【精品课件】有功功率平衡和频率调整
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有功功率负荷的最优分配
指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电 设备或发电厂之间的合理分配.
电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是， 在满足一定约束的前提下，尽可能节约消耗的一次 能源。
最百度文库用的是按等耗量微增率准则分配.
最优分配负荷的目标函数和约束条件
1. 耗量特性:
发电设备单位时间内消
耗的能源与发出的有功功率
✓ 检修备用(可能不安排)
✓ 国民经济发展备用(3-5%PLmax ）
2、按存在形式分为
热备用:运转中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)
负荷的分类:
1.用电负荷 2.供电负荷 3.发电负荷
两者差一个网损 两者差一个厂用电
计。
这一种是由于生产、生活、气象等变
化引起的负荷变动
据此, 频率调整
一次调整:由发电机组的调速器进行的 对第一种负荷变动引起的频 率偏移的调整
二次调整:由发电机的调频器进行的、 对第二种负荷变动引起的 频率偏移的调整
三次调整:按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，即调度部门责成各发电
按事先给定的发电负荷曲线发电。
一、电力系统的频率变系化统对中用负户和发电厂及
系统本身的影响
荷的变 化
➢ 频率变化的原因?
你答对了吗?
➢ 频率变化对负荷的影响 (1)异步机 (2)电子设备 (3)电钟
➢ 频率变化对电力系统的影响
(1) 水泵、风机、磨煤机 (2) 汽轮机的叶片 (3) 变压器的励磁
➢ 频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz
火电厂外景
(2)水电厂特点： 不要燃料费，水力可梯级开发，连续使用，但受自
然条件影响。水力调节可分为无调节、季调节、年 调节和多年调节，调节周期越长，受自然条件影响 越小。 出力调节范围大，50%以上, 增减负荷速度快，操 作容易，可承担急剧变化的负荷 决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力 抽水蓄能机组（天荒坪6×30万千瓦） 必须与火电配合 维持航运、灌溉、需一定水量，对应强迫功率
丰满水电厂外景
(3) 核电厂特点：
负荷调整主要取决于汽轮机，技术最小负荷约为 额定负荷的10%~15%
可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量、时 间，易损坏设备
一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷
秦山核电站外景
（二）有功功率电源的最优组合
各类发电厂组合顺序示意图
负荷
枯水季节:
水电厂可调功率
蓄能
中温中压火电厂 高温高压火电厂
发电
热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
原 原子 子能 能电 电厂 厂
无 无调 调节 节水 水电 电厂 厂和 和其 其迫 迫率 率
04
8 12 16 20 24
洪水季节:
负荷
中温中压火电厂
高温高压火电厂 热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
原子能电厂 水水电电厂厂和和热热电电厂厂的的强强迫迫功功率率
二、电力系统有功功率的平衡和备用容量
1.有功功率负荷变动及其调整
P
PΣ
P1
P2
P3
0
t
有功功率负荷变动曲线
据此图,负荷可以分为三种 :
变动有很大的偶然性
第一种变动幅度很小，周期又很短。
属于这一种的主要有电炉、压延机械、 电气机车等带有冲击性的负荷
第二种变动幅度较大，周期也较长.
第三种变动幅度最大，周期也最长. 该种负荷基本可以预
0
4 8 12 16 20 24
应指出: 枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频
任务；洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂。 抽水蓄能电厂在其发电期间也可参加调频。但低温 低压火电厂则因容量不足，设备陈旧，不能担负调 频任务。
四、 有功功率最优分配
有功功率的最优分配:包括有功功率电源的最优组合
2、有功功率平衡和备用容量
同系统总负荷 所有用户的
有功负荷
➢ 运行中： P G P L P D P S P C
网络的有功损耗
➢ 规划、设计： P G N P G P R
所有发电厂厂用 电有功负荷
备用容量:
✓ 负荷备用(2-5%PLmax)
✓ 事故备用(5-10% PLmax或系统中 1.按作用形式分 最大一台单机容量）
F,W
的关系称为耗量特性。
函数关系
Fi FiPGi
上述函数可用试验数据通过最
小二乘法拟合而成，根据前
人经验，阶数为2比较合适，
三、各类发电厂的运行特点和合理组合
（一）各类发电厂的特点
(1)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 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
衡量运行经济性的主要指标 为：比耗量和线损率
内容提要
频率偏移产生的原因、影响、以及允许的 频率偏离量？
保持频率偏移量不超过一定范围的条件 （如何保持有功功率的平衡） 有功功率的平衡 有功功率的最优分配 电力系统的频率调整
3.1 电力系统中有功功率的平衡
频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响 电力系统有功功率的平衡和备用容量 各类发电厂的特点及合理组合 有功功率负荷最优分配
和有功功率负荷的最优分配。
有功功率的最优分配要求在保证系统安全的条件下，
在所研究的周期内，以小时为单位合理选择电力系统 中哪些机组应该运行、何时运行及运行时各机组的发 电功率，其目标是在满足系统负载及其它物理和运行 约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量或总费用 值为最少。
有功功率电源的最优组合
指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是 所谓的机组合理开停.
第三（5）章 电力系统有功功率的平衡和
频率调整
概述
电力系统是现代社会中最重 要、最庞杂的工程系统之一。 如何保证正常、稳态运行时 的电能质量和经济性问题， 是我们考虑的重点问题之一。
衡量电能质量的指标包括： 频率质量、电压质量和波形 质量，分别以频率偏移、电 压偏移和波形畸变率表示。
有功功率的最优分布包括： 有功功率负荷预计、有功功 率电源的最优组合、有功功 率负荷在运行机组间的最优 分配等。
指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电 设备或发电厂之间的合理分配.
电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是， 在满足一定约束的前提下，尽可能节约消耗的一次 能源。
最百度文库用的是按等耗量微增率准则分配.
最优分配负荷的目标函数和约束条件
1. 耗量特性:
发电设备单位时间内消
耗的能源与发出的有功功率
✓ 检修备用(可能不安排)
✓ 国民经济发展备用(3-5%PLmax ）
2、按存在形式分为
热备用:运转中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)
负荷的分类:
1.用电负荷 2.供电负荷 3.发电负荷
两者差一个网损 两者差一个厂用电
计。
这一种是由于生产、生活、气象等变
化引起的负荷变动
据此, 频率调整
一次调整:由发电机组的调速器进行的 对第一种负荷变动引起的频 率偏移的调整
二次调整:由发电机的调频器进行的、 对第二种负荷变动引起的 频率偏移的调整
三次调整:按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，即调度部门责成各发电
按事先给定的发电负荷曲线发电。
一、电力系统的频率变系化统对中用负户和发电厂及
系统本身的影响
荷的变 化
➢ 频率变化的原因?
你答对了吗?
➢ 频率变化对负荷的影响 (1)异步机 (2)电子设备 (3)电钟
➢ 频率变化对电力系统的影响
(1) 水泵、风机、磨煤机 (2) 汽轮机的叶片 (3) 变压器的励磁
➢ 频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz
火电厂外景
(2)水电厂特点： 不要燃料费，水力可梯级开发，连续使用，但受自
然条件影响。水力调节可分为无调节、季调节、年 调节和多年调节，调节周期越长，受自然条件影响 越小。 出力调节范围大，50%以上, 增减负荷速度快，操 作容易，可承担急剧变化的负荷 决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力 抽水蓄能机组（天荒坪6×30万千瓦） 必须与火电配合 维持航运、灌溉、需一定水量，对应强迫功率
丰满水电厂外景
(3) 核电厂特点：
负荷调整主要取决于汽轮机，技术最小负荷约为 额定负荷的10%~15%
可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量、时 间，易损坏设备
一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷
秦山核电站外景
（二）有功功率电源的最优组合
各类发电厂组合顺序示意图
负荷
枯水季节:
水电厂可调功率
蓄能
中温中压火电厂 高温高压火电厂
发电
热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
原 原子 子能 能电 电厂 厂
无 无调 调节 节水 水电 电厂 厂和 和其 其迫 迫率 率
04
8 12 16 20 24
洪水季节:
负荷
中温中压火电厂
高温高压火电厂 热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
原子能电厂 水水电电厂厂和和热热电电厂厂的的强强迫迫功功率率
二、电力系统有功功率的平衡和备用容量
1.有功功率负荷变动及其调整
P
PΣ
P1
P2
P3
0
t
有功功率负荷变动曲线
据此图,负荷可以分为三种 :
变动有很大的偶然性
第一种变动幅度很小，周期又很短。
属于这一种的主要有电炉、压延机械、 电气机车等带有冲击性的负荷
第二种变动幅度较大，周期也较长.
第三种变动幅度最大，周期也最长. 该种负荷基本可以预
0
4 8 12 16 20 24
应指出: 枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频
任务；洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂。 抽水蓄能电厂在其发电期间也可参加调频。但低温 低压火电厂则因容量不足，设备陈旧，不能担负调 频任务。
四、 有功功率最优分配
有功功率的最优分配:包括有功功率电源的最优组合
2、有功功率平衡和备用容量
同系统总负荷 所有用户的
有功负荷
➢ 运行中： P G P L P D P S P C
网络的有功损耗
➢ 规划、设计： P G N P G P R
所有发电厂厂用 电有功负荷
备用容量:
✓ 负荷备用(2-5%PLmax)
✓ 事故备用(5-10% PLmax或系统中 1.按作用形式分 最大一台单机容量）
F,W
的关系称为耗量特性。
函数关系
Fi FiPGi
上述函数可用试验数据通过最
小二乘法拟合而成，根据前
人经验，阶数为2比较合适，
三、各类发电厂的运行特点和合理组合
（一）各类发电厂的特点
(1)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 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
衡量运行经济性的主要指标 为：比耗量和线损率
内容提要
频率偏移产生的原因、影响、以及允许的 频率偏离量？
保持频率偏移量不超过一定范围的条件 （如何保持有功功率的平衡） 有功功率的平衡 有功功率的最优分配 电力系统的频率调整
3.1 电力系统中有功功率的平衡
频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响 电力系统有功功率的平衡和备用容量 各类发电厂的特点及合理组合 有功功率负荷最优分配
和有功功率负荷的最优分配。
有功功率的最优分配要求在保证系统安全的条件下，
在所研究的周期内，以小时为单位合理选择电力系统 中哪些机组应该运行、何时运行及运行时各机组的发 电功率，其目标是在满足系统负载及其它物理和运行 约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量或总费用 值为最少。
有功功率电源的最优组合
指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是 所谓的机组合理开停.
第三（5）章 电力系统有功功率的平衡和
频率调整
概述
电力系统是现代社会中最重 要、最庞杂的工程系统之一。 如何保证正常、稳态运行时 的电能质量和经济性问题， 是我们考虑的重点问题之一。
衡量电能质量的指标包括： 频率质量、电压质量和波形 质量，分别以频率偏移、电 压偏移和波形畸变率表示。
有功功率的最优分布包括： 有功功率负荷预计、有功功 率电源的最优组合、有功功 率负荷在运行机组间的最优 分配等。