ch08-1电力系统的经济调度
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n
约束条件: PGi PLD 0 i 1
n
目标函数:min F Fi (PGi )
i 1
n
拉格朗日函数: L F ( PGi PLD )
等
i 1
微
L F 0
Fi
增
PGi
PGi
PGi
率
i 1,2, n
i 1,2, n 准
则
4
校验不等约束条件
PGi min PGi PGi max
N
)2
Scr SN
k(k 1) P0 Pk
0
Scr
12 S
32
5、调整用户负荷曲线减少峰、谷差
A
RT 103
U
2 av
K 2 (Pa2v
Qa2v )(kWh)
R 103
TU
2 av
K 2 ( AP2 AQ2 )(kWh)
负荷曲线形状系数
1 K 1 2
Pmin Pmax
多费率电能表的应用
33
6、电网技术改造
• 降损改造 升压改造、变压器的更新、线路线径的增大、 路径的改变
• 自动化的改造 SCADA的四遥功能 馈线自动化 输配电能量管理
34
本章小结
• 有功负荷的最优分配
等耗量微增率准则:
F PGi
i
,
• 无功负荷的最优分配
等网损微增率准则:PL QGi
i
i 1,2, m
i 1,2, n
dWk dPH .k
t k
k tk
0
L PT .k
dFk dPT .k
t k
k tk
0
k 1,2, s
L
k
(PT.k
PH .k
PLD.k )tk
0
L
s
Wk tk
k 1
W
0
k 1,2, s
dFk dWk
dPT .k
dPH .k
k 1,2, s
等微增率准则
约束条件
10
dFk dWk
并令迭待次数 k k 1,返回第2步继续计算。
14
3、考虑线损后有功负荷最优分配
n
约束条件: PGi PLD PL 0 i 1
n
目标函数:min F Fi (PGi ) i 1 n
拉格朗日函数: L F ( PGi PLD PL ) i 1
L F (1 PL ) 0
PGi PGi
按限制要求分配负荷
21
例题分析:两发电厂联合向一个负荷供电,设发电 厂母线电压均为1.0;负荷功率PL+jQL=1.2+j0.7, 其中有功部分由两个发电厂平均分担,等效电路 如图所示,图中,Z1=0.10+j0.40;Z2=0.04+j0.08, 试确定下列情况下无功功率的最优分布。
1、不计无功功率网损时 2、计及无功功率网损时
PGimin PGi PGimax
QGimin QGi QGimax i 1,2, g
Sij 2
Pij 2
jQij 2
S2 ij max
19
§8-2 无功功率的最优分布
无功功率的最优分布包括无功负荷的最优分配和 无功补偿的最优配置。
目标函数: min PL PL (P1 , P2 , , Pn , Q1 , Q2 , Qn )
Qb (R2 R3 ) Qc R2 R1 R2 R3
S1 R1+jX1 S3 R3+jX3
b
S2 R2+jX2
c
Sb
Sc
经济功率分布:功率在环网中与电阻成反比分布。
均一网络:每段线路的R/X比值相等的网络,功率 自然分布与经济分布一致。
非均一网的经济运行:1、合理选择开环点作 开环运行;2、调整环网中比值R/X较少的线段; 3、在环网中增设加压环路电势,改善功率分 布。
枯水季节,应取较大的值。
(m3/h)
dFk dPT .k
dWk dPH .k
k
k 1,2, s
常数
H
dW dPH
γ值的选取应使给定的水 量在指定的运行期内正好 全部用完。
tg
P ( MW)
PH
12
水火电厂间有功负荷的经济分配
(1)、给定水煤换算系数初值,置迭待次数k=0; (2)、将水耗微增率乘以水煤换算系数折算成等值煤
35
dPT .k
dPH .k
k 1,2, s
等微增率准则
的物理意义:
火电厂的煤耗增量:F dF P dPT
水电厂的耗水增量:W dW P dPH
水煤换算系数:
F (t / W (m3
h) (t/m3 / h)
)
大小?
当增加相同功率P时,1立方米的水相当于吨煤。
11
值的选择:
W
丰水季节,应取较小的值;
耗量微增率; (3)、按等微增率准则在水火电厂间进行各时段的负
荷分配。 (4)、校验总耗水量W(k):
W (k) W ?
13
(5)、校验总耗水量W(k): 若W (k) W,则说明 (k)之值取的过小, 应取 k 1) (k ) ; 若W (k) W,则说明 (k)之值取的过大, 应取 k 1) (k ) ;
第8章 电力系统的经济调度
主要内容: 1、有功优化调度 2、无功优化 3、减少网损的其他技术措施
1
§8-1 电力系统的有功优化调度
一、发电设备的耗量特性 F(PG)
发电设备单位时间内能量输入和输出关系曲线。
锅炉
汽轮发电机组
(煤) -----(蒸汽)-------------(电功率)
F (t标准煤/h)
G1 Z1
~
G2 Z2
~
P1+jQ1
P2+jQ2
~
PL+jQL
22
例题分析
某35KV电力网其简化等效电路及无功潮流如图所 示,设给定总补偿容量为1200Kvar,试确定无功 补偿的最优配置(图b中没有计及各元件的等效电 抗以及变压器的励磁支路,目的是为了使计算得 到简化)
35kV 6.75
19.95
Fi
PGi i 1,2, n
有功越限的发电厂: 按其限值(上、下限)分配负荷。
QGi min QGi QGi max
Ui min Ui Ui max
5
等微增率准则的直观数学解释
PG1
PLD
F1
PG2
总
燃
料
B1 B'1
消 耗
图 两台机组并联运行
约束条件:
O
O' A' A
PG1 PG2 PLD 目标函数:
26
1、减少无功在电网中的传输
S 2R 103 P2R 103
PL U2 U2 cos2
60-70%
P2R 103 Q2R 103 U2 U2
①提高自然功率因数:
Q
Q0
(QN
Q0
)
(
P PN
)2
cos
P
P2 Q2
②无功补偿
PL
P2R 103 U2
(Q
Qc )R 103 U2
27
比重大于50%,可适当降低运行电压。
30
4、组织变压器的经济运行
单台变压器的经济运行:
PT
P0 2 Pk
j
P0 Pk
j
31
4、组织变压器的经济运行
k≥2台变压器的经济运行:
PT
PT PT
(k (k
) k 1)
P0 (k
kPk ( 1)P0
S )2 kSN (k
1)Pk
(
(k
S 1)S
(一个水电厂与一个火电厂间负荷的经济分配)
• 水电厂运行特点:指定的较短运行周期(日、月、 周)内总发电用水量为给定W∑。
• PT、F(PT)---表示火电厂的功率和耗量特性; • PH、W(PH)---表示水电厂的功率和耗量特性;
约束条件:PH (t) PT (t) PLD (t) 0
0 W (PH (t))dt W 0
m
约束条件: QGi QL QLD 0 i 1 QGimin QGi QGimax i 1,2, g
Uimin Ui Uimax i 1,2, n
20
构造拉格朗日函数:
m
L PL (P1, P2 , , Pn ,Q1,Q2 ,Qn ) ( QGi QL QLD ) i1
29
3、合理确定电力网的电压运行水平
• 变压器的铁损与电压平方成正比; • 线路和变压器绕组的损耗与电压平方成反比; • 负荷特性:消耗的功率随着电压升高而增加。 在电压允许偏一范围内: • 35kV及以上的电网:变压器铁损在总损耗中
的比重小于50%,可适当提高运行电压; • 35kV以下的电网:变压器铁损在总损耗中的
17
1、有功和无功的最优分配
g
minF Fi (PGi ) i1
等式约束
n
PGi PLi Ui U j (Gijcosij Bijsinij ) 0 j 1
n
QGi QLi Ui U j (Gij sin ij Bij cosij ) 0 j 1
18
不等约束
Uimin Ui Uimax i 1,2, n
总负荷功率
B'2 B2
min F F1 (PG1 ) F2 (PG2 )
F2
6
等微增率准则
• 负荷在机组间分配时,当它们的燃料消耗微增 率相等时,总的燃料消耗量最小。
dF1 / dPG1 dF2 / dPG2 dFn / dPGn
P349:例8-1
7
2、忽略线损时有功功率在各水、火电厂之间的最优分配
k 1
构造拉格朗日函数
s
s
s
L Fk tk (PH.k PT.k PLD.k )tk ( Wk tk W )
k 1
k 1
k 1
9
构造拉格朗日函数
s
s
s
L Fk tk (PH.k PT.k PLD.k )tk ( Wk tk W )
k 1
k 1
k 1
L PH .k
24
•网损 (线损)---在输送、分配电能的过程中,电 力网中各个元件所产生的有功功率损失和电能损 失统称为网络损耗; •发电量、供电量、售电量的关系:
供电量=发电量-厂用电量 售电量=供电量-损耗电量 •网损率(线损率) 线损率=(损耗电量/供电量)×100% 统计线损:技术线损、管理线损。 管理线损:漏抄、漏电、偷电、抄表的不同时、 电度表的误差。
无功网损 修正系数
L PL (1 QL ) 0
QGi QGi
QGi
i 1,2, m
L
m
(
i1
QGi
QL
QLD
)
0
等网损微增率准则:
PL QGi
(1
1 QL
)
PL QGi
i
QGi
i 1,2, m
ห้องสมุดไป่ตู้
大小?
不等约束的校验:
QGi min QGi QGi max
Ui min Ui Ui max
目标函数:min F
0 F (PT (t))dt
8
s
水电厂的运行周期: tk k 1
约束条件:PsH.k tk
PT .k tk
PLD.k tk
s
0
k 1,2, s
k
1
W
(
PH
.k
)tk
W
Wk
k 1
tk
W
0
s
s
目标函数:min F F (PT.k )tk Fk tk
k 1
1000kvar
2200kvar
4.07
QC1 1200kvar
QC2
23
§8-3 减少网损的其他技术措施
电力系统运行的经济性主要反映在三个方面: 1)燃料耗量(或发电费用): 以降低煤耗(or发电
费用)为目标的经济调度方法; 2)电能耗量以降低网损为目的的无功补偿、采用
高效率设备、改造网络、制定合理运行方式等。 3)厂用电
2、改善网络的功率分布
a
自然功率
S1
Z i,A2 Si
Z
S1 R1+jX1 S3 R3+jX3
b
S2 R2+jX2
c
*
*
*
Sb (Z 2
*
Z 3) Sc
*
*
Z3
Sb
Sc
Z1 Z2 Z3
自然功率与阻抗成反比分布
28
a
经济功率分布
P1.ec Q1.ec
Pb (R2 R3 ) Pc R2 R1 R2 R3
25
技术损耗(理论线损电量) • 在输送和分配电能过程中无法避免的; • 由电力网的负荷情况和供电设备参数决定; 技术线损主要包括 • 负载损耗:与电流平方成正比的变压器绕组和
输配电导线中的电能损耗; • 空载损耗:与运行电压有关的变压器铁芯、电
容器和电缆的绝缘介质损耗以及电晕损耗。 • 电晕:高压带电体表面向空气游离放电现象。
PGi
i 1,2, n
F 1 PGi 1 PL
F PGi
i
PGi
i 1,2, n
15
讨论:
PL
网损微增率:
PGi
举例说明!
网损修正系数:
i
1/(1
PL PGi
)
计及网损的等微增率准则:
F PGi
i
i 1,2, n
16
三、 电力系统最优潮流简介(OPF)
采用不同的目标函数和约束条件可以解决不同 性质和要求的问题。 • 目标函数为全系统燃料消耗量最小,最优潮流的 解可以同时是有功功率和无功功率的最优分布。 • 目标函数为全系统的有功功率网损最小,在实现 有功负荷经济分配的前提下,调节各无功电源之 间的负荷分配,使有功网损达到最小,可以解决 无功功率最优分布和电压控制问题。
F(PGi ) a i biPGi ciPG2i
tg
耗量特性曲线
P ( MW)
2
比耗量:
F/P
F (t标准煤/h)
tg
发电厂的效率:
P/F
耗量微增率:
dF / dP
越大?
耗量特性曲线
P ( MW)
PG 效率曲线和微增率曲线
3
二、有功负荷的最优分配
1、忽略线损时有功功率在各火电厂之间的最优分配