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第五章电力系统有功功率与频率的调整
电力系统中负荷随时间不断变化,必须调整发电机的出力,使之与负荷的有功功率平衡,并同时调整系统的频率,使之尽量保持不变。
负荷无功的的变化则要求发电机和其他无功补偿设备的运行情况作相应调整,使之满足负荷无功需求的同时,保证合格的供电电压质量。
在分配和调整各个发电机的功率时,需要考虑它们和线路、变压器等设备的容量限制和其他条件,以保证设备和系统运行的安全性。
电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关,对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。以上各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。
衡量电能质量的指标:频率、电压、波形;分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示;
衡量经济性的主要指标:比耗量和线损率(或网损率), 比耗量指生产单位电能所需消耗的一次能源。
第一节 有功平衡和频率调整
1.电力系统频率变化的影响
对用户的影响
(1)异步电机转速:纺织工业、造纸工业
(2)异步电机功率下降
(3)电子设备的准确度
对发电厂和电力系统的影响
(1)对发电厂厂用机械设备运行的影响
(2)对汽轮机叶片的影响
(3)对异步电机及变压器励磁的影响,增加无
功消耗。
2 频率与有功平衡的关系
转矩平衡与功率平衡
转矩不平衡时,转子转
速变化,引起频率变化
保持频率恒定不变是十分困难的 !
有功功率负荷的变化及其调整
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成:
(1)变动周期小于10s,变化幅度小:小操作、线路摇摆等
(3)变动周期最大,变化幅度最大:气象、生产、生活规律
(2) 变动周期在(10s,180s),变化幅度较大:大电机、电
炉启停
根据负荷变化,电力系统的有功功率和频率调整大体上可分为:
一次调频:由发电机调速器进行;
二次调频:由发电机调频器进行;
三次调频:由调度部门根据负荷曲线进行最优分配。
前两种是事后的,第三种是事前的。
一次调频是所有运行中的发电机组都可参加的,取决于发电机组是否已经满负荷发电。这类 发电厂称为负荷监视厂。
二次调频是由平衡节点来承担。
有功功率负荷曲线的预计
根据不同的周期,负荷预测分为以下几种:
日负荷预测 周负荷预测 年负荷预测
长期负荷预测 短期负荷预测 超短期负荷预测
任何一种负荷预测,都是以历史资料为依据,采用统计方法,找出负荷变化的规律,建立负荷模型,同时根据一些特殊因素加以修正,即可获得未来时段的负荷值。
还应考虑网损和厂用电两个重要指标,从而最终确定系统的总负荷。
网络损耗分为:
不变损耗:与负荷大小无关,主要是系统中变压器的空载 损耗;
可变损耗:与负荷的平方成正比,主要是系统中变压器和 线路电阻中的损耗;
网损约占系统总负荷的6%-10%
4 有功功率平衡与备用容量
备用容量:15%~20%
作用:为了保证供电可靠性及电能质量合格,系统电源容量应大于发电负荷。
定义:备用容量 = 系统可用电源容量 - 发电负荷
有功功率平衡:
备用容量的分类
系统装机容量=最大发电负荷+备用容量
第二节 电力系统中有功功率的最优分配
有功功率的最优分配,包括
有功功率电源的最优组合
有功功率负荷的最优分配。
一.有功功率电源的最优组合
有功功率电源的最优组合:是指系统中发电设 备或发电厂的合理组合即机组的合理开停,包括三个部分:
机组的最优组合顺序
机组的最优组合数量
机组的最优开停时间
方法:最优组合顺序法,动态规划法,整数规划法
各类发电厂的合理组合
系统中有备用容量时,可考虑有功功率的最优分配问题,包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配。
有功电源的最优组合:系统中发电设备和发电厂的合理组合。
有功负荷的最优分配:系统中的有功负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。
一、 各类发电厂的运行特点
1 火电厂
(1)燃料及运输费用
(2)有功出力最小限制
(3)效率与蒸汽参数有关
(4)启停时间长且启停费用高
(5)热电厂总效率较高,但与热负荷相应的输出功率是不可调节的强迫功率。
一、 各类发电厂的运行特点
2 水电厂
(1)不需燃料费,但一次投资大
(2)出力调节范围比火电机组大
(3)启停费用低,且操作简单
(4)出力受水头影响
(5)抽水蓄能
(6)必须释放水量--强迫功率
一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
(1)最小技术负荷小,为额定负荷10~15%。
(2)启停费用高;负荷急剧变化时,调节费用高; 启停及急剧调节时,易于损坏设备。
(3)一次投资大,运行费用小。
二、各类
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