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第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整 第一节 电力系统中有功功率的平衡 第二节 电力系统的频率调整 第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响 系统频率的变化将引起工业用户的电动机转速的变化，这将影响产品的质量。当频率降低，使电动机有功功率降低，将影响所有的转动机械的出力。频率的不稳定，将会影响电子设备的准确性。 系统频率的变化，对发电机及电力系统本身也十分有害。发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动，系统频率降低使电动机出力降低，若频率降低过多，将使电动机停止运转，会引起严重后果。 第一节 电力系统中有功功率的平衡 ? 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 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, （1）负荷备用：是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小应根据系统负荷的大小、运行经验并考虑系统中各类用电的比重确定。一般为最大负荷的2％一5％，大系统采用较小数值，小系统采用较大数值 （2）事故备用：是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。事故备用容量的大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容量、机组的事故概率、系统的可靠性指标等确定，—般约为最大负荷的5％一10 ％，但不得小于系统中最大机组的容量。 （3）检修备用：为保证系统的发电设备进行定期检修时，不致影响供电而在系统中留有的备用容量。所以发电设备运行一段时间以后，都必须进行检修。检修分大修和小修。一般大修时分批分期安排在一年中最小负荷季节进行。小修则利用节假日进行，以尽量减少因检修停机所需的备用容量。 （4）国民经济备用：是考虑到工农业用户的超计划生产，新用户的出现等而设置的备用容量，其值根据国民经济的增长情况而确定，一般约为系统最大负荷的3%—5% 负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用归纳起来以热备用和冷备用的形式存在于系统中。而不难想见，热备用中至少应包括全部负荷备用和一部分事故备用 按存在形式分为 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