第五节电力系统有.ppt

第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整 §5.1 电力系统有功功率的平衡 §5.2 电力系统的频率调整 §5.1 电力系统有功功率的平衡 二、 电力系统中有功功率的平衡和备用容量 三、 各类发电厂的特点及合理组合 四、 有功功率负荷最优分配 §5.2 电力系统的频率调整 二、 发电机的有功功率-频率特性 三、 频率的一次调整 四、 频率的二次调整 五、 互联系统的频率调整 * 第5章 电力系统有功功率的平衡和频率调整 现代电力系统分析 一、 频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响 1. 对电动机： ①转速变化： ②影响产品质量： 2. 对电子设备： 影响准确性。 3. 对发电厂及电力系统： 发电厂厂用机械多为异步电动机。 4. 对变压器及异步电动机： 1.有功功率负荷的变化及调整 (1) 三种不同变化规律 t P P1 P2 P3 P∑ (2) 频率调整 一次调频： 调整发电机组的调速器， 针对P1引起的频率偏移。 二次调频： 由发电机的调频器进行， 针对P2引起的频率偏移。 三次调频： 针对P3引起的频率偏移， 在有功功率平衡的基础上，按最优化的原则在各发电厂之间进行经济分配。 ——季节性调频 2.有功功率平衡和备用容量 有功功率平衡 应具备一定的备用 (1)负荷备用 为满足短时的负荷波动和一天中计划外的负荷而留。 一般为：2%~5%SLmax (2)事故备用 保证偶然事故，能维持正常供电所需。 一般为：5%~10%SLmax (3)检修备用 保证定期检修，不影响正常供电所需。 (4)国民经济备用 为满足超计划生产，新用户出现等设置的备用。 备用形式： 热备用，冷备用。 1.各类发电厂的特点 (1)火电 ①不受自然条件的影响，但成本较高，对环境影响较大。 ②不同的发电设备，效率不同： h高温高压 h中温中压 h低温低压 ③有功出力调整范围较小，投入、退出时间较长，且能耗较大。 ④热电厂的总效率高于凝气式火电厂，但与热负荷相应的发电功率是强迫功率。 (2)水电 ①受自然条件的影响，但成本较低，对环境影响较小。 ②发电效率较高。 ③有功出力调整范围较宽，负荷调整响应速度快，无额外能耗。 ④与保证灌溉、通航相应的发电功率是强迫功率。 (3)核电 ①不受自然条件的影响，运行费用少，但一次投入大。 ②投入、退出时间长，能耗较大，且易于损坏设备。 ③出力调整范围较宽，最小负荷取决汽轮机，约5%~10%SLN 。 2.各类发电厂的合理组合 原则 ①充分利用水力资源； ②尽量↓火电单位煤耗 h高温高压： 带稳定负荷 h低温低压： 带变动负荷 热电厂带与热负荷相应的电负荷 ③尽量↓烧油电厂的发电量。 t P 各类发电厂的组合顺序 枯水期 水、热电强迫功率 核电 燃烧当地劣质燃料火电厂 热电厂可调功率 高温高压火电厂 中温中压火电厂 水电可调功率 t P 丰水期 水、热电强迫功率 核电 燃烧当地劣质燃料火电厂 热电厂可调功率 高温高压火电厂 中温中压火电厂 1.耗量特性 F(或W )=f (PG) F ：燃料， W ： 水量， PG ：发电量 PG F或W PG m, h, l 耗量特性 PG 分配目标： 满足一定约束条件时，尽可能节约能源。 (1)比耗量m 发电效率 m h (2)耗量微增率l m n (单位同m) m点： l =m l m 2.目标函数和约束条件 目标函数： FΣ 最小。 FΣ= F1 (PG1)+ F2 (PG2)+…+ Fn (PGn) =ΣFi (PGi) 约束条件： ①有功平衡 ΣPG- ΣPL-△PΣ=0 ②各发电厂设备参数不超过极限范围。 PGimin≤ PGi ≤ PGimax QGimin≤ QGi ≤ QGimax UGimin≤ UGi ≤ UGimax 等约束条件 不等约束条件 3.最优分配负荷时的等耗量微增率准则 (忽略网损) ①求条件极值方法 (拉格朗日乘数法) 目标函数： C=C(PG1, PG2) 等约束条件 f (PG1, PG2)=0 拉格朗日函数 C*=C(PG1, PG2)- l f (PG1, PG2) l： 拉格朗日乘数 ②以两套火力发电设备为例 目标函数： C=C(PG1, PG2) =F1 (PG1)+ F2 (PG2) 等约束条件 f (PG1, PG2)= PG1+ PG2 - PL=0 拉格朗日函数 C*=[F1 (PG1)+ F2 (PG2) ]- l [PG1+ PG2 - PL ] 求条件极值，即 FΣ= F1 (PG1)+ F2 (PG2) 的最小值。 应满足条件： 即 C*=[F1 (PG1)+ F2 (PG2) ]- l [PG1+ PG2 - PL ] f (PG1, PG2)= PG1+ PG2 - PL=0 即