电力系统的有功功率平衡、最优分配和频率调节
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5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——有功功率电源
系统中可供调度的系统电源容量可能小于总装机容量 ✓ 定期停机检修 ✓ 水电厂的发电机因水头极度降低不能按额定容量发电 各发电厂预计可投入运行的发电机组的可发功率之和
为可供调度的系统电源容量。
15
5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——有功功率备用容量
3 频率变化反映机组的有功平衡关系，是机组有功调节的依据。
本章主要内容及其关系
目标：保证频率的质量与稳定，满足有功调度的经济与可靠性要求
负荷的变动类型
发电机的电磁有功变化类型
偶然性 冲击性 周期性
频率的调整方法
原动机的有功调整方法
一次调频 二次调频 三次调频
频率变化与功率调 整量的定量关系
PG KGf PL KLf PL0 KS f PL0－PG0 K S f
12
5.1.2 有功功率负荷曲线的预计
——负荷曲线的加工
实测曲线 加工后的曲线
加工原则：
实测曲线加
工前后，最
大和最小负
荷特征及曲
线下的面积
13
图5-3 负荷曲线加工
应一致。
5.1.3 有功功率电源和备用容量
有功功率电源 有功功率备用容量
备用容量、热备用与冷备用 负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用 各种备用容量的关系
图5-1 有功功率负荷的变动曲线
频率调整方法及其特点
频率的一次调整：用发电机组的调速器(第一种负荷 变动)。
频率的二次调整：用发电机组的调频器(第二种负荷 的变动)。 ——调频厂，对应潮流计算中的平衡节点
频率的三次调整：按最优化准则分配第三种有规律变 动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲 线发电。
第 5 章 有功功率和频率调整
1
基本内容
有功平衡与频率变化的关系（补充） 本章主要内容及其关系 5.1 电力系统中有功功率的平衡 5.2 电力系统中有功功率的最优分配 5.3 电力系统的频率调整
2
有功平衡与频率变化的关系
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率
PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
4 有功备用容量的概念 各类机组的有功调节特性
5.1 电力系统中有功功率的平衡 ——基本概念
负荷变动的类型及其特点？ 频率调整的方法及其特点？ 负荷变动与频率调整的关系？ 什么是可供调度的系统电源容量、备用容量、
热备用和冷备用、负荷备用（事故备用、检修 备用、国民经济备用）？ 两类备用容量的关系？
5
5.1 电力系统中有功功率的平衡
5.1.1 有功功率负荷的变动和调整控制 （1）有功功率负荷的变动 ——变动类型及其特点 ——综合负荷的分解 （2）有功功率和频率的调整 ——调整方法及其特点 ——任务的分配
5.1.2 有功功率负荷曲线的预计 5.1.3 有功功率电源和备用容量
6
负荷变动的类型及其特点
为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统电源容量必 须大于发电负荷。 备用容量：可供调度的系统电源容量大于发电负荷的部 分。 热备用(旋转备用)：运转中的发电设备可能发的最大功 率与系统发电负荷之差。 冷备用：未运转的发电设备可能发的最大功率。检修中 的发电设备不属冷备用。发电设备从“冷状态”至投入 系统发出额定功率所需时间几分钟（水电常）或十余小 时（火电厂）。热备用越多，越有利于保证电能质量和 供电可靠性，但经济性不好。
发电机组的 PTi PGi f＝f0
有功平衡与 频率的关系
PTi PGi f
d PGi
PTi
阻力
推力
q
( 2f )
PTi PGi f
原动机惯性大，有功调节慢，无法时刻保持 与瞬变负荷及发电机功率的平衡，而只能保
发电机组 原动机＋发电机
证动态平衡，相应频率也只能保持动态稳定。
电力系统的有功平衡：发电机与负荷之间的电磁功率平衡，时刻平衡
检修备用：使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。系统 负荷季节性低落期间和节假日安排不下所有设备的大小检修时才 设置专门的检修备用。
国民经济备用：计及负荷的超计划增长而设置的备用。
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5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——各种备用容量的关系
负荷备用——热备用 事故备用——至少包括一部份热备用（可含冷备用） 检修备用（通过检查年最大负荷曲线来确定） 国民经济备用 具备了备用容量，才可能谈及备用用量在各发电设备
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5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——有功功率备用容量
负荷备用：调整系统中的短时负荷波动并担负计划外的负荷增加 而设置的备用。负荷备用设置在调频厂内,取最大负荷的2%～5%， （大系统取小值，小系统取大值。）
事故备用：使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影 响，维持系统正常供电需要的备用。取最大负荷的5%～10%，但 不得小于系统中最大机组的容量。
负荷侧管理：个别负荷大量或长时间超计划用电以致 影响系统运行质量时，由系统管理部门在远方将其部 分或全部切除的控制方式(不同于前三种)
9
P
电力系统 中负荷变 动的幅度 愈大，周 期就愈长。
图5-2 调频任务的分配
5.1.2 有功功率负荷曲线的预测
作用：有功功率和频率三次调整的依据 方法：
（1）传统方法 （2）统计分析方法——回归分析法，时间序列分析 法等。（不讲）
11
5.1.2 有功功率负荷曲线的预计 ——传统方法
收集未来若干天的预计负荷(大用电量用户)； 参照长期积累的实测数据，汇总调整用电负荷； 计入网络损耗：一般约为系统总负荷的6%～10%
不变损耗：与负荷大小无关(变压器空载损耗) 可变损耗：与负荷的平方成正比 考虑厂用电：水电厂，0.1%～1%；火电厂，5%～8%； 原子能电厂：4%～5%；相应必须考虑可投入的发电设 备和发电容量， 特别注意气象条件变化对负荷曲线的影响。 实测负荷曲线形成以后，还需要负荷曲线的加工。
第一种：变动幅度很小，周期很短，有很大的偶然 性。——偶然性的负荷变动
第二种：变动幅度较大，周期较长，冲击ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ负荷（电 炉、压延机械、电气机车） ——冲击性的负荷变动
第三种：变动幅度最大，周期最长，由生产、生活、 气象变化引起（可以预计） ——可预见的负荷变动
7
综合负荷曲 线 偶然性负荷变动 冲击性负荷变动 可预见性负荷变动
5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——有功功率电源
系统中可供调度的系统电源容量可能小于总装机容量 ✓ 定期停机检修 ✓ 水电厂的发电机因水头极度降低不能按额定容量发电 各发电厂预计可投入运行的发电机组的可发功率之和
为可供调度的系统电源容量。
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5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——有功功率备用容量
3 频率变化反映机组的有功平衡关系，是机组有功调节的依据。
本章主要内容及其关系
目标：保证频率的质量与稳定，满足有功调度的经济与可靠性要求
负荷的变动类型
发电机的电磁有功变化类型
偶然性 冲击性 周期性
频率的调整方法
原动机的有功调整方法
一次调频 二次调频 三次调频
频率变化与功率调 整量的定量关系
PG KGf PL KLf PL0 KS f PL0－PG0 K S f
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5.1.2 有功功率负荷曲线的预计
——负荷曲线的加工
实测曲线 加工后的曲线
加工原则：
实测曲线加
工前后，最
大和最小负
荷特征及曲
线下的面积
13
图5-3 负荷曲线加工
应一致。
5.1.3 有功功率电源和备用容量
有功功率电源 有功功率备用容量
备用容量、热备用与冷备用 负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用 各种备用容量的关系
图5-1 有功功率负荷的变动曲线
频率调整方法及其特点
频率的一次调整：用发电机组的调速器(第一种负荷 变动)。
频率的二次调整：用发电机组的调频器(第二种负荷 的变动)。 ——调频厂，对应潮流计算中的平衡节点
频率的三次调整：按最优化准则分配第三种有规律变 动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲 线发电。
第 5 章 有功功率和频率调整
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基本内容
有功平衡与频率变化的关系（补充） 本章主要内容及其关系 5.1 电力系统中有功功率的平衡 5.2 电力系统中有功功率的最优分配 5.3 电力系统的频率调整
2
有功平衡与频率变化的关系
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率
PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
4 有功备用容量的概念 各类机组的有功调节特性
5.1 电力系统中有功功率的平衡 ——基本概念
负荷变动的类型及其特点？ 频率调整的方法及其特点？ 负荷变动与频率调整的关系？ 什么是可供调度的系统电源容量、备用容量、
热备用和冷备用、负荷备用（事故备用、检修 备用、国民经济备用）？ 两类备用容量的关系？
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5.1 电力系统中有功功率的平衡
5.1.1 有功功率负荷的变动和调整控制 （1）有功功率负荷的变动 ——变动类型及其特点 ——综合负荷的分解 （2）有功功率和频率的调整 ——调整方法及其特点 ——任务的分配
5.1.2 有功功率负荷曲线的预计 5.1.3 有功功率电源和备用容量
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负荷变动的类型及其特点
为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统电源容量必 须大于发电负荷。 备用容量：可供调度的系统电源容量大于发电负荷的部 分。 热备用(旋转备用)：运转中的发电设备可能发的最大功 率与系统发电负荷之差。 冷备用：未运转的发电设备可能发的最大功率。检修中 的发电设备不属冷备用。发电设备从“冷状态”至投入 系统发出额定功率所需时间几分钟（水电常）或十余小 时（火电厂）。热备用越多，越有利于保证电能质量和 供电可靠性，但经济性不好。
发电机组的 PTi PGi f＝f0
有功平衡与 频率的关系
PTi PGi f
d PGi
PTi
阻力
推力
q
( 2f )
PTi PGi f
原动机惯性大，有功调节慢，无法时刻保持 与瞬变负荷及发电机功率的平衡，而只能保
发电机组 原动机＋发电机
证动态平衡，相应频率也只能保持动态稳定。
电力系统的有功平衡：发电机与负荷之间的电磁功率平衡，时刻平衡
检修备用：使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。系统 负荷季节性低落期间和节假日安排不下所有设备的大小检修时才 设置专门的检修备用。
国民经济备用：计及负荷的超计划增长而设置的备用。
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5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——各种备用容量的关系
负荷备用——热备用 事故备用——至少包括一部份热备用（可含冷备用） 检修备用（通过检查年最大负荷曲线来确定） 国民经济备用 具备了备用容量，才可能谈及备用用量在各发电设备
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5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——有功功率备用容量
负荷备用：调整系统中的短时负荷波动并担负计划外的负荷增加 而设置的备用。负荷备用设置在调频厂内,取最大负荷的2%～5%， （大系统取小值，小系统取大值。）
事故备用：使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影 响，维持系统正常供电需要的备用。取最大负荷的5%～10%，但 不得小于系统中最大机组的容量。
负荷侧管理：个别负荷大量或长时间超计划用电以致 影响系统运行质量时，由系统管理部门在远方将其部 分或全部切除的控制方式(不同于前三种)
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电力系统 中负荷变 动的幅度 愈大，周 期就愈长。
图5-2 调频任务的分配
5.1.2 有功功率负荷曲线的预测
作用：有功功率和频率三次调整的依据 方法：
（1）传统方法 （2）统计分析方法——回归分析法，时间序列分析 法等。（不讲）
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5.1.2 有功功率负荷曲线的预计 ——传统方法
收集未来若干天的预计负荷(大用电量用户)； 参照长期积累的实测数据，汇总调整用电负荷； 计入网络损耗：一般约为系统总负荷的6%～10%
不变损耗：与负荷大小无关(变压器空载损耗) 可变损耗：与负荷的平方成正比 考虑厂用电：水电厂，0.1%～1%；火电厂，5%～8%； 原子能电厂：4%～5%；相应必须考虑可投入的发电设 备和发电容量， 特别注意气象条件变化对负荷曲线的影响。 实测负荷曲线形成以后，还需要负荷曲线的加工。
第一种：变动幅度很小，周期很短，有很大的偶然 性。——偶然性的负荷变动
第二种：变动幅度较大，周期较长，冲击ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ负荷（电 炉、压延机械、电气机车） ——冲击性的负荷变动
第三种：变动幅度最大，周期最长，由生产、生活、 气象变化引起（可以预计） ——可预见的负荷变动
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综合负荷曲 线 偶然性负荷变动 冲击性负荷变动 可预见性负荷变动