电力系统规划与可靠性

1 可靠性 可靠性 Reliability 是指一个元件 设备或系统在预定时间内 在规定的条件下完成 是指一个元件 设备或系统在预定时间内 在规定的条件下完成 规定功能的能力 具有实用性 科学性和时间性三大特点 实用性是指可靠性研究和工程规定功能的能力 具有实用性 科学性和时间性三大特点 实用性是指可靠性研究和工程 实践紧密联系 并为工程实践服务 科学性是指可靠性研究有一套独特的科学理论和方法 实践紧密联系 并为工程实践服务 科学性是指可靠性研究有一套独特的科学理论和方法 而不是猜测和粗略的判断 时间性是指可靠性贯穿于产品或系统的整个设计 研制 开发 而不是猜测和粗略的判断 时间性是指可靠性贯穿于产品或系统的整个设计 研制 开发 运行过程 运行过程 2 对于不可修复设备 其可靠性是指在预期的时间 平均寿命 内 未发生故障这一事对于不可修复设备 其可靠性是指在预期的时间 平均寿命 内 未发生故障这一事 件的概率 通常称为可靠度 对于可修复设备 可用率定义为 可修复设备在长期运行中 件的概率 通常称为可靠度 对于可修复设备 可用率定义为 可修复设备在长期运行中 处于或准备处于工作状态的时间所占的比例 处于或准备处于工作状态的时间所占的比例 3 电力系统可靠性问题的研究有两个方面的目的 一是为电力系统的发展规划进行长期电力系统可靠性问题的研究有两个方面的目的 一是为电力系统的发展规划进行长期 可靠性估计 二是为制定每天或每周运行计划而进行可靠性预测 可靠性估计 二是为制定每天或每周运行计划而进行可靠性预测 4 提高电力系统可靠性的途径 一是提高组成系统各元件的可靠性 二是增加冗余度 提高电力系统可靠性的途径 一是提高组成系统各元件的可靠性 二是增加冗余度 5 研究电力系统可靠性的方法有两种 一种是解析法 另一种是模拟法 解析法是将元研究电力系统可靠性的方法有两种 一种是解析法 另一种是模拟法 解析法是将元 件或寿命的过程模型化 然后通过数学方法进行可靠性分析 计算出可靠性指标 模拟法件或寿命的过程模型化 然后通过数学方法进行可靠性分析 计算出可靠性指标 模拟法 也称为蒙特卡洛法或仿真法 它是采用计算机仿真的方法 模拟元件或系统的寿命过程 也称为蒙特卡洛法或仿真法 它是采用计算机仿真的方法 模拟元件或系统的寿命过程 并经过规定的时间后进行统计 得出可靠性指标 并经过规定的时间后进行统计 得出可靠性指标 解析法需要建立系统的数学模型 公式解析法需要建立系统的数学模型 公式 推导复杂 但所得结果准确和确定 其计算时间与所关心的系统年限无关 计算速度快 推导复杂 但所得结果准确和确定 其计算时间与所关心的系统年限无关 计算速度快 模拟法不需要建立系统的数学模型 而是通过抽随机数的办法模拟实际系统寿命过程 无模拟法不需要建立系统的数学模型 而是通过抽随机数的办法模拟实际系统寿命过程 无 复杂的公式推导 但计算结果不确定 计算时间与所关心的系统年限有关 计算速度慢 复杂的公式推导 但计算结果不确定 计算时间与所关心的系统年限有关 计算速度慢 6 电力系统规划研究通常包括电源规划和电网规划 电网规划可进一步分为输电网规划电力系统规划研究通常包括电源规划和电网规划 电网规划可进一步分为输电网规划 即主网规划和配电网规划两类即主网规划和配电网规划两类 7 一般物理系统都可以建立以目标函数为核心 同时具有约束条件的数学模型 在满足一般物理系统都可以建立以目标函数为核心 同时具有约束条件的数学模型 在满足 约束条件的前提下 使目标函数取得最优值 最大值或最小值 的问题 称为规划 规划约束条件的前提下 使目标函数取得最优值 最大值或最小值 的问题 称为规划 规划 与计划不同 规划是为决策者提供参考和依据 计划是决策者的决定 与计划不同 规划是为决策者提供参考和依据 计划是决策者的决定 8 电力系统具有规模大 变量多 离散性 非线性 随机性 不确定性 动态性等特点 电力系统具有规模大 变量多 离散性 非线性 随机性 不确定性 动态性等特点 9 寿命 元件从投入使用到首次故障的时间 故障函数 元件的寿命寿命 元件从投入使用到首次故障的时间 故障函数 元件的寿命 T 等于和小于时刻等于和小于时刻 t 的概率 的概率 F t P T t 10 浴盆曲线 浴盆曲线 1 早期故障期 早期故障期 2 偶发故障期 偶发故障期 3 耗损故障期 耗损故障期 11 修复率 表明可修复元件故障后修复难易程度及效果 修复率 表明可修复元件故障后修复难易程度及效果 12 可靠性计算步骤可靠性计算步骤 1 列出系统全部可能的状态 列出系统全部可能的状态 2 确定状态空间的转移模式 确定状态空间的转移模式 和转移概率 和转移概率 3 计算状态概率 计算状态概率 4 根据系统故障判据 将各种系统状态进行分类 根据系统故障判据 将各种系统状态进行分类 5 计算可靠性指标 计算可靠性指标 13 模拟法的特点 模拟法的特点 1 不需要建立数学模型 不需要建立数学模型 2 可得出某些指标的统计函数 可得出某些指标的统计函数 3 可处 可处 理故障 检修间复杂的关系 理故障 检修间复杂的关系 4 可用于大系统 可用于大系统 5 计算机程序简单 计算机程序简单 6 计算误差原则上 计算误差原则上 与成与成 正比 正比 7 需要抽取随机数 需要抽取随机数 14 蒙特卡罗模拟法进行可靠性评估时 分为蒙特卡罗模拟法进行可靠性评估时 分为 3 个步骤 个步骤 1 系统状态抽样 系统状态抽样 2 系统状 系统状 态分析 态分析 3 指标统计 指标统计 15 故障树特点 故障树特点 1 帮助分析故障发生的机理 帮助分析故障发生的机理 2 指出系统中的薄弱环节 指出系统中的薄弱环节 3 可对系 可对系 统进行定量可靠性分析统进行定量可靠性分析 16 一般可靠性指标 一般可靠性指标 1 概率 概率 2 频率 频率 3 平均持续时间 平均持续时间 4 期望值 期望值 17 电力系统可靠性指标 电力系统可靠性指标 1 电力不足概率 电力不足概率 LOLP 指系统负荷 一天中最大负荷 超 指系统负荷 一天中最大负荷 超 过系统中有效发电容量的概率 过系统中有效发电容量的概率 2 电力不足频率 电力不足频率 FLOL 单位时间 一般为一年 系统 单位时间 一般为一年 系统 用户平均停电的次数 用户平均停电的次数 3 电力不足持续时间 电力不足持续时间 DLOL 在指定时期内 用户停电的平均 在指定时期内 用户停电的平均 持续时间 持续时间 4 电力不足期望值 电力不足期望值 LOLE 在研究的时间内 由于供电不足而产生的负荷停 在研究的时间内 由于供电不足而产生的负荷停 电时间的平均值 电时间的平均值 5 电量不足概率 电量不足概率 LOEP 在研究时间内 由于供电不足而使用户停电 在研究时间内 由于供电不足而使用户停电 ND 的电量损失的期望值与该时间内用户所需全部电量的比值 的电量损失的期望值与该时间内用户所需全部电量的比值 6 电量不足期望值 电量不足期望值 ELOE 在研究的时间内 由于供电不足引起用户停电而损失的电能平均值 在研究的时间内 由于供电不足引起用户停电而损失的电能平均值 18 最大负荷持续曲线最大负荷持续曲线 根据系统日最大负荷绘制的周 月 季度或年持续曲线 根据系统日最大负荷绘制的周 月 季度或年持续曲线 19 停电条件停电条件 1 系统可用容量小于 系统可用容量小于 ci 2 系统负荷大于 系统负荷大于 ci 20 输电系统负荷供应能力 输电系统负荷供应能力 LSC 一个系统的发电容量通过输电网络后 能提供给负荷 一个系统的发电容量通过输电网络后 能提供给负荷 的最大功率 的特点 开始阶段输电能力完全满足负荷需要 的最大功率 的特点 开始阶段输电能力完全满足负荷需要 受线路过 受线路过 负荷的限制 实际输电能力达不到理论上的极限值 负荷的限制 实际输电能力达不到理论上的极限值 21 LSC 的计算方法 试探法 给定系统负荷水平 计算每一母线的分配负荷的计算方法 试探法 给定系统负荷水平 计算每一母线的分配负荷 值 根据系统负荷水平 确定一种满足负荷需求的发电容量调度方案 进行值 根据系统负荷水平 确定一种满足负荷需求的发电容量调度方案 进行 潮流计算 检验是否存在过负荷线路 如有 则适当降低负荷水平 如无 则适当潮流计算 检验是否存在过负荷线路 如有 则适当降低负荷水平 如无 则适当 增大负荷 重新复上述步骤 尝试新的发电容量调度方案 并进行上述计算 观察增大负荷 重新复上述步骤 尝试新的发电容量调度方案 并进行上述计算 观察 是否能够提高 线性规划法 数学原理 求极值问题 目标函数 是否能够提高 线性规划法 数学原理 求极值问题 目标函数 LSC max 约束条件 线路潮流约束条件 线路潮流 线路额定传输容量 发电机出力线路额定传输容量 发电机出力 发电机额定发电机额定 容量 容量 22 规则下 规则下 LSC 的计算 的计算 1 计算网络正常情况下的 计算网络正常情况下的 LSC 及线路潮流 及线路潮流 2 依 依 次停运网络中的一条独立支路 并计算停运后的次停运网络中的一条独立支路 并计算停运后的 LSC 及支路潮流 及支路潮流 23 LOLP 计算计算 在在 n 1 原则下 一条线路故障即为一种系统状态 所以 系统状态概率原则下 一条线路故障即为一种系统状态 所以 系统状态概率 Ps i 是通过将第是通过将第 i 条线路故障停运的概率与其它所有回路处于工作状态的概率连乘而求条线路故障停运的概率与其它所有回路处于工作状态的概率连乘而求 得 得 Pi 地地 i 条线路停运的概率条线路停运的概率 Pj 第第 j 条线路停运的概率条线路停运的概率 j i 24 配电系统的特点 配电系统的特点 1 配电系统包含元件类型众多 配电系统包含元件类型众多 2 配电系统具有冗余度 可手动或自 配电系统具有冗余度 可手动或自 动切换动切换 3 配电系统结构复杂 配电系统结构复杂 25 供电可靠率 在统计期间内 对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值 供电可靠率 在统计期间内 对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值 RS 1 1 100 供电可靠率不计外部影响时供电可靠率不计外部影响时 则记作则记作 RS 2 RS 2 1 100 26 配电系统可靠性计算方法 配电系统可靠性计算方法 1 模拟法 模拟法 2 最小路法 最小路法 3 贝叶斯网络法 贝叶斯网络法 27 线性规划法 目标函数和约束条件均为线性 求解方法 单纯形法 内点法线性规划法 目标函数和约束条件均为线性 求解方法 单纯形法 内点法 线性规划线性规划 的特点 的特点 1 发展较早 其求解方法也较为成熟 发展较早 其求解方法也较为成熟 2 计算量较小 计算量较小 3 较容易找到最优解 较容易找到最优解 4 实际系统往往并非真正的线性关系 须作一定的假设 从而使规划结果与实际存在偏 实际系统往往并非真正的线性关系 须作一定的假设 从而使规划结果与实际存在偏 差 差 28 非线性规划法 目标函数和 或 约束条件中出现非线性项 求解思路 非线性规划法 目标函数和 或 约束条件中出现非线性项 求解思路 1 把非线 把非线 性问题化为线性问题 性问题化为线性问题 2 直接求解 求解方法 微分法 梯度法 牛顿法 拉格朗日乘子 直接求解 求解方法 微分法 梯度法 牛顿法 拉格朗日乘子 法等 特点 法等 特点 1 数学模型比较准确 计算精度较高 数学模型比较准确 计算精度较高 2 计算量大 求解规模受到限制 计算量大 求解规模受到限制 3 不等式约束处理困难 不等式约束处理困难 4 不容易得到最优解 不容易得到最优解 29 动态规划 一种多阶段决策优化过程 动态规划可处理时间因素较强的问题动态规划 一种多阶段决策优化过程 动态规划可处理时间因素较强的问题 30 新型规划方法 遗传算法 模拟退火算法 新型规划方法 遗传算法 模拟退火算法 TUBO 搜索算法 蚁群算法 模糊规划法搜索算法 蚁群算法 模糊规划法 31 电源规划的任务 在何时 何地 建什么样的电厂 并且在经济上达到最优 电源规划的任务 在何时 何地 建什么样的电厂 并且在经济上达到最优 32 电源规划应该考虑的问题 负荷预测 厂址选择 燃料来源 运输条件 水文地质情况 电源规划应该考虑的问题 负荷预测 厂址选择 燃料来源 运输条件 水文地质情况 电网情况 生态环境等电网情况 生态环境等 33 火力发电厂 存在的问题 火力发电厂 存在的问题 1 安全问题 采矿和运输中的安全性灾难等安全问题 采矿和运输中的安全性灾难等 2 环境问题 酸环境问题 酸 m ij j jisi ppP 1 1 LLi si PLOLP 统计期间时间 用户平均停电时间 统计期间时间 电时间用户平均受外部影响停用户平均停电时间 雨 温室效应 可吸入颗粒物等雨 温室效应 可吸入颗粒物等 3 效率问题 凝汽式火电厂效率为效率问题 凝汽式火电厂效率为 40 热电厂为 热电厂为 60 70 今后火电建设的重点 采用高参数 大容量 高效率的设备 开发清洁煤燃烧 今后火电建设的重点 采用高参数 大容量 高效率的设备 开发清洁煤燃烧 发电 天然气蒸汽联合循环发电 鼓励热电联产 发电 天然气蒸汽联合循环发电 鼓励热电联产 34 水力发电厂 优点 是最干净的能源之一 是最廉价的能源之一 无需燃料 无环境污水力发电厂 优点 是最干净的能源之一 是最廉价的能源之一 无需燃料 无环境污 染 生产效率高 发电成本低 运行维护简单 综合水利工程 可同时解决发电 防洪 染 生产效率高 发电成本低 运行维护简单 综合水利工程 可同时解决发电 防洪 灌溉 航运 水产养殖等问题 可作为黑启动电源 存在的问题 灌溉 航运 水产养殖等问题 可作为黑启动电源 存在的问题 1 建设问题 投资大 建设问题 投资大 工期长 社会问题 淹没耕地 存在库区移民 工期长 社会问题 淹没耕地 存在库区移民 2 生态环境问题 破坏人文景观 破坏自生态环境问题 破坏人文景观 破坏自 然生态平衡等问题 然生态平衡等问题 3 运行问题 发电量受气象 水文 季节水量变化的影响较大 分丰运行问题 发电量受气象 水文 季节水量变化的影响较大 分丰 水期和枯水期 出力不稳定 增加电力系统运行的复杂性 水期和枯水期 出力不稳定 增加电力系统运行的复杂性 35 核电厂 组成 核反应堆 汽水系统 汽轮机 核电厂 组成 核反应堆 汽水系统 汽轮机 电力系统 迅速发展的原因 核电是 电力系统 迅速发展的原因 核电是 一种新型的巨大能源 煤 石油等火电燃料储量有限 不可再生 发达国家的水资源已基一种新型的巨大能源 煤 石油等火电燃料储量有限 不可再生 发达国家的水资源已基 本殆尽 一些资源贫乏国家本殆尽 一些资源贫乏国家 能源危机能源危机 不得不发展核电 不得不发展核电 36 其它能源发电 太阳能发电其它能源发电 太阳能发电 风力发电风力发电 地热发电地热发电 潮汐发电潮汐发电 生物质能发电生物质能发电 垃圾发电垃圾发电 37 影响电源结构的因素 影响电源结构的因素 1 地区能源资源储量及开发条件 地区能源资源储量及开发条件 2 电力系统负荷增长速度 电力系统负荷增长速度 及分布情况 及分布情况 3 各类电源本身的技术经济指标 各类电源本身的技术经济指标 38 基荷电源 基荷的特点是负荷保持不变 基荷电源一般由效率高 经济性好的大容量火基荷电源 基荷的特点是负荷保持不变 基荷电源一般由效率高 经济性好的大容量火 电机组或核电机组构成 水量充足的水电机组也可作为基荷电源 电机组或核电机组构成 水量充足的水电机组也可作为基荷电源 9 热电厂 热电厂 10 核电 核电 厂 厂 11 径流式水电 径流式水电 腰荷电源 腰荷的特点是负荷有一定的变化 且持续时间较长 承担腰荷的电源 既要具腰荷电源 腰荷的特点是负荷有一定的变化 且持续时间较长 承担腰荷的电源 既要具 有调节灵活性 又要能长时间的投入运行 根据腰荷的特点 腰荷一般由具有调节能力的有调节灵活性 又要能长时间的投入运行 根据腰荷的特点 腰荷一般由具有调节能力的 水电厂和高效率的火电厂承担 水电厂和高效率的火电厂承担 6 不完全年调节水电 不完全年调节水电 7 较经济火电 较经济火电 8 经济火电 经济火电 峰荷电源 峰荷的特点是负荷波动大 且持续时间比较短 因此承担峰荷的电源应具有很峰荷电源 峰荷的特点是负荷波动大 且持续时间比较短 因此承担峰荷的电源应具有很 强的调节负荷能力 要求机组启停快 可以承担峰荷的电源有抽水蓄能电厂 具有调节能强的调节负荷能力 要求机组启停快 可以承担峰荷的电源有抽水蓄能电厂 具有调节能 力的水电厂以及燃气轮机组 力的水电厂以及燃气轮机组 1 抽水蓄能电厂 抽水蓄能电厂 2 燃气轮机组 燃气轮机组 3 日调节水电 日调节水电 4 多 多 年调节水电厂 年调节水电厂 5 不经济火电 不经济火电 39 电源布局最重要的内容就是电厂厂址的选择 电源布局应该根据电力系统规划 同时结电源布局最重要的内容就是电厂厂址的选择 电源布局应该根据电力系统规划 同时结 合地区经济发展情况 自然条件以及动力资源条件等各方面的因素综合进行考虑 通过调合地区经济发展情况 自然条件以及动力资源条件等各方面的因素综合进行考虑 通过调 查研究 掌握该地区负荷特点及发展情况 地质 地形 地震烈度 水文气象条件 交通查研究 掌握该地区负荷特点及发展情况 地质 地形 地震烈度 水文气象条件 交通 条件及除灰条件等 并尽量减少占地面积 要考虑电厂扩建的可能性及电厂出线走廊 注条件及除灰条件等 并尽量减少占地面积 要考虑电厂扩建的可能性及电厂出线走廊 注 意环境保护及保持生态平衡 意环境保护及保持生态平衡 40 根据各类电厂的工作性质 一般热电厂主要决定于热负荷的位置 凝汽式电厂可以建在根据各类电厂的工作性质 一般热电厂主要决定于热负荷的位置 凝汽式电厂可以建在 负荷中心 也可以建在燃料基地即所谓坑口电厂 水电厂的厂址则主要决定于坝址 可再负荷中心 也可以建在燃料基地即所谓坑口电厂 水电厂的厂址则主要决定于坝址 可再 生能源电源的位置主要取决于自然条件 如风力发电主要取决于风能大小 生能源电源的位置主要取决于自然条件 如风力发电主要取决于风能大小 41 凝汽式电厂址选择原则 凝汽式电厂址选择原则 1 节约占地面积节约占地面积 2 燃料来源燃料来源 3 供水条件供水条件 4 除灰条件除灰条件 5 环境保护环境保护 42 火电厂选址存在着输煤和输电两种方案的比较 火电厂选址存在着输煤和输电两种方案的比较 1 煤质的优劣 发热量在煤质的优劣 发热量在 4000 大卡以下大卡以下 的煤 不宜远距离运输 的煤 不宜远距离运输 2 输送距离的远近 输送距离在输送距离的远近 输送距离在 300 500km 范围内输电比输煤范围内输电比输煤 经济 在此情况下 电厂应设在矿区即坑口电厂 输送距离在经济 在此情况下 电厂应设在矿区即坑口电厂 输送距离在 1000km 以上时 铁路运输以上时 铁路运输 要比输电经济 在此情况下 电厂应靠近负荷中心 要比输电经济 在此情况下 电厂应靠近负荷中心 3 科技发展水平 设备制造 超高压科技发展水平 设备制造 超高压 与特高压输电 电网的互联 运输的技术水平等 都同不同角度影响输煤与输电经济比较与特高压输电 电网的互联 运输的技术水平等 都同不同角度影响输煤与输电经济比较 的结果 随着电力系统输电技术的迅速发展 输电方案越来越表现出优越性 的结果 随着电力系统输电技术的迅速发展 输电方案越来越表现出优越性 43 电源规划的优化指采用了某种优化技术的电源规划 一般包括数学模型的建立和求解两电源规划的优化指采用了某种优化技术的电源规划 一般包括数学模型的建立和求解两 个方面 个方面 1 电源规划线性模型 目标函数和约束条件均处理为线性函数 且变量为连续 电源规划线性模型 目标函数和约束条件均处理为线性函数 且变量为连续 2 电源规划混合整数模型 一部分变量作为整数变量处理 其它变量仍作为连续变量处理 电源规划混合整数模型 一部分变量作为整数变量处理 其它变量仍作为连续变量处理 3 电电 源规划动态模型 电源规划实际上是由规划期内一系列电源建设计划构成的 在历程上是源规划动态模型 电源规划实际上是由规划期内一系列电源建设计划构成的 在历程上是 由电厂 或机组 一个一个相继有序建设而构成的一个整体方案 也就是说 电源规划是由电厂 或机组 一个一个相继有序建设而构成的一个整体方案 也就是说 电源规划是 一个多阶段决策问题 一个多阶段决策问题 44 电力生产模拟是为了校验各个电源规划方案在规划期内各年 季度或月的系统运行方式电力生产模拟是为了校验各个电源规划方案在规划期内各年 季度或月的系统运行方式 下 系统装机容量是否足够 给出各电厂 或机组 的工作容量和在日负荷曲线上的工作下 系统装机容量是否足够 给出各电厂 或机组 的工作容量和在日负荷曲线上的工作 位置 从而确定系统是否还需再增加装机 备用容量和可靠性指标等 在生产模拟中 如位置 从而确定系统是否还需再增加装机 备用容量和可靠性指标等 在生产模拟中 如 果将各量均按确定性数据处理 则称为确定型生产模拟 如果引入某种随机变量 则称为果将各量均按确定性数据处理 则称为确定型生产模拟 如果引入某种随机变量 则称为 随机生产模拟 随机生产模拟 45 1 确定型生产模拟实际上就是电力系统规划设计中的电力电量平衡 电力电量平衡校 确定型生产模拟实际上就是电力系统规划设计中的电力电量平衡 电力电量平衡校 验是在系统负荷 各电厂装机容量等数据均已给定的条件下 按照一定的原则或优化目标验是在系统负荷 各电厂装机容量等数据均已给定的条件下 按照一定的原则或优化目标 函数将系统各个或各类电站在日负荷曲线上进行安排 以取定各个电厂在日负荷曲线上的函数将系统各个或各类电站在日负荷曲线上进行安排 以取定各个电厂在日负荷曲线上的 位置和工作容量 从而得出各电厂发电量 备用容量 弃水量等有关数据 位置和工作容量 从而得出各电厂发电量 备用容量 弃水量等有关数据 2 随机生产模拟是十九世纪六十年代末期出现的 在技术经济指标的计算上更合理 其 随机生产模拟是十九世纪六十年代末期出现的 在技术经济指标的计算上更合理 其 任务是计算电源规划方案的生产费用和技术指标 它是研究电源规划各方案运行状况的主任务是计算电源规划方案的生产费用和技术指标 它是研究电源规划各方案运行状况的主 要手段 随机生产模拟主要有两种方法 卷积法和解析法 卷积法精度高 但计算量大 要手段 随机生产模拟主要有两种方法 卷积法和解析法 卷积法精度高 但计算量大 解析法计算效率高 但误差难以控制 解析法计算效率高 但误差难以控制 46 电网规划的任务 电网规划就是要解决电力系统在什么地方 什么时候投建新的输电线电网规划的任务 电网规划就是要解决电力系统在什么地方 什么时候投建新的输电线 路 准备投建何种类型的输电线路 新建线路采用的电压等级 以及采用何种架线方式和路 准备投建何种类型的输电线路 新建线路采用的电压等级 以及采用何种架线方式和 电网结构等 并且 在保证可靠性的前提下 使电网建设投资费用最小 对于远距离输电 电网结构等 并且 在保证可靠性的前提下 使电网建设投资费用最小 对于远距离输电 还存在输电方式的选择 即采用交流输电还是直流输电 还存在输电方式的选择 即采用交流输电还是直流输电 47 电网规划的分类 按规划期的长短分 长期规划 中期规划 短期规划 按电网类型分 电网规划的分类 按规划期的长短分 长期规划 中期规划 短期规划 按电网类型分 输电网规划 配电网规划 输电网规划 配电网规划 48 电网规划面临的问题 电网规划面临的问题 1 多阶段性 动态规划多阶段性 动态规划 2 多目标性 经济 可靠性 环境 资源多目标性 经济 可靠性 环境 资源 利用率利用率 3 不确定性 负荷不确定 国家政策不确定等不确定性 负荷不确定 国家政策不确定等 49 电压等级选择基本原则 电压等级选择基本原则 1 电压等级要与国家的电压标准相一致 电压等级要与国家的电压标准相一致 2 一个电网电压 一个电网电压 等级应尽量少 等级应尽量少 3 电压等级选择要从电力系统或地区整体出发 电压等级选择要从电力系统或地区整体出发 4 考虑与其它系统的联 考虑与其它系统的联 网网 影响因素 影响因素 1 输送功率 线路输送功率极限 热稳定极限 静态稳定极限 热稳定极限 输送功率 线路输送功率极限 热稳定极限 静态稳定极限 热稳定极限 由发热决定的线路传输功率极限由发热决定的线路传输功率极限 静态稳定极限 由系统静稳定决定的传输功静态稳定极限 由系统静稳定决定的传输功 率极限率极限 2 线路损失 线路损失 3 输电距离 输电距离 50 直流输电有很多优点 如不存在稳定性问题 线路上的功率损耗和电压损耗小 潮流控直流输电有很多优点 如不存在稳定性问题 线路上的功率损耗和电压损耗小 潮流控 制能力强 不增加系统短路电流等 但直流输电换流站造价高 且技术复杂 成为影响直制能力强 不增加系统短路电流等 但直流输电换流站造价高 且技术复杂 成为影响直 流输电最不利的因素 从而限定了直流输电只能用于远距离和大容量的场合 一般来说 流输电最不利的因素 从而限定了直流输电只能用于远距离和大容量的场合 一般来说 输送距离在输送距离在 1000km 以内时 采用交流输电较为经济合理 输送距离大于以内时 采用交流输电较为经济合理 输送距离大于 1000km 时 采时 采 用直流输电则更为经济合理 用直流输电则更为经济合理 51 电网规划方法 启发式方法 数学优化方法电网规划方法 启发式方法 数学优化方法 52 启发式方法 以直观分析为依据的方法 启发式方法的特点 比较接近于工程人启发式方法 以直观分析为依据的方法 启发式方法的特点 比较接近于工程人 员的思路 可以根据经验和计算分析给出较好的规划方案 便于工程人员参与决员的思路 可以根据经验和计算分析给出较好的规划方案 便于工程人员参与决 策和接受和掌握规划内容 一般不能得到最优方案 步骤 过负荷校验 灵敏度分析 策和接受和掌握规划内容 一般不能得到最优方案 步骤 过负荷校验 灵敏度分析 方案形成 方案形成 53 过负荷校验 在电网规划的形成阶段 最关键的问题是输送容量能否足够 即线路过负荷校验 在电网规划的形成阶段 最关键的问题是输送容量能否足够 即线路 是否出现过负荷的问题 一般电网规划要求满足是否出现过负荷的问题 一般电网规划要求满足 n 1 校验 即在任意一条线路断开的情况校验 即在任意一条线路断开的情况 下其它线路不出现过负荷 为此 为校验是否存在过负荷线路 需要进行正常和断线方式下其它线路不出现过负荷 为此 为校验是否存在过负荷线路 需要进行正常和断线方式 maxmax UIP x U P 2 max R U QP P 2 22 ij ijijijijjii BGUUP sincos BP 下的系统潮流计算 交流潮流方程下的系统潮流计算 交流潮流方程 直流潮流方程直流潮流方程 54 灵敏度分析方法 灵敏度分析方法 1 逐步扩展法 以减轻其它线路过负荷多少衡量待选线路的作用 并逐步扩展法 以减轻其它线路过负荷多少衡量待选线路的作用 并 据此选择最有效线路加入系统 逐步扩展网络 据此选择最有效线路加入系统 逐步扩展网络 2 逐步倒推法 将所有待选线路加入系统逐步倒推法 将所有待选线路加入系统 构成一个冗余虚拟网络 以待选线路负载的大小衡量其作用 逐步去除负载率低的线路 构成一个冗余虚拟网络 以待选线路负载的大小衡量其作用 逐步去除负载率低的线路 55 方案形成 根据灵敏度分析对待选线路有效性指标进行排队 即可确定电网扩展方案 方案形成 根据灵敏度分析对待选线路有效性指标进行排队 即可确定电网扩展方案 比较简单的方式是将最有效的一条线路或一组线路加入系统 逐步扩展网络 也可以采用比较简单的方式是将最有效的一条线路或一组线路加入系统 逐步扩展网络 也可以采用 将有效线路的组合加入系统进行试探 最后通过对系统运行情况的改善效果确定最佳方案 将有效线路的组合加入系统进行试探 最后通过对系统运行情况的改善效果确定最佳方案 56 电网规划的数学优化方法是将电网规划的要求归纳为运筹学中的数学规划模型 然后通电网规划的数学优化方法是将电网规划的要求归纳为运筹学中的数学规划模型 然后通 过一定的优化算法求解 从而获得满足约束条件的最优规划方案 三要素 变量 约束条过一定的优化算法求解 从而获得满足约束条件的最优规划方案 三要素 变量 约束条 件和目标函数 变量有决策变量和状态变量