第五章电力系统有功功率和频率调整(李庚银新教材) (2)

K APB K BPA Pab K A K B
调频厂的选择
调整容量足够大；
调整速度足够快； 调整范围内的经济性能应较好； 调整时不引起系统内部或系统间联络线工作
困难。
各类型电厂在调频中的作用
①水电厂因其具有较宽的有功功率调节范围 和较快的调节速度，最适宜担当调频工作， 所以当系统中有水电厂时，一般选水电厂作 为调频厂； ②高温高压火电厂因其技术最小负荷较大 而使有功功率调节范围较窄，且高温高压火 电厂效率较高，再考虑到高温高压火电厂的 负荷增减速度不能太快，故高温高压火电厂 不宜作为调频厂；
O
A
A
PG

是发电机一次调整增发 的有功 线段 C O 是发电机二次调整增发 的有功
PG
0
f 0
f 0 f 0
f
P
PL
PO
O
O
PL 0
C
PG 0
PL
无差 调节
此时发电机的二 次调频增加的功 率等于负荷的突 增量。
B C
B
O
A
A
PG
PG
t
发电功率的调整
针对三种负荷，有功功率和频率调整大体上
也可分成一次、二次、三次调整。
一次调整也称为一次调频，针对第一种负荷
变动引起的频率变化，由发电机组的调速器 自动动作承担。一次调整希望快速和平稳。
发电功率的调整
二次调整也称为二次调频，针对第二种负荷
变动引起的频率变化，由发电机组的调频器 手动或自动动作承担。二次调频一般由AGC （Automatic Generation Control）机组承 担。（调频） 三次调整针对第三种负荷变动引起的频率变 化，也就是日常所说的安排发电计划。（包 含调峰）

PG

0
f 0
f 0 f 0
f
f
K K A B K P P K P P A LB GB B LA GA P ab K K A B
P P P P LA GA LB GB
PA PB f K A K B
以及什么时候运行。
经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输
出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
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

电力系统的有功功率平衡与频率波动 的关系
作用在发电机转子轴上的力矩
机械力矩，原动机产生的，使发电机转子加速 电磁力矩，负荷产生的，使发电机转子减速 机械力矩=电磁力矩，作用在发电机转子上的机
力矩平衡，发电机额定转速，系统额定频率。
电力系统的有功功率平衡与频率波动 的关系
转矩与功率成正比，用功率可以代替转矩。
上周一的相似，今天与昨天相似。 根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及 天气，事件等的预报值，预测负荷的形态， 曲线，最大值，最小值，平均值等等。
有功网损
不变损耗：与负荷的变化 2 P 1000 G U 无关，与电压成正比，而 0 T N 电压在一天内变化不大。 主要是变压器的空载损耗。 可变损耗：与负荷的平方 2 S 2 成正比，而负荷在一天内 P I R 2 R z U N 变化很大。主要是变压器 和线路电阻中的损耗

网络总损耗约为系统总负荷的6%~10%
厂用电
水电厂：0.1%~1%
火电厂：5%~8% 原子能电厂：4%~5%
发电负荷=综合用电负荷(预测)+网损(估算)+厂用电(估算)
厂用电率(2009年电监会报告)
全国发电厂用电率为5.69%，同比下降0.12
个百分点。
水电为0.58％ 火电为6.51％ 1997—2009年，我国厂用电率总体呈下降态势，
fGN P f f 0 N 标幺值的百分数（标幺 值乘以 100 ）： % 100 100 f P f N G N 1 K G

1 K 100 G %
综合负荷的静态频率特性
P L MW K / Hz L f P L fN K K L * L fN / P LN P f LNLeabharlann PPLPO
PO
P P (K f L 0 G 0 G K L) P P G 0 L0 K K G L K S f
O
O
C
PG 0
PL 0
PL
线段 AB 是负荷少用的有功 线段 B C
PO
B C
B
每个发电机都有调速器
电源有功功率静态频率特性
静态频率特性：指
功率 最大
在稳定运行情况下， 原动机有功功率与 系统频率之间的关 系。 功率为转矩和转速 的乘积。
频率的一次调整曲线
增 加 进 气 量
频率的二次调整曲线
发电机组原动机的静态频率特性
发电机组原动机的静态频率特性
发电机的单位调整功率 ： PG MW / Hz 有名值： K G f P f 标幺值： K G * G N K G f N / PGN PGN f 发电机的调差系数： f f0 f0 f N f 有名值： N PG PGN 0 PGN
频率调整就是使发电机的机械功率随电磁功
率的变化而变化，即发电机所发功率随负荷 的变化而变化。 因此，要研究负荷的变化规律，针对负荷的 不同变化规律，要用不同的调频手段。
三种负荷变动
P
第一种负荷变动幅度很小、周期很短 （10秒以下），随机性很强，无法预测
第二种负荷变动幅度较大、周期也 较长（ 10 秒至 3 分）。电炉、压延 机械、电气机车等冲击性负荷 第三种负荷变动幅度最大、周期也最长 （ 3 分以上），它反映了负荷的变动趋 势。这种负荷能够预测。
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)；
冷热备用须有合理比例。
电源备用容量（按用途分类）
负荷备用：适应负荷短时波动、一日内计划
外的负荷增加，一般为最大负荷的2%~5%。 事故备用：适应发电设备发生偶然事故时备 用，一为般最大负荷的5%~10%，分冷、热备 用。不小于最大机组的容量。 检修备用：满足检修需要而设的(有时不设) 备用。 国民经济备用：计及负荷超计划增长而设。
负荷的静态频率特性是负荷的自然属性，而发电机组的 静态频率特性是由于调速器实现的，
系统的频率一次调整
P
PO PO
O
A B
PL
PL 0
PL
OA OB BA B O B A B O PG K G f 发电机 增发 B A P L K L f OA P LO P LO ( K G K L ) f
f 0
问题：既然调速器进行了调节，电力系统的频率仍然下降， 如果调速器不调节，系统频率将如何呢？
P
A
PL
PL 0
PL
假设发电机组调速器不起作用， 这里没有发电机的一次调整曲 线发电机所发功率恒定，为 PO
PO
B
A
O
OA P B A P K f LO L L OA B A P K f LO L K K S L
电力系统中有功功率的最优分配（发 电计划，频率的三次调整）
电力系统经济调度：是在满足安全和一定质
量要求的条件下尽可能提高运行的经济性， 即合理地利用现有的能源和设备，以最少的 燃料消耗量（或燃料费用或运行成本），保 证对用户可靠而满意地供电。
内容
机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行，
第五章 电力系统有功功率和频率 调整
本章思路
提出 问题
分析 问题
解决 问题
本章思路
提出问题：频率是衡量电能质量的指标之一。频率 经常波动，频率的波动超过允许值时，对发电、输 电和用产生不利的影响。频率为什么经常波动？ 分析问题：频率的波动是由于作用在发电机转子上 的两个力矩不平衡引起的。（电磁力矩是制动力矩， 使发电机减速；机械力矩是驱动力矩，使发电机加 速） 解决问题：调整作用在发电机转子上的机械力矩， 使两个力矩平衡，则频率在允许范围内。

各类型电厂在调频中的作用
③中温中压火电厂较高温高压火电厂的负荷调节范 围宽，故当系统中没有水电厂，或者有水电厂而在 丰水季节，从电力系统运行的经济性出发，可以采 用中温中压火电厂作为调频厂； ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。 ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
热备用：运转中的发电设备可能发的最大功
率与发电负荷之差(旋转备用)；
统频率下降；
调整：增加进气量或进水量，进而增加作用在发
电机转子上的机械功率。机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。