第九章 负荷控制和管理系统

削峰（ 削峰（Peal Clipping）
策略性节电（ 策略性节电（ Strategic Conservation）
DSM
填谷（ 填谷（Vallcy Filling） 策略性负荷增长（ 策略性负荷增长（ Strategic Load Growth）
移峰填谷（ 移峰填谷（ Load Shifting） DSM负荷管理的目标 图9-1 DSM负荷管理的目标
日平均 负荷
最大 负荷
定点负荷率：定义为一日内的平均负荷与所考核时 段内的最大负荷之比。
• (2)最小负荷率：它是测计时段内负荷曲线中最小功率与 (2)最小负荷率： 最小负荷率 最大功率的比值。 最大功率的比值。 • (3)最大负荷利用小时：假定测计时段内电压和功率因数 (3)最大负荷利用小时 最大负荷利用小时： 都保持不变，在时段Tmax Tmax内 都保持不变，在时段Tmax内，某元件在变化电流下所通过 的电能等于在最大电流下持续时间Tmax通过的电能， Tmax通过的电能 的电能等于在最大电流下持续时间Tmax通过的电能，则称 Tmax为最大负荷利用小时 为最大负荷利用小时。 Tmax为最大负荷利用小时。 • (4)年最大负荷利用率δ：年最大负荷利用率等于该年最 (4)年最大负荷利用率 年最大负荷利用率δ 大负荷利用小时除以全年小时数，即δ=Tmax／8760。 大负荷利用小时除以全年小时数， δ=Tmax／8760。
第九章 负荷控制和管理系统
第一节 概述
• 电力负荷控制( Control)是对用户的用电负荷进行 电力负荷控制(Load Control)是对用户的用电负荷进行 控制的技术措施。可简称为负荷控制或负控技术。 控制的技术措施。可简称为负荷控制或负控技术。
电力负荷控制的发展
• 20世纪20年代初，电力负荷控制装置由英国开始应用 20世纪20年代初 世纪20年代初， • 20世纪30年代，英国、法国、德国等先后研制出多种类型 20世纪30年代 英国、法国、 世纪30年代， 的电力负荷控制装置。 的电力负荷控制装置。 • 70年代,随着电子技术的发展和计算机的广泛应用，电力 70年代 随着电子技术的发展和计算机的广泛应用， 年代, 负荷控制由分散型向集中型发展。 负荷控制由分散型向集中型发展。 • 我国20世纪80年代出现了电力负荷控制系统 我国20世纪80 20世纪80年代出现了电力负荷控制系统 • 90年代中后期，负荷控制系统功能已经得到扩充，成为一 90年代中后期 负荷控制系统功能已经得到扩充， 年代中后期， 个实时综合管理系统——负荷管理系统LM ——负荷管理系统LM（ 个实时综合管理系统——负荷管理系统LM（Load Management）。 Management）。 • 为了发挥用户在负荷管理方面的积极作用，又出现了一种 为了发挥用户在负荷管理方面的积极作用， 新的管理方式——需求侧管理DSM ——需求侧管理DSM（ 新的管理方式——需求侧管理DSM（Demand Side Management）。 Management）。
根据用电区域、供电电压， 根据用电区域、供电电压，将 一天分成若干个时段， 一天分成若干个时段，每个时 实时电价在每个时段的电价是根据当 规定一个标准功率因数值后， 规定一个标准功率因数值后，用户的 kWh 这种电价是以用户安装的电能计量表 也叫分块电价是把用户每月使用的电 定时电价又称间断供电电价。 电价包含kW kVA等表征负荷容量的收费以及 kW或 等表征负荷容量的收费以及kWh 定时电价又称间断供电电价。这种办法明确 段的电价固定，但却不同、 电价包含kW或kVA等表征负荷容量的收费以及 段的电价固定，但却不同、 时记录到的系统负荷需求实时决定的。 时记录到的系统负荷需求实时决定的。 。 示出的实际千瓦时数为计费依据。 示出的实际千瓦时数为计费依据 功率因数值如高于规定值， 量分成若干梯级， 功率因数值如高于规定值，减少基本 ，。 量分成若干梯级 大小取决于该时段的系统负 收费两部分。用户应付的电费是两部分之和。 规定用户用电时间一般在电力系统的低谷时 各级之间电价不同。 收费两部分。用户应付的电费是两部分之和 各级之间电价不同。 荷曲线的电价体系。 荷曲线的电价体系。
柔性负荷（ 柔性负荷（ Flexible Load Shapping）
第二节 负荷管理的基本概念
• 一、负荷 • 电力系统的负荷就是系统中各个用电设备消耗功率的总和 。
负荷分类
按物理 性能分
按电能的 生产过程分
按性质分
按重要性及 可靠性分
按用电时间分
有 功 负 荷
无 功 负 荷
发 电 负 荷
供 电 负 荷
(二)用户可控负荷周期控制
• 这是对用户可控负荷 ( 空调 、 热水器 、 储热系 这是对用户可控负荷( 空调、 热水器、 冷藏库、 冷热水泵等) 统 、 冷藏库 、 冷热水泵等 ) 最灵活而又有效的 一种负荷控制方式。 一种负荷控制方式。 • 实现方法：采用可寻址的智能电能表 Meter)， AIM(Addressable Intelligent Meter)， 也可 称为是一种特殊功能的现场FTU FTU。 称为是一种特殊功能的现场 FTU。 这种可以双 向通信的现场FTU 可按址进行远方读表。 FTU， 向通信的现场 FTU， 可按址进行远方读表 。 也 可以成组接收命令。 可以成组接收命令。根据电能累加寄存器记录 的峰、 的峰、平、谷不同时段内被控和未控的电能数 来控制负荷， 来控制负荷，当负荷超过预定的过负荷值时启 动。
实现负荷管理的目的
• 为了解决电力供求之间的固有矛盾，提高电网的经济运行 为了解决电力供求之间的固有矛盾， 指标，保障电网的安全运行。 指标，保障电网的安全运行。
需方管理概念
• 运用市场模式、强调利益、满足需求原则，引导用户改变 运用市场模式、强调利益、满足需求原则， 用电方式、用电时间、合理消费、多用低谷电和季节电、 用电方式、用电时间、合理消费、多用低谷电和季节电、 多采用高效率设备。 多采用高效率设备。
需方管理的主要内容
削峰
填谷
转移负荷
战略性 压负荷
战略性 增负荷
形成 灵活负荷
如果电力公司拥有充裕的运行费用低的设备容量时，修改季 是通过对负荷的直接控制或利用可间断用电的电价等措施， 如果电力公司拥有充裕的运行费用低的设备容量时， ，能降 是通过对负荷的直接控制或利用可间断用电的电价等措施， 是鼓励用户提高用电效率，促进余热发电和其他技术， 将分时电价制、大型用电设备的轮用和储热方案等结合起来 是鼓励用户提高用电效率，促进余热发电和其他技术 将分时电价制、 部分用户愿意放弃供电质量和可靠性来换取减少供电费用或 应用电气新工艺取得可控制的负荷增长 节性或峰外用电的电价和鼓励采用新工艺， 减少高峰需量，从而减少最不经济发电设备的运行， 低整个用电时期的负荷需求量， 得到其他奖励。例如。预定需量供电， 节性或峰外用电的电价和鼓励采用新工艺，能增加峰外时间 减少高峰需量，从而减少最不经济发电设备的运行，推迟新 低整个用电时期的负荷需求量，从而推迟对新容量的需求并 得到其他奖励。例如。预定需量供电，当电力公司根据协议 应用 的高峰容量，以达到降低电力公司的费用。 的用电。 的高峰容量，以达到降低电力公司的费用。 的用电。 要求将需量限制到预定水平时， 降低平均燃料费用。 要求将需量限制到预定水平时，允许用户在一系列减负荷办 降低平均燃料费用。 法中自由选择一种。 法中自由选择一种。
3．负荷曲线的主要特性指标
• （1）负荷率：电网负荷率一般指的是日负荷率，用一昼 负荷率：电网负荷率一般指的是日负荷率， 夜内系统的平均负荷与最大负荷之比表示， 夜内系统的平均负荷与最大负荷之比表示，其中平均负荷 由日电量除以24 后得出。 24h 由日电量除以24h后得出。
负荷率
Pav 100% γ = Pmax
四、负荷管理系统的主要功能
• • • • 1．远方抄表及自动计费功能 2．科学的防窃电功能 3．负荷预测功能 4．线损计算功能
第三节 负荷控制系统
(一)降压减负荷 已知： 可见电压的变化对负荷影响较大 电压的变化对负荷影响较大。 已知：P=U2/R ；可见电压的变化对负荷影响较大。 电网正常运行状态下允许电压在额定值的一定范围内 下允许电压在额定值的一定范围内( 电网正常运行状态下允许电压在额定值的一定范围内( 10％ 变化，这就为在系统高峰负荷期间， 如10％)变化，这就为在系统高峰负荷期间，通过暂时 降低有关线路电压来减轻系统的总负荷提供了可能。 降低有关线路电压来减轻系统的总负荷提供了可能。 • 实现方法：在馈电线路的末端，安装一个称为线路电 实现方法：在馈电线路的末端， 压传送器LVT(Line Transducer)的现场FTU， 的现场FTU 压传送器LVT(Line Voltage Transducer)的现场FTU， 用以监视降压减负荷期间该点的电压， 用以监视降压减负荷期间该点的电压，使之不低于容 许的最小值。此外，线路电压调整器VRC(Voltage 许的最小值。此外，线路电压调整器VRC(Voltage Controller)接收控制中心发出的控制信号 Reduction Controller)接收控制中心发出的控制信号 控制线路电压调整器的输入分接头动作。 ，控制线路电压调整器的输入分接头动作。 • • •
三、负荷管理下的多种电价
负荷管理下的多种电价
峰谷 分时 分季 电价
实时 电价
单一 电价
梯级制 电价
二分 电价
功率 因数 电价
定时 电价
间内，也就是每天的22时到次日8 22时到次日 间内，也就是每天的22时到次日 电费；如低于规定值、分季电价实例 8时，其它时 ，增收基本电费。 电费；如低于规定值，增收基本电费。 峰谷分时、 图9-4 峰谷分时 间禁止用电。 间禁止用电。
5．最大需求
• 指一个电气设备或系统在给定期限(如1月或1年)内， 指一个电气设备或系统在给定期限( 月或1 来计算最大需求 需求最小 需求最大 15min 30min或60min需求的最大值。 min、 min需求的最大值 15min、30min或60min需求的最大值。
通常使用30min 按15min计算的 60min 30 通常使用30min 60min 15min计算的
4．15min/30min/60min需求
• 15min/30min/60min需求：指一个电气设备或系统在15min 15min/30min/60min需求：指一个电气设备或系统在15min min/30min/60min需求 15 30min或60min内的需求或负荷的平均值。 min内的需求或负荷的平均值 、30min或60min内的需求或负荷的平均值。 • 在分时计价的系统中，电力是以15min、30min或60min的 在分时计价的系统中，电力是以15min、30min或60min 15min min的 需求为参考进行定的。 需求为参考进行定的。
图9—3最大需求随时间段长度变化 3
二、调整负荷的意义
（1）缓解供电紧张，减轻电网压力，减少拉闸限电。 缓解供电紧张，减轻电网压力，减少拉闸限电。 防止周波、电压降低，保证电网安全。 （2）防止周波、电压降低，保证电网安全。 （3）通过调荷，挖掘设备潜力，可减少或不增容，节省 通过调荷，挖掘设备潜力，可减少或不增容， 设备投资。 设备投资。 • （4）降低线损，节约用电。 降低线损，节约用电。 • • •
负荷曲线中的最大值称 为日最大负荷P 为日最大负荷Pmax
负荷曲线中的最小值称 为日最小负荷P 为日最小负荷Pmin
（a）折线形日负荷曲线 图9—2电力系统日负荷曲线 2
（b）阶梯形日负荷曲线
电力系统日负荷曲线，描述了一天24小时负荷的变化情况． 电力系统日负荷曲线，描述了一天24小时负荷的变化情况． 24小时负荷的变化情况
用 电 负 荷
单 相 负 荷
三 相 负 荷
不 平 衡 负 荷
冲 击 性 负 荷
畸 变 性 负 荷
一 级 负 荷
二 级 负 荷
三 级 负 荷
年 负 荷
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季 负 荷
月 负 荷
日 负 荷
时 负 荷
分 负 荷
• 2．负荷曲线 • 实际的系统负荷是随时间变化的，反映负荷随时间变化规 实际的系统负荷是随时间变化的， 律的曲线，称为负荷曲线。 律的曲线，称为负荷曲线。 • 按负荷种类分：有功负荷曲线、无功负荷曲线； 按负荷种类分：有功负荷曲线、无功负荷曲线； • 按时间长短分：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线； 按时间长短分：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线； • 按计量地点分：个别用户负荷曲线、电力线路负荷曲线、 按计量地点分：个别用户负荷曲线、电力线路负荷曲线、 变电所负荷曲线、发电厂乃至整个地区、 变电所负荷曲线、发电厂乃至整个地区、整个系统的负荷 曲线。将上述三种特征按需组合， 曲线。将上述三种特征按需组合，就确定了某一种特定的 负荷曲线。 负荷曲线。