风险电量（精选7篇）
风险电量 篇1
1 概 述
本文考虑中长期合约市场上水电厂面临的年电量制定计划问题。交割风险, 指发电机组不能按照发电计划完成合约电量或竞价电量的概率风险[1]。针对水电机组而言, 这主要是由于来水的不确定性造成的, 本文一般也称之为电量风险。在电力市场中, 水电厂作为市场参与者, 必须制定合理的年电量计划, 以参与市场竞争, 由于年度来水及年内来水过程的不确定性, 导致合同电量的不确定, 该来水波动性导致水电厂面临着极大的交割风险。因此, 水电厂形成发电调度计划时必须考虑来水的风险。同时, 水电厂的发电调度计划与未来合同电价密切相关, 未来电价过程是一个随机过程, 导致水电厂也存在电价风险。但在中长期合约市场, 通过合约已确定电价, 规避了电价风险[2], 因此本文假定在中长期合约市场上已规避电价风险, 不考虑合同电价波动影响。水电厂在制定发电调度计划时寻求最大化期望发电收益并最小化交割风险, 达到风险管理目的。
目前涉及电力市场风险管理的文献主要集中在火电[3,4,5], 水电厂风险调度决策研究较少。文献[6]论述日前市场水电厂在确定电价和来水情况下形成最优调度计划, 没有涉及电价和电量风险。文献[7]论述日前市场水电厂在电价波动情况下形成最优调度计划, 没有涉及交割风险。本文站在水力发电企业角度, 研究的风险限于电力交易中的交割风险, 从水电优化调度方案着手, 通过制定合理的发电调度计划寻求最大化期望发电收益并最小化风险, 以控制市场中的交割风险。
2 效用函数和风险调度决策模型
根据效用理论, 在风险和不确定性下进行方案决策时遵循最大期望收益-最小风险原则。Markowitz最早提出的“均值-方差”模型[8]是最大化平均收益-最小风险原则的一种具体形式, 这一模型在投资组合分析、资本定价模型等金融决策问题中有成功的应用。根据这一模型构造用于水电优化调度风险决策的效用函数U (R) :
上式中效用函数U (R) 表示水电厂在计及风险条件下发电收益的主观价值;μ表示期望发电收益;σ2表示发电收益方差;β表示水电厂风险态度。β的取值代表了水电厂决策的三种不同风险态度:风险厌恶、风险中立和风险偏好。β的取值范围是[0, ∞) , β接近于0表示水电厂倾向于期望获取更大的期望收益, 同时准备承担更大的风险;β较大表示水电厂倾向于承担较小的风险, 其具体取值取决于水电厂的财务及综合运行状况。水电厂在盈利和亏损情况下会出现不同的风险态度, β的取值也会不同。效用函数利用β值均衡了水电厂期望发电收益最大和风险最小两个不同目标。
由于水库调度模型中最主要的影响因素是水文的不确定性, 因此, 来水的不确定性模型如何, 在很大程度上决定该模型的结构特点。水库的入流, 对单库调度而言, 一般分为3种情况[9]。
(1) 各月的入流作为独立随机变量, 其概率分布均为已知。
(2) 各月的入流作为非独立的随机变量, 但相互关系作为一条件概率分布处理。
(3) 水库入流作为马尔科夫过程, 某月入流与前几个月径流均有一定的相关关系。
为简便起见, 本文假设各月平均入流为一独立随机变量。
结合水电厂优化调度, 平均发电收入μ计算公式如下:
式中:μ为平均发电收入, 元;Nt为t时段电量, kWh;pt为t时段合约电价, 元/kWh;T为年内计算总时段 (计算时段为月, T=12) ;E{·}为均值符号。
仅考虑入库径流作为随机变量后, 时段合约电价为常量。公式交换均值和求和符号后变形为:
式中:N′t为考虑入库径流作为随机变量后t时段平均电量, kWh。
均方差σ的计算公式如下:
式中:Nt为t时段电量, kWh;D{·}为方差符号。
由于时段入流假设为独立随机变量, 公式变形为:
式中:D (Nt) 为时段电量的方差, 其计算公式为:
将公式 (3) 、 (6) 代入公式 (1) 中得:
式中:U (R) 表示水电厂在计及风险条件下发电收益的主观价值;β表示水电厂风险态度。
在各月入流作为一独立随机变量情况下, 水库平均时段电量N′计算为:
式中:A为电站综合出力系数;Ht为电站在t时段平均发电净水头, m;Ct第t时段小时数;M为PIII型曲线分级取值数目 (文中取M=10) ;Rt (m) 为第t时段第m个频率对应的发电流量。
将公式 (8) 代入公式 (7) 中并最大化效用函数U (R) 得最终的目标函数:
约束条件:
水量平衡约束 Vt+1=Vt+ (qt-Rt) Δt ∀t∈T (10)
水库蓄水量约束 Vt, min≤Vt≤Vt, max ∀t∈T (11)
水库下泄流量约束 Qt, min≤Rt≤Qt, max ∀t∈T (12)
电站出力约束 Ni, min≤A·Rt·Ht≤Ni, max ∀t∈T (13)
式中:Vt+1为电站第t时段末水库蓄水量, m3;Vt为电站第t时段初水库蓄水量, m3;qt为电站第t时段平均入库 (区间) 流量, m3/s;Rt为电站第t时段平均出库流量, m3/s;Vt, min为电站第t时段应保证的水库最小蓄水量, m3;Vt, max为电站第t时段允许的水库最大蓄水量, m3。Qt, min为电站第t时段应保证的最小下泄流量, m3/s;Qt, max为电站第t时段允许的最大下泄流量, m3/s;Nmin为电站允许的最小出力, kW;Nmax为电站的最大出力限制, kW;其余符号同前。
2 算 例
某电站为季调节电站, 电站水库正常蓄水位1 200 m, 死水位1 155 m, 防洪限制水位1 185 m, 最大引用流量2 400 m3/s, 电站综合出力系数8.6, 装机容量3 300 MW。水文描述径流序列随机变量概率分布采用最常用的皮尔逊Ⅲ型曲线, 利用水库入库近50年月平均流量资料计算频率曲线, 其中按10%频率分级取值如表1所示。
合同电价采用所在省电力市场近年中长期合约市场电价。具体取值见表2。
为了使均值和方差的量纲一致, β取值接近于1/σ。分别在不同的β值下求解模型。本文用蚁群算法求解[10]。具体求解方法为:以月为时段划分阶段, 每一阶段的电量为时段概率均值电量, 即以每月不同频率入流量分别计算出对应的时段电量, 取其概率均值。以该时段均值电量可以计算出每一时段的目标函数值。各时段目标函数值总和为优化目标函数, 利用蚁群算法对这一目标进行寻优计算得到最终优化结果。以不同的β值为参数计算得到不同方案的期望收益和均方差绘成图1所示曲线。
图1中以不同β值为参数的不同优化调度方案, 各方案期望收益、方差关系曲线形成一条抛物线, 称之为效率边界 (Efficient Frontier) , 所有的可行组合都必须在该线之下[8]。
其中β=0和β=9×10-12相应的优化调度时段出力如表3所示, 期望发电收益和均方差如表4所示。
分析表3数据, 当β=0表明水电厂持风险偏好态度时, 期望获得最大的期望收益, 而同时可能承担较大的电量风险, 具体表现在由于4月份电价高, 因此该月加大出力, 即4月末水位到死水位, 但同时必然存在一定风险, 若后续月份来水不足, 水库可能无法蓄满。当β=9×10-12表明水电厂持风险厌恶态度时, 期望在控制风险同时获得收益, 具体表现在4、5月份均匀下泄, 控制了风险, 但发电收益受到影响。对比数据表明期望发电收益随β值减小而增大, 但同时均方差即风险增大。根据表3、表4中不同优化调度方案的指标参数, 水电厂可以制定出一个适合公司实际的调度运行方案, 例如预计本年度未来来水偏丰, 水电厂财务指标较好并有较大库容调节时, 可以选择风险偏好的方案, 制定期望发电收益较大的发电计划参与竞价。反之, 可以选择相对保守的发电计划参与竞价, 即高价时段与低价时段的电量分配相对平均, 提高风险管理能力。
3 结 语
本文对水电厂在中长期合约市场下计及电量风险制定优化调度方案进行探讨。建立中长期合约市场水电厂风险决策调度模型, 并给出了算例, 比较了水电厂在不同风险态度下不同的调度方案。对于不同的风险态度, 可以根据本文提出的方法给出得到不同风险容许度下的优化调度方案, 通过多方案的比较, 有助于发电公司制定风险约束下的发电计划。
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油田电量集中抄表系统研究 篇2
长期以来, 供电企业电能数据的抄表大都基于电能表的手工作业方式。随着电子、通信技术的发展, 人们在研究新型的抄表系统。用于抄表技术有很多种, 如人工抄表, RS485, 红外和电力线载波等。其中RS485和红外抄表的技术比较成熟, 并且被广泛采用, 但电力线载波抄表在小范围内使用, RS485抄表需要布线。这几种抄表技术在小区、办公场所、小范围可行, 但油田企业的用电用户处在较远的地理范围, 以有线的抄送方式不方便布线, 尤其对于低压分散用户重要的用电设备上, 有线方式需要大量布线, 技术上虽然可行但成本高[1,3]。本文提出一种基于GPRS网络的无线远程抄表系统, 具有布置方便、耗电低、性能稳定可靠等优点。
设计终端电量采集模块、远端处理中心主机。在分散用户安装采集终端模块, 实现电量数据抄收、处理、通信, 远端供电公司设计上位机接收程序, 经GPRS网络接收各分散用户电量信息。远程电量集中抄表系统功能是把安装在各条线路上的电能计量表及主表读数, 在同一时间或人工随机选定的时间抄录下来, 并及时准确的传送到电力销售中心的主控计算机。
2总体方案设计
油田集中抄表系统, 设计GPRS抄表处理中心和无线采集终端模块两部分。抄表处理中心设计安装高性能服务器、网络通信设备, 安装上位机通信软件, 配置WWW服务器, 用于对油田各分散用户和集中用户电量信息的采集、处理和分析, 随时处理终端模块的告警、故障等信息。通信网对于分散用户采用GPRS无线通信网络。
3终端模块硬件设计
3.1 硬件结构
无线采集终端由单片机系统、无线数传模块、通信接口模块等组成。终端包括一块电量计量专用芯片CS5460、一块SIEMENS公司生产的MC35无线数传模块、一块ATMEL公司的AT89S55单片机。计量芯片用来进行交流供电掉电检测, GSM模块用来实现无线数据接收与发送, 单片机用来进行数据采集作一些相应的控制处理2。
3.2 电量计量接口
CS5460是具有能量计算引擎的CMOS单片功率测量芯片。输入电流信号经过一个可编程增益放大器, 进入Δ∑调制器和高速数字滤波器, 电压信号则经过固定增益放大器进入Δ∑调制器和数字滤波器, 两个滤波器的字输出速率可程控, 其输出速率为 (MCLK/K) /1024[4,5]。经过滤波器输出的即是电流、电压的瞬时值, 相乘就得到功率的瞬时值, 每得到一次瞬时值就是完成一次转换。电流、电压的瞬时值经过高通滤波器滤掉直流成分后, 运算得到IRMS、VRMS和电能值。每个IRMS、VRMS和电能值的计算周期需要经过N次转换, 因此电能的计算周期为 (MCLK/K) /1024×N。即有效值采样周期是瞬时值采样周期的N倍。所有这些数据由串行接口和单片机进行数据交换。
3.3 GPRS通信模块
系统为了实现GPRS通信, 完成油田分散用户电量信息采集功能, 设计采用MC35i模块, 完成相应的电路。MC35i是Siemens公司推出的新一代无线通信GPRS模块, 可以实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务。模块支持AT命令集, 文本和PDU模式的短消息。
4软件系统
系统设计下位机即采集模块的软件以及上位机即主站系统软件。采集模块完成电量信息采集、转换与传输功能。主站系统主要实现远程读表、告警、数据维护以及存储等功能。以下几部分组成:主程序模块、数据采集及计算模块、显示模块及通讯模块。主程序首先完成系统的初始化, 包括系统的自检、CS5460工作方式的设置、时钟芯片的设置及主菜单显示等工作, 然后进入系统主循环程序段。主站系统软件主要包括数据处理、查询统计两大部分组成。数据处理有:远程读取模块、数据存储模块、告警存储模块及组态配置模块;查询统计模块包括数据查询模块、统计分析模块、数据维护模块及用户维护模块。
5结论
系统运行在辽河油田远程电量采集环境中, GPRS通信方式具有更高的实时性和可靠性。采用GPRS方式, 布线工作量小, 数据采集、传递迅速从现场的实际运行情况可以看出, 利用GPRS网络进行电力大客户服自动抄表有着良好的市场前景。
参考文献
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电量计费自动化系统设计 篇3
随着我国加入世界贸易组织以后, 我国经济迅速起飞, GDP总量连年保持10%左右的增长速度, 中国电力需求的增长需要保持较快的发展速度。根据中国经济发展与电力需求增长的关系分析, 未来20年中国的电力发展预计年均增长速度为7.0%左右, 其中前10年增长速度预计为10%左右, 后10年预计为5%左右。电力工业在国民经济和社会发展中的地位越来越重要, 已经成为经济社会发展中不可或缺的重要生产资料和生活资料。加快电力发展, 关系到我国经济和社会发展全局。
1 城市配电网络现状
当国家电网公司为贯彻党中央和国务院的“十一五”发展纲要而拟定了国家电网发展的大方向时, 城市配电网络的建设却显得杂乱无章, 居民用电情况混乱, 窃电行为屡禁不止。“一户一表”的城市电网改造还没有完成, 却又赶上了中国房地产的大变革, 城市化的步伐突飞猛进, 大大小小的新楼盘如雨后春笋般遍布在城市的新、老城区, 这使得城市配电网络发展压力重重。
2“数字化电网”革命
当“数字化电网”这个概念浮出水面的时候, 中国电网的发展目标从此迈上了一个全新的而又极富挑战的台阶。
“数字化电网”不仅仅是一个概念, 它是一场革命, 电网未来的发展将在这场革命后跨入一个新时代。到那时, 整个电网运行无需人来控制, 所有设备的运行参数以及购、售电信息都将由计算机网络采集、汇总至中央电脑, 所有的操作只需在中央电脑上就可以完成, 而且所有的购、售电信息的发送、反馈都将由中央电脑自动完成 (见图1) 。到那时, 整个电网非常坚强、稳定, 供电可靠性将大大提高。
当然, 这场革命将会淘汰整个电网中大部分现有设备, 因为这些设备在功能上无法达到全数字化, 在供电可靠性上也仍然存在大量的缺陷。在此, 仅对未来“数字化电网”的终端设备——电量计费装置发表一些自己的看法。
3 电量计费自动化系统
电网对用户供电的终端设备就是电量计费装置, 俗称“电表”。
目前我国大量使用的电表还是电子式和机电一体式电表, 少数地区已经开始更换成感应式的数字电表。
这些电表有以下几个缺点: (1) 每个用户需要配置1台独立的电表, 增加了电网企业的生产成本; (2) 容易发生窃电情况, 因为现在的电表是靠人为加设封签防止用户偷电, 这种方式很容易造成用户与电力企业内部职工勾结的情况, 加大了用电监管的难度; (3) 每台电表都需派人员查抄, 这需要花费大量的人力物力, 大大增加了电网企业的生产成本; (4) 这样的电表完全没有信息采集、发送的数字模块, 无法与未来的“数字化电网”相匹配。
为了配合“数字化电网”的建设, 解决现阶段的用户电表存在的问题, 这里设计了一种数字化电量计费系统。
调度所设计的电量计费自动化系统, 具有以下特点: (1) 在客户端采用综合型电量计费装置, 1栋楼或1个单元使用1台综合型电表, 共用1个微电脑处理芯片, 能够同时实现对所有用户的电量信息分别采集、归类、存储、处理功能, 降低电表的生产成本; (2) 在电网企业端设置服务器, 能够自动接收所有电量计费装置的信息, 然后将信息存储并送入中央计算机系统计算、存档, 然后进入电费缴纳系统。整个过程由计算机系统自动完成, 减少了人力抄表的环节, 能大大节省电力企业的人力成本; (3) 当客户端电量计费装置发生异常或窃电情况, 用户电表中装设的报警装置将会立即动作, 并向中央计算机系统发送警告信息, 告知电网企业在哪个终端计费装置出现问题, 需要检查, 这样能大大降低因电表故障或窃电而产生的电量损失。同时, 这个过程不需要人为干预, 杜绝了用户与企业职工勾结窃电现象的发生, 降低了用电监察的难度; (4) 在客户端电量计费装置中可以设置显示屏及欠费提醒告警灯, 以便客户能够随时查询电量使用情况, 了解欠费情况, 方便用户及时交费; (5) 在服务器端设置电费自动服务系统, 定期通过手机短信、互联网或者电话向客户发送电费信息, 无需再指派专人派发电费清单, 节省了电网企业的人力成本; (6) 在服务器端和客户端的数字模块中嵌入远程控制系统, 能够远方遥控每个用户的停送电, 以达到停电催费的目的。
电量计费自动化系统设计:
(1) 客户端综合型电量计费装置。客户端综合型电量计费装置 (如图2所示) 工作流程:电能输入计费装置首先经过一个总的数字计量模块A0, 然后通过电表总开关B0后分别接入每个客户的支线计量模块A1、A2……以及支线开关B1、B2……。每个数字计量模块采集电量数据后自动传送至综合数字模块, 并且存储在微型硬盘里, 这些电量数据随时向服务器端发送。在每个客户端装设欠费告警灯, 通过在综合数字模块中预设的欠费额度将之分为绿、黄、红三级告警。当客户缴清电费或欠费不到最低额时, 绿灯亮;当客户欠费到达一定额度时, 黄灯亮, 提醒客户缴费, 此时供电企业也将通过网络或发短信等方式通知客户缴费;当客户欠费越限时, 红灯亮, 提醒客户若不及时缴费将会停电, 此时供电企业同样会通过网络或发短信等方式通知客户及时缴费, 若用户拒不缴纳电费, 供电企业服务器端就能通过每个客户端开关上设置的数据线, 将每个开关变位信息传送给综合数字模块, 能够实现远方遥控开关的功能, 达到停电催费的效果。
(2) 电量计费自动化系统网络布置。电量计费自动化系统网络布置 (见图3) 采用树状结构, 每个小区或楼盘设置1台小区总电量计费装置, 这台总电表将自动采集小区内所有电表的数据, 并将数据发送至城市中的分区域电量计费装置或是变电站单条出线计费装置, 最后汇总至电网企业的服务器。
(3) 电量计费自动化系统如何实现。电量数据的传输需要依靠数据网, 如果重新投资建立数据网必定耗资巨大, 因此, 可以通过互联网得以实现数据的传输。当然, 将所有设备都接入互联网其费用不菲, 因此只需花费少量资金铺设小区内部数据网, 并将每台客户端综合性电量计费装置数据传输至小区总电量计费装置中, 然后将小区总电量计费装置和区域电量计费装置通过网络运营服务商接入互联网将数据传输到电网企业的服务器即可。
建立一个电费自动服务系统, 每个客户的电量信息都被传输并存储在服务器中, 然后通过电费自动服务系统定期向客户发送电费清单, 发送途径可以通过免费的互联网或是与通信服务商合作, 建立手机短信发送平台以及自动电话服务系统。当出现欠费情况, 电费自动服务系统能够及时提醒客户缴费, 如果客户逾期不缴, 服务器将自动远程断开客户开关, 以此达到全自动化电力服务系统。
电量计费自动化系统在发现、处理窃电情况时将更加及时、有效。
可以在电量计费装置中设置防窃电装置, 当用户窃电打开计费装置时, 服务器将会得到信号, 得知该装置在何时被打开过。当窃电发生以后, 客户端电量计费装置的数据与小区电量计费装置中的数据总加将产生差值, 服务器发现这种情况时, 立刻会发出告警信息, 通知稽查人员到现场检查该装置。
4 未来展望
对于未来的“数字化电网”构想, 仅仅对客户端电量计费系统展示了自己的想法与设计。其实在整个“数字化电网”中, 还有太多太多的技术要改革创新。比如无人值守变电站技术就是为“数字化电网”作准备的, 但是现在的无人值守变电站并没有实现全数字化, 设备的运行可靠性也没有达到一个相对较高的水平, 在这里还需要不断改进, 提高技术水平。
如今最大的发展障碍, 就是没有一个统一的“数字化电网”规划与技术规范, 这种现状大大影响了电网的数字化进程。但是, 仍然期待在不久的将来, 我国的电力网能够成为世界上最坚强的数字化电网。
参考文献
[1]王明俊, 于尔铿, 刘广一.配电系统自动化及其发展[M].北京:中国电力出版社, 1998.
如何提高电量预测准确率 篇4
1.1 预测技术
目前, 没有专门的电量预测软件或系统用来指导预测工作, 主要通过历年的工作经验及对历史数据的比对分析、到用户侧调研等方法进行预测, 预测技术受限。
1.2 预测准确率
2012年海东公司年度电量预测准确率为97.42%, 处于同业对标C标段位, 预测准确率离98%指标相差0.58个百分点, 准确率有提升空间。
1.3 预测人员预测水平
预测人员预测水平偏低, 业务素质参差不齐, 尤其是个别人员工作责任心不强, 工作粗放, 缺乏对用电需求、电网情况、用户生产经营状况等的分析, 不能适应“三集五大”高标准的要求。
2 影响电量预测准确率的因素
2.1 电量结构
影响预测准确率的主要因素为电网负荷结构, 不同地区的电网负荷结构不同, 有些地区以商业为主, 有些地区以一般工业为主, 负荷结构决定一个地区电量增减变化, 海东地区售电量以大工业为主, 大工业售电量占公司总售电量的93%以上, 大工业售电量受市场、国内外环境、国家宏观政策等影响较大, 负荷运行不稳定, 日电量较大, 修停炉或故障停炉对电量预测准确率影响较大, 因此电量预测具有很大的不确定性。而以居民、非居民、一般工商业等为主的地区, 负荷运行较稳定, 电量预测具有一定的规律可循, 预测准确率也就不会有太大的波动。
2.2 对大用户用电缺乏了解
电量预测人员不能按期到用户侧了解生产经营状况、开停炉情况及生产经营中存在的问题, 尤其是缺乏对大客户检修停炉、故障停炉等情况的了解, 会直接影响电力预测准确率。
2.3 缺乏对历史数据的分析
对于居民、非居民、一般工商业等行业, 电量增长有规律可循, 缺乏对历史数据的分析研究, 会导致此部分电量预测失准。
2.4 缺少对计划检修的分析及评估
电量预测人员是否对电网检修情况进行分析评估对预测准确率的提高较为重要, 尤其是牵扯到大客户所在线路计划检修、临时检修时, 预测人员如不及时掌握信息, 准确率偏差会较大。
2.5 气候
气温对电量的影响十分重大, 例如遇低温天气会造成采暖负荷增加, 采暖负荷大幅增加后, 会造成电网供应不足、企业限电、电网结构被打破等情况发生。海东地区气候四季分明, 春夏气温适中, 最高气温33℃, 基本无空调降温负荷, 冬季气温最低为-20℃, 用户冬季取暖基本以燃气燃煤为主, 电锅炉售电量仅占公司总售电量的0.11%, 气候因素对电量预测准确率的影响甚小。
3 提高电量预测准确率的措施
3.1 建立预测“数据库”
首先需要建立一个详实的基础数据库, 通过对历史数据的分析, 找出客观规律, 才能提高电量预测准确率。需要收集的资料, 主要有历年总售电量, 月季年售电量同比增长率等, 并对月季年售电量同比增长率进行分析, 可以提高居民、非普、一般工商业及农业用电电量预测准确率。同时, 通过电量增长趋势的分析, 可以判断出市场、国内外环境、政策等因素影响对高载能行业电量增长情况的影响。
3.2 走访大客户, 深入了解生产经营情况
成立电力市场巩固开拓小组, 全面开展市场调研工作, 逐个走访高载能用电客户, 了解客户产品销售、积压情况、资金流转情况等, 掌握客户生产经营中存在的困难与需求, 有针对性的提出解决措施, 形成“一厂一策”的服务手册, 重点了解客户故障停炉、计划检修、计划恢复或计划新投容量、时间等, 加强分析与评估, 则可提高大工业电量预测准确率。
3.3 大力开展需求侧分析
要正确进行电量预测, 首先要清楚负荷增长点在哪里, 做好与政府部门的沟通, 通过市、县规划建设部门取得本地区同一时期的国民经济发展规划, 是预测的重要参考依据。其次, 根据所掌握的规划期内的大型用电项目深入调查该项目所属企业装接容量、生产能力、产品前景等作出客观判断分析。准确评估新装、增容负荷密集的平安县临空开发区、民和县下川工业园区、乐都汤阿及互助沙塘川工业园区电网供电能力, 保证客户用电项目与电网建设同期进行。
3.4 严格执行高载能用户停开炉报告和审批制度
设置专人监控本地区高载能运行情况, 严格执行停开炉审批制度, 建立停开炉日报制度, 每日按时上报本地区开停炉情况, 特殊情况通过电话及时上报归口管理部门, 为电量预测提供参考依据。通过预测数据库的建立, 可以掌握未来几年一般工商业、农业及居民照明售电量增长规律, 从而得出一个自然增长率, 进而较为准确的预测以上几个行业的售电量;通过走访大客户, 深入了解生产经营情况, 开展需求侧分析、严格执行停开炉报告和审批制度等可以掌握大工业售电量变化情况, 提高大工业电量预测准确性。
4 适合本地区的电量预测方法
通过对影响电量预测准确率的因素分析可以得出, 海东公司大工业售电量占公司总售电量的92.77%, 而大工业售电量中高载能行业售电量占公司总售电量的91%左右, 高载能行业售电量则因市场、炉体运行状况等因素因影响, 具有很大的不确定性。一般工商业、居民及农业生产售电量增减情况具有一定的规律可循。因此经过近一年的实践, 适合本地区的电量预测分两部分:一是大工业售电量预测根据国家宏观政策、市场等情况, 分别对电解铝、铁合金、碳化硅、电石、水泥、钢铁六大行业存量负荷开炉情况、新增负荷投运进度进行分析来预测;二是居民生活、一般工商业、农业用电预测由于这部分用电量占总用电量比重较小, 且有增长规律可循, 根据历史数据来预测。
居民生活、一般工商业、农业用电预测时分别列出历史增长率 (一般为5年以上) 和近期各类电量同比增长率, 结合本地区发展规划等因素确定被预测期内以上用电类别的增长率来进行预测。
对大工业售电量预测时根据已知的每一个用电类别预测期内的负荷增长点, 按照现有负荷运行情况及调研得到的开停炉情况进行预测, 最后再考虑检修停炉等情况进行修正。
将以上两部分相加, 可较为准确的预测出总售电量。用这种方法预测电量, 准确率一般在97.5%~99.5%之间。总体来说月度售电量预测准确率波动幅度较大, 预测误差主要来源于不可预知负荷的波动, 不可预知负荷的波动也是困扰月度售电量预测准确率的一个难题。解决这一难题的关键在于加强负荷监控、实时掌握高载能用户生产经营情况和开停炉情况, 通过与调度部门的沟通配合, 应用调度实时监控系统, 时刻掌握负荷变动情况, 可以很好的规避负荷波动对电量预测的影响, 从而提高电量预测准确率。
5 结束语
海东地区的负荷特性决定了大工业售电量占比较大, 通过重点掌握大工业用户生成经营情况、开停炉情况及牵扯大工业的计划检修情况, 进行综合考虑, 分析评估, 可以大大提高大工业电量预测的准确性;通过对历史数据的分析, 找出自然增长率, 可以提高一般工商业、居民等其他行业的电量预测准确率, 从而提高总体电量预测准确率。
参考文献
[1]刘晨晖.电力系统负荷预报理论与方法[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1987.
[2]牛东晓.电力负荷预测技术及其应用[M].北京:中国电力出版社, 1998.
关于提高余热发电量的实践 篇5
随着节能降耗、低碳经济及电价上调等因素影响,提高余热发电量对企业经济效益及成本控制有着深远意义。
我公司1条5000t/d熟料生产线,2008年3月投产,配套9MW余热发电系统2009年5月投入运行。运行初期,余热发电量偏低,平均140000kW/d,而当时同类型的生产线发电量平均在7000kW/h以上。窑头余热取风点为篦冷机中温段与煤磨热风为同一出口,在设计熟料线时已预留好。余热发电系统工艺流程见图1。
1 存在的问题
(1)熟料煤耗有所增加,发电量只达到6000kW/h左右
(2)窑内通风变化,窑头负压增大,窑况不稳,操作员在操作上比较谨慎,窑头负压发电前-20～-50 Pa之间,发电后-50Pa～-120Pa。
(3)熟料破碎机冒尘正压,粉尘大,对环境卫生带来影响。
(4)发电量偏低主要是窑头AQC炉影响较大,窑尾炉因出一级筒气体温度及系统拉风稳定,波动较小且相对稳定,发电量能达到设计范围,造成发电量低主要是由于窑头炉发电量低所致。
2 对风管的改造及效果
基于篦冷机三段废气温度偏低,影响入炉温度及熟料破碎机处冒尘正压较重的考虑,在2009年底检修时对通风管道进行了技改:
(1)在原冷风阀处连接一上升管道在阀门上方,形成旁路。
(2)在冷风阀北侧加装一根入煤磨热风管道,把出篦冷机三段低温废气风引入煤磨入磨管道处,供煤磨作烘干热源使用,这样也使入窑头炉的温度得到了提高,破碎机处负压增大,不再出现冒尘正压现象。
使用后,余热发电有所增加,但还有些偏低,而且发电量不稳定,落后于同类型余热。改造后的旁路风实际上形成了一种废气浪费,虽然解决了冒尘问题。
余热发电的两个基本条件是温度和风量,二者缺一都会较大影响发电量。温度是受窑况和篦冷机操作限制;风量则受窑内通风大小及篦冷机废气排出量的影响。生产上出现的问题是,有时窑温较高,二次风温入窑头余热锅炉温度都高,但由于废气量不足,发电量也不高,而窑头排风机拉大风后,因为低温段热风用量少,所以窑头负压就高。窑头负压偏高,窑内二次风量减少,又会影响火焰形状,造成烧成带温度下降。
在2011年年初大修时,对旁路风管进行了拆除,去掉旁路,只保持原来的冷风阀,改入煤磨的热源管道保持不变。同时把一段挡风墙高度由900mm降至800mm。
3 操作上采取的措施
在检修结束投料生产后,又在操作上重点对以下几个方面进行了加强:
(1)加强篦冷机操作,控制适当偏厚的料层厚度,一室篦下压力控制在6000～6500Pa,过薄过厚都会使温度下降且波动大。
(2)增大篦下风机阀门开度,确保热回收效率提高,同时增加了热风量。
(3)提高头排风机阀门开度,电收尘入口压力由-700Pa提高到1200Pa,窑头负压在-30～-120Pa之间。
(4)由于设计上煤磨用热风与窑头余热热风是同一出口,在满足出磨温度的情况下,煤磨用风尽量多用三段低温风,以平衡窑头负压过大的情况。
4 小结
经过采取以上措施,余热发电量上升明显。入窑头炉废气温度平均在400℃以上,每小时发电量平均达到8500k W/h左右,较以前提高4～5万kWh/d,年增加发电量1000多万kWh以上,经济效益达700多万元,极大的降低了单位电耗,公司经济效益显著提高。
平行导轨中的感应电量问题 篇6
金属棒在平行导轨上切割磁感线时, 会产生感应电动势, 如果回路闭合, 回路中就会有感应电流, 一段时间内就有电量通过金属棒.笔者把在这个物理过程中产生的电量称为感应电量.本文总结了求解感应电量的两种常见思路, 并以相应的例题说明, 供同学们在学习中参考.
一、利用磁通量的变化求电量
当金属棒在平行导轨上切割磁感线时, 通过回路某横截面积的电量
例1 (2004年江苏理综) 如图1所示, U形导线框MNQP水平放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中, 磁感线方向与导线框所在平面垂直, 导线MN和PQ足够长, 间距为0.5 m, 横跨在导线框上的导体棒 ab 的电阻 r=1.0Ω, 接在NQ间的电阻R=4.0Ω, 电压表为理想电表, 其余电阻不计.若导体棒在水平外力作用下以速度 v=2.0 m/s 向左做匀速直线运动, 不计导体棒与导线框间的摩擦.
(1) 通过电阻的电流方向如何?
(2) 电压表的示数为多少?
(3) 若某一时刻撤去水平外力, 则从该时刻起, 在导体棒运动1.0 m 的过程中, 通过导体棒的电荷量为多少?
解析: (1) 导体棒 ab 向左运动, 由右手定则知, 通过导体棒的电流方向为 b→a, 则通过电阻的电流方向为N→Q.
(2) 电压表示数就是电阻R两端的电压, 则
(3) 撤去水平外力后, 导体棒将在安培力的作用下, 做减速运动.设在导体棒运动 x=1.0 m 的过程中, 导体棒中产生的感应电动势的平均值为
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
设通过导体棒的电荷量为 q, 则有
由以上三式得
代入数据得 q=2.0×10-2C.
引申:注意观察例1中
例2 如图2所示, 宽度L=0.4 m 的足够长金属导轨水平固定在磁感强度B=0.5T范围足够大的匀强磁场中, 磁场方向垂直导轨平面向上.现用一平行于导轨的牵引力F牵引一根质量 m=0.2 kg, 电阻R=0.2Ω的金属棒 ab 由静止开始沿导轨向右运动.金属棒 ab 始终与导轨接触良好且垂直, 不计导轨电阻.若金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.1, 金属棒在运动中达到某一速度v=3 m/s 时, 突然撤去牵引力, 从撤去牵引力到棒的速度为零时止, 金属棒产生的焦耳热为0.8J, 则该过程中通过金属棒的电量为多少? (g=10 m/s2)
解析:设金属棒从撤去牵引力到棒的速度为零时止, 单棒沿平行导轨运动的位移为 x, 对回路, 由能量守恒有
解得,
设这一过程中通过金属棒的电量为 q, 有
点评:如果没有给出 x 的数值, 而是告诉了与x相关的能量关系, 可以利用能量守恒找到 x, 由
二、利用动量定理求电量
例3 把例1第 (3) 问变化为:若导体棒质量 m=0.01 kg, 若某一时刻撤去水平外力, 直到静止, 求:
(1) 该过程中通过导体棒的电荷量为多少?
(2) 导体棒还能滑行多远?
解析: (1) 设导体棒经过Δt 静止, 对导体棒, 由动量定理得,
设通过导体棒的电荷量为 q, 则有
由以上两式得
(2) 由
引申:将例2变化一下, 从撤去牵引力到棒的速度为零时止, 所花时间 t=2 s, 则该过程中通过金属棒的电量为多少? (g=10 m/s2)
解析:设导体棒经过 t 静止, 对导体棒, 由动量定理得,
设通过导体棒的电荷量为 q, 则有
点评:如果没有给出 v 的数值, 而是告诉了力学关系 (如导体棒匀速运动) , 可以利用力学关系找到 v, 从而利用动量定理找到电量;反过来, 可以通过电量求 v, 又为求解电磁感应中变加速直线运动问题的速度提供了一条重要通道.
三、电量是联系电磁感应中速度和位移的桥梁
解电磁感应中变加速运动的位移和速度时, 先分别用磁通量的变化和动量定理求出电量的表达式, 然后联立这两个表达式, 就可以找到位移和速度的关系.在这个过程中, 电量把力学 (动量定理) 和电学 (电磁感应) 联系起来了, 起到连接速度和位移的桥梁作用.
例4 如图3所示, 在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中有两条光滑固定的平行金属导轨MN、PQ, 导轨足够长, 间距为L, 其电阻不计, 导轨平面与磁场垂直, ab、cd 为两根垂直于导轨水平放置的金属棒, 其接入回路中的电阻分别为R, 质量分别为 m, 与金属导轨平行的水平细线一端固定, 另一端与 cd 棒的中点连接, 细线能承受的最大拉力为T, 一开始细线处于伸直状态, ab 棒在平行导轨的水平拉力F的作用下以加速度 a 向右做匀加速直线运动, 两根金属棒运动时始终与导轨接触良好且与导轨相垂直.
(1) 求经多长时间细线被拉断?
(2) 若在细线被拉断瞬间撤去拉力F, 求两根金属棒之间距离增量△x的最大值是多少?
解析: (1) ab 棒以加速度 a 向右运动, 经 t 时间细线被拉断, 当细线断时, ab 棒运动的速度为 v, 产生的感应电动势为
E=BLv, v=at.
回路中的感应电流为
cd 棒受到的安培力为T=BIL,
联立解得
(2) 当细线断时, ab 棒运动的速度为 v, 细线断后, ab 棒做减速运动, cd 棒做加速运动, 两棒之间的距离增大, 当两棒达相同速度 v′而稳定运动时, 两棒之间的距离增量Δx 达到最大值, 整个过程回路中磁通量的变化量为
Δφ=BLΔx.
通过该回路的电量
由动量守恒定律得
mv=2mv′.
对于 cd 棒, 由动量定理得
故通过该回路的电量
联立解得
例5 如图4所示, 水平光滑的平行金属导轨, 左端接有电阻R, 匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内, 质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置.今使棒以一定的初速度 v0 向右运动, 当其通过位置 a、b 时, 速度分别为 va、vb 到位置 c 时棒刚好静止.设导轨与棒的电阻均不计, a 与 b 、b 与 c 的间距相等, 则金属棒通过 a、b 两位置时 ( )
(A) va>2vb (B) va=2vb
(C) va<2vb (D) 无法确定
解析:对棒, a→c, 由动量定理有
通过回路的电量
对棒, b→c, 由动量定理有
通过回路的电量
对棒, a→c, 通过该回路的电量
对棒, b→c, 通过该回路的电量
又 a、b 与 b、c 的间距相等, 有
sac=2sbc ⑤
由③④⑤得, q1=2q2 ⑥
由①②⑥得, va=2vb, 故正确选项为 (B) .
总之, 通过导轨中的金属棒的感应电量问题能很好考察学生解决物理问题的能力.电量的求解为电磁感应中求解运动学问题 (如位移、速度等) 提供了一条重要通道.同学们在掌握求解感应电量方法的同时, 要多体会解决物理问题的三大法宝 (动力学观点、动量观点和能量观点) 的应用思路, 从而真正提高解决物理问题的能力.
风险电量 篇7
汽车熄火后必须减少静态电流, 这是为了让蓄电池较少放电以保证汽车长时间停放后还能正常启动。当蓄电池显露出已处于极低的充电状态时, 为了能向所有停止使用的用电器提供电能, 就得关闭舒适系统和信息娱乐系统的用电器。一个控制单元控制下的哪些用电设备被切断, 是分不同情况下确定的。我们所设计的电瓶最低启动电量保护装置切断用电设备分以下两种不同情况切断各类用电器。具体工作原理图如图1。
1.1当钥匙门打开而发动机没有运转时, 即汽车电路中的15号线处于接通状态时, 若电瓶电量低于设定值时, 切断此时工作的娱乐舒适电器如:自动空调、音响、鼓风机、脚坑照明、门内把手照明、登车/下车照明等。
1.2当钥匙门关闭而且发动机没有运转时, 即汽车电路中的15号线处于断开状态时, 此时切断汽车上能工作且能切断的汽车大灯、车内照明灯。
1.3当钥匙门打开而且发动机运转时, 恢复被切断的电器电路。
2汽车电瓶最低电量保护装置的结构组成
2.1总体机构设计组成 (见图2)
2.2信号采集单元的作用
对汽车钥匙门开关是在开启状态还是在关闭状态、汽车上发动机是否工作、各个娱乐性电器是否工作的信号进行采集分析。
2.3电瓶电量预测及控制单元的作用
准确预测电瓶电量, 看是否达到汽车的最低启动电量。判断是否切断用电器, 是否给报警单元输出报警信号。
2.4报警单元的作用
当电瓶电量达到汽车的最低启动电量时, 报警30秒提示车主。
3汽车电瓶最低电量保护装置信号采集系统设计
汽车整车电路通常由电源电路、起动电路、点火电路、照明与灯光信号装置电路、仪表信息系统电路、辅助装置电路和电子控制系统电路组成。 (1) 电源电路:也称充电电路, 是由蓄电池、发电机、调节器及充电指示装置等组成的电路, 电能分配 (配电) 及电路保护器件也可归入这一电路。 (2) 起动电路:是由起动机、起动继电器、起动开关及起动保护电路组成的电路, 也可将低温条件下起动预热的装置及其控制电路列入这一电路。 (3) 点火电路:是汽油发动机汽车特有的电路, 它由点火线圈、分电器、电子点火控制器、火花塞及点火开关等组成, 由微机控制的电子点火控制系统一般列入发动机电子控制系统电路。 (4) 照明与灯光信号装置电路:是由前照灯、雾灯、示廓灯、转向灯、制动灯、倒车灯、车内照明灯及有关控制继电器和开关组成的电路。 (5) 仪表信息系统电路:是由仪表及其传感器、各种报警指示灯及控制器组成的电路。 (6) 辅助装置电路:是由为了提高车辆的安全性、舒适性而设置的各种电器装置组成的电路。辅助电器装置的种类随车型不同而有所差异, 汽车的档次越高, 辅助电器装置越完善, 一般包括风挡玻璃刮水器及清洗装置、风挡玻璃除霜 (防雾) 装置、空调装置、音响装置等, 较高级的车型上还装有车窗电动举升装置、电控门锁、电动座椅调节装置和电动遥控后视镜等, 电子控制安全气囊归入电子控制系统电路。 (7) 电子控制系统电路:是由发动机控制系统 (包括燃油喷射控制、点火控制、排放控制等) 、自动变速器及恒速行驶控制系统、制动防抱死系统、安全气囊控制系统等组成的电路。
4单片机控制装置及报警装置的设计
单片机是一种集成在电路芯片, 是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能 (可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路) 集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机按其通用性可分为:通用型和专用型。通用型单片机的主要特点是:内部资源比较丰富, 性能全面, 而且通用性强, 可履盖多种应用要求。所谓资源丰富就是指功能强。性能全面通用性强就是指可以应用在非常广泛的领域。通用型单片机的用途很广泛, 使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表, 大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。专用型单片机的主要特点是:针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的, 设计时已使结构最简, 软硬件应用最优, 可靠性及应用成本最佳。专用型单片机用途比较专一, 出厂时程序已经一次性固化好, 不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。
本次设计中的单片机选用通用型由Atmel公司生产的单片机AT89C51, AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器 (FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低电压、高性能CMOS8位微处理器, 俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造, 与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。它的主要特性有:与MCS-51兼容、4K字节可编程FLASH存储器、寿命:1000写/擦循环、数据保留时间:30年、全静态工作:0Hz-24MHz、三级程序存储器锁定、128×8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。
5结论
本文根据汽车电瓶最低启动电量保护装置的工作原理, 分析了汽车电瓶最低电量保护装置的结构和组成。根据最小电量控制SOC算法设计了汽车电瓶最低电量保护装置信号采集系统和单片机控制装置及报警系统。通过测试, 所设计的电量保护和最低电量保护装置能够充分的保证汽车的最低启动电量。
摘要：车辆使用中, 常常会出现关闭钥匙门后未关照明系统, 或者发动机熄火后使用车载娱乐系统而造成车载电瓶电量过低, 从而出现无法启动汽车的问题。我国汽车行业的发展一日千里, 汽车的保有量增长迅速。而目前国产汽车上还没有一个装置来解决上述问题。所以说设计一个性能优越的装置来解决上述问题是非常有必要的。本论文介绍了一种汽车电瓶最低启动电量保护装置的工作原理及其结构设计。
关键词：汽车,电瓶,最低电量,启动,保护装置
参考文献
[1]张晓斌.汽车电源管理系统测试台的研究[M].杭州:浙江出版社, 2009.