各类电厂的技术经济特点

　　电源结构是指系统内各类电源容量之间的比例关系。由于系统中各类电源（水、火、热、核等）各具有自己的技术经济特性，况且容量上又有大、中、小之分以及运行小时的高低。因此，也就决定了它们在系统运行中所适宜长期承担的工作任务，即表现为担任基荷、腰荷、峰荷及备用任务等。
　　对于规划期增加的容量，应以什么电源形式来承担或分配，这不仅涉及系统运行的经济性、可靠性及灵活性，而且还关系到一次能源开发转换的经济效果。因此，在选择电源结构时，必须深入研究各类电源的技术经济特点，以及规划系统所处地区的能源分布、负荷特性、电网结构、调峰要求等条件。各类电源的主要技术经济特点简介如下。
　　(一）水电厂的技术经济特点
　　水电厂是利用天然水流的水能（动能与势能）来生产发电的，其发电功率主要取决于两大因素，即河流的流量与落差，其关系用下式表示。
　　　　　　　　　　
　　式中N—发电功率，KW ；
　　Q—某一时段内通过水轮机的平均流量，m³/s
　　H—河段的落差，又称水头，m ；
　　—水轮发电机组的效率，%。
　　水电厂从结构上分三种类型：坝式—拦河筑坝形成水头；引水式—沿河修建引水道到厂房形成水头；混合式—既筑坝又修引水道。按水电厂有无调节能力也分三种类型：无调节水电厂—其出力决定于河川来水量的大小，此类水电厂只适宜带基荷；日调节水电厂—河川径流量可在一天内进行调节，此类水电厂可以工作在负荷曲线上的任何位置；年调节水电厂其出力情况可以利用水库来进行调节，此类水电厂可以在枯水期担任峰荷。
　　水电厂主要技术经济特点包括有：
　　（1）水电厂出力不能恒定，取决于各时期的径流变化及水库调节性能。在安排水电电源时，应查明水电厂在不同水文年，不同水文季节的处理变化。
　　（2）水电厂开机和停机迅速方便，从停机状态变为满载运行仅需求1-2分钟，在电力系统运行中，适宜担任调峰和调频任务。
　　（3）水电厂初投资大，建设时间长，需要大量劳动力及建筑材料，并要淹没土地和迁移人口。但水电厂不消耗燃料，运行人员少，运行费用低。
　　（4）水电厂在运行上有较大的机动性和灵活性，担任系统备用具有很有利的条件运行，并且安全可靠程度高，易于全部自动化。
　　（5）水电厂的综合利用程度高，不仅可以满足发电的要求，还可以满足其他部门的有关要求，如灌溉，航运，防洪等。
　　(二）凝气式火电厂的技术经济特点
　　火电厂主要是利用燃煤（少量燃油）来生产发电的，火电厂的总体发展趋向于大容量机组的投入，其原因是由于容量大的机组使工作参数提高，导致煤耗率下降，有相对好的经济效果。
　　凝气式火电厂在运行中，为保证锅炉的燃烧稳定，其发电机组的最小技术出力不应小于额定出力的70%—80%。
　　但这样便限制了它对负荷的调节能力，因此要求大容量机组一般带基荷，而对系统进行调峰和调频时应以中小型机组为主。
　　凝气式火电厂主要技术经济特点包括有：
　　（1）厂址比较灵活，既可布置在负荷中心，又可布置在燃料基地，但布置在什么地方，需根据国家方针政策以及技术经济分析论证确定。
　　（2）电厂厂址和容量的选择，主要取决于电力系统的规模及构成和建厂自然条件，如负荷分布，燃料、供水及出灰条件，还应注意交通运输条件，及地形，地质等情况。
　　（3）建设速度快，运行小时高，能及时灵活地满足国民经济各部门日益增长的用电需要。
　　（4）运行方式比较灵活，可以在负荷曲线上任何部分工作，只要保证燃料供水，真空条件不恶化，设备容量均可满出力运行。
　　（5）机组启动技术复杂（冷启动约6小时）。
　　（三）热电厂的技术经济特点
　　热电厂的功能是既能发电又能供热。热电厂采用的汽轮机有两种，背压式和抽汽式。其中背压式机组以供热为主，在无热负荷下不能发电，即表现为蒸汽经过汽轮机后不进入凝汽器而直接向用户供热，由于它受热负荷的强制性限制，则只适宜担任基荷。抽汽式机组相对比较灵活，既可以发电也可以供热（通过抽汽），但在凝汽运行方式下则使煤耗率增加。
　　热电厂主要技术经济特点包括有：
　　（1）热电厂可以有效的利用燃料，既发电又供热，其热效率一般大于凝汽式电厂，节约能源。
　　（2）热电厂的厂址条件除和凝汽式电厂的要求相同外，主要取决于热用户,即热负荷的大小及其分布，其规模应根据热负荷的需要来确定，并考虑供热能力应与热负荷恰当配合。
　　（3）抽气式机组比背压式机组有灵活的电功率，但凝汽发电的煤耗明显高于凝气式机组。
　　（4）热电厂运行上和凝汽式电厂相同，但热电厂的最小出力不应低于按热负荷所要求的强制出力,否则效率较低。

　　电源布局是指各类电源在规划期投建时的厂址选择或所处地理位置的确定。电厂的投建及扩建涉及巨额投资，同时由于电厂的运行寿命相对较长，从经济角度讲，其合理的布局同样在电厂的总投入中占有相当大的成份或影响。可以说电源布局已成为电源规划中的最大的一个变数，关系到电源规划模型的形成和求解的全过程。
　　考虑到厂址的选择常常受到诸多因素的影响和制约，因此，在电源布局中必须参与必要的人工决策和分析，这不仅使计算过程得到简化，而且有利于拟定出实用可行的方案。
　　一般电厂厂址的选择应考虑的影响因素包括以下几个方面：
　　1.能源分布情况
　　可开发利用的水资源决定了水电厂的基本位置，而煤炭资源分布是确定火电厂厂址的影响条件，虽然燃料可以运输，但需要进行输煤与输电两种方案的技术经济比较来确定。总之，资源分布对电源布局往往具有决定性的影响。
　　2.水资源条件
　　水资源条件是火电厂厂址选择的重要约束条件，因为火电厂在运行中的蒸汽和冷却水需要消耗大量的水资源，通常一个100万千瓦的火电厂每小时需要耗水量在400吨左右，而且要求供水能够连续和稳定。虽然通过打井方式获取一定的水源，但对大容量电厂很难满足要求，并且不经济，有时一个火电厂的位置最终要由水资源条件决定。
　　3.负荷分布特性
　　电力系统的负荷分散性较强。但在电源布局时常以集中负荷方式处理。除受能源供应的限制外，火电厂一般考虑建在负荷中心处，这样既可以节约输电费用，而且有利于提高供电可靠性。特别是热电厂的厂址必须建在热负荷中心处，否则管道费用投入较大，并且热能输送损失大。
　　此外，厂址选择还应考虑地理环境要求，包括有：施工建设、土地征用、人口搬迁、交通运输、城市污染、除灰场地等。

　　研究电力系统电源规划时，必须考虑各类电源最有利的工作位置，这是保证电力系统经济运行的必然要求,其最有利工作位置的分配原则包括以下几方面：
　　（1）保证系统供电的安全可靠性和电能质量，满足热电厂的热负荷。
　　（2）充分利用系统的容量，在满足综合利用的基础上，尽量多发水电以节约燃料和降低系统的总成本。
　　（3）保证满足系统负荷的基础上，尽量减少热电厂凝汽式运行方式，以提高热电厂的经济性。
　　（4）充分利用凝汽式的经济机组，降低电力系统的总煤耗量。
　　下面我们分别介绍一下各类电源在日与年负荷曲线上的合理工作位置。
　　（一）各类电源在日负荷曲线上的工作位置
　　对于纯火电系统各电厂的工作位置，除因发、送、变电设备检修而不得不利用经济性较差的分配方式以外，原则上首先分配具有强制出力和特殊要求的发电厂，其他按经济性的大小，在系统日、年负荷曲线上，按由下往上的次序安排。
　　而对于具有水，火电厂的电力系统，必须解决水，火电厂间的配合问题，以决定各电厂的合理工作位置。
　　1．水电厂 分以下几种情况:
　　无调节水电厂的特征是，电厂的出力决定于河川天然来水量大小。河川径流量在一年内变化很大，但在一天内变化很小，也就是一天内出力变化不大。因此，无调节水电厂无论在丰水期或枯水期担任基荷有利，担任峰荷要有弃水，损失电能。
　　日调节水电厂的特征是：河川径流量可以在一天之内进行调节。因此，可以工作在日负荷曲线上的任何位置，视具体的技术经济条件而定。一般枯水期为充分利用水电厂的装机容量，可担任峰荷或腰荷，丰水期为充分利用河川径流量，多发电能以节约系统燃料消耗，则担任基荷。
　　年调节或多年调节水电厂，其特征是：河川径流量可以在一年内，或在年与年之间，利用水库来进行调节，调节程度取决于水库容量的大小，这种电厂一般也进行日调节。因此，枯水期一般担任峰荷，丰水期担任基荷或腰荷。
　　2．热电厂
　　为提高热电厂的经济性，不希望供热机组凝汽运行，增加煤耗，应按供热要求的发电容量担任基荷
　　3．凝汽式电厂
　　可以在日负荷曲线上任何部分工作，分配完水电厂及热电厂后，剩余部分按凝汽式电厂的经济性大小顺序排列。
　　（二）各类电源在年负荷曲线上的工作位置
　　为研究系统全年运行方式，就需要研究各类电源在年负荷曲线上的工作位置，其分配程序如下。
　　（1）将热电厂满足热负荷的强制出力，和水电厂综合利用的强制出力，分配在年负荷曲线的基底部分。
　　（2）确定水电厂各时期的工作容量。
　　（3）年负荷曲线的剩余部分分配给凝汽式电厂及凝汽运行的热电厂。
　　因此，各类电源在年负荷曲线上合理工作位置的分配，主要是按照系统的要求和径流情况，调配水电厂的负荷，所以主要是研究水电厂的工作位置问题。
　　1．无调节水电厂
　　无调节水电厂在年负荷曲线上只能担任基荷，为了充分利用丰水期的水能，一般无调节水电厂都装有部分重复容量(后述)，这部分容量不能替代火电装机，也不能经常利用。
　　2．日调节水电厂
　　日调节水电厂的工作容量和发电量决定于天然径流量的变化，枯水期天然径流量较小，水电厂工作在峰荷可以充分利用其装机容量。丰水期由于天然径流量很大，水电厂应工作在基荷。在枯水期向丰水期的过度时期，虽径流量较丰富，但不足以在基荷工作，可以工作在腰荷。
　　3．年调节水电厂
　　年调节水电厂在一个完全年调节中，可分为四个时期。
　　（1）供水期。通过水轮机的流量除天然流量外，尚需利用水库中的蓄水。一般情况，在供水期结束时，应将有效蓄水放完，水库水位降到死水位。
　　（2）蓄水期。河川径流量较丰富，其径流量一部分通过水轮机发电，一部分蓄起来，两部分的比重，视水库调节能力而定。
　　（3）弃水期。径流量特别丰富，除保证蓄满水库进行蓄水和充分利用电厂容量发电外，尚有部分流量不能利用而弃水。
　　（4）不蓄水期。天然流量小于水轮机过水能力时，便停止弃水，以天然流量发电，称不蓄水期。
　　由上分析,年调节水电厂在系统年负荷曲线上的工作位置，主要决定于水文年的特点。枯水期只能满足系统的最低要求，枯水期担任峰荷，丰水期担任基荷。