解决发电、调峰、调频、储能及节能减排的方法与流程

1.本发明涉及电厂节能减排，特别涉及解决发电、调峰、调频、储能及节能减排的方法，属于动力系统技术领域。


背景技术：

2.我国现技术煤电占全国总装机76%，煤电综合调峰能力20～30%，现技术用煤电调峰机组调峰，由于电网低谷要带75%负荷，由于电网低谷时几千几万座小水电、风电无约束上网，造成电网低谷煤照样烧，电网水电填谷水照样弃的缺点；现技术电网统调水电厂枯水期7个月一般只能发电1／3～1／4全厂总装机容量的发电量，造成水电大省枯水期无电用，丰水期水电用不完的现状；现技术设计的电网水电厂，按标准发电水耗计，年发电用水不足50%，坝址多年均弃水量达60～70%的缺点，加上我国几万座水库的蓄水量，现技术设计的电网水电厂已大部分不适应全国电网中25亿kw风电，27亿kw光伏电不稳定运行的需求，现技术建的水电3.27亿kw水电装机，现技术建的大型电网水电厂装机容量少，年利用小时少，坝址多年均水资源发电利用率太低，现运行电网水电体制，现有理论水电厂按坝址多年均径流量来设计水电厂满发理论，已不适应当今电网调峰、调频、稳定运行的需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供解决发电、调峰、调频、储能及节能减排的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：解决发电、调峰、调频、储能及节能减排的方法，方法步骤如下：步骤一：选出上、中、下游几至十几级电站水头最高，发电水耗最低的水电厂为加工水电厂，来为地方水电、水库来水加工变为电；步骤二：在库水库启闭机、放水加工的闸门，水位都要用现代化网络技术装上摄像头；步骤三：然后用现有电力通道向各受电省市电网供电。
5.作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中地上、中、下游每一次给1至几座梯级水电厂两岸几千至几万座地方水电厂、水库来水加工，然后用现技术测得十分准确地进、出库仪器测量各梯级电厂的两岸地方水电、水库的来水量。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中各市电网低谷时用几千几万座地方水库来蓄水、大规模储能；电网高峰时高价收购地方几千几万座小水电负荷来为电网调峰，地方水电满发几千万甚至几亿kw水电负荷向几十级梯级电站供电，利用几十级梯级电站的送出电力通道向各受电省市供电。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中标准发电水耗为1.85吨／kw
·
h，
设青海省地方水电放水给龙头水电站前的地方水电站年发电量为一亿kw
·
h，青海省一亿kw
·
h水电量地方水电厂一般发电水耗为20～50吨／kw
·
h，加上死水位不能发电，当青海发一亿kw
·
h的水量的地方水电站，枯水期放水到龙头水电站加工，按三厂水耗计多发水电量为：一亿kw
·
h
×
20吨／kw
·
h
×
2（倍）
÷
1.85吨／kw
·
h=21.62亿kw
·
h一亿kw
·
h
×
50吨／kw
·
h
×
2（倍）
÷
1.85吨／kw
·
h=54.05亿kw
·
h。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中的上、中、下游加工的水电厂利用自己上游一至几座梯级电厂水库两岸几十至几万座地方水库同时放水来加工，就能满足各加工水电厂满发的几千至几万多吨／秒的满发要求，几十级梯级电站，两岸几千几万座地方水电厂水库放水，用加工的水电厂加工，枯水期7个月几十级梯级电站两岸几千几万座地方水电同时放水给加工的水电厂加工，每一个梯级电站不要两个单位的几百至几千座同时放水加工，一个省几个梯级电站可以同时放水加工。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决发电、调峰、调频、储能及节能减排的方法，本发明用来水加工的办法使枯水期电站一般枯水期210天每天24小时都满发电，本发明克服了几十级电站枯水期只能保证出力1／3～1／4的不足；本发明用地方来水加工的办法，水量流经过几十级梯级电站，本发明就促进了几十级电站，每一级一般都能从现技术年发电4000小时上升为本发明年发电6000至8500利用小时；减少二氧化碳的排放量，节约成本。
附图说明
10.图1高峰负荷和低峰负荷差示意图。
11.图2电网填谷示意图。
12.图3电网低谷示意图。
具体实施方式
13.对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.请参阅图1
‑
3，本发明提供了解决发电、调峰、调频、储能及节能减排的方法，实施例一：地方水电发电水头低，发电水耗高，一般达20～50吨／kw
‧
h。而大型统调水电厂、梯级的大型水电厂一般水头高，发电水耗低，如三厂标准发电水头113米，水电水耗为1.85吨／kw
•
h，地方水电放水下来加工一度电，三厂加工出来变为（10.81至27.03）kw
•
h：20
÷
1.85=10.81（kw
‧
h）50
÷
1.85=27.03（kw
‧
h）金沙江27级+三厂+葛厂共29级梯级电站当一kw
‧
h地方发电水耗水量流经29级电站，设不计损耗，设每级都和三厂一样水头水耗计10.81
×
29=313.4920.70
×
29=783.78按50%收益，本发明能促进29级梯级电厂多发电量（从地方水电角度看）为156.75至391.89倍，（多发几百倍水电量归几十级梯级电站所有），本发明促进了国有资产保值、增
值，在几十级梯级电站中，有十几级和三厂一样高的水头，设有10级流量流经10级电站，本发明也能使发电量增加为108.1倍至270.3倍，本发明克服了现技术枯水期缺电的缺点。
15.从算式中看出，本发明给地方来水加工，只能给最高水头低发电水耗的水电站加工，加工出来的电量比现地方水电厂现自己用自己电站发电多发几倍至几十倍电量，（加工的水电厂收一定加工费）地方水电厂来水加工多发几20至几十倍发电量自然十分愿意。（这多发几至几十倍水电量，归地方来水加工单位所有），加工的水电厂利用每年有（用）空载的机组为地方加工，为国家增加几倍至几十倍发电量实施例二：从龙头电站到中游的水电站扩容6至18倍，丰水期每天调峰发电留下的几亿甚至十几亿吨水量洪峰，流到三厂几百至上千公里要用十天至几十天时间，所以流下的水洪峰已经变为平峰无锋的水量，并且三厂、溪洛渡、二滩、向家坝都是季调节水库，所以本发明扩容6至18倍水电装机容量，每年360天发电调峰对下游不会有洪灾的影响。每年除三厂外，三厂以上的几十级梯级电厂，每年可以调峰365天，对下游三厂以下的防洪不会有影响。因为上游几十级电厂水流到三厂有几百至几千公里，水流到三厂要几天至几十天。
16.实施例三：现技术水电大省如四川大型水电厂都有电力通道送电到北、上、广及各受电省，由于现技术建一座大型水电厂如长江三峡电厂（四川的向家坝电厂送上海市，溪洛渡送北京、广东省）都要还本付息几十年，每座大型水电厂建设和建各受电省市电力通道一起建设，一起还本付息。所以每发一度电都含还本付息在内，由于还本付息，所以建设好的大型水电厂每年以发电量作为还本的载体为主，所以每年能发调峰的负荷也不发，所以四川向家坝水电厂送上海市，每年仅满发送上海市为16天，溪洛渡送北京、送广东也是一样16天左右。
17.而电网高峰需水电负荷来调峰。如图一示，电网尖峰负荷占15～25%，而发电量仅占3～7%（见中国电业92年2期25页《电网调峰与装机构成》，如本发明地图二示：电网高峰时2000万kw，其中：煤电1000万kw，电网统调水电600万kw，地方水电400万kw，电网低谷时，共1000万kw，其中：煤电低谷带700万kw，每用户用电也要带700万kw；实施例三：地方水电几百至几万座，现技术电网无法指挥和约束它们上网带去了400万kw，电网低谷和高峰时发一样多。图二示。由于低谷煤电带去700万kw，地方水电又带400万kw，所以已经无用户负荷可带，那只能用电网的水电来降负荷来填补，造成巨大的浪费，水电都是国家投资几百亿甚至几千亿元来建设，电网水电低谷不带负荷，见图二示。
18.本发明在电网水电厂扩容1300万kw如图三示，本发明：甲：在上网的几千几万座上网的地方水电厂关口处装峰谷电表。
19.我国现有10万座水库，有几万座小水电厂，现技术电网无法指挥几千几万座小水电厂在电网高峰时同时满发电为电网调峰；电网低谷时，同时减负荷为电网填谷，用几千几万座小水电厂减负荷几千万甚至几亿kw，用几万座水库大规模蓄水、大规模储能。由于本发明在几十级梯级电站扩容几十亿kw为电网调峰，每年265至365天。电网中的煤电调峰机组就可以少开机调峰如图三示。
20.乙：本发明给地方小水电平均上网电价为：（0.08元
×
8+0.15元
×
8+10
×
0.23元+6
×
0.50元）
÷
24=0.30元/kw
•
h
式中：0.23元为四川省水电平均上网电价0.08元
×
8小时为小水电低谷上网电价。
21.0.50元
×
6小时为小水电电网高峰上网电价。
22.0.30元/kw
•
h为全天24小时地方水电平均电价上网。
23.丙：本发明在省电网，各受电省（直辖市）电网中调所，找出去年12个月，每天电网什么时候是每天6至8小时高峰时间；什么时候是每天6至8小时电网低谷时间。然后提前一年、一季、一月通知上网的几千至几万座地方小水电厂。每年365天：每天电网高峰6至8小时一到、每天电网高峰高电价0.50元/kw
•
h上网时间一到，几千几万座地方小水电厂同时按中调给的通知时间几千几万座小水电同时满发几千万甚至几亿kw为电网调峰6～8小时，每年365天：每天电网8小时低谷8小时一到、每天电网低谷电价0.08元/kw
•
h8小时一到，由于电网低谷给地方小水电0.08元/kw
•
h上网由于电价低，地方几万座小电厂同时减负荷几千万甚至几亿kw不发电、少发电，用我国几万座水库把水蓄在水库中高峰时再多发。本发明实现了为电网大规模填谷、大规模蓄水、大规模储能的发明目的如图三示。由于本发明促进了地方水电在电网低谷减几千万甚至几亿kw小水电负荷，本发明促进了电网水电电网低谷时少填谷，风电低谷少弃风，提高了再生能源的利用率图三示。20吨标煤，煤炭占消费总量70%，能源消费总量超过全球总量20%，而我国二氧化硫排放量90%，氮氧化物排放量67%，二氧化碳排放量70%来自燃煤。）由于本发明在电网高峰时高价收购几万座小水电负荷来调峰在电网低谷时给低电价，地方小水电低谷时蓄水、储能。现技术地方水库一天24小时发电量的水量变为发本发明高峰电每天4小时，发6天的高峰负荷。所以本发明每年比现技术多发200天至300天高峰负荷为电网调峰，本发明克服了现技术由于大型梯级水电厂每年仅能向北、上、广，向各受电省市满发供电网调峰16天，本发明用几千几万座地方小水电满发满供到各大型梯级水电厂用大型梯级水电厂的电力通道向北、上、广，向各受电省市满供电200～300天。
24.每月每日4至8小时电网高峰时间，每月每日电网的低谷时间，然后提前一年、一季、一月通知川、湘（水电大省中调所）工艺流程中红粗实线示，川、湘水电大省提前一年、一季、一月通知川、湘地调，红粗实线示，地调提前一年、一季、一月通知县调川、湘水电大省中调、地调、县调提前一年、一季、一月通知川、湘水电大省上网几千几万座地方水电厂黑粗实线示，川、湘水电大省的统调水电厂由川、湘水电大省中调所每天通知，提前一天通知，川、湘水电大省的县调提前三天即今天、明天、后天县内地方水电厂每天各时段能带的负荷汇总报地调，川、湘水电大省提前三天汇总各县地方水电厂各时段能带的负荷报川、湘水电大省中调，川、湘水电大省中调提前三天汇总报北、上、广各受电省中调。红虚线示。川、湘水电大省几千几万座地方水电厂每天按通知上的时间，几千几万座地方水电厂按通知上的时间同时满发几千万甚至几亿kw水电负荷为本省电网、为北、上、广、为各受电省市电网调峰，几千几万座地方水电厂按通知上的时间，在电网低谷时，同时减负荷几千万甚至几亿kw水电负荷为北、上、广各受电省市填谷，几千几万座水电厂在电网低谷8小时减几千万甚至几亿kw水电负荷，用几万座电厂的水库把减水电发电负荷几千万甚至几亿kw的水量蓄在几万座水库中为电网大规模蓄水、大规模填谷，大规模储能，见图三示。
25.由于本发明有几千万甚至几亿kw水电调峰，煤电24调峰机组就减少开机调峰，如
图二图三示，图二1000万kw煤电调峰机组为电网调峰实施本发明后，有了水电调峰，电网煤电700万kw就不用开机，低谷不占去低谷负荷，加上地方水电低谷减负荷300万kw，所以电网水电700万kw低谷就发电不用填谷，多发水电量图三示。本发明在传统工艺加入现代化元素《电能信息管理系统》中调调度员在电网高峰低谷开始时，结束时点打开电脑电能信息管理系统，点击几下鼠标，10秒钟内就可以抄完全省，含电网统调水电厂，几千几万座地方水电厂上网的几百至几万座水电厂的电度表，（见中国电力报2014.6.28《从15天至10秒》用10秒抄完12万只载波电能表。）结束的读数减去开始时的读数，就是一天的高峰及低谷电度数。一天24小时的发电量减去高峰，低谷电度就是平谷的电度数。几千几万座地方水电厂在电网高峰时同时满发的水电负荷供到几十级梯级电站，大型梯级电站有一至十几条电力通道，把几千几万座水电厂同时满发送来的负荷及时送到几百至几千公里的受电省市，各受电省市从现技术每年仅能满发满供16天左右变为满发满供200至300天电网的高峰水电负荷几千万甚至几亿kw。
26.实施例四：金沙江27级梯级电站中的龙头电站上游的青海省、雅砻江、大渡河龙头电站上游的地方水库来水加工同原理。
27.本发明在青海省给地方水电枯水期7个月来给金沙江龙头水电站加工，金沙江龙头电站水头比三厂高，发电水耗比三厂少，本发明以三厂的发电水耗计，三厂标准发电水耗为1.85吨／kw
•
h，设青海省地方水电放水给龙头水电站前的地方水电站年发电量为一亿kw
•
h，青海省一亿kw
•
h水电量地方水电厂一般发电水耗为20～50吨／kw
•
h，加上死水位不能发电。当青海发一亿kw
•
h的水量的地方水电站，枯水期放水到龙头水电站加工，按三厂水耗计多发水电量为：一亿kw
•
h
×
20吨／kw
•
h
×
2（倍）
÷
1.85吨／kw
•
h=21.62亿kw
•
h一亿kw
•
h
×
50吨／kw
•
h
×
2（倍）
÷
1.85吨／kw
•
h=54.05亿kw
•
h计算知道，青海把现技术发一亿kw
•
h的地方小水电厂连死水位水量为2倍放水给龙头水电站加工变为发21.62至54.05亿kw
•
h发电量给青海省，青海省青海的那么多发电量及经济效益是十分愿意的。
28.在21.62至54.05亿kw
•
h的发电量减去龙头电站枯水期多年均发电量给龙头水电站就可以了。龙头水电站一般枯水期7个月，每个月发电量都是一样多，所以很好减。这项现技术当龙头水电厂为地方加工和不加工发的发电量都是一样多，并且本发明为地方水电加工变为21.62至54.05亿kw
•
h（龙头电站枯水期平均每月发电量在内。
29.龙头电站一般年发电利用小时在2000至3000利用小时，枯水期平均发１／４全厂总装机容量都不到）。本发明的龙头电站每年有5000至6000年利用小时，可为地方来水加工。
30.每年枯水期平均有3／4水电机组可为地方来水加工。龙头电站每年枯水期为地方来水加工后，所以丰水期不会影响龙头水电站发电。龙头电站为地方来水加工能拿加工费。增加了龙头电站的利益。地方水电来水加工后，汛期再把几十至几百亿吨蓄在水库中，本发明提高了我国水资源发电利用率。本发明用来水加工的办法使几十级电站多发电量为：[(1亿kw
•
h
×
20吨／kw
•
h
×2÷
1.85吨／kw
•
h)
×
29级]
×
50%=627.03／2=313.51亿kw
•
h[(1kw
•
h
×
50吨／kw
•
h
×2÷
1.85吨／kw
•
h)
×
29级]
×
50%=1567.57／2=783.78亿kw
•
h式中：在29级电站中，不是每一级电站都有和三厂一样的水头和发电水耗，所以本发明按50%收成。
[0031]
20～50吨／kw
•
h为地方水电厂发电水耗，2倍为地方水电站死水位水量在内。
[0032]
1.85吨／kw
•
h为三厂标准发电水耗。通过本例计算知道，本发明在金沙江用青海地方水电发1亿kw
•
h的水量，放水给金沙江龙头的水电厂加工，以三峡发电水耗计，本发明就能多发电量21.62至54.05亿kw
•
h发电量（含龙头水电厂枯水期每月发约１／４总装机容量的发电量在内按来水加工的比例减出。）给青海省。
[0033]
本发明比青海自己发电多发出几十倍的发电量给青海省。如果青海省要几十倍的发电量、调峰负荷回青海省用，可从龙头电站要回加工出的发电量及调峰负荷。本发明只在青海用地方小水电厂发1亿kw
•
h的水量来给龙头电站加工，本发明就能比现在技术促进29级电站多发水电量313.51（倍）至783.78（倍）比现技术枯水期发电量供应电网使用。
[0034]
流过29级电站的水量不但没有损耗，而且会增加水量，29级电站中，不是每一级都有三厂一样的水头和发电水耗。所以本发明按50%收成。
[0035]
因为本发明每年365天，每天以0.50元／kw
•
h高价收购几千几万座地方小水电来给电网调峰，地方小水电发电后流下的水量就会使水量增加，所以流过29级电站的水量没有损耗。还增加了水电量。
[0036]
实施例五：长江三峡水电站标准发电水位175米，标准水耗1.85吨／kw
•
h，本发明以100亿吨水量用地方水电发电和三峡水电厂标准水位发电比较：地方水电发电水耗一般为20至50吨／kw
•
h地方水电发电100亿吨
÷
20吨／kw
•
h=5亿kw
•
h100亿吨
÷
50吨／kw
•
h=227亿吨三峡水电标准发电100亿吨
÷
1.85吨／kw
•
h=54亿吨计算知道三峡水电厂在标准发电水耗发电比地方水电厂自己多发电每100亿吨水量多发电达49至52亿kw
•
h设某水电厂两岸几十至几千座水电厂放水100亿吨下来加工，要经过5级水电厂才到加工的水电厂加工，由于经过5级水电厂路远水量损耗15亿吨，85亿吨经过加工的水电厂加工得水电量为：85亿吨
÷
1.85吨／kw
•
h=45.95亿kw
•
h答：各水电站水库水量流到加工的水电厂，要在加工前枯水期时，各梯级电站都要放水实验，求出各放水电站放水到加工厂的损耗率。
[0037]
当85亿吨水量放水到加工的水电站加工，能比地方水电站自己发电多发出44亿至40亿kw
•
h，地方及全国社会自然十分高兴。设有7级梯级电站a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7，其中a7为加工水电厂，枯水期7个月，每个月一级电站两岸同时放水给a7水电站加工，当a1两岸地方几百至几万座水电厂放水100亿吨，水量给a7水电厂加工，a1放水流经a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7。a1至a6水量流过的水电站发出的水电量归a1至a6水电站所得，当水量流到a7水电站为85亿吨，所发出的水电量为45.95亿kw
•
h，为地方来水加工所得水电量。第二个月a2水电站两岸地方水电站放水给a7加工，其中a2至a6各级所发水电量归a2至a6，而a7水量所发出的水电量归a2电站两岸地方水电厂所得。
[0038]
第三个月a3只有地方水电厂，水库水量流过加工的水电厂，发出的水电量才是地方水电厂放水加工所得的水电量。地方水电放水加工不论是流过前还是加工后流过的梯级水电厂所发出的水电量都归梯级水电站所得。这是完成本发明所必须的。
[0039]
a1至a7全年所发出的水电量减去多年该电站多年平均发电量后为本发明的发电量，是本发明的水电量梯级电站占大股份，本发明占小股份。28需要说明的是，一省电网日运行曲线中看出，每天电网发电和用户用电灯电约4小时，上海、北京、天津、广州等大城市达6至8小时，每天尖峰（4小时左右），用户负荷达2000万，北、上、广达一亿kw的负荷，而电网低谷比高峰少50%，即1000万kw图1示，每天尖峰负荷2000万至1亿kw而发电量仅为3
‑
7%，图1示，电力生产是发电和用电同时进行，电力没有仓库。
[0040]
图2实施本发明前（现技术）电网尖峰2000万kw（图二中），北、上.广尖峰一亿kw。现技术调尖峰主要以煤电、燃电、抽水蓄能电厂。煤电尖峰带1000万kw，低谷要带750万kw图二示。并网的川湘地方小水电70至80年代和电网水电装机容量是一样多，现技术省电网中调无法指挥几千几万座小水电在电网高峰时同时满发；电网低谷时地方水电几千几万座同时减负荷几千万甚至几亿kw为电网填谷，地方水电电网高峰发400万kw，电网低谷也带400万kw，图二中示，川湘的地方小水电几千几万座实际装机达几千万甚至几亿kw。由于电网低谷只有50%用户，图一、图二示，由于电网高峰有2000万kw，电网低谷只有1000万kw，煤电低谷带去了700万kw，地方水电风电、光伏电带去了400万kw，所以造成的后果是电网水电填谷无用户带只能弃水600万kw，图2示，由于煤电是主力，电网高峰带100%，电网低谷带75%这是北、上、广雾霾天气多的原因。
[0041]
图3实施本发明后减少电网水电填谷，减少煤电调峰机组开机调峰，增加水电、风电、光伏电再生能源来解决雾霾天气多的问题。图3中，本发明在电网高峰时，以0.50元/kw.h高价收购地方水电来调峰，（本发明枯水期210天用地方水电、水库来给几十级梯级水电厂中加工的水电厂加工，促进几十级电站枯水期210天，天天满发供北、上、广、供各受电省市。促进地方水电，几十级梯级电站多发电量几十至几百倍1000倍，几十级电站从40000年发电利用小时，上升为6500至850029利用小时，几十级电站从现技术每年只能满发满供北、上、广16天变为本发明满发满供265至365天）地方几千几万座小水电就会在电网高峰时同时满发几千万kw来为电网调峰；电网低谷时给地方水电上网电价0.08元/kw.h.由于电价低，地方水电低谷不愿发电诚负荷几千万kw，用几千几万座水库把水蓄起来，大规模储能，本发明促进了电网水电低谷不用填谷多发电600万kw图三示，由于北、上、广各受电省市有大量的水电几千万甚至几亿kw水电调峰，每年达200至300天，地方水电为了要高峰，高价利益，每年满发电200至300天供到各梯级电站，各梯级电站利用现有的线路，我国几纵几横的线路，向北、上、广满发满供200至300天。（如图三中电网水电1300万kw示），由于电网有了几千万甚至几亿kw水电调峰，电网煤电1000万kw只开300万kw，高峰低谷带300万kw图三示，由于本发明减少了煤电调峰机组开机700万kw，所以本发明节了电煤，减少了二氧化碳排放，也就减少了雾霾天气的发生之一，本发明虽以0.50元高价收购地方水电来调峰，但全天平均电价仅为0.30元上网。(0.08元
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8+8
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0.15元+10
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0.23元+6
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0.50元）+24=0.30元/kw.h式中：0.08元
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8小时为地方水电电网低谷上网电价。
[0042]
0.50元
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6小时为地方水电电网高峰时上网电价。0.23元为水电大省川、湘平均上网电价。
[0043]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。