電力電量平衡的結(jié)果確定出系統(tǒng)未來(lái)規(guī)劃期應(yīng)增加的電源容量，但是所增加的容量應(yīng)當(dāng)選擇什么電源結(jié)構(gòu)和如何進(jìn)行空間布局，則還須了解各類電源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)以及有關(guān)的技術(shù)原則。
一、電源結(jié)構(gòu)
電源結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各類電源容量之間的比例關(guān)系。由于系統(tǒng)中各類電源（水、火、熱、核等）各具有自己的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，況且容量上又有大、中、小之分以及運(yùn)行小時(shí)的高低。因此，也就決定了它們?cè)谙到y(tǒng)運(yùn)行中所適宜長(zhǎng)期承擔(dān)的工作任務(wù)，即表現(xiàn)為擔(dān)任基荷、腰荷、峰荷及備用任務(wù)等。
對(duì)于規(guī)劃期增加的容量，應(yīng)以什么電源形式來(lái)承擔(dān)或分配，這不僅涉及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及靈活性，而且還關(guān)系到一次能源開發(fā)轉(zhuǎn)換的經(jīng)濟(jì)效果。因此，在選擇電源結(jié)構(gòu)時(shí)，必須深入研究各類電源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，以及規(guī)劃系統(tǒng)所處地區(qū)的能源分布、負(fù)荷特性、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、調(diào)峰要求等條件。各類電源的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下。
(一）水電廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)
水電廠是利用天然水流的水能（動(dòng)能與勢(shì)能）來(lái)生產(chǎn)發(fā)電的，其發(fā)電功率主要取決于兩大因素，即河流的流量與落差，其關(guān)系用下式表示。
式中n—發(fā)電功率，kw ；
q—某一時(shí)段內(nèi)通過(guò)水輪機(jī)的平均流量，m3/s
h—河段的落差，又稱水頭，m ；
—水輪發(fā)電機(jī)組的效率，%。
水電廠從結(jié)構(gòu)上分三種類型：壩式—攔河筑壩形成水頭；引水式—沿河修建引水道到廠房形成水頭；混合式—既筑壩又修引水道。按水電廠有無(wú)調(diào)節(jié)能力也分三種類型：無(wú)調(diào)節(jié)水電廠—其出力決定于河川來(lái)水量的大小，此類水電廠只適宜帶基荷；日調(diào)節(jié)水電廠—河川徑流量可在一天內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此類水電廠可以工作在負(fù)荷曲線上的任何位置；年調(diào)節(jié)水電廠其出力情況可以利用水庫(kù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此類水電廠可以在枯水期擔(dān)任峰荷。
水電廠主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)包括有：
（1）水電廠出力不能恒定，取決于各時(shí)期的徑流變化及水庫(kù)調(diào)節(jié)性能。在安排水電電源時(shí)，應(yīng)查明水電廠在不同水文年，不同水文季節(jié)的處理變化。
（2）水電廠開機(jī)和停機(jī)迅速方便，從停機(jī)狀態(tài)變?yōu)闈M載運(yùn)行僅需求1-2分鐘，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，適宜擔(dān)任調(diào)峰和調(diào)頻任務(wù)。
（3）水電廠初投資大，建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，需要大量勞動(dòng)力及建筑材料，并要淹沒(méi)土地和遷移人口。但水電廠不消耗燃料，運(yùn)行人員少，運(yùn)行費(fèi)用低。
（4）水電廠在運(yùn)行上有較大的機(jī)動(dòng)性和靈活性，擔(dān)任系統(tǒng)備用具有很有利的條件運(yùn)行，并且安全可靠程度高，易于全部自動(dòng)化。
（5）水電廠的綜合利用程度高，不僅可以滿足發(fā)電的要求，還可以滿足其他部門的有關(guān)要求，如灌溉，航運(yùn)，防洪等。
(二）凝氣式火電廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)
火電廠主要是利用燃煤（少量燃油）來(lái)生產(chǎn)發(fā)電的，火電廠的總體發(fā)展趨向于大容量機(jī)組的投入，其原因是由于容量大的機(jī)組使工作參數(shù)提高，導(dǎo)致煤耗率下降，有相對(duì)好的經(jīng)濟(jì)效果。
凝氣式火電廠在運(yùn)行中，為保證鍋爐的燃燒穩(wěn)定，其發(fā)電機(jī)組的最小技術(shù)出力不應(yīng)小于額定出力的70%—80%。
但這樣便限制了它對(duì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)能力，因此要求大容量機(jī)組一般帶基荷，而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰和調(diào)頻時(shí)應(yīng)以中小型機(jī)組為主。
凝氣式火電廠主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)包括有：
（1）廠址比較靈活，既可布置在負(fù)荷中心，又可布置在燃料基地，但布置在什么地方，需根據(jù)國(guó)家方針政策以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證確定。
（2）電廠廠址和容量的選擇，主要取決于電力系統(tǒng)的規(guī)模及構(gòu)成和建廠自然條件，如負(fù)荷分布，燃料、供水及出灰條件，還應(yīng)注意交通運(yùn)輸條件，及地形，地質(zhì)等情況。
（3）建設(shè)速度快，運(yùn)行小時(shí)高，能及時(shí)靈活地滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門日益增長(zhǎng)的用電需要。
（4）運(yùn)行方式比較靈活，可以在負(fù)荷曲線上任何部分工作，只要保證燃料供水，真空條件不惡化，設(shè)備容量均可滿出力運(yùn)行。
（5）機(jī)組啟動(dòng)技術(shù)復(fù)雜（冷啟動(dòng)約6小時(shí)）。
（三）熱電廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)
熱電廠的功能是既能發(fā)電又能供熱。熱電廠采用的汽輪機(jī)有兩種，背壓式和抽汽式。其中背壓式機(jī)組以供熱為主，在無(wú)熱負(fù)荷下不能發(fā)電，即表現(xiàn)為蒸汽經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)后不進(jìn)入凝汽器而直接向用戶供熱，由于它受熱負(fù)荷的強(qiáng)制性限制，則只適宜擔(dān)任基荷。抽汽式機(jī)組相對(duì)比較靈活，既可以發(fā)電也可以供熱（通過(guò)抽汽），但在凝汽運(yùn)行方式下則使煤耗率增加。
熱電廠主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)包括有：
（1）熱電廠可以有效的利用燃料，既發(fā)電又供熱，其熱效率一般大于凝汽式電廠，節(jié)約能源。
（2）熱電廠的廠址條件除和凝汽式電廠的要求相同外，主要取決于熱用戶,即熱負(fù)荷的大小及其分布，其規(guī)模應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷的需要來(lái)確定，并考慮供熱能力應(yīng)與熱負(fù)荷恰當(dāng)配合。
（3）抽氣式機(jī)組比背壓式機(jī)組有靈活的電功率，但凝汽發(fā)電的煤耗明顯高于凝氣式機(jī)組。
（4）熱電廠運(yùn)行上和凝汽式電廠相同，但熱電廠的最小出力不應(yīng)低于按熱負(fù)荷所要求的強(qiáng)制出力,否則效率較低。
二、電源布局
電源布局是指各類電源在規(guī)劃期投建時(shí)的廠址選擇或所處地理位置的確定。電廠的投建及擴(kuò)建涉及巨額投資，同時(shí)由于電廠的運(yùn)行壽命相對(duì)較長(zhǎng)，從經(jīng)濟(jì)角度講，其合理的布局同樣在電廠的總投入中占有相當(dāng)大的成份或影響。可以說(shuō)電源布局已成為電源規(guī)劃中的最大的一個(gè)變數(shù)，關(guān)系到電源規(guī)劃模型的形成和求解的全過(guò)程。
考慮到廠址的選擇常常受到諸多因素的影響和制約，因此，在電源布局中必須參與必要的人工決策和分析，這不僅使計(jì)算過(guò)程得到簡(jiǎn)化，而且有利于擬定出實(shí)用可行的方案。
一般電廠廠址的選擇應(yīng)考慮的影響因素包括以下幾個(gè)方面：
1.能源分布情況
可開發(fā)利用的水資源決定了水電廠的基本位置，而煤炭資源分布是確定火電廠廠址的影響條件，雖然燃料可以運(yùn)輸，但需要進(jìn)行輸煤與輸電兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定?？傊?，資源分布對(duì)電源布局往往具有決定性的影響。
2.水資源條件
水資源條件是火電廠廠址選擇的重要約束條件，因?yàn)榛痣姀S在運(yùn)行中的蒸汽和冷卻水需要消耗大量的水資源，通常一個(gè)100萬(wàn)千瓦的火電廠每小時(shí)需要耗水量在400噸左右，而且要求供水能夠連續(xù)和穩(wěn)定。雖然通過(guò)打井方式獲取一定的水源，但對(duì)大容量電廠很難滿足要求，并且不經(jīng)濟(jì)，有時(shí)一個(gè)火電廠的位置最終要由水資源條件決定。
3.負(fù)荷分布特性
電力系統(tǒng)的負(fù)荷分散性較強(qiáng)。但在電源布局時(shí)常以集中負(fù)荷方式處理。除受能源供應(yīng)的限制外，火電廠一般考慮建在負(fù)荷中心處，這樣既可以節(jié)約輸電費(fèi)用，而且有利于提高供電可靠性。特別是熱電廠的廠址必須建在熱負(fù)荷中心處，否則管道費(fèi)用投入較大，并且熱能輸送損失大。
此外，廠址選擇還應(yīng)考慮地理環(huán)境要求，包括有：施工建設(shè)、土地征用、人口搬遷、交通運(yùn)輸、城市污染、除灰場(chǎng)地等。
三、各類電源最有利的工作位置
研究電力系統(tǒng)電源規(guī)劃時(shí)，必須考慮各類電源最有利的工作位置，這是保證電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必然要求,其最有利工作位置的分配原則包括以下幾方面：
（1）保證系統(tǒng)供電的安全可靠性和電能質(zhì)量，滿足熱電廠的熱負(fù)荷。
（2）充分利用系統(tǒng)的容量，在滿足綜合利用的基礎(chǔ)上，盡量多發(fā)水電以節(jié)約燃料和降低系統(tǒng)的總成本。
（3）保證滿足系統(tǒng)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，盡量減少熱電廠凝汽式運(yùn)行方式，以提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)性。
（4）充分利用凝汽式的經(jīng)濟(jì)機(jī)組，降低電力系統(tǒng)的總煤耗量。
下面我們分別介紹一下各類電源在日與年負(fù)荷曲線上的合理工作位置。
（一）各類電源在日負(fù)荷曲線上的工作位置
對(duì)于純火電系統(tǒng)各電廠的工作位置，除因發(fā)、送、變電設(shè)備檢修而不得不利用經(jīng)濟(jì)性較差的分配方式以外，原則上首先分配具有強(qiáng)制出力和特殊要求的發(fā)電廠，其他按經(jīng)濟(jì)性的大小，在系統(tǒng)日、年負(fù)荷曲線上，按由下往上的次序安排。
而對(duì)于具有水，火電廠的電力系統(tǒng)，必須解決水，火電廠間的配合問(wèn)題，以決定各電廠的合理工作位置。
1．水電廠 分以下幾種情況:
無(wú)調(diào)節(jié)水電廠的特征是，電廠的出力決定于河川天然來(lái)水量大小。河川徑流量在一年內(nèi)變化很大，但在一天內(nèi)變化很小，也就是一天內(nèi)出力變化不大。因此，無(wú)調(diào)節(jié)水電廠無(wú)論在豐水期或枯水期擔(dān)任基荷有利，擔(dān)任峰荷要有棄水，損失電能。
日調(diào)節(jié)水電廠的特征是：河川徑流量可以在一天之內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，可以工作在日負(fù)荷曲線上的任何位置，視具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件而定。一般枯水期為充分利用水電廠的裝機(jī)容量，可擔(dān)任峰荷或腰荷，豐水期為充分利用河川徑流量，多發(fā)電能以節(jié)約系統(tǒng)燃料消耗，則擔(dān)任基荷。
年調(diào)節(jié)或多年調(diào)節(jié)水電廠，其特征是：河川徑流量可以在一年內(nèi)，或在年與年之間，利用水庫(kù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)程度取決于水庫(kù)容量的大小，這種電廠一般也進(jìn)行日調(diào)節(jié)。因此，枯水期一般擔(dān)任峰荷，豐水期擔(dān)任基荷或腰荷。
2．熱電廠
為提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)性，不希望供熱機(jī)組凝汽運(yùn)行，增加煤耗，應(yīng)按供熱要求的發(fā)電容量擔(dān)任基荷
3．凝汽式電廠
可以在日負(fù)荷曲線上任何部分工作，分配完水電廠及熱電廠后，剩余部分按凝汽式電廠的經(jīng)濟(jì)性大小順序排列。
（二）各類電源在年負(fù)荷曲線上的工作位置
為研究系統(tǒng)全年運(yùn)行方式，就需要研究各類電源在年負(fù)荷曲線上的工作位置，其分配程序如下。
（1）將熱電廠滿足熱負(fù)荷的強(qiáng)制出力，和水電廠綜合利用的強(qiáng)制出力，分配在年負(fù)荷曲線的基底部分。
（2）確定水電廠各時(shí)期的工作容量。
（3）年負(fù)荷曲線的剩余部分分配給凝汽式電廠及凝汽運(yùn)行的熱電廠。
因此，各類電源在年負(fù)荷曲線上合理工作位置的分配，主要是按照系統(tǒng)的要求和徑流情況，調(diào)配水電廠的負(fù)荷，所以主要是研究水電廠的工作位置問(wèn)題。
1．無(wú)調(diào)節(jié)水電廠
無(wú)調(diào)節(jié)水電廠在年負(fù)荷曲線上只能擔(dān)任基荷，為了充分利用豐水期的水能，一般無(wú)調(diào)節(jié)水電廠都裝有部分重復(fù)容量(后述)，這部分容量不能替代火電裝機(jī)，也不能經(jīng)常利用。
2．日調(diào)節(jié)水電廠
日調(diào)節(jié)水電廠的工作容量和發(fā)電量決定于天然徑流量的變化，枯水期天然徑流量較小，水電廠工作在峰荷可以充分利用其裝機(jī)容量。豐水期由于天然徑流量很大，水電廠應(yīng)工作在基荷。在枯水期向豐水期的過(guò)度時(shí)期，雖徑流量較豐富，但不足以在基荷工作，可以工作在腰荷。
3．年調(diào)節(jié)水電廠
年調(diào)節(jié)水電廠在一個(gè)完全年調(diào)節(jié)中，可分為四個(gè)時(shí)期。
（1）供水期。通過(guò)水輪機(jī)的流量除天然流量外，尚需利用水庫(kù)中的蓄水。一般情況，在供水期結(jié)束時(shí)，應(yīng)將有效蓄水放完，水庫(kù)水位降到死水位。
（2）蓄水期。河川徑流量較豐富，其徑流量一部分通過(guò)水輪機(jī)發(fā)電，一部分蓄起來(lái)，兩部分的比重，視水庫(kù)調(diào)節(jié)能力而定。
（3）棄水期。徑流量特別豐富，除保證蓄滿水庫(kù)進(jìn)行蓄水和充分利用電廠容量發(fā)電外，尚有部分流量不能利用而棄水。
（4）不蓄水期。天然流量小于水輪機(jī)過(guò)水能力時(shí)，便停止棄水，以天然流量發(fā)電，稱不蓄水期。
由上分析,年調(diào)節(jié)水電廠在系統(tǒng)年負(fù)荷曲線上的工作位置，主要決定于水文年的特點(diǎn)?？菟谥荒軡M足系統(tǒng)的最低要求，枯水期擔(dān)任峰荷，豐水期擔(dān)任基荷。