王达达，仇英辉，平安，刘超

（1.云南电力试验研究院，云南昆明 650217；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206）

环境保护、气候变化已越来越成为世界关注的焦点，因此提高能源效率、发展可再生能源已经成为世界各国的基本能源政策。我国同样提出了建设资源节约型、环境友好型社会的宏伟目标。电力工业是节能降耗和污染减排的重要领域。资料显示，全国的发电用原煤超过了12亿t，占全国煤炭消费总量的一半，排放的SO2占全国排放总量的54%，火电用水占工业用水的40%，烟尘排放占全国排放量的20%，因此产生的灰渣也占了70%。由此可见，加强电力行业节能减排工作，减少煤炭等的能源消耗具有重要战略意义。

1 国内外节能调度机制状况对比

国外使用的节能调度方式可以归纳为经济调度，常采用的方式是将机组划分为可竞争型和不可竞争型。对于不具有商业推广能力的能源发电（如太阳能等）一般会采取一定保护措施以促进其发展。而其他机组则要根据发电成本进行市场实时报价，再由调度交易机构根据安全约束经济调度进行发电的安排。机组发电上网价格一般由市场竞争机制决定，其实际过程与安全约束经济调度紧密联系，首先，通过安全约束经济调度要求根据报价确定各机组的发电安排。再根据发电出力点的位置和报价情况，通过边际成本定价方法计算出发电价格。这样可以较好地激励发电部门按实际成本报价，以此确保调度优化结果的真实合理性。但这项机制会使得一些成本较高的高效率机组运行滞后，反而给一些低成本低效率的机组较高的优先级[1]。

国内的节能调度机制的不同机组类型调度优先级由发展改革委、环保总局、电监会和能源办联合下发的《节能发电调度办法》试行规定，具体如下：

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、煤研石、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。

7）燃油发电机组。

同类型的机组就根据其耗能等级分配优先级，即耗能低的机组其优先级高于耗能高的机组。在能耗等级相同时，根据废料的排出量分配，“高排则低优”。相应参数从原本的根据厂商数据确定过渡至实际测量确定，废料排放水平也以最新的规定为准。

2 节能调度同现行发电调度的区别

现行调度方式在综合考虑了各个发电厂的运行特性、电厂在系统中的地位和作用、系统正常运行、系统调峰、调频以及负荷与事故备用的基础上，并且经过了检修容量计划的考虑，再对各类型的机组运行位置和发电量进行安排。现行调度方式下制定发电方案需要考虑的主要因素包括:系统的安全稳定运行；电网的输送能力约束；系统的调峰、调频，电网的经济性和可靠性等。而节能发电调度是国家为促进电力工业节能减排，是为保证我国国民经济能够持续、快速、健康发展而出台的一项新政策。所谓“节能发电调度”，简单地说就是:优先安排可再生能源、核电、以热定电的热电联产机组、天然气发电机组，然后再把处于电网范围内的所有剩余煤电机组（包括未带热负荷的热电联产机组）按照其发电的煤耗由高到低进行排序，然后通过电网调度机构按照排定的顺序依次安排发电。这样可以使得节能、环保、高效率的大机组将得到更好的发展，而能耗高、污染大、效率低的小火电机组将受到抑制，最终逐步淘汰。也就是说，开展节能发电调度运行后，各类发电机组按照政府给定节能排序序位，同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序，节能的机组得到较高的优先级，这将彻底改变现有电网发电调度的方式。由于担负启停调峰的小机组的逐步关停、煤耗低的大机组多在远端、风电快速发展等新问题的出现，将会对系统的安全稳定运行，电网的输送能力约束，系统的调峰、调频，以及电网的经济性和可靠性产生一定的影响，但这也使得电网调峰运行面临着新的问题[2-3]。

3 云南节能调度运行面临的问题及建议

3.1 风电并网问题

云南省具有丰富的风能资源，资源总储量预计达到了122910 MW。且风能资源分布广泛，全省风能资源可利用区域（年平均风功率密度大于50 W/m2）的面积占了全省土地总面积的11.5%，风能资源储量则是2832 MW，约占全省风能资源的23%；欠缺区(年平均风功率密度小于50 W/m2)的风能资源储量则为94590 MW，占全区风能资源储量的77%。

风电作为近年重点发展的新兴可再生能源，风机发电量在发电总量上的比重也会越来越高，同时结合其各种特点，必然会在发电节能调度机制中具有很高的优先级，且会出现大量风机优先接入电网。但要注意，风力发电机组是不可调峰、调频和吸收大量无功的，因此大量的风机并网会给电网带来诸多问题。风电场接入后，发出的多余电量需要经过1~2级变压器升压再送至主网，再形成电量的远程输送，风电的特性会加重了电网无功调节的负担，可能会造成局部电压振荡。风力发电在电网事故中的反向调节作用必将降低电网事故处理效率，并加大故障恢复的难度[4-5]。

这就需要使用与云南电网环境相适应的无功补偿机制，配置相应的无功补偿设备。同时还要根据情况选择适用的风机类型，以消除上述问题。

3.2 火电小型机组关停产生的影响

火电在节能发电调度机制中运行优先级较低，这对整个电网结构会有很大影响，特别是小型火电发电机组。小型机组发电量较小，而且相对污染较大，按照节能调度机制会给予小型机组较低优先级或直接关停。而无论是小型火电机组的直接关停还是上网电量的减少，都将带来电网结构方面的一些变化。例如，小火电机组关停后，相应的关停地区负荷就需要电网从其他地方调度供给，这会增加承担负荷转移任务线路及变压器的负担，就会导致电网的潮流的变化，在小型火电机组分布较为密集的地区，如果负荷较小，关停后还会引起电网潮流的反向变化。部分偏远地区，还可能会出现输电距离过长的现象，导致末端电压达不到要求。小机组的关停会打破电网原有的接线方式，导致一些区域供电可靠性降低。热电联产的小型火电自备电厂甚至可能由于发电限制迫使电网倒送电力。因此，小机组关停及其相应替代项目的建设都会对电网结构造成一定影响。

3.3 节能发电调度机制下的电力市场机制

节能调度机制在机组发电上网时要考虑的因素：发电量，发电效率和污染等因素。同时像风电这样的可再生能源发电往往发电成本相对较高，考虑到这些因素，需要制定相应交易模式来平衡电力市场。

目前采用的两部制电价，以电量电价报价排序上网，上网结算电价与发电公司效益联动。该模式由于只按电厂申报的电价进行排序上网，因此控制变量直观，市场规则简洁。但是上网电价的报价容易受到发电厂的操纵和控制，从而导致货币形式的表面公平，但实质上是低效的资源配置，而且能耗与污染两者很难同时兼顾。目前的发电市场交易调度的标准主要根据发电商报价排序上网，单一的标准不能有效地对能耗与排放进行控制以实施节能发电调度，因此必须根据能耗、网速、排污、阻塞等因素进行修正[6-8]。

在发电能耗方面，火电厂的燃料消耗特性如下

式中，PG为有功功率。以燃料消耗特性为依据推算电厂能源消耗是目前较为直接的办法，但由于各个电厂位置等因素各有不同，如与煤产地的距离，燃料运输费用等。这些就导致该法不能完整描述电厂的经济特性，因此要注重电厂发电的成本特性，以机组发电的成本作为依据，采用等耗量微增量原则。将成本特性记作C（P），用拉格朗日算子求极值有机制条件

并根据上述特性对机组分配有功负荷功率Pi。

发电机组消耗化石燃料发电时，会排放大量诸如SO2等的有害气体，随着用电需求的增大，燃煤机组有害气体排放量将会大幅增加。云南的燃煤机组容量小、技术落后、治污设施差，所以电力系统的污染主要来自于火电机组。因此，在节能发电调度中明确提出：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。同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序，节能、环保的机组优先。

对于火电机组，由于机组本身具有设计指标的限制，因此一般在出力确定的情况下其污染物排放水平基本上是确定的，所以对机组安装脱硫装置成为了减少排放的有效方式。不同机组类型、机组容量、燃料类型（煤质）和发电出力，其污染物排放指数不尽相同，甚至可能差别很大。机组污染排放模型如下

火电厂的污染物排放指数可以通过实际测量、安装烟气排放量在线实时检测系统，或通过实验建立上述模型进行模拟得出。再根据上述结论设置机组优先级。

在竞价方面则采用价格优先原则，即在竞标总电量确定的条件下，标书价格低的将获得竞争的电量。竞标能使发电竞争的总电量的平均电价比较低，从而获得经济效益。根据发电机组竞价的上网电量，按日计算，机组上网电量在合同电量（Qc）之内的部分按合同电价（ρc）结算，超出合同电量的部分按竞争电价的平均值（ρp）结算；上网电量小于合同电量时，其差额电量按合同电价减去机组变动成本电价（ρv）予以补偿。即使用发电超基数竞价。发电公司某机组应得的发电收入为：式中，Q为某机组的实际发电量，Ra为辅助收入[3]。

3.4 效益评价指标

云南发电以水电为主，用反映节能发电调度增发水电，以减少化石能源消耗产生效益的绝对数量，则省内增加水力发电节能效益的计算方法如下：

式中，Q表示区域内火电平均发电煤耗；Esd表示区域内水电增发电量；Ek表示区域中单个水电厂的发电电量。

用Cb表示火电机组按照消耗排序，减少化石能源消耗产生效益的绝对数量，表达式如下：

Cb=Σ（某可用机组容量×当日可用机组平均负荷率×24×该台机组发电标准煤耗率）-当日省区内实际燃煤机组消耗标煤量）

式中，M为火电机组消耗实际煤量。

式中，3.67是碳转化为CO2的增重比例。

式中，0.8是硫燃烧时的SO2转化率；系数2是硫转化为SO2的增重比例。

根据电煤种类的不同，含硫率也不尽相同，目前云南电煤含硫率暂取1.2%，数据按月更新。

4 结语

节能发电调度的实施，对实现发电的节能降耗、降污减排以及保护生态环境都将发挥十分重要的作用。本文分析了节能发电调度办法与现行发电调度方法不同之处，提出实施节能发电调度后可能带来的新问题。针对云南电力系统状况，分析了节能调度政策下的电网结构和电力市场上可能出现的问题并提出建议，旨在促进节能发电调度能更好地实现其功能。

[1] 周华锋，李鹏，胡荣，等.南方电网调度智能化关键技术研究[J].南方电网技术，2011，5（1）:14-17.ZHOU Hua-feng，LI Peng，HU Rong，et al.Research on the key technologies of intelligent dispatching system for China southern power grid[J].Southern Power System Technology，2011，5（1）:14-17（in Chinese）.

[2]王庭飞，孙斌，郭翔，等.节能发电调度技术研究及实践与效果分析[J].南方电网技术，2009，3（1）:1-7.WANG Ting-fei，SUN Bin，GUO Xiang，et al.Study of the technology of energy-conservation power generation dispatch&analysis on the practice and effect[J].Southern Power System Technology，2009，3（1）:1-7（in Chinese）.

[3] 陈柔伊.节能发电调度低碳潜力的预测方法[J].南方电网技术，2011，5（6）:47-50.CHEN Rou-yi.The forecast method of low-carbon potential of energy-conservation based dispatch[J].Southern Power System Technology，2011，5（6）:47-50（in Chinese）.

[4] 衣立东.统筹兼顾推动电网与清洁能源协调可持续发展[J].电网与清洁能源，2010，26（7）:12-14.YILi-dong.Strivingforbalancedandsustainabledevelopment of power grids and clean energy accommodating the interests of all sides[J].Power System and Clean Energy，2010，26（7）:12-14（in Chinese）.

[5] 童家麟，叶学民，毛杰誉，等.引风机和增压风机合并运行节能效果分析[J].电力科学与工程，2011，27（5）:52-55.TONG Jia-lin，YE Xue-min，MAO Jie-yu，et al.Energysaving analysis on integrated operation of induced draft fan and booster fan[J].Electric Power Science and Engineering，2011，27（5）:52-55（in Chinese）.

[6]李广怀，栗然.分布式调度运行管理系统的研究与开发[J].电力科学与工程，2007，27（31）:46-51.LI Guang-huai，LI Ran.Development and research of distributed dispatch system of running and management[J].Electric Power Science and Engineering，2007，27（31）:52-55（in Chinese）.

[7]李娟.基于Delphi的电力调度生产管理系统设计与实现[J].电力科学与工程，2007，23（1）:52-54.LI Juan.Design of dispatch system of electric power management based on delphi[J].Electric Power Science and Engineering，2007，23（1）:52-54（in Chinese）.

[8] 李川.市场环境下节能发电调度的运用与研究 [D].长沙：湖南大学，2009.