第六章电力系统的经济运行

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据。
Pmax
Pmin
有功日负荷曲线
阶梯形有功日负荷曲线
有功日负荷曲线
➢日负荷曲线的最大值称为日最大负荷(峰荷) ➢最小值称为日最小负荷(谷荷)
日负荷曲线下的面积就是负荷一天所消耗的电能。即:
24
w 0 Pdt
日平均负荷为
Pav
w 24
1 24
24
Pdt
0
负荷率反映负荷曲线的起伏情况:
Pav
P ——称为网损微增率。 PGi
例6.1:同一发电厂内两套发电设备共同供电, 它们的耗量特
性及有功功率上下限分别为
F1=2.5+0.25PG1+0.0014PG12(t/h)
20MW PG1 100MW
F2=5.0+0.18PG2+0.0018PG22(t/h)
20MW PG2 100MW
6.3电力网中的电能损耗 6.3.1电力网电能损耗和网损率 6.3.2电力网中电能损耗的计算方法
6.3.1电力网电能损耗和网损率
在给定的时间(日、月、季或年)内,系统中所有发电厂 的总发电量同厂用电量之差,称为供电量。
所有送电、变电和配电环节损耗的电量,称为电力网的损耗 电量。简称网损。 在同一时间内,电力网损耗电量占供电量的百分比,称为 电力网的网损率,即
负荷,然后再对其余的发电厂分配剩下的负荷功率。
计及网损
按计及有功功率网损时的等微增率准则进行分配。
dFi (PGi ) dPGi
(1
1 P)
dFi (PGi dPGi
)
i
PGi
11 22 .......nn (i 1,2,......, n)(6.12)
式中,
i ——称为网损修正系数,
网损率=电力网损耗电量 供电量
100%
网损率是衡量电力 系统运行经济性的 一项重要指标。
6.3.2电力网中电能损耗的计算方法
电力网中功率损耗:
➢ 线路 • 有功功率损耗:3*I2RWL • 无功功率损耗:3*I2XWL(电抗),-(BU2)/2(电纳)
➢ 变压器 • 有功功率损耗 铁损:△P0(空载损耗) 铜损:3*I2R • 无功功率损耗 固定损耗:△Q0=I%*SNT/100 变动损耗: 3*I2XT 各个损耗公式参考教材P43、P84
农业用电
1000~1500
6.2 电力系统有功功率负荷的经济分配
6.2.1 发电机组的耗量特性 6.2.2 等微增率准则 6.2.3 火电厂间有功功率负荷的经济分配 6.2.4 计及网损时水、火电厂间有功功率
负荷的经济分配
6.2.1 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 称为机组的耗量特性,耗量特性常以曲线表示。
QGi min QGi QGi max
Ui min Ui Ui max
有功功率值越限时,按其限值(上限或下限)分配负 荷,剩余功率在其他机组间重新按等微增率准则分配
计及网损
n
等式约束条件
PGi P PLD 0
i 1
n
n
拉格朗日函数 L Fi (PGi ) ( PGi P PLD )
PSj
火电厂的网 损微增率
水电厂的 承担负荷
水电厂的网 损微增率
例6.2系统中有水、火电厂各一个,并联运行,火电厂的燃料消耗特性同 水电厂的耗水量特性为
F 3 PH 0.002PH2 (T s) W 3 PS 0.002PS2 (m3 s)
设水电厂给定的日用水量, WT 107 m3 ,系统的日负荷曲线为
式中:
W
( S1 Ua
)2
R1
1
( S2 Ub
)
2
R2
2
( S3 Uc
)2
R3
3
S1、S2、S3 分别为线路各段的最大负荷功率;
目标函数就是总耗量最少
目标函数 F F1(PG1) F2 (PG2 )
等式约束条件 PG1 PG2 PLD
用拉格朗日乘数法求解 建立拉格朗日函数
L F (PG1 PG2 PLD )
F1(PG1) F2 (PG2 ) (PG1 PG2 PLD )
取极值的必要条件条件 1
L 0, L 0
负荷曲线的分类: ➢ 按负荷种类分为有功功率负荷和无功功率负
荷曲线; ➢ 按时间长短可分为日负荷和年负荷曲线;
➢ 按描述的负荷范围可分为用户的负荷、地区 的负荷以及电力系统的负荷曲线。
有功日负荷曲线
是安排日发电 表明电力负荷在一天24小计时划内,随确时定间各的变化情况
发电厂任务,确 定系统运行方 式等的重要依
叫最大功率损耗时间,
• 其意义为:线路中输送的功率一
直为最大负荷功率 Smax ,在
小时内的电能损耗恰等于线路全 年的实际电能损耗。
最大功率损耗时间 的意义
表6.2最大负荷利用小时Tmax 与最大负荷损耗时间 的关系
Tmax
(h/年)
2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000
线路向一个集中负荷供电.
设如果面积 S0abc 与一矩形
面积相等,并令矩形的高
等于
S
2 max
,则矩形的底用
表示,电能损耗可表示

W R 103
8760 ( S )2 dt
S2 max
R 103
最大功率损耗时间
的意义
0U
U2
U
P2 max
2 cos2
R
103
Pmax
103 (kwh)
• 称为最大负荷损耗时间,也
第6章 电力系统的经济运行
6.1 电力系统负荷和负荷曲线 6.2 电力系统有功功率负荷的经济分配 6.3 电力网中的电能损耗 6.4 降低电力网电能损耗的措施 小结
本章提示 电力系统常用负荷曲线的意义; 等微增率准则; 最大负荷损耗时间法计算电力网的电能损耗; 常用的降低网损措施。
6.1 电力系统的负荷和负荷曲线 6.1.1 负荷分类 6.1.2 负荷曲线
i 1
i 1
极值条件
L Fi (PGi ) (1 P ) 0
PGi
PGi
PGi
dFi (PGi ) dPGi
(1
1 P )
dFi (PGi dPGi
)
i
PGi
网损修正系数
网损微增率
11 22 nn
6.2.3 火电厂间有功功率负荷的经济分配(小结

不计网损
• 首先按多个火电厂间有功功率负荷经济分配的等微增率准则进行分 配。
输电线路和变压器中的电能损耗可分为两部分: 电能损耗=有功功率损耗*时间 变动的电能损耗:在元件电阻上产生的电能损耗,这部分 损耗与通过元件的功率有关
变动的电能损耗的计算,通常有两 种常用的方法,即最大负荷损耗时 间法和等值功率法。
固定的电能损耗:与施加于元件的电压有关的变压器铁芯 损耗和线路 产生电晕消耗的电量,如忽略电压变化对铁芯 损耗的影响,忽略电晕消耗的电量,这部分损耗可看作是 固定的。
PG1
PG 2
dF1 ( PG1 ) dPG1
dF2 (PG2 )
0
0
dPG 2
2
1 2
等微增率准则
6.2.3 火电厂间有功功率负荷的经济分配
不计网损 多个火电厂之间有功功率负荷经济分配的等微增率准则
dFi (PGi ) (i 1,3.......,n)
dPGi
不等式约束条件 PGi min PGi PGi max
Pmax
负荷率小表明负荷曲线起伏 大,发电机的利用率较差
有功年最大负荷曲线
把一年内每月(或每日)的最大负荷抽取出来绘成曲线,称 为年最大负荷曲线
这条曲线主要用来安 排发电设备的检修计 划,同时也为制订发 电机组或发电厂的扩 建计划提供依据。
图6.3有功年最大负荷曲线
6.1.2 负荷曲线
年持续负荷曲线 按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序而绘制的。
最大负荷损耗时间法
线路向一个集中负荷供电.
一段时间t内,线路电阻中的电能损耗为
W t pdt 3R 103 t I 2dt R 103 t ( S )2 dt(KW h)
0
0
0U
式中,S的单位为kVA,U的单位为kV。
若时间 t 24h, 则 W 为一天的电能损耗; 若 t 8760h, 则W 为全年的电能损耗。
负荷按电能可分为:
综合用电负荷:指工业、农业、交通运输、市政生 活等各方面消耗的功率之和。
供电负荷:电力系统的综合用电负荷加上网损,即 发电厂供出的负荷,称为电力系统的供电负荷。
发电负荷:供电负荷再加上发电厂厂用电就是发电 机应发出的功率,称为发电负荷。
6.1.2 负荷曲线
负荷曲线:表示电力系统的负荷随时间变化的规 律的曲线。
0.95
800 1100 1400 1800 2200 2700 3200 3750 4350 5000 5700 6500 7300
1
700 950 1250 1000 2000 2500 3000 3600 4200 4850 5600 6400 7250
线路上有几个集中负荷时 线路总的电能损耗等于各线段电能损耗之和,即
8760
Pdt
0
不同性质的用户、不同的生产班次,Tmax 值不同,根据电力系 统的运行经验,各类负荷的的 Tmax 数值有一个大致的范围,如
表所示。
各类用户的最大负荷利用小时数
负荷类型 照明及生活用电
Tmax h
2000~3000
一班制企业
1500~2200

二班制企业
3000~4500
三班制企业
6000~7000
火电机组的耗量特性
水电机组的耗量特性
耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比,即输入与输 出之比称为比耗量。
uF P 耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的耗量微增率
dF dp
火电机组的耗量特性
耗量微增率曲线
6.2.2 等微增率准则(重点)
两台机组为例 有功负荷最优分配的目的:在供应同样大小负荷有 功功率的前提下,单位时间内消耗的能源最少。
6.1.1 负荷分类 负荷定义
电力系统的负荷是指电力系统所有用电设备
消耗功率的总和(电力系统的综合用电负荷)。
负荷分类 按物理性能划分
有功负荷:指电能转换为其他能量, 并在用电设备中真实消耗掉的能量; 如照明设备等;
无功负荷:在电能输送和转换过程中, 需要建立磁场而消耗的动能,它仅完 成电磁能量的相互转换,并不做功; 如电动机、变压器和整流装置等。
试求:当PLD=100MW时,负荷的最优分配方案。
6.2.4 计及网损时水、火电厂间有功功率负荷的经济分配
计及网损时,水、火电厂有功功率负荷经济分配的条件, 协调方程式为:
火电厂的 耗量特性
拉格朗日 常数
水电厂的 耗量特性
火电厂的 承担负荷
dFi dPHi
1
1 P
j
dW j dPsj
1
1 P
PHi
0~8时
负荷为450MW
8~18时 负荷为850MW
18~24时 负荷为450MW
求火电厂容量为800MW,水电厂容量为500WM时,在给定的日用水量 条件下,水、火电厂的经济功率分配。(忽略网损)
《节能发电调度办法(试行)》(国办发〔2007〕53号) 各类发电机组按以下顺序确定序位: 1.无调节能力的风能、太阳能、海洋能、水能等可再生能源 发电机组; 2.有调节能力的水能、生物质能、地热能等可再生能源发电 机组和满足环保要求的垃圾发电机组; 3.核能发电机组; 4.按“以热定电”方式运行的燃煤热电联产机组,余热、余 气、余压、煤矸石、洗中煤、煤层气等资源综合利用发电机 组; 5.天然气、煤气化发电机组; 6.其他燃煤发电机组,包括未带热负荷的热电联产机组; 7.燃油发电机组。
年持续负荷曲线包围 的面积,即为负荷全年 的耗电量,为:
8760
w 0 Pdt
图6.4年持续负荷曲线
年持续负荷曲线
如果负荷始终等于最大值, 经过Tmax 小时后所消耗的电能 恰好等于全年的实际耗电量, 则称Tmax 为最大负荷使用时间 ,也叫最大负荷利用小时数。
Tmax
w Pmax
1 Pmax
dFi (PGi ) (i 1,3.......,n)
dPGi
• 然后再按下边的不等式约束条件进行校验,即:
PGi min PGi PGi max QGi min QGi QGi max U i min U i U i max
(6.8) (6.9) (6.10)
• 对于有功功率值越限的发电厂,可按其限值(上限或下限)分配
0.8
1500 1700 2000 2350 2750 3200 3600 4100 4650 5250 5950 6650 7400
cos
0.85
0.9
(h/年)
1200 1500 1800 2150 2600 3000 3500 4000 4600 5200 5900 6000 7350
1000 1250 1600 2000 2400 2900 3400 3950 4300 5100 5800 6550 7350
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