华北电力大学 电力系统经济运行及管理概述.ppt

电力系统经济运行及管理 课程大纲 第1讲 电力系统基础 第2讲 电力市场下的经济运行 第3讲 火电厂经济运行 第4讲 水电厂经济运行 第5讲 核电、风电及新能源电厂经济运行 第6讲我国电网互联及调度现状 第7讲中长期经济调度 第8讲 短期、超短期调度与AGC控制 第9讲 调峰、调频、备用优化及辅助服务 第10讲 负荷控制与需求侧管理 第11讲 节能调度、低碳调度与智能调度 第12讲 智能电网与电力系统灾变防治 第4讲 水电厂经济运行 1. 水电厂基础知识 2. 水电厂经济运行 3. 水火电联合经济调度 第4讲 水电厂经济运行 1. 水电厂基础知识 2. 水电厂经济运行 3. 水火电联合经济调度 2.1 水电厂等微增率准则 电厂内各机组的发电功率之和应与总的电厂负荷相等，所以等约束条件为： 不等约束条件有： Pmin≤Pi≤Pmax． Qmin≤Qi≤Qmax。 目标函数——发电厂总的耗水量为： 求目标函数的最小值，在数学上是求多元函数的条件极值。 2.1 等微增率准则 只考虑等约束条件，应用拉格朗日乘数法求解，可列写出拉格朗日方程 使L函数有极值的必要条件为： 展开后写成： 该条件表明：按各机组微增率相等的原则分配发电机发电功率，能源消耗就最小，故称为等微增率准则。如果结果也能满足不等约束条件，则为最优分配方案 2.1 等微增率准则 根据耗量微增率曲线： 2.2 水电机组间的经济调度 已知某水电厂有两台机组，其耗量特性如下： Q1＝0.01P2+1.2P+25 ，Q2＝0.015P2+1.5P+10 每台机组的额定容量均为100MW,当按额定容量发电时，耗水量分别为Qh1=245m2/s ,Qh2＝310m2/s。 (1)求电厂负荷为1 20MW时，两台机如何经济分配负荷。 (2)当一台机运行时，电厂负荷在什么范围内采用2号机最经济。 2.2 水电机组间的经济调度 [解] (1)先求两台机组的微增率： 根据等微增率准则： 因 P1+P2＝120MW 解两方程式，得： P1＝78MW， P2＝42MW 2.2 水电机组间的经济调度 (2)两台机耗量特性的交点，也就是水耗量相同点，是选择运行方案的转折点，所以求出交点的功率就能得知什么情况下采用2号机更经济。由两条耗量特性建立方程式： 0.01P 2+1.2 P +25＝0.015P 2+1.5P +10 简化成： P 2+60P - 3000＝0 解方程式可得： P＝32.45MW 由耗量特性可知， 2号机耗量特性在0～32.45MW之间低于1号机耗量特性， 因此负荷在0 ~32.45MW时调用2号机最经济。 2.3 水、火电厂间的经济功率分配 电力系统往往不仅有火电厂，也包含有水电厂。 火电厂发电一般不受燃料的约束，而水电厂发电却受到在一定时间内允许用水量的限制。 允许用水量一方面取决于由水文情况决定的水库来水量，另一方面取决于下游工业、农业的用水要求，这两者均与天气情况、季节变化有密切关系。 一年中有丰水期和枯水期。枯水期允许使用的水量少，丰水期允许使用的水量大，总之在一定的时期段内(如一天、一周或一个月)，可用于发电的水量是一定的。只有在洪峰期，用水才不限。 水、火电厂间的经济功率分配问题的原则： 在满足系统负荷需要及保证电能质量的条件下，在限定的时间内充分、合理利用允许使用的水量发电，使得系统消耗的燃料最少或是运行费用最低。 2.3 水、火电厂间的经济功率分配 设系统中有n个火电厂，m个水电厂。火电厂的耗量特性以Fi(P)表示，水电厂的耗量特性以Qj(P)表示，其中i＝1、2……n；j＝l、2……m。 功率平衡方程式可写成: 改写成能量平衡方程得到： 2.3 水、火电厂间的经济功率分配 另一个等约束条件是： 暂且不顾及不等约束条件， 目标函数应是燃料耗量最小： 这是一个求泛函条件极值问题，一般需用变分方法求解，但用分段法处理后，可做为求一段函数条件极值来处理，可用拉格朗日乘数法解决。 2.3 水、火电厂间的经济功率分配 求解得： 式中 为在Δtk时间段火电厂的微增率; 为水电厂j在Δtk时间段火电厂的微增率; 称为水煤换算系数，它不是一个常数，是随着允许