某地区未来十年电力发展规划模型.doc

某地区未来十年电力发展规划模型【摘要】本文建立了一个电力规划中经济最优化静态模型。本文认为该问题中的经济最优化不是经济利益达到最大化,而是在满足技术要求下的成本最小化。该模型首先利用数学软件 LINDO 解出满足技术要求下的各方案的分配份额:扩建旧火电站: 新建水电站: 新建火电站=5:4:2 。其次,本文考虑了各项建设的时间、顺序上的安排对于节省成本的影响,用 MATLAB 软件通过画图确定了在第一年年初即队原旧火电站进行扩建;在第四年投入使用新的水电站;最后在第八年年初起投入使用新的火电站。再次,本文考虑了从装机台数的角度降低成本,以期在最小的成本投入下完成各项建设。我们最后得出的建设方案安排为: 在第一阶段,也即扩建原有的旧火电站阶段,我们预备在第一年扩建两台单机容量为 10千瓦的发电机组;而在第二年和第三年各扩建一台和两台; 第二阶段,也即新建水电站阶段,从第四年初到第七年末的四年间,每年建设一台单机容量为 25千瓦的发电机组台数; 第三阶段,也即新建火电站阶段,在第八年和第九年初,各建设并投入使用一台单机容量为 30千瓦的发电机组;至此,全部建设完成并投入正常运作。由此,我们算出最终的投入成本为 亿。【关键词】经济最优化、成本最小化、静态模型、 MATLAB 一、问题的重述某地区在制定十年电力发展规划时遇到一个问题:根据电力需求预测得知, 该地区在十年后发电装机容量需要增加 180 万千瓦,那时的年发电量需要增加 100 亿度。根据调查和讨论,电力规划的备选技术方案有三个: 1)扩建原有的火电站,但最多只能再安装五台 10万千瓦的发电机组; 2)新建水电站,但最多只能安装四台 25万千瓦的发电机组; 3)再新建一个火电站,最多只能安装四台 30万千瓦的发电机组。通过调研和计算,获得有关的参数如表 1所示: 表1:备选技术方案参数表工程投资单机容量(万千瓦) 允许装机台数资本回收因子年运行成本(百万元/亿度) 负荷因子备选方案工程特点前期工程投资(百万元) 单机设备投资(百万元) 1 扩建旧火电站 2 新建水电站 504 3 新建火电站 240 表一表中负荷因子为全年满功率运行天数与全年总天数之比。根据该地实际调查原有火电站平均全年满功率运行天数为 241 天,水电站和新建的火电站应分别为 146 天和 255 天,而全年 365 天,故折算得表中数据。表中资本回收因子是由如下数据所确定的,火电站的回收年限取 15 年,年利息率为 ;水电站的回收年限取 30年,年利息率为 ,即得表中所列数值。我们的任务是: 在满足上述技术要求的前提下,: ? ? 30万千瓦的发电机组的数量? 二、问题的分析与假设因为每台发电机在开始工作之后,每年必然会有所盈利,且由于在上限的限制上我们只有允许最大装机台数的限制,若如此,必然是在全部应用时是最优的, 所以我们在确定这个模型的经济最优解时,我们的目标函数不应是收入与支出的顺差的最大值,而是将目标函数定为满足技术要求前提下,成本付出达到最小值。为此,我们做出了以下假设: 1、发电机都是在每年的年初投入使用的,且每年的发电机都是满负荷工作的, 即负荷因子不变; 2、不计每年的发电剩余量的价值,即除去本地区的用电需求之外,无跨地区的输电; 3、十年中所有的发电机都是正常运作,且不会出现拉闸限电现象,每年所发电量满足每年各月的用电需求量; 4、现阶段的发电量刚好满足生产生活所需的用电量; 5、把职工的薪金,税收等额外付费每年当作一固定开销支付,故其对发电所得收益无波动影响; 三、符号说明 i :1,2,3分别表示扩建的旧火电站,新建的水电站,以及新建的火电站; T :时间,单位:年; iN :火电站和水电站最终所装机的台数; iK :各新增的发电站的工程投资资金,单位:万元; iy :各发电站的年运行成本,单位:万元; iY :各发电站的年运行总成本,单位:万元; ?:该地区的用电量的年平均增长率; i?:各发电站的贷款年利息率; i?:火电站或水电站的负荷因子; ni :水电站或火电站的回收期限,单位:年; iA :各发电站的每年等额支付现金,单位:万元; oP :现阶段需求电量,也即现阶段发电能力,单位:万度; R :发电站新增发电量所需支出,单位:万元; iO :经资本回收折算后投资的每年应支出量,单位:万元; iC :各新增的发电站的单机容量,单位:万千瓦; iX :各新增的发电站