第五章 有功功率平衡和频率调节.ppt

课程负责人：穆 钢 教 授 申 报 单位：东北电力大学 内容提要 频率偏移产生的原因、影响、以及允许的频率偏离量？ 保持频率偏移量不超过一定范围的条件 （如何保持有功功率的平衡） 电力系统的频率调整 有功功率的最优分配 5.1电力系统的频率偏移 ? 频率变化的原因? 频率变化对负荷的影响 (1)异步机 (2)电子设备 (3)电钟 频率变化对电力系统的影响 (1) 水泵、风机、磨煤机 (2) 汽轮机的叶片 (3) 变压器的励磁 频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz 5.2 电力系统有功功率的平衡 运行中： 规划、设计： 备用容量: 1.按作用形式分 2、按存在形式分为 有功功率负荷变动曲线据此图,负荷可以分为三种 :  第一种变动幅度很小，周期又很短。  据此, 5.3 电力系统中有功功率的最优分配 有功功率的最优分配: 有功功率电源的最优组合 即指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是所谓的机组合理开停. 有功功率负荷的最优分配 即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.最常用的是按等耗量微增率准则分配. 火电厂外景 各类发电厂的运行特点和合理组合 (1)火电厂特点： 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响 效率与蒸汽参数有关 受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温高压30%，中温中压75%) 机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能量，易损坏设备 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于热负荷，为强迫功率 丰满水电厂外景 (2)水电厂特点： 不要燃料费，水力可梯级开发，连续使用，但受自然条件影响。 出力调节范围大，50%以上, 增减负荷速度快，操作容易，可承担急剧变化的负荷 决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力 抽水蓄能机组（天荒坪6×30万千瓦） 必须与火电配合 维持航运、灌溉、需一定水量，对应强迫功率 秦山核电站外景 (3) 核电厂特点： 可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量、时间，易损坏设备 一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷 应指出: 枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂.抽水蓄能电厂在其发电期间也可参加调频.但低温低压火电厂则因容量不足,设备陈旧,不能担负调频任务. 有功功率电源的最优组合 各类发电厂组合顺序示意图 最优分配负荷的目标函数和约束条件 1. 耗量特性: 发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功率的关系。如图所示: 比耗量: 单位时间内输入能量与输出功率之间的比值. 耗量微增率: 耗量特性曲线上某点切线的斜率 2. 目标函数和约束条件 目标函数 有功负荷最优分配的目的：在供应同样大小负荷用功功率的前提下，单位时间内的能源消耗最少。这里的目标函数就应该是总耗量最少。即为 不计网络损耗时，上式可改写为: 不等式条件 各节点发电设备有功功率、无功功率和电压大小不得逾越的限额: 用拉格郎日乘数法求解 可建立如下拉格朗日函数: 根据等耗量微增率准则得: 进而可以求得. 对不等式约束条件的考虑: 有功功率越限,则按限额发电,剩余功率在其他机组间重新按等耗量微增率原则分配. 等耗量微增率准则的推广应用 实践中:由于能源消耗受限制 上式中用小的时间段这和来表示积分效果，表示火电厂的燃料，表示水电厂消耗的水量。 得: 若时间段取的很短,则可将式中的下标“k”可略去，可改写为：　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　由上可知，只要将水力发电厂的水耗量乘以某一个待定的拉格朗日乘数，就可将等耗量微增率准则应用到火力发电厂与水力发电厂之间负荷的最优分配。　　　　　　　　　 网损的修正 等式约束条件修正为： 　　　　　　　　　　　 式中为　　　　网损微增率(灵敏度) ５.４　电力系统的频率调整 一、频率调整的必要性 所有用电设备都是按系统额定频率设计的，电力系统的频率变动对用户、