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稳态第五章1
第五章 电力系统的有功功率和频率调整
前两章涉及电力系统正常、稳态运行状况的分析和计算、本章和第六章是前两章的继续和发展。因这两章将阐述正常、稳态运行状况的优化和调整,亦即保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性问题。
衡量电能质量的指标有频率质量、电压质量和波形质量,分别以频率偏移、电压偏移相波形畸变率表示。衡量运行经济性的主要指标是比耗量和线损率。比耗量指为生产单位电能所需消耗的一次能源。就火电厂而言,就指以g/(kwh)表示的煤耗率。线损率或网损率则如第一章所述。这些技术经济指标中,除波形指标外,均直接与系统中有功、无功功率的分配以及频率、电压的调整有关。而这两方面正分别是这两章中将讨论的主要内容。至于波形质量,内容涉及电力系统的谐波及其抑制,不属本书范畴。
本章主要内容:
有功功率的最优分布
有功功率负荷预计(负荷预测)
有功功率电源的最优组合(机组组合)
有功功率负荷在巳运行机组间的最优分配(经济功率分配)
频率调整
第一节 电力系统中的有功功率的平衡
一、有功功率负荷的变动和调整控制
负荷曲线
实际的负荷曲线由三种负荷所构成。
第一种负荷变动幅度很小、周期很短(10秒以下),随机性很强,无法预测。
第二种负荷变动幅度较大、周期也较长(10秒至3分)。
第三种负荷变动幅度最大、周期也最长(3分以上),它反映了负荷的变动趋势。这种负荷能够预测。
负荷调整控制
针对三种负荷,有功功率和频率调整大体上也可分成一次、二次、三次调整。
一次调整也称为一次调频,针对第一种负荷变动引起的频率变化,由发电机组的调速器自动动作承担。一次调整希望快速和平稳。
二次调整也称为二次调频,针对第二种负荷变动引起的频率变化,由发电机组的调频器手动或自动动作承担。二次调频不仅考虑机组的调节特性,还要考虑到系统安全和经济特性。现在二次调频一般由AGC(Automatic Generation Control)机组承担。
三次调整针对第三种负荷变动引起的频率变化,也就是日常所说的发电计划,三次调整主要考虑安全和经济。
二、有功功率负荷曲线的预计(负荷预测)
根据负荷,天气,事件等的历史数据,以及天气,事件等的预报值,预测负荷的形态,曲线,最大值,最小值,平均值等等。
负荷预测分类:负荷预测分为系统负荷预测和母线负荷预测,系统负荷预测按周期又有超短期、短期、中期和长期之分。
负荷经常随机波动。
负荷又有一定的周期性,如本周一的负荷与上周一的相似,今天与昨天相似。
一、有功功率负荷的变动和调整控制
超短期负荷预测用于质量控制需5-10秒的负荷值,用于安全监视需1-5分钟的负荷值,用于预防控制和紧急状态处理需10-60分钟的负荷值,使用对象是调度员。
短期负荷预测主要用于火电分配、水火电协调、机组经济组合和交换功率计划,需要1日-1周的负荷值,使用对象是编制调度计划的工程师。
中期负荷预测主要用于水库调度、机组检修、交换计划和燃料计划,需要1月-1年的负荷值,使用对象是编制中长期运行计划的工程师。
长期负荷预测用于电源和网络发展,需数年至数十年的负荷值,使用对象是规划工程师。
负荷预测的精度
首先决定于对具体电力系统负荷变化规律的掌握,其次才是模型与算法的选择。影响负荷变化的因素主要有:
国民经济发展
人民生活用电
季节
天气
节假日
特殊事件
负荷预测流程
按投入时间分:
热备用:运转中的发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用);
冷备用:未运转的、但能随时启动的发电设备可以发的最大功率(不含检修中的设备);
冷热备用须有合理比例。
按用途分:
负荷备用:适应负荷短时波动、一日内计划外的负荷增加,一般为最大负荷的0~5%。
事故备用:适应发电设备发生偶然事故时备用,一为般最大负荷的5~10%,分冷、热备用。
检修备用:满足检修需要而设的(有时不设)备用。
国民经济备用:计及负荷超计划增长而设,一般为最大负荷的3~5%
第二节 电力系统中的有功功率的最优分配(发电计划,解决三次调整)
内容
机组优化组合(省略)
确定系统中需要运行多少机组,运行哪些机组,以及什么时候运行。
经济功率分配(重点介绍)
在已知机组组合的基础上,确定各机组的功率输出,在满足机组、系统安全约束的同时,使系统的运行最优化。
一、各类发电厂的运行特点和合理组合
各类发电厂的运行特点
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
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