我們可以將負荷-時間曲線想象為一系列按時間順序排列的一小時電力需求。負荷曲線的每片高等于功率(kW),寬等于時間(1h),所以它的面積是該小時使用的能量kWh。如圖3.29所示,如果我們重新排列這些垂直切片,在8760小時的一整年里,從最高kW需求到最低kW需求進行排序,我們就得到了負荷-持續時間曲線。負荷-持續時間曲線下的面積為每年總用電量千瓦時。
通過將資源篩選曲線中的交叉點引入負荷-持續曲線中,可以很容易地得到電廠最優組合的初次估計。例如,圖3.28中燃氣輪機與聯合循環電廠的交叉發生在運行1675小時,而聯合循環電廠與燃煤電廠的交叉發生在6565小時。計入上述荷載-持續時間曲線,如圖3.31所示。篩選曲線告訴我們,只要運行時間大于6565 h/年,燃煤電廠是最佳選擇,負荷-持續時間曲線表明6565小時的需求至少是3500兆瓦,因此我們應該有3500兆瓦在基本負荷中,燃煤電廠也在其中。聯合循環電廠需要運行至少1675小時/年,不超過6565小時才能達到最具成本效益的效果。篩選曲線告訴我們,這些中間電廠的1200兆瓦將在那個范圍內運行。由于燃燒式渦輪機只要運行時間不超過1675小時/年,并且1675小時的負荷在4700兆瓦到6000兆瓦之間,那么它們的成本效益是最高的,因此,混合氣中應該包含1300兆瓦的峰值燃氣輪機。
負荷-持續時間曲線上顯示的發電組合使我們能夠找到組合中每種類型發電廠的平均容量因子,它將決定每種類型的平均電力成本。圖3.32所示的矩形水平切片對應于每一種類型的電廠如果連續運行將產生的能量。每個切片的陰影部分是實際產生的能量。陰影面積與矩形總面積的比率是每個矩形的容量因子。基本負荷燃煤電廠的CF約為91%,中間負荷聯合循環電廠的CF約為47%,峰值燃氣輪機的CF約為10%。這些容量因素,電力期貨資料,結合表3.3中的成本參數,使我們能夠確定每種類型的發電廠的電力成本。表3.4總結了示例實用程序的過程和結果。基載電站發電效率為4.69美分/kWh,中間電站發電效率為6.23美分/kWh,燃機峰值發電效率為12.87美分/kWh。尖峰電廠的電力成本要高得多,部分原因是它們在燃燒更昂貴的天然氣時效率較低,但更主要的原因是它們的資本成本分攤在產出的千瓦時上,因為它們的使用量很少。
在發電計劃中使用篩選曲線只是第一步——挖掘公用事業應該建設什么,以跟上不斷變化的負荷和老化的現有電廠。除非負荷-持續時間曲線已經占了過剩產能的緩沖,即所謂的備用邊際,否則發電組合只是估計將不得不擴大,以考慮到工廠中斷,突然的需求高峰,和其他復雜的因素。
在任何給定的時間選擇哪些電廠運行的過程稱為調度。由于建造發電廠已經產生的成本(沉沒成本)無論如何都必須支付,所以按照運行成本從低到高的順序調度發電廠是有意義的。可再生能源運行時斷時續,但運行成本很低,只要有可能,就應該首先調度;所以即使它們的容量系數可能很低,它們也是基本負載的一部分。一個特殊的例子是水力發電廠,它必須在多種約束下運行,包括對下游生態系統的適當流量的需求、水供應和灌溉,同時保持足夠的儲備以應付旱季。水電作為一種可調度的資源尤其有用,它可以補充基本負荷、間歇性負荷或高峰負荷,特別是當現有設施因維護或其他原因而關閉時。
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