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moea_joint_essay 112年 [電機] 電力系統與電機機械、電磁學

第 三 題

📖 題組:
某電力公司有 3 部火力發電機組,其發電成本與運轉限制如下: C1(P1)=150+8P1+0.04P1^2,40≤P1≤100 C2(P2)=50+6P2+0.02P2^2,100≤P2≤250 C3(P3)=300+4P3+0.01P3^2,50≤P3≤600 發電機容量單位為 MW,發電成本單位為仟元/h,若忽略線路損失,用戶負載需求為 860 MW。又該電力公司有另一座太陽能電廠可提供100 MW電力,此時雲層飄過上空,導致其發電量降為一半,請回答下列問題(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入): (4 題,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (三)

若不考慮太陽能電廠之發電成本,在最佳調度時系統之總發電成本為多少仟元/h?(3分)

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將求得的最佳調度功率 P1, P2, P3 分別代入各自的成本函數,再將三個機組的成本加總。

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將各機組功率代入成本函數: $C_1(80) = 150 + 8(80) + 0.04(80)^2 = 150 + 640 + 256 = 1046$ 仟元/h $C_2(210) = 50 + 6(210) + 0.02(210)^2 = 50 + 1260 + 882 = 2192$ 仟元/h

小題 (一)

在最佳調度時,該電力公司系統遞增成本λ為多少仟元/MWh?(5 分)

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求各機組的遞增成本函數並令其相等(λ),結合負載需求限制條件解出λ。

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  1. 太陽能發電量降為一半,即 $P_s = 100 / 2 = 50$ MW。
  2. 需由火力發電機組提供的總負載為 $P_D = 860 - 50 = 810$ MW。
  3. 各火力機組遞增成本:

小題 (二)

在最佳調度時,P1、P2、P3分別為多少 MW?(9 分)

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將所求出的系統遞增成本 λ 代回各機組的功率表達式中,計算出 P1, P2, P3 的數值。

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由(一)的計算可知: $P_1 = 12.5(14.4) - 100 = 80$ MW $P_2 = 25(14.4) - 150 = 210$ MW

小題 (四)

該電力公司平均每度發電成本為多少元/kWh?(3 分)

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將系統總發電成本除以總負載需求(包含太陽能),再將單位從「仟元/MWh」換算為「元/kWh」。

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  1. 總發電成本:$8322$ 仟元/h
  2. 總負載需求:$860$ MW
  3. 平均每度發電成本 = $\frac{8322 \text{ 仟元/h}}{860 \text{ MW}} = \frac{8322 \times 10^3 \text{ 元}}{860 \times 10^3 \text{ kW}} \approx 9.68$ 元/kWh。

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