电力系统分析基础(第五章)n

热 负荷备用 备 用 部分事故备用
冷 检修备用 备 部分事故备用 用 国民经济备用
只有拥有适当的备用容量才能进行最优分配及频率调整
第二节 目标函数与机组耗量特性
经济运行的目的——机组分摊负荷，使总的能源消耗最低 数学最优问题——目标函数求极值问题 机组耗量特性——机组效率的体现 等微增率准则——经济运行的依据
i 1
i 1
不等约束条件： PGiminPGiPGimax
QGiminQGiQGimax
目标函数：
n
F Fi(PG)i i1
t/h
思路：建立新的不受约束的目标函数——拉格朗日函数
n
n
n
L F ( P h P G ) i F i( P G ) i ( P h P G )i
i 1
i 1
i 1
第 特点：幅值很大、变化缓慢 三
种 原因：生产、生活及气象等
负
条件引起
荷 调整：经济分配
第一节 概述
四、有功功率电源及备用容量 系统有功功率平衡： PG = PL + P
总装机容量：所有发电机的额定 容量之和
系统电源容量：可投入发电设备 的可发功率之和
系统备用容量：系统电源容量大 于发电负荷部分，一般占 最大发电负荷的15%--20%
第一节 概述
三、有功功率负荷的变化及其调整
负荷变化 频率变化
负荷性质 调频方式
负荷分解：P=P1+P2+P3
幅值小
第 一
特点
频率高 周期短
种 负 原因 荷
小负荷 小操作
调整：一次调频(调速器)
第一节 概述
第 特点：幅值较大、频率较低 二 种 原因：冲击性、间歇性负荷 负 荷 调整：二次调频(调频器)
第一节 概述
电能质量
频率—频率调整，允许+0.2HZ+0.5HZ 电压—电压控制，允许+5% 波形—抑制谐波
一、电力系统频率变化的影响
异步电机—转速与频率有关，出残次品 对用户 频率降低—机床传动出力降低
电子仪器的准确性受影响
对电厂 异步电机(给水泵、风机)—出力与频率降低、停转 汽轮机低压叶片共振、断裂
和系统 电机与变压器励磁电流增大—无功损耗增大电压降低
第一节 概述
二、电力系统频率与有功功率紧密相关
频率—由发电机转速决定 转速与其轴上的转矩平衡有关 稳态时：MT= ME，f=0
MT：原动机输入机械转矩 ME：发电机输出电磁转矩
负荷变化
MT：由于惯性大变化慢 ME：有功负荷变化快
产生瞬时不平衡
转矩不平衡 发电机转速变化 频率变化(+0.2HZ+0.5HZ)
i1
j1
不等约束条件——功率限制: PGiminPGiPGimax QGiminQGiQGimax
目标函数——燃料损耗
n
F Fi(PG)i t/h i1
第二节 目标函数与机组耗量特性
二、发电机组的耗量特性
发电机组在单位时间内消耗的能源与发出的有功功率 的关系——耗量特性
第二节 目标函数与机组耗量特性
PGi
分配发电功率
第二节 目标函数与机组耗量特性
物理意义：只有B1，B2两点的切 线平行时，两点间的距离 最短，及微增率相等时， 总消耗最小
1、如两台
dF1 dF2 dPG1 dPG2
则应增加PG1—等量降低PG2
F 1d1F P G 1 F2d2 F P G 2
dG P 1
dG P 2
增加的燃料消耗小于减少的燃料消耗，总的在降
电力系统分析基础(第五章)n
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电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（五）
任建文
North China Electric Power University
第五章 电力系统的有功率和频率调整
第一节 概述
最大发电负荷：PM = PLmax + Pmax
总 装
备 用
负荷备用（2%--5%）—负荷波动、计划外负荷 事故备用（5%--10%）—不影响供电，不少于一
机容
台最大机组的容量
容 量 检修备用（4%--5%）—适时安排
量
国民经济备用（3%--5%）—超产及新负荷出现
一般总备用—（15%--20%） PM
第二节 目标函数与机组耗量特性
2、数值解法
例：两台机组
F130.3PG10.00P2 G 21 F250.3PG2 0.00P3 G 22
两台机组PGimax=100MW,PGimin=20MW;Ph=150MW,试求最优分配
解： 若按
1 dF1 0.3 0.004PG1
dPG1
2 dF2 0.3 0.006PG2
一、目标函数和约束条件
在满足 h(x,u,d)0（等约束条件） g(x,u,d)0（不等约束条件）
的限制下，使目标函数 FF(x,u,d)达到最小值
X —状态变量， u—控制变量， d —扰动变量
第二节 目标函数与机组耗量特性
应用于电力系统——经济运行 等约束条件——功率平衡:
n
m
PGi PLjP
本章主要内容： 1.概述：频率变化的影响及和有功功率的关系 2.目标函数与机组耗量特性：最优分配的模型 3.有功功率的最优分配
各类发电厂的运行特点和合理组合 不计网损时水、火电厂间的经济功率分配 计网及损时各发电厂间的经济功率分配
4.电力系统负荷及电源的频率静态特性 5.电力系统的频率调整
频率的一、二次调整 互联系统的频率调整
第二节 目标函数与机组耗量特性
燃料最省 求L函数的极小值
n
(Ph PGi)
L F
i1
0
使L函数极小的必要条件是
PGi PGi
PG i
L Ph n PGi 0
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i1
从而
Fi 0Fi
PGi
PGi
n
Ph PGi
i1
(i1,2,n)
结论
耗量曲线是上凹曲线，存在极小值
按各机组等微增率
Fi
比耗量：i Fi tg 直线的斜率
Gi
微增率：i Fi
Gi
切线的斜率
值越小，效率越高
与PG的关系可用耗量微增率曲线表示 一般 iI 当i=i时 i最小
第二节 目标函数与机组耗量特性
三、等耗量微增率准则
假设：发电厂内多台机组并列向负荷供电（Ph)
n
n
等约束条件：
P G i P h P G i P h0
dPG2
1=2
PG1=90MW
Ph = PG1+ PG2
PG2=60MW
第二节 目标函数与机组耗量特性
3、图形解法
（1）作综合微增率曲线 （2）某一台功率越限时，取极限值
第三节电力系统有功功率的最优分配
一、各类发电厂的运行特点和合理组合 1、各类发电厂的特点