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研究生:鄭壽福
研究生(外文):Shou-Fu Cheng
論文名稱:抽蓄電廠抽水調度最佳化之研究―動態規劃法之應用
論文名稱(外文):Optimization Study on Pumping of Pumped Storage Power Plant―Application of Dynamic Programming Method
指導教授:張保隆張保隆引用關係
指導教授(外文):Pao-Long Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:經營管理研究所
學門:商業及管理學門
學類:企業管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:抽蓄電廠經濟調度
外文關鍵詞:Pumped Storage Power PlantEconomic Dispatch
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本文主要以台電抽蓄電廠運轉情形為探討對象。由於臺灣電力系統具有獨立系統運轉、電力需求尖離峰差距極大、水力發電比重低及備轉容量低等不同於其他國家電力系統之特色,所以台電電力系統運轉,如何維持可靠、良質之電力,實在是電力調度人員一大課題。因為抽蓄電廠擁有水力發電機組快速起停、發電與抽水運轉快速切換、協助調整系統頻率、系統轉備容量等功能,所以抽蓄電廠在台電電力系統運轉扮演相當重要的角色。電力調度人員在面對電力系統不同調度情境、電源供給變化、電網限制等各種變數情形下,以電力系統安全為前提,如何安排這些變數又兼具考量經濟調度,使抽蓄機組抽水成本,儘可能符合經濟利益,是電力調度人員每日需面對的問題。
本文針對台電電力系統用電負載預測與特性、電源供給預定、抽蓄電廠機組台數、抽蓄電廠上下池容量、發電機組燃料成本表,建構一抽蓄電廠每日抽水量動態規劃決策程式,然後每日依電力系統不同變數決定抽水量及發電機組成本函數,作為執行動態規劃程式輸入資料,求出每日最小抽水成本下之抽水機組使用台數及抽水時機。
由本文實證與結論分析可知,模擬程式求解結果比實際運轉結果可獲得較佳經濟運轉,且求解結果實際可行,因此本研究作為控制管理機制之工具非常適合。
This paper mainly uses operating situation of TaiPower Pumped Storage Plant as object of study. As the power systems in Taiwan have the characteristics of independent system operation, large differences between peak and off-peak power demand, low percentage in hydraulic power generation, and low standby capacity that are different from the power systems of other countries, therefore how to maintain steady, reliable, and good quality electricity is indeed a big issue to people dispatching the power. As pumped storage power plant has the functions of quickly starting and stopping the hydraulic generator, quickly switching between electricity generation and pumping, assisting in adjusting system frequency, and spinning reserve, the pumped storage power plant plays a very important role in the operation of TaiPower system. Electricity dispatch personnel in facing various variables such as the different dispatch situation, power supply variations, and electric network limitations under the pretext of power system safety, how to arrange these variables at the same time when considering economic dispatch so that the cost of operating pumped storage power plant can meet the economical benefit is the problem that power dispatch personnel must face.
This paper uses Taipower system power usage loading forecast and characteristics, power supply reservation, number of pumped storage power generators, capacity of upper and lower reservoir for the pumped storage power plant, and table of cost of generator fuel cost to construct a pumped storage daily pumping dynamic programming decision program. Then, using daily system different variables to determine pumping volume and generator cost function as input information to execute dynamic programming program and find out under daily minimum pumping cost the number of pumping machine needed and the timing of pumping.
From the empirical data and conclusion we can find out that the answer to the simulation program can obtain better economic operation than actual operation results. And it is possible to implement the result. Therefore this research as tool to control management mechanism is very appropriate.
中文摘要………………………………………………………………i
英文摘要………………………………………………………………ii
誌謝……………………………………………………………………iv
目錄……………………………………………………………………v
表目錄…………………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………………viii
符號說明………………………………………………………………ix
第一章 緒論…………………………………………………………1
1.1 研究背景與動機…………………………………………1
1.2 文獻探討…………………………………………………2
1.2.1 抽蓄水力電廠相關文獻探討………………………………3
1.2.2 發電成本計算文獻探討……………………………………5
1.2.3 機組調度排程經濟調度文獻探討…………………………7
1.3 研究問題與目的…………………………………………9
1.4 研究架構…………………………………………………10
第二章 台電電力調度與抽蓄電廠運轉分析…………………12
2.1 台電電力概況…………………………………………….12
2.2 電力調度作業分析……………………………………….12
2.2.1 電力調度之任務………………………………………….13
2.2.2 電力調度之先期計劃…………………………………….13
2.2.3 電力調度之作業………………………………………….14
2.2.4 階層調度體系…………………………………………….15
2.2.5 電力系統調度問題描述………………………………….15
2.3 抽蓄水力電廠運轉分析…………………………………….18
2.3.1 台電抽蓄電廠概況……………………………………….18
2.3.2 抽蓄電廠在台電運轉模式分析………………………….19
2.3.3 抽蓄電廠在台電運轉應用分析………………………….20
第三章 抽水量決策分析與成本函數構建………………………31
3.1 抽水量決策分析……………………………………….31
3.1.1 電力調度運轉參考資訊………………………………….31
3.1.2 每日影響抽水量決策之變數…………………………….32
3.1.3 限制條件………………………………………………….34
3.1.4 抽水量決策資料分析…………………………………….34
3.1.5 抽水量之決策…………………………………………….36
3.2 成本函數構建…………………………………………38
3.2.1 發電機組燃料結構………………………………………38
3.2.2 發電成本結構……………………………………………39
3.2.3 假設與限制條件…………………………………………40
3.2.4 成本函數…………………………………………………41
第四章 抽蓄電廠抽水模式之最佳化分析……………………49
4.1 動態規劃的運算方式……………………………………50
4.2 抽蓄電廠抽水動態規劃模式……………………………52
4.2.1 變數設計………………………………………………….52
4.2.2 目標函數………………………………………………….53
4.2.3 限制條件………………………………………………….55
4.2.4 研究問題相關變數及符號的定義說明…………………57
4.2.5 抽蓄電廠抽水動態規劃求解步驟………………………61
4.3 實證分析………………………………………………74
4.3.1 輸入電力系統實際資料…………………………………74
4.3.2 執行動態規劃程式………………………………………75
4.3.3 最佳化分析………………………………………………82
4.3.4 結果討論…………………………………………………83
4.3.5 模式構建之實際應用可行性與績效分析………………84
第五章 結論與建議………………………………………………87
參考文獻……………………………………………………………90
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