电力系统稳态第4章讲述.ppt

第4章 电力系统有功功率分配与频率控制 电力系统运行的基本任务 安全、可靠、经济、优质地供电 保证系统有功功率平衡： 互联成网的交流电力系统在稳态运行方式下具有同一频率 频率偏移：系统运行频率与额定频率之差 有功功率电源不足或负荷增大时，系统频率下降，有功功率电源过剩或负荷减小时，系统频率上升 负荷具有不确定性和多变性，在实际运行中系统频率会发生波动，故需不断调节有功电源的输出，使电力系统保持有功功率平衡 4.1 电力系统有功功率控制的必要性 * 电力系统频率与有功功率直接相关： G PE T PT 电力系统频率与有功功率 1） 有功功率负荷的变化 基于日负荷曲线的负荷成分分析： P1变动幅度很小、周期很短，有很大的随机性--调速器一次调频解决 P2变动幅度较大、周期较长，主要为周期性短时间需大量有功的用电设备（冲击性负荷）--调频器二次调频解决 P3变动幅度最大、周期最长，由生产/生活/气象等变化引起—最优发电分配（三次调频）解决 4.2 电力系统的有功功率平衡 * 2）电力系统的有功电源 电力系统有功电源主要是各种发电机。 各类发电厂的特点 火电厂：技术最小负荷；不宜频繁起停；参数不同，效率不同 水电厂：强迫功率；起停容易；水头影响；水库调节性能和洪枯等自然条件的影响；抽水蓄能; 核电厂：技术最小负荷；不宜频繁起停；运行费用小 有功电源优化包含两方面内容：有功电源的最优组合和有功负荷在运行机组间的最优分配 各类发电厂的合理组合原则：充分合理利用水利资源，尽量避免弃水；最大限度地降低火电厂煤耗，充分发挥高效机组的作用；降低火力发电的成本，执行国家有关燃料政策，减少烧油，增加燃用劣质煤、当地煤。 枯水期各类电厂发电顺序： 无调节水电厂 有调节水电厂的强迫功率 热电厂的强迫功率 核电厂 燃料劣质、当地燃料火电厂 热电厂的可调功率 高温高压火电厂 中温中压火电厂 低温低压火电厂 有调节水电厂的可调功率 丰水期时，有调节水电厂的可调功率也常归入强迫功率成为不可调功率。 系统备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。 一般要求达最大发电负荷的15%~20%. 按存在形式：热备用（旋转备用、运转备用）、冷备用 按用途： ? 负荷备用（热备用/旋转备用）：最大负荷的3~5% 满足系统中短期负荷波动和计划外增加的负荷 ? 事故备用（热＋冷备用）：最大负荷的5~10%，最大单机容量 系统中发电设备发生故障时，为保证正常供电而设置的备用 与系统容量/各类电厂比例/发电机台数/单机容量/故障概率有关 ? 检修备用（冷备用）：视需要4%~5% 为系统内发电设备定期检修而设置的 与发电机台数/年负荷曲线/检修周期/检修时间的长短有关 常事先安排在低谷负荷期进行，一般可不单独设检修备用 ? 国民经济备用（冷备用）：最大负荷的3~5% 考虑到国民经济超计划增长而设置的备用 3） 备用容量 * 4.3 电力系统的频率特性 频率对用户的影响 系统频率的变化将引起异步电动机转速的变化，从而影响产品的质量； 系统频率下降使电动机功率下降，影响传动机械的出力；也可能使某些重要设备无法工作 影响电子设备的工作、电钟的准确性； 对电力系统本身的影响 系统频率降低影响拖动电厂辅机的异步电动机的处理，严重时可能迫使锅炉停炉； 低频运行会引起汽轮机低压叶片共振，缩短叶片寿命，严重时会使叶片断裂，造成重大事故； 频率降低会增加励磁电流，增加系统无功损耗，当无功备用不足使导致电压下降。频率稳定也便于电压调整。 1）f↓→1↓→A↓A”→ C↓C’→F↓F’→E↓E’→b进a出→4↑→B↑B’→ C’↑C 进气大→f ↑→A”↑A’↗ 离心飞摆式调速器原理图 2）调频器动作D↑→E↓E’→b进a出→4↑→B↑→ C↑→E’↑→气门停 ↘ 气门加大，f不变， 相当于调差曲线上移 1.飞摆 2.弹簧 3.错油门 4.油动机 5.调频器 调速器的调节特性 调速器的简化模型 积分元件—错油门与油动机的作用 反馈元件—杆ACB的作用，反馈系数 * 发电机的静态调节性 静态调差系数（调差率）： 当选择b点为额定运行点，a点为空载运行点，则 可见：机组的调差系数（或称调差率），是指机组功率从空载到满载时的频率偏移的标幺值。 表明频率发生单位变化时，机组出力的变化量。 一般，汽轮发电机组 s*= 0.04