广西大学：《电工电子技术基础——电力系统稳态分析》_第五章 电力系统的有功功率和频率调整

广西大学课程教案 《电力系统稳态分析》

1 广西大学课程教案 《电力系统稳态分析》

第五章电力系统的有功功 率和频率调整 1.有功功率的最优分布 2.频率调整

2 第五章 电力系统的有功功 率和频率调整 1. 有功功率的最优分布 2. 频率调整

概述 ■电力系统是现代社会中最重要、最庞杂的工程 系统之一。如何保证正常、稳态运行时的电能 质量和经济性问题,是我们考虑的重点问题之 ■衡量电能质量的指标包括:频率质量、电压质 量和波形质量,分别以频率偏移、电压偏移和 波形畸变率表示。 ■衡量运行经济性的主要指标为:比耗量和线损 率 ■有功功率的最优分布包括:有功功率负荷预计 有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在运 行机组间的最优分配等

3 概述 ◼ 电力系统是现代社会中最重要、最庞杂的工程 系统之一。如何保证正常、稳态运行时的电能 质量和经济性问题，是我们考虑的重点问题之 一。 ◼ 衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质 量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和 波形畸变率表示。 ◼ 衡量运行经济性的主要指标为：比耗量和线损 率 ◼ 有功功率的最优分布包括：有功功率负荷预计、 有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在运 行机组间的最优分配等

第一节电力系统中有功功率的平衡 电力系统经济调度:是在满足安全和一定质量 要求的条件下尽可能提高运行的经济性,即合 理地利用现有的能源和设备,以最少的燃料消 耗量(或燃料费用或运行成本),保证对用户 可靠而满意地供电。 ■最优潮流:满足各节点正常功率平衡及各种安 全性不等式约束条件下,求以发电费用(耗量) 或网损为目标函数的最优的潮流分布 最优潮流的优点:将安全性运行和最优经济运 行等问题综合地用统一的数学模型来描述

4 第一节 电力系统中有功功率的平衡 ◼ 电力系统经济调度：是在满足安全和一定质量 要求的条件下尽可能提高运行的经济性，即合 理地利用现有的能源和设备，以最少的燃料消 耗量（或燃料费用或运行成本），保证对用户 可靠而满意地供电。 ◼ 最优潮流：满足各节点正常功率平衡及各种安 全性不等式约束条件下，求以发电费用（耗量） 或网损为目标函数的最优的潮流分布。 ◼ 最优潮流的优点：将安全性运行和最优经济运 行等问题综合地用统一的数学模型来描述

一负荷预测的简要介绍 电力系统经济调度的第一个问题就是研究用户 的需求,即进行电力负荷预测,按照调度计划 的周期,可分为日负荷预测,周负荷预测和年 负荷预测。不同的周期的负荷有不同的变化规 律: 1.第一种变动幅度很小,周期又很短,这种负荷变动有 很大的偶然性: 2.第二种变动幅度较大,周期也较长,属于这种负荷的 主要有:电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的 负荷变动 3.第三种变动基本上可以预计,其变动幅度最大,周期 也最长,是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷 变动

5 一.负荷预测的简要介绍 ▪ 电力系统经济调度的第一个问题就是研究用户 的需求，即进行电力负荷预测，按照调度计划 的周期，可分为日负荷预测，周负荷预测和年 负荷预测。不同的周期的负荷有不同的变化规 律： 1. 第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有 很大的偶然性； 2. 第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的 主要有：电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的 负荷变动； 3. 第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期 也最长，是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷 变动

负荷预测的精度直接影响经济调度的效益,提 高预测的精度就可以降低备用容量,减少临时 出力调整和避免计划外开停机组,以利于电网 运行的经济性和安全性 负荷预测分类: 1.安全监视过程中的超短期负荷预测 2.日调度计划 3.周负荷预测; 4.年负荷预测; 5.规划电源和网络发展时需要用1~20年的负荷预 测值

6 ▪ 负荷预测的精度直接影响经济调度的效益，提 高预测的精度就可以降低备用容量，减少临时 出力调整和避免计划外开停机组，以利于电网 运行的经济性和安全性。 负荷预测分类： 1. 安全监视过程中的超短期负荷预测； 2. 日调度计划； 3. 周负荷预测； 4. 年负荷预测； 5. 规划电源和网络发展时需要用1~20年的负荷预 测值

根据负荷变化,电力系统的有功功率和频率 调整大体上也可分为: 次调频:由发电机调速器进行; 2.二次调频:由发电机调频器进行; 3.三次调频:由调度部门根据负荷曲线进行最 优分配。 前两种是事后的,第三种是事前的 一次调频是所有运行中的发电机组都可参加 的,取决于发电机组是否已经满负荷发电。 这类发电厂称为负荷监视厂。 二次调频是由平衡节点来承担

7 ◼ 根据负荷变化，电力系统的有功功率和频率 调整大体上也可分为： 1. 一次调频：由发电机调速器进行； 2. 二次调频：由发电机调频器进行； 3. 三次调频：由调度部门根据负荷曲线进行最 优分配。 ◼ 前两种是事后的，第三种是事前的。 ◼ 一次调频是所有运行中的发电机组都可参加 的，取决于发电机组是否已经满负荷发电。 这类 发电厂称为负荷监视厂。 ◼ 二次调频是由平衡节点来承担

二.一些名词性解释 ■有功功率电源:可投入发电设备的可发功率之 和,不应小于包括网损和厂用电在内的系统 (总)发电负荷。 系统的备用容量:系统电源容量大于发电负荷 的部分,可分为热备用和冷备用或负荷备用、 事故备用、检修备用和国民经济备用等

8 二.一些名词性解释 ◼ 有功功率电源：可投入发电设备的可发功率之 和，不应小于包括网损和厂用电在内的系统 （总）发电负荷。 ◼ 系统的备用容量：系统电源容量大于发电负荷 的部分，可分为热备用和冷备用或负荷备用、 事故备用、检修备用和国民经济备用等

第二节电力系统中有功功率的最优分配 经济调度的第二个问题是有功功率的最 优分配,包括有功功率电源的最优组合和有 功功率负荷的最优分配。 有功功率电源的最优组合 有功功率电源的最优组合:是指系统中发电 设备或发电厂的合理组合。通常所说的机组 的合理开停,大体上包括三个部分 机组的最优组合顺序 2.机组的最优组合数量 3.机组的最优开停时间

9 第二节 电力系统中有功功率的最优分配 经济调度的第二个问题是有功功率的最 优分配，包括有功功率电源的最优组合和有 功功率负荷的最优分配。 一.有功功率电源的最优组合 ▪ 有功功率电源的最优组合：是指系统中发电 设 备或发电厂的合理组合。通常所说的机组 的合理开停，大体上包括三个部分： 1. 机组的最优组合顺序 2. 机组的最优组合数量 3. 机组的最优开停时间

二.有功功率负荷的最优分配 最优化:是指人们在生产过程或生活中为某个 目的而选择的一个“最好”方案或一组“得力” 措施以取得“最佳”效果这样一个宏观过程 ■有功功率负荷的最优分配:是指系统的有功功 率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之 间的合理分配。其核心是按等耗量徼增率准则 进行分配。 电力系统最优运行是电力系统分析的一个重要 分支,它所研究的问题主要是在保证用户用电 需求(负荷)的前提下,如何优化地调度系统 中各发电机组或发电厂的运行工况,从而使系 统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量达 到最小这样决策问题。 10

10 二.有功功率负荷的最优分配 ◼ 最优化：是指人们在生产过程或生活中为某个 目的而选择的一个“最好”方案或一组“得力” 措施以取得“最佳”效果这样一个宏观过程。 ◼ 有功功率负荷的最优分配：是指系统的有功功 率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之 间的合理分配。其核心是按等耗量微增率准则 进行分配。 ◼ 电力系统最优运行是电力系统分析的一个重要 分支，它所研究的问题主要是在保证用户用电 需求（负荷）的前提下，如何优化地调度系统 中各发电机组或发电厂的运行工况，从而使系 统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量达 到最小这样决策问题