第九章--现代电力系统的运行

第三种变动幅度最大，周期也最长. 该种
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负荷基本可以预计。
这一种是由于生产、生活、气象等
0
变化引起的负荷变动 t
▪ 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
备用容量:
1.按作用形式分
负荷备用(2-5%PLmax) 事故备用(5-10% PLmax或系统中
最一台单机容量）
检修备用(可能不安排) 国民经济发展备用(3-5%PLmax ）
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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
2、按存在形式分为 备)
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)
二、电力系统有功功率的分配
（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
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(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
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（二）有功功率电源的最优组合
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各类发电厂组合顺序示意图
负荷
枯水季节:
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。
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▪ 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。
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三、电力系统的频率调整 1、频率调整的必要性
• 所有用电设备都是按系统额定频率设计的,电力系 统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都 会产生不利影响;
P L a 0 P L N a 1 P L( N f f N ) a 2 P L( N f f N ) 2 a n P L( N f f N ) n
式中f N—额定频率 P—L 系统频率为f时,整个系统的有功负荷 PL—N 系统频率为额定值 时f，N 整个系统的有功
负荷 a0,a1,.—..a为n 上述各类负荷占 的P比LN 例系数
显然,电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的 转速。
▪ wk.baidu.com力系统负荷的调节效应 1）当系统频率变化时,整个系统的有功负荷也要
随着改变，即
PL F(f)
这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的 功率—频率特性，是负荷的静态频率特性，也 称作负荷的调节效应。
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负荷的功率—频率特性一般可表示为
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衡量运行经济性的主要指标 为:比耗量和线损率
一、电力系统的有功功率平衡 4
1.有功功率负荷变动及其调整
据此图,负荷可以分为三种 : P
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变动有很大的偶然性
PΣ
第一种变动幅度很小,周期又很短。
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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
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第二种变动幅度较大,周期也较长.
中温中压火电厂
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蓄能 发电
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
水电厂和热电厂的强迫功率
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4 8 12 16 20 24
洪水季节:
负荷
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水电厂可调功率 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
无调节水电厂和其迫率
04
8 12 16 20 24
发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。
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2、有功功率电源和备用容量
有功功率的平衡 ：
n
n
PGi PLi P
i1
i1
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总装机容量: 所有发电机的额定容量之和 有功电源容量：系统中可投入发电设备的总容量之和 备用容量： 系统的电源容量大于发电负荷的部分
为保证供电可靠性和电能质量、以及有功功率的经济分配,发电厂必 须有足够的备用容量。一般要求备用容量达最大发电负荷的15%~30%
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3、电力系统的频率特性
❖电源有功功率的静态频率特性
电源有功功率静态频率特性:发电机组的原 动机机械功率与角速度或频率的关系：
无调速系统时：Pm=C1ω－C2ω2=C1f－C2f 2
• 频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面 积停电;
• 因此必须保持频率在额定值上下，且偏移不超过 一定范围。
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2、调频方法
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1)并列运行的每一台发电机组的转速与系统频率的关系
为:
f pn
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式中 P——发电机组转子极对数
n ——发电机组的转数（r/min）
f——电力系统频率（Hz）
第九章 现代电力系统的运行
第一节 电力系统有功功率与频率的调整 第二节 电力系统无功功率与电压的调整* 第三节 电力网运行的经济性 第四节 电力系统运行的稳定性
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第一节 电力系统有功功率与频率的调整
一、电力系统的有功功率平衡 二、电力系统有功功率的分配 三、电力系统 的频率调整
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(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。
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