电力系统稳态分析PPT(14-17讲)

i
Wi
i
PGi
PG (MW )
PGi
PG (MW )
反映发电机组在该运行状态下，出力增加或减少单位值
时，能源消耗增加或减少的多少。
3、有功负荷的最优分配（火电厂、不计能源消耗受限） ① 目标函数
min F F1 ( PG1 ) F2 ( PG 2 ) Fn ( PGn ) Fi ( PGi )
Gi
水力发电机组： i
Wi (m3 / MW .s) PGi
反映发电机在该运行状态下平均效率的高低。
③ 耗量微增率 火力发电机组： i
dFi (T / MW .h) dP Gi
水力发电机组： i dWi (m3 / MW .s) dP Gi
F (T / h)
W (m3 / s)
Fi
--—等耗量微增率准则
◆ 计及有功不等约束时，有功负荷的最优分配 先不考虑不等约束条件，按等耗量微增率准则对负荷进行 分配； 对于分配功率超过上限的机组取上限，低于下限的机组取
下限；
从总负荷中减去按上限或下限发电机组的出力，将剩余的 负荷在剩余机组中再按等耗量微增率准则进行分配。
◆ 节点电压及无功不等约束条件的考虑
第十五讲 电力系统的有功功率平衡 与频率调整
主讲 周任军
负荷的变化将引起频率的相应变化，电力系统的有功功率 和频率调整大体上分一次、二次、三次调整。
频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调 速器进行的，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调 频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。
2
3
a 0 a1 a 2 a 3 1
以f N 和PLN 为基准值 的标幺值表达式
PL*
f*
PL a0 a1 f a f a f
2 2 3 3
当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性 用一条近似直线来表示。
负荷的频率调节效应系 数或称为负荷的频率调 节效应、负荷的单位调 节功率，表示负荷随频 率的变化程度。
频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动 引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按 照最优化的原则在各发电厂之间进行分配。
一、电力系统综合负荷的有功静态频率特性
1、负荷有功功率静态频率特性
f f f PL a0 PLN a1 PLN a2 PLN a3 PLN f f f N N N
* k 1 k 1 k 1 m m m
取得极值条件：
C* P 1.k dF dP 1.k k 0 T 1 T
C* PH 2.k 2 dW2 dP 2.k k 0 H
C* k ( P 1.k PH 2.k PL.k ) 0 T
C * 2 W2 ( PH 2.k )tk K 0
n
n
Li
P 0
1
等约束条件
dF dPGi
1 P PGi

网损修 正系数
i ai
(i 1、 n) 2
1a1 2 a2 n an
等网损微增率准则
★将各发电机的耗量微增率用相应的网损修正系数修正
后，在满足等约束条件下，按等网损微增率准则分配。
dF1 ( PT 1 ) dF1 ( PT 1 ) dP 1 T 2 dW2 ( PH 2 ) dW2 ( PH 2 ) dPH 2
(T / m3 )
②
2 与允许耗水量 K 的关系

T
2H
2 H
2 H
2增大
PH
PT PT PT
PT 增大
0
PH
k 1 m
(k 1、m) 2 (k 1、m) 2 (k 1、m) 2
最优分配原则：
P 1.k PH 2.k PL.k T
(k 1、m) 2
W
k 1
m
2k

( PH .2 k )t k K
(k 1、m) 2
dF1.k ( PT 1.k ) dW2.k ( PH 2.k ) 2 k dP 1.k dPH 2.k T
4、例题1
二、能源消耗受限制（既有火电厂，又有水电 厂）时，有功负荷的最优分配（一水一火）
1、目标
在整个运行时间段内满足用户的电力需求，合理分配水火电 厂的负荷，使总燃料消耗量最少。
2、最优分配原则
目标函数：
F F1 ( PT 1 )dt F1 ( PT 1.k )tk
0 k 1
f / f N f P / PGN P
若2为额定运行点，1为空载 运行点： P2 PGN
P1 0 f2 f N f1 f 0
f N f0 PGN
f N f0 f0 f N fN fN
f0 f N (%) 100 fN
◆单位调节功率 调差系数的倒数，表示频率变化时发电机组输出功率 的变化量。 PG 1 KG f
K G PG f 1
发电机的单位调节功率与调差系数的关系：
一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的： % =3~5或 K G*=33.3~20 汽轮发电机组 水轮发电机组 % =2~4或 K G*=50~25
m
循环计算，直到 （p）
即为所求。 K ( p ) K ，则 （p） 2
例题2
三、多个火电厂和多个水电厂的负荷分配
给定 （0） （0）（0） 1 、 2 b
( PHi0.)k (k 1、m)(i 1、b) 2 2
Ki(0) (i 1、b) 2
2 与已知 Ki (i 1、b) 比较
2 2 G 2 2 G
水电厂：
W b0 b1P b2 P2 b0 b1P b2 P2 (m3 / s) G G G G
F (T / h)
W (m3 / s)
Fi
i
Wi
i
PGi
PG (MW )
PGi
PG (MW )
汽轮发电机组耗量特性曲线
水轮发电机组耗量特性曲线
② 比耗量 F i i (T / MW .h) 火力发电机组： P
Pm
P4 P3 P2
P 1
①②③④
0
f
f
③ 发电机有功功率—静态频率特性 ◆ 无调速器时
◆ 有调速器时
◆ 有调频器时
Pm
正调差
无差调节
负调差
0
f
f
④ 发电机的调差系数、单位调节功率 ◆调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移
f f f 2 1 P2 P P 1

就是最优分
这里只是一种概念。现代电力系统中优化调度方法……
例
目标函数：
F ( Fi ( P .k ) Fj ( P .k )) Ti Tj
k 1 i 1 j 1
m
n1
n2
F 调度周期总费用， m 调度周期时段数， n1 火电机组数， n 2 水电机组数
总费用
i 1 n
② 约束条件 等约束条件： PGi PLi P i 1 i 1 （或 潮流方程 ） 不等约束条件：
n n
P
i 1
n
Gi
PLi
i 1
n
PGi min PGi PGi max
QGi min QGi QGi max
U i min U i U i max
Tk 2Hk k
(k 1、m) 2
即在每个时间段内，在满足功率平衡的情况下，按
Tk 2Hk k 分配，并使总的水量消耗等于规定值。
3、 2 的物理意义及计算
① 物理意义
Tk 2Hk
Tk 2 Hk
就发电而言，每吨标准煤相当于 2 立方米水，称为水煤 换算系数。
电力系统稳态分析
第十四讲 电力系统的有功功率平衡 与频率调整
（电力系统有功负荷的最优分配—频率的三次调整）
主讲 周任军
一、有功负荷的最优分配
1、目的
满足负荷需求，经济合理分配各发电机组有功出力，使系 统总的能源消耗（燃料费用、市场调度总费用）最少。
2、发电机的耗量特性
① 耗量特性 火电厂：
F a0 a1P a P a0 a1P a P (T / h) G G
等式约束条件：
火电费用
水电费用
P
j 1
n1
Ti .k
PHj .k Pk , k 1,2,...,m
j 1
n2
W ( P
k 1 j
m
Hj .k
) Kj, j 1,...,n2
不等式约束:
PGi min PGi PGi max
…… 优化模型及求解
电力系统稳态分析

m
等约束条件： P 1.k PH 2.k PL.k T
(k 1、m) 2
W (P
0 2

H2
)dt W2 ( PH 2.k )tk K (定值)
k 1
m
拉格朗日函数：
C F1 ( PT 1.k )tk 2 (W2 ( PH 2.k )tk K ) k ( PT 1.k PH 2.k PL.k )
不能违背； 与有功负荷最优分配无直接关系；
有功负荷最优分配后，在潮流计算中考虑。
◆ 考虑网损时，有功负荷的最优分配
目标函数不变： F Fi ( PGi )
i 1
n