,现值也称贴现值。 b.将来值(F):资金的将来值也叫终值,是把资金换算到将来某一时刻的等效金额。 c.等年值(A):把资金换算为按期等额支付的金额,通常每期为一年,称为等年值. d.递增年值(G):把资金换算为按期递增支付的金额,通常每期为一年,称为递增年值
3、.,1.资金的时间价值,电源规划,由图可以看出： 资金的现值P发生在第一年初； 将来值F发生在最后一年末； 而等年值A则发生在每年的年底。,三种类型资金表示方式:,电源规划,把资金折算为按期递增支付的金额.如下图所示:,以上四种类型的资金可以互相转换。,递增年值(G):,电源规划,设利率为I，第n年末的利息及本利和如下表:,一.由现值(P)求将来值(F),电源规划,该计算称为贴现计算。由式（51）可知,二.由将来值(F)求现值(P),称为一次贴现系数，为一次支付本利和系数的倒数。这些系数都有现成的利息系数表可查。,电源规划,该计算称为等年值本利和计算。当等额A的现金流发生在每年末，从t=1到t
4、=n年时，在第n年末将来值F等于这n个现金流中每个A值的将来值的总和，即：,三.由等年值(A)求将来值(F),电源规划,某工程投资20亿元，施工期为10年，每年分摊投资为2亿元。如果全部投资由银行贷款，贷款利率为10，问工程投产时欠银行多少钱？,例5-1：,电源规划,该计算称为偿还基金计算。由式(5-7)可得,利用偿还基金计算可回答：为了支付第n年的一笔费用，从现在起到第n年止，每年应该等额储蓄多少。,四.由将来值(F)求等年值(A),电源规划,为了在第20年末更新一台设备，预计当时的价格为10000元，若银行的年利率为7不变，每年应储蓄多少？ 解：,例5-2：,即每年应储蓄243.9元,20
5、年后可得10000元.,电源规划,该计算称为等年值的现值计算。为了求得n年内等年值A等效的现值，可利用式(5-3)和式(5-7)。由式(5-3)知,五.由等年值(A)求现值(P),电源规划,设某工程投产后每年净收益2亿元，希望在10年内连本带利把全部投资收回，若利率为10，问该工程在开始时最多容许筹划多少投资？,例5-3：,即在上述条件下,该工程在开始时最多容许筹划12.289亿元投资.,电源规划,称为资金回收系数。它表达了已知现值P(发生在第一年初)和n个等年值（发生在第1，2，n年末）之间的关系。,六、由现值(P)求等年值(A),由现值P求等年值A的计算叫做资金回收计算。由式(5-11)可
6、得,电源规划,某公司目前借款购买一台价值10000元的机器，该款应在20年内等额还清。设利率为8，每年末应偿还多少？,例5-4：,即每年末应偿还1018.5元,电源规划,利用资金时间价值的换算公式，可把现金流折算为所需要的等效金额。这种换算提供了四种经济评价方法，即： 净现值法； 内部收益率法； 最小费用法； 等年值法。,2 经济评价方法,电源规划,工程项目净现值是该项目在使用寿命内总收益和总费用的现值之差。 设有m个互斥的投资方案(j=1,2,m)，在其它条件可比的情况下，我们应推荐净现值最大的方案，即：,一、净现值法,电源规划,某水电站投资为5000万元，使用寿命50年，年运行费用为100
7、万元，若每年的综合效益为700万元，贴现率为10，计算其净现值。 解：水电站的使用寿命为50年，设总效益的现值为BPV，则,例5-5：,电源规划,讨论-贴现率I对净现值的影响,在这种情况下，该方案已不可取。可见,随着贴现率的增加,净现值越来越小。,电源规划,由以上结果可以看出，对同一工程方案来说，所用的贴现率i愈大，则其净现值愈小。 同一现金流的 净现值NPV随 着贴现率I的变 化关系可用所 谓净现值函数 曲线来表示,贴现率I对净现值的影响（续）,电源规划,从例5-5可看出，一个工程方案的净现值与所用的贴现率有密切关系，净现值随给定的贴现率的增大而减小。内部收益率法的关键是求出一个使工程方案的
8、净现值为零的收益率，即从下式中求出i*j :,二、内部收益率法,电源规划,优点： 在进行互斥方案比较时，不需要实现知道标准的贴现率，而用计算得到的收益率i*j直接进行比较。 对于独立的方案来说，当工程的内部收益率i*大于标准贴现率 i0时，即 i*j i0 （5-18） 则认为该方案在经济上是可取的。 缺点： 要进行迭代计算，计算量比较大。,内部收益率法特点：,电源规划,隐含了一个假定：当方案满足相同的需要时其收益相等。因此净现值法的判别式（5-15）就等价于求费用现值PVC最小的方案，即,三、最小费用法,在各工程使用寿命不同的情况下，即净现值或费用现值相等，其实际效益也不相同。为使方案比较有
9、一个共同的时间基础，采用最小公倍法和最大使用寿命期法。,电源规划,最小公倍数法：以不同方案使用寿命的最小公倍数为计算期，在此计算期内，各方案分别考虑以同样的规模、按相应最小公倍数重复投资，以满足不变的需求。最后求出计算期内各方案的净现值或费用现值，进行比较。 对于方案数较多且使用寿命相差很大的情况，可将方案中最大的使用寿命定为计算期。使用寿命短的方案在计算期内考虑重复投资，在计算期末可将剩余使用寿命的折余价值视为残值扣除。,不同方案使用寿命不同时的处理方法：,电源规划,某工程项目有如右所示两种方案。若规定的贴现率为6%，问哪个方案比较经济？,解：两方案计算期取24年。对方案1投资4次，费用现值
10、为,例5-6：,对方案2共重复投资3次，其费用现值为,电源规划,等年值法是把工程项目使用期内的费用换算成等额的每年一笔的等价费用等年值，然后把等年值进行比较。这是互斥方案经济评价常用的一种方法。 利用式（5-19）可得到工程项目等年值判别式如下：,四、等年值法,式中ACj为方案j总费用的等年值。,当使用期内每年的费用不变时，即 Cjt=Cj t=1,2,.n 及投资只发生在第一年的年初时，即 时，经过简单的代数运算即可把式(5-20)简化为,电源规划,使用等年值法对例6中两种方案进行经济比较。 解：利用式(5-21)对方案1进行等年值计算,例5-7,对方案2我们有,可见，利用等年值法处理使用寿
11、命不同的方案比较方便。无论各方案的使用寿命是否相同，只要将各方案现金流换算为等年值，即可比较。,电源规划,值得注意的是：和例5-6的计算结果对照，方案1、方案2的费用现值与等年值的比值正好相等，即 17070:1360.2=15739:1254=12.55 这个结果并不奇怪，因为12.55正是等年值的现值系数，即 (P/A,6%,24)=12.5504 因此可以看出等年值法和最小费用法是完全等效的。但等年值法计算要简单得多，这也是等年值法的优点。,例5-7（续）,电源规划,特点 1)考虑不同厂址对投资和运行费用的影响。 2)按发电厂优化便于进行区域电力电量平衡，从而协调省(地区)间各层次的关系
12、，反映各方面的效益。 3)充分考虑到了水文条件和地理条件带来的特点。,5.3 按电厂优化的电源规划 (JASP),电源规划,1 模型结构,主要由数据处理、优化模型和输出报告三部分组成。,电源规划,原始数据包括：负荷数据、发电厂数据、地理分布数据、水库调度数据 负荷数据：为了进行分区电力电量平衡，负荷数据应分区输入。数据包括在规划期间各区逐年最大负荷、典型周最大负荷曲线、典型月最大负荷曲线和典型日负荷曲线。 地理分布数据：主要包括以对称坐标按一定比例输入的各地区发电厂及负荷中心的地理位置，各地区所辖的发电厂数目及其名称。 水库调度数据：储存各水电厂枯水年及平水年的逐月发电量、预想出力容量及航运、
13、灌溉等最小容许的放水量所折算的最小出力容量。,1)数据处理模块,电源规划,电源投资决策模型：对电源投建方案进行优化，给出各待选火电厂及水电厂的投建时间表； 输电费用修正模型：根据电源决策模型给出的逐年电源投建计划进行分区电力电量平衡，并根据电力流向、输电距离及功率大小估算各扩建电厂的输电费用； 生产优化模型：制定检修计划及进行随机生产模拟； 典型日运行方式模型：安排典型日运行方式，以分析电源结构的合理性及运行的可靠性，并由此来判断系统是否需要及何时需要采用调峰设备。,2)优化模型模块,电源规划,电源规划的输出报告应能输出有关方案比较完整的技术经济数据及信息，尽可能从各个角度反映该方案的特点，包
14、括： a.系统投建电厂及系统总装机容量 b.各电厂的投资及其现值 c.逐年系统电厂的投建容量及其台数 等等，各项目涉及数据的输出量很大，可进行有选择输出。,3)输出报告模块,电源规划,电源投资决策模型中，分别采用X和Y表示火电厂和水电厂的决策变量。 对于火电厂来说，只要机组台数不超过最大容许台数，各机组投产年根据系统电力电量平衡及优化的原则确定。 对于水电厂，当大坝建成后其机组应按照可行性报告中拟订的投产进度连续建成。,2 电源投资决策的数学模型,电源规划,ati为火电厂I在第t年投产每台机组的固定费用,一.目标函数,可见，ati为现将各投资归算为现值，再折算成的等年值。,电源规划,电源规划,
15、1)投资决策变量X,Y X0 Y0, 且X,Y都是整数（Y只能取0，1） 2)火电厂每年投产机组台数Xti应受施工及制造能力所允许投产台数Mti的限制 Xti = Mti (t=1,2,3,-,Nt) 3)火电厂总装机台数应不超过给定最终装机台数,二.约束条件,4）对水电厂来说，决策变量Ytj表示在第t年是否为该厂的首批机组的投产年，故应满足,电源规划,三. 电力平衡条件,电源规划,四. 电量平衡条件,电源规划,3 电源投资决策模型 一.输电费用的影响,所规划的电力系统共分NL个地区， 每个地区的最大负荷PL及其负荷中 心的坐标(xL,yL)已知，则系统的负荷中心坐标(xs,ys)可按下式求出
16、,这样就可以方便地求出各待选电厂的输电距离。如上图中属于区域s的发电厂i向本区及区外的输电距离可以按下式求出,电源规划,二.启发式求解算法-爬山过程,电源规划,生产优化模型是电源规划程序的重要组成部分，其功能是对电源投资决策模型所确定的电源扩建方案逐年逐月进行生产模拟，以求得该方案的运行费用及可靠性指标。 包括：检修计划和随即生产模拟。检修计划确定每个月参加运行的发电机组，在这个基础上进行随机生产模拟，采用的方法为等效电量函数法。,4 生产优化模型与典型日运行方式模型,典型日运行方式是生产优化模型的一个必要补充，它可以采用随机生产模拟也可以采用确定性模拟，其安排原则是在保证运行合理的条件下使燃料费用最小。,电源规划,典型日运行方式模型的逻辑框图,电源规划,1)检修及冷备用机组的安排是为了确定参加运行的发电机组，应遵循以下原则： a.水火电适当分担 ； b.经济性原则 c.分区平衡原则 2)生产模拟按系统经济原则安排各发电厂的工作位置，并确定其工作容量与发电量。 3)根据生产模拟计算结果按以下准则判断系统运行方式是否合理： a.电力电量是否平衡； b.水电是否有不合理的弃水现象； c.各
