电源规划

电源规划主要由投资决策和生产模拟两个部分组成，前者确定系统的电源结构、优化发电机机装机进度，后者则优化电力系统的生产情况，计算系统的技术经济指标。

电源规划主要围绕这两部分构造模型、发展或选择算法，形成不同特色的软件包。

（1）应具备的定量计算功能：
①规划方案的投资流及逐年运行费用；
②方案所需的一次能源及燃料费用；
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贴现率
要是围绕这两部分内容进行构造形成的。

电源优化模型主要分为单节点模型和多节点模型两种类型。

单节点模型是指按机组类型进行优化的模型，其假设条件是：认为系统负荷和同类发电机组集中在一个节点上，即相似可靠性分析中的单母线模型的含义。

单节点模型不考虑电源与负荷的地理分布，也不计及输电费用对电源投资的影响，故不能回答系统在何地投建新机组的问题，从而使计算得到简化，但也可能使决策结果具有较大偏差。

多节点模型是指按发电厂进行优化的模型，它必须计及输电费用的影响，尤其对水电厂常常远离负荷中心，若采用单节点模型将不能反映出其工作特点和实际效益。

但多节点模型使得计算过程变得很复杂，为此常将机组投资，煤耗曲线等进行线性化处理；或参与必要的人工决策分析，以减少规划变量维数及去掉某些非线性函数等；最终使计算得
到简化。

电源优化模型一般以总费用或年费用最小为目标函数，因此在模型中除了投资之外，另一个构成因素，即发电费用或年运行费用如何确定则是一个十分突出的问题。

因为发电费用总与一定时期内机组发出的电量多少直接相关（实为函数关系），在规划期内负荷增长速度不同，投入机组容量不同，则发电量亦不同。

此外，预测误差，机组检修，水文条件，机组停运等因素的影响，使得发电量更具有不确定性。

电量不足期望值这个指标日益受到重视。

2.电源规划应用软件及模型
电源规划的数学模型分为按发电机组优化的模型与按发电厂优化的模型两类。

按发电机组类型优化的电源规划数学模型，都采用了一个共同的简化假设，即：
忽略系统中负荷及发电厂地理分布对电源规划的影响，认为电力系统的全部电力负荷与所有发电机都集中在一个节点上，因此，又称其为单节点电源规划模型。

显然，这种模型只能回答在什么时间扩建什么类型的机组的问题，而不能回答在什么地方扩建这些机组的问题。

没有空间分布的概念。

当电力系统的负荷及一次能源分布比较均匀，厂址不受限制且原有输电网络比较坚固时，应用这种单节点电源规划模型可以得到比较满意的结果；因为，同一类型的发电机组有大致相同的技术经济指标，同时考虑输电网络的扩建费用对电源的结构与布局布置产生较大的影响。

应该指出，我国地域辽阔，一次能源的分布和工业分布在全国范围内是不均匀的，我
们的燃料基地在北方，丰富的水利资源主要集中在西部，大部分负荷又集中在东南沿海一带，如果要进行跨越上千公里地域的电源规划，是应当慎用单节点电源规划模型的。

（2）目标函数 WASP-Ⅲ电源规划数学模型能在满足给定的约束条件下，寻求电力系统电源优化规划。

该模型采用最小费用法作为经济评价的依据。

1min ()
T j jt jt jt jt jt t PVC I S F M O ==-+++∑（1）
其中：j PVC 为方案
j 总费用的现值； 下标jt 表示与方案j 有关的费用在第t 年的取值；
顶标“—”表示已将第t 年有关的费用，按给定的贴现率转换为某一时刻的现值；T 为规划期的总年数或水平年；
jt I 为投资费用；jt S 为投资折余值；jt F 为燃料费用；
jt M 为运行维护费用；jt O 为停电损失费用。

（3）WASP-Ⅲ数学模型中的基本假设
为了换算上述费用的现值，一般都采用下列假设：
① 所有投资都在各年度的年初发生。

这样，各发电机组当年参加运行，忽略了各发电机组本身的投资过程及相应的时间价值。

② 所有投资折余值都发生在水平年末。

③ 燃料费用、运行费用及停电损失费用都发生在各年度的中点。

因此，与电源规划有关的费用流可以表现为图1。

图1电源规划的
费用流
（4） 基本
费用的计算
① 投
资费用
jt I ：
(jt k I UI MW
=⨯∑ （2）
其中：∑表示对方案j 在第t 年所有发电机组k 的投资费用求和；
k UI 为发电机组k 每兆瓦的平均投资；k MW 为发电机组k 的容量（MW ）；
01t t t '=+-；i 为贴现率。

② 投资折余值jt S ： ()/(1)T jt kt
k k S UI MW i δ'=⨯⨯+∑ （3）
l UF 表示机组l 的单位固定运行维护费用（元/MW.a ）；
l UV 表示机组l 的单位变动运行维护费用（元/kWh ）；
lt G 表示机组l 在第t 年发电量的期望值（kWh ）。

⑤ 停电损失费用jt O ：
2,,0.5,1/(1)32hyd
N jt h jt h t jt jt h n h At At N N c b O a N d i E E +=⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=++⨯+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦∑ （6） 其中：,,a b c 为常数，是输入数据，表示每停电1千瓦小时的费用；
,jt h N 为第t 年在水文条件为h 时的电量不足期望值；
At E 为系统在第t 年的总电能需求量（kWh ）；
这里所需要的数据均可由随机生产模拟获得。

jt U 各个时段的LOLP 相加作为年平均LOLP 指标，然后对各种水文年的年平均LOLP 按水文概率取加权平均值，作为概念的可靠性指标。

假设： ,()jt a LOLP K 为第t 年电力不足的概率；,()jt p LOLP K 为第t 年各时段电力不足的概率；
,t a C 和,t p C 为给定的可靠性指标；
则每个系统布局应满足以下约束：
,,()jt a t a LOLP K C ≤ ,,()jt p t p LOLP K C ≤ （8）
满足约束条件的电源方案为可行方案。

4.按发电厂优化的电源规划方法
在电源规划中，电力系统的投资和运行费用与新发电厂建造地址有密切的关系。

即使发电机组的类型相同，当发电厂所处的环境不同，如供水条件、除灰条件、征用土地的费用不同或其它条件的不同，都会给发电厂的投资有很大的影响。

同时，发电厂的地理位置也会影响整个电力系统的投资和运行费用。

例如，当发电厂
2 JASP 的简化模型结构。