本发明涉及一种电力电量平衡方法，特别是关于一种用于电源规划和电力系统设计中的考虑大气污染物防治的电力电量平衡方法。
背景技术：
当前，我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物(pm10)、细颗粒物(pm2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康。随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。
电力行业燃煤发电机组是我国大气污染防治的重点之一。2013年国务院印发的《大气污染防治行动计划》(国发〔2013〕37号)，对加快电力行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设提出了明确要求，燃煤发电机组清洁排放加快实施。《中华人民共和国大气污染防治法》由中华人民共和国第十二届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议于2015年8月29日修订通过，首次提出要调整能源结构，降低煤炭能源消费占比，减少煤炭生产、使用、转化过程中的大气污染物排放，重点区域实行煤炭的等量或者减量替代；明确地方各级人民政府应当对本行政区域的大气环境质量负责，要求空气质量限期达标并持续改善。
近年来，随着全社会用电量增速放缓，电力供需全面转向平衡宽松，煤电行业利用小时数快速下降，而全国煤电规划建设规模远大于需求水平，国家发改委、能源局多次发文督促各地方政府和企业放缓燃煤火电建设步伐，以应对日益严重的煤电产能过剩局面，煤电“去产能”被提上日程。煤电产能过剩为淘汰高污染落后煤电产能奠定基础。
因此，在电力规划中应充分考虑大气污染物防治要求，研究考虑大气污染物防治的电力电量平衡的理论和方法，合理规划电源结构，科学制定煤电清洁排放改造计划，结合煤电污染物减排下降指标，评估规划年份煤电大气污染物排放总量，使电力电量平衡结果能够满足大气污染物防治要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能确保煤电机组的各类大气污染物排放总量符合大气污染物减排指标要求，有助于合理制定电力市场规划，有效控制煤电机组的大气污染物排放，从规划源头改善大气环境的考虑大气污染物防治的电力电量平衡方法。
本发明目的是通过下列步骤实现的：一种考虑大气污染物防治的电力电量平衡方法，该方法包括如下步骤：
a)根据历史煤电大气污染物排放总量，结合煤电各类大气污染物减排下降指标，确认规划年份煤电机组发电产生的大气污染物排放限制总量tm；
b)根据规划年份煤电装机和煤电清洁排放改造方案，确定规划年份各煤电机组的各类大气污染物排放系数ami；
c)根据步骤(b)计算煤电机组各类大气污染物总体排放系数am总：
式中：ci——煤电机组i的装机容量，
ami——煤电机组i每发一度电对应的各类大气污染物排放设计量；
d)根据步骤(a)和步骤(c)，计算各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm：
e)若各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm大于等于煤电经济利用小时最低值，则进入步骤(f)；若lm小于煤电经济利用小时最低值，则减少煤电规划新增装机或淘汰部分煤电装机，使规划年份煤电装机容量下降，重新计算各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm，直至各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm大于等于煤电经济利用小时最低值；
f)比较传统电力电量平衡计算得到的煤电利用小时和步骤(e)计算得到的各类大气污染物的煤电利用小时数限制值：若煤电利用小时小于等于限制值，则平衡计算结束；若煤电利用小时大于限制值，则首先增加核电发电量、外来水电电量，如计算得到煤电利用小时仍然大于限制值，再优化规划新增电源装机方案，直至煤电利用小时小于各类大气污染物的煤电利用小时数限制值；
以上步骤(a)至步骤(f)为本发明所引入的考虑大气污染物防治后的影响因子，并与传统的电力电量平衡方法计算得到的煤电利用小时相比较，通过增加核电发电量、外来水电电量，或优化规划新增电源装机方案等方式，最终计算得到考虑大气污染物排放总量的煤电利用小时数，确定规划装机方案。
作为优选：所述的步骤a)中，所述煤电大气污染物排放总量主要分二氧化硫、氮氧化物、粉尘和二氧化碳；所述的大气污染物排放限制总量tm主要分二氧化硫排放限制总量tso2、氮氧化物排放限制总量tnox、粉尘排放限制总量t粉尘和二氧化碳排放限制总量tco2；
所述的步骤b)中，所述的各类大气污染物排放系数ami是指各机组每发一度电对应的各类大气污染物排放量，主要分二氧化硫排放系数aso2i、氮氧化物排放系数anoxi、粉尘排放系数a粉尘i和二氧化碳排放系数aco2i；
所述的步骤c)中，所述的各类大气污染物总体排放系数am总主要分二氧化硫总体排放系数aso2总、氮氧化物总体排放系数anox总、粉尘总体排放系数a粉尘总和二氧化碳总体排放系数aco2总；
所述的步骤d)中，所述的各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm主要分二氧化硫煤电利用小时限制值lso2、氮氧化物煤电利用小时限制值lnox、粉尘煤电利用小时限制值l粉尘和二氧化碳煤电利用小时限制值lco2；
所述的步骤f)中，若调整煤电装机，则煤电利用小时和限制值都将变化；若调整除煤电外装机，则煤电利用小时将发生变化。
本发明在电力电量平衡计算中考虑煤电大气污染物排放总量限制，通过对规划电源装机方案的逐步优化，确定规划年份煤电机组合理的装机规模和利用小时，确保煤电机组的各类大气污染物排放总量符合大气污染物减排指标要求，有助于合理制定电力市场规划，有效控制煤电机组的大气污染物排放，从规划源头改善大气环境。
附图说明
图1为一种考虑大气污染物防治的电力电量平衡方法的整体实施流程图。
具体实施方式
本发明所述的一种考虑大气污染物防治的电力电量平衡方法，该方法包括如下步骤：
a)根据历史煤电大气污染物排放总量，结合煤电各类大气污染物减排下降指标，确认规划年份煤电机组发电产生的大气污染物排放限制总量tm；
b)根据规划年份煤电装机和煤电清洁排放改造方案，确定规划年份各煤电机组的各类大气污染物排放系数ami；
c)根据步骤(b)计算煤电机组各类大气污染物总体排放系数am总：
式中：ci——煤电机组i的装机容量，
ami——煤电机组i每发一度电对应的各类大气污染物排放设计量；
d)根据步骤(a)和步骤(c)，计算各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm：
e)若各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm大于等于煤电经济利用小时最低值，则进入步骤(f)；若lm小于煤电经济利用小时最低值，则减少煤电规划新增装机或淘汰部分煤电装机，使规划年份煤电装机容量下降，重新计算各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm，直至各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm大于等于煤电经济利用小时最低值；
f)比较传统电力电量平衡计算得到的煤电利用小时和步骤(e)计算得到的各类大气污染物的煤电利用小时数限制值：若煤电利用小时小于等于限制值，则平衡计算结束；若煤电利用小时大于限制值，则首先增加核电发电量、外来水电电量，如计算得到煤电利用小时仍然大于限制值，再优化规划新增电源装机方案，直至煤电利用小时小于各类大气污染物的煤电利用小时数限制值；
以上步骤(a)至步骤(f)为本发明所引入的考虑大气污染物防治后的影响因子，并与传统的电力电量平衡方法计算得到的煤电利用小时相比较，通过增加核电发电量、外来水电电量，或优化规划新增电源装机方案等方式，最终计算得到考虑大气污染物排放总量的煤电利用小时数，确定规划装机方案。
本发明所述的步骤a)中，所述煤电大气污染物排放总量主要分二氧化硫、氮氧化物、粉尘和二氧化碳；所述的大气污染物排放限制总量tm主要分二氧化硫排放限制总量tso2、氮氧化物排放限制总量tnox、粉尘排放限制总量t粉尘和二氧化碳排放限制总量tco2；
所述的步骤b)中，所述的各类大气污染物排放系数ami是指各机组每发一度电对应的各类大气污染物排放量，主要分二氧化硫排放系数aso2i、氮氧化物排放系数anoxi、粉尘排放系数a粉尘i和二氧化碳排放系数aco2i；
所述的步骤c)中，所述的各类大气污染物总体排放系数am总主要分二氧化硫总体排放系数aso2总、氮氧化物总体排放系数anox总、粉尘总体排放系数a粉尘总和二氧化碳总体排放系数aco2总；
所述的步骤d)中，所述的各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm主要分二氧化硫煤电利用小时限制值lso2、氮氧化物煤电利用小时限制值lnox、粉尘煤电利用小时限制值l粉尘和二氧化碳煤电利用小时限制值lco2；
所述的步骤f)中，若调整煤电装机，则煤电利用小时和限制值都将变化；若调整除煤电外装机，则煤电利用小时将发生变化。
实施例：
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：图1为本发明所述的一种考虑大气污染物防治的电力电量平衡方法的整体实施流程图，主要分10个步骤实现：
步骤1)根据历史用电量和负荷预测规划年份用电量和负荷；
步骤2)根据历史装机(包括煤电、核电、可再生能源发电、外来电等)和规划新增装机方案预测规划年份各类型装机；
步骤3)根据步骤1)和步骤2)预测结果开展电力平衡计算，计算电力盈亏；若基本平衡，则进入步骤4)；若不平衡，则通过优化规划新增装机，直至基本平衡；
步骤4)开展电量平衡计算，计算煤电利用小时；若煤电利用小时在合理范围内，则进入步骤5)；若煤电利用小时不在合理范围内，则首先调整核电发电量和外来水电电量，如计算得到煤电利用小时仍然超出合理范围，再通过优化规划新增装机方案，直至煤电利用小时符合合理范围。
以上步骤1)至步骤4)为传统的电力电量平衡计算方法。
步骤5)根据历史煤电大气污染物排放总量(主要分二氧化硫、氮氧化物、粉尘和二氧化碳)，结合煤电各类大气污染物减排下降指标，确认规划年份煤电机组发电产生的大气污染物排放限制总量tm(主要分二氧化硫排放限制总量tso2、氮氧化物排放限制总量tnox、粉尘排放限制总量t粉尘和二氧化碳排放限制总量tco2)；
步骤6)根据规划年份煤电装机和煤电清洁排放改造方案，确定规划年份各煤电机组的各类大气污染物排放系数ami(即各机组每发一度电对应的各类大气污染物排放量，主要分二氧化硫排放系数aso2i、氮氧化物排放系数anoxi、粉尘排放系数a粉尘i和二氧化碳排放系数aco2i)；
步骤7)根据步骤6)计算煤电机组各类大气污染物总体排放系数am总(主要分二氧化硫总体排放系数aso2总、氮氧化物总体排放系数anox总、粉尘总体排放系数a粉尘总和二氧化碳总体排放系数aco2总)：
式中：ci——煤电机组i的装机容量，
ami——煤电机组i每发一度电对应的各类大气污染物排放设计量；
步骤8)根据步骤5)和步骤7)，计算各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm(主要分二氧化硫煤电利用小时限制值lso2、氮氧化物煤电利用小时限制值lnox、粉尘煤电利用小时限制值l粉尘和二氧化碳煤电利用小时限制值lco2)：
步骤9)若各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm大于等于煤电经济利用小时最低值，则进入步骤10)；若lm小于煤电经济利用小时最低值，则减少煤电规划新增装机或淘汰部分煤电装机，使规划年份煤电装机容量下降，并返回步骤6)，重新计算各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm，直至各类大气污染物的煤电利用小时数限制值lm大于等于煤电经济利用小时最低值。
步骤10)比较步骤(4)计算得到的煤电利用小时和步骤(9)计算得到的各类大气污染物的煤电利用小时数限制值：若煤电利用小时小于等于限制值，则平衡计算结束；若煤电利用小时大于限制值，则首先增加核电发电量、外来水电电量，如计算得到煤电利用小时仍然大于限制值，再优化规划新增电源装机方案(若调整煤电装机，则煤电利用小时和限制值都将变化；若调整除煤电外装机，则煤电利用小时将发生变化)，直至煤电利用小时小于各类大气污染物的煤电利用小时数限制值。
以上步骤(5)至步骤(10)为本发明新增引入的考虑大气污染物防治后的影响因子，并与步骤(1)至步骤(4)传统的电力电量平衡方法计算得到的煤电利用小时相比较，通过调整核电发电量、外来水电电量，或优化规划新增装机等方式，最终计算得到考虑大气污染物排放总量要求的煤电利用小时数，确定规划装机方案。
示例：
以某地区的电力电量平衡计算为例：
(1)根据历史用电量和负荷，预测某规划年份用电量4000亿千瓦时和负荷7200万千瓦。
(2)根据历史装机(包括煤电、核电、可再生能源发电、外来电等)和规划新增装机方案，预测某规划年份总装机8200万千瓦，其中煤电4500万千瓦、核电1200万千瓦、抽水蓄能发电400万千瓦、可再生能源发电1300万千瓦、外来电800万千瓦。
(3)根据步骤(1)和步骤(2)预测结果，并考虑10％负荷备用率，开展电力平衡计算，计算电力盈亏，电力基本平衡，进入步骤(4)。
(4)开展电量平衡计算，计算煤电利用小时为5480左右。
(5)根据历史煤电各大气污染物排放限制总量(主要分二氧化硫、氮氧化物、粉尘和二氧化碳，本示例仅以二氧化硫为例)，结合煤电大气污染物减排下降指标，确认规划年份煤电二氧化硫排放限制总量tso2为19万吨。
(6)根据规划年份煤电装机和煤电清洁排放改造方案，确定规划年份各煤电机组的二氧化硫排放系数aso2i。
(7)计算煤电机组二氧化硫总体排放系数aso2总为40.25吨/小时：
(8)根据步骤(5)和步骤(7)，计算二氧化硫煤电利用小时限制值lso2为4720小时：
(9)二氧化硫煤电利用小时限制值lso2大于煤电经济利用小时最低值(本例取3800小时)，进入步骤(10)。
比较步骤(4)计算得到的煤电利用小时和步骤(9)计算得到的二氧化硫煤电利用小时数限制值，煤电利用小时大于限制值，首先通过调整核电和外来电利用小时来调整其发电量(将核电利用小时从7300小时提升至7800小时，外来电利用小时从4500小时提升至5000小时)，计算得到煤电利用小时5250小时，仍然大于限制值，再优化规划新增装机方案(减少煤电装机4×100万千万，增加核电装机4×125万千瓦)，重新计算得到二氧化硫煤电利用小时限制值为5157小时，煤电利用小时5120小时，煤电利用小时小于二氧化硫煤电利用小时限制值。最终确定规划年份新的规划装机方案：总装机8300万千瓦，其中煤电4100万千瓦、核电1700万千瓦、抽水蓄能发电400万千瓦、可再生能源发电1300万千瓦、外来电800万千瓦，电力基本平衡；当煤电利用小时为5120小时时，电量基本平衡，同时满足煤电二氧化硫排放总量限制要求。