电力系统有功功率平衡与频率的调整JXIE

第四章

电力系统有功功率平衡和频率调整14.1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。24.1有功功率和频率调整3电力系统的频率偏移与频率调整负荷变化->发电机输出电磁功率变化->原动机输入功率相对迟缓－>转矩变化->转速变化->频率变化额定频率50Hz,频率偏差范围0.2-0.5Hz，华东电网±0.1Hz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

!

456负荷变动幅度小，周期又很短(如P1)，变动具有偶然性；负荷变动幅度较大，周期也较长（如P2）工业中大电机、电炉、延压机、电气机车等；负荷变动幅度最大，周期也最长，且变化较缓慢（如P3）人们生产、生活及气象条件的变化等引起的，基本上可以预计。图4-2有功负荷的变动1．有功功率负荷：7

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、电炉启停调速器频率的一次调整调频器频率的二次调整根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配电力系统的经济运行调度（发电计划）84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：8760t(h)P(MW)发电负荷备用容量新增容量9按作用分：(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量2%~5%(2)事故备用：发电机因故退出运行而预留的容量5%~10%(3)检修备用：发电机计划检修4%~5%(4)国民经济备用：满足工农业超计划增长3%~5%按其存在形式分：(1)热备用(2)冷备用备用容量的分类101.负负荷的的有功功功率率－频频率静静态特特性4.2电电力系系统的的频率率特性性11负荷的的有功功功率率－频频率静静态特特性简化表表达当频率率偏离离额定定值不不大时时，负荷荷有功功－频频率静静态特特性用用一条条近似似直线线来表表示。。负荷的的频率调调节效效应系系数或称为为负荷荷的频率调调节效效应，表示示负荷荷随频频率的的变化化程度度。例4－－1124.1.2电力力系统统的频频率特特性负荷静静态频频率特特性的的线性性表示示|负负荷荷的频频率调调节效效应系系数βPDNfN134.1.2电力力系统统的频频率特特性负荷的的P-f静静态特特性例例：：系统负负荷中中30%与与频率率无关关，40%与频频率一一次方方成正正比，，10%与与频率率二次次方成成正比比，20%与频频率三三次方方成正正比。。求求系统统频率率从额额定频频率50Hz降降到48Hz时时，负负荷功功率变变化的的百分分值，，以及及负荷荷的频频率调调节效效应系系数。。142发发电机机组的的有功功功率率－频频率静静态特特性调速器器的工工作原原理1为为转速速测量量元件件—离离心飞飞摆及及其附附件；；2为为放大大元件件—错错油门门(或或称配配压阀阀)；；3为为执行行机构构—油油动机机(或或称接接力器器)；；4为为转速速控制制机构构或称称同步步器(调频频器)154.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性———调调速器器蒸汽AOBDE164.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性蒸汽AOBDE174.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性蒸汽AOBDE184.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性fPGfNf0PGN12194.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性机机组组的单单位调调节功功率（（发电电机组组的功功频静静特性性系数数）物理意意义：：频率率发生生单位位变化化时，，机组组输出出功率率的变变化量量，204.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性静静态态调差差系数数（调调差率率）物理意意义：：机组组负荷荷改变变时，，频率率的偏偏移214.1.2电力力系统统的频频率特特性电力系系统的的P-f静静态特特性fPGf1f2P112P2PDPD’负荷实实际增增量△PD0+△△PD=△△PG发电机机有功功出力力增量量224.1.2电力力系统统的频频率特特性电力系系统的的P-f静静态特特性系统的的功频频静特特性系系数(单位位调节节功率率)备用系系数234.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组满满载时时的P-f静态态特性性：KG=0fPGf1f2PGmax1224一、频频率的的一次次调整整n台装装有调调速器器的机机组并并列运运行时时，系系统频频率变变化Δf时n台机机组的的等值值单位位调节节功率率结论：：n台机机组的的等值值单位位调节节功率率远大大于一一台机机组的的单位调调节功功率。。25频率的的一次次调整整的计计算过过程例4－－2例例4－－3求出频频率偏偏差每台机机组的的功率率增量量小结：：调差系系数越越小的的机组组增加加的有有功输输出相相对越越多。。264.1.3电力力系统统的频频率调调整频率的的一次次调整整:n台发发电机机例系系统统一半半机组组已满满载.火电电机组组占总总容量量的1/4,有有10%的的备用用容量量,单单位调调节功功率为为16.6;水水电机机组占占总容容量的的1/4,有20%的备备用容容量,单位位调节节功率率为25;负荷荷的频频率调调节效效应系系数为为1.5.求(1)系系统的的单位位调节节功率率(2)负荷荷功率率增加加5%时的的稳态态频率率(3)如果果频率率允许许降低低0.2Hz,系统统能增增加多多少负负荷功功率27频率的的二次次调整整：通过过操作作调频频器，，使发发电机机组的的频率率特性性平行行的移移动，，从而而使负负荷变变化引引起的的频率率偏移移在允允许的的波动动范围围内。。二、频频率的的二次次调整整284.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性——调频频器蒸汽AOBDE294.1.2电力力系统统的频频率特特性发电机机组的的P-f静静态特特性fPGfNf0PGN12301.主主调频频厂的的选择择调频厂厂：负有二二次调调频任任务的的电厂厂，分分为主主调频频厂和和辅助助调频厂厂。调频厂厂应满满足的的条件件：1）足足够的的调整整容量量2）较较快的的调整整速度度3）调调整范范围内内的经经济性性较好好31调整容容量:水水电电厂>火电电厂中中温温中压压电厂厂（75％％）>高温温高压压电厂厂（30％％）调整速速度：：水电厂厂>火火电厂厂调频厂厂选择择：首选：：水电电厂其其次次：中中温中中压电电厂32频率的的二次次调整整结论：：（1））由于于二次次调频频增加加了发发电机机的出出力，，在同同样的的频率率偏移下下，系系统能能承受受的负负荷变变化量量增加加了。。（2））可以以做到到无差调调节。AEEFFC3313.3.3互互联系系统的的频率率调整整344－2）各各类负负荷变变动与与频率率调整整第一种种负荷荷<－－>频频率的的“一一次调调整””,采采用调速器器第二种种负荷荷变动动频率率的““二次次调整整”，，调频器器第三种种负荷荷变动动<－－>频频率的的“三次调调整”，通过过负荷荷预计计得到到负荷荷曲线线，按按最优优化准准则分分配负负荷，，属于于电力力系统统经济济运行行的问问题，，或称称经济调调度。354-3)电电力力系统统有功功功率率的分分配（三次次调频频）1、有有功电电源的的最优优组合合指系统统中发发电设设备或或发电电厂的的合理理组合合，包包括机机组的的最优优组合合顺序序，机机组的的最优优组合合数量量和机机组的的最优优开停停时间间2、有有功负负荷在在运行行机组组间的的最优优分配配指系统统的有有功负负荷在在各运运行的的发电电机组组或发发电厂厂间的的合理理分配配3、分分配原原则：：充分合合理利利用水水利资资源；；最大大限限度度地地降降低低火火电电厂厂煤煤耗耗，，降降低低火火力力发发电电的的成成本本3613.4各各类类发发电电厂厂的的合合理理组组合合系统统中中有有备备用用容容量量时时，，可可考考虑虑有有功功功功率率的的最最优优分分配配问问题题，，包包括括有有功功电电源源的的最最优优组组合合及及有有功功负负荷荷的的最最优优分分配配。。有功功电电源源的的最最优优组组合合：系系统统中中发发电电设设备备和和发发电电厂厂的的合合理理组组合合。。有功功负负荷荷的的最最优优分分配配：系系统统中中的的有有功功负负荷荷在在各各个个正正在在运运行行的的发发电电设设备备或或发发电电厂厂之之间间的的合合理理分分配配。。37一、、各各类类发发电电厂厂的的运运行行特特点点1火火电电厂厂（1））燃燃料料及及运运输输费费用用（2））有有功功出出力力最最小小限限制制（3））效效率率与与蒸蒸汽汽参参数数有有关关（4））启启停停时时间间长长且且启启停停费费用用高高（5））热热电电厂厂总总效效率率较较高高，，但但与与热热负负荷荷相相应应的的输输出出功功率率是是不不可可调节节的的强强迫迫功功率率。。38一、、各各类类发发电电厂厂的的运运行行特特点点2水水电电厂厂（1））不不需需燃燃料料费费，，但但一一次次投投资资大大（2））出出力力调调节节范范围围比比火火电电机机组组大大（3））启启停停费费用用低低，，且且操操作作简简单单（4））出出力力受受水水头头影影响响（5））抽抽水水蓄蓄能能（6））必必须须释释放放水水量量－－－－强强迫迫功功率率39一、、各各类类发发电电厂厂的的运运行行特特点点3核核电电厂厂（1））最最小小技技术术负负荷荷小小，，为为额额定定负负荷荷10～～15％％。。（2））启启停停费费用用高高；；负负荷荷急急剧剧变变化化时时，，调调节节费费用用高高；；启启停停及及急剧剧调调节节时时，，易易于于损损坏坏设设备备。。（3））一一次次投投资资大大，，运运行行费费用用小小。。40二、、各各类类发发电电厂厂的的合合理理组组合合原则则（1））充充分分利利用用水水源源。。（2））降降低低火火电电机机组组的的单单位位煤煤耗耗，，发发挥挥高高效效机机组组的的作作用用。。（3））尽尽量量降降低低火火力力发发电电成成本本。。41枯水期丰水期抽水发电4214.2电力力系统有有功功率率负荷的的最优分分配1发电电机组的的耗量特特性：反映发电电机组单单位时间间内能量量输入和输出关系的曲曲线。耗量特性性43比耗量：：耗量特性性曲线上上某点的的纵坐标标和横坐坐标之比比，即输输入和输输出之比比效率：比耗量倒倒数耗量微增增率：耗量特特性曲线线上某点点切线的的斜率，，表示在在该点的的输入增增量与输输出增量量之比。。效率曲线线和微增增率曲线线14.2电力力系统有有功功率率负荷的的最优分分配44三、等等耗量微微增率准准则以两台火火电机组组为例，，忽略有有功网损损；假定定各台机机组的燃燃料消耗耗量和输输出功率率不受限限制，要要求：确定负荷荷功率在在两台机机组间的的分配，，使总的的燃料消消耗量最最小。等式约束束目标函数数45三、等等耗量微微增率准准则作图法求求解（只只有两台台机组））在OO’’上找到到一点作作垂线，，与两条耗耗量特性性曲线的的交点间距离最最短。在耗量特特性曲线线具有凸凸性的情情况下，两条曲线线的切线线平行时时，燃料消耗耗量最少少。曲线的切切线即斜斜率，就就是该点点的耗量微增增率。46切线平行行时，斜斜率相等等，也就就是耗量量微增率率相等。。这就是是等微增增率准则则。物理意义义47二、目标标函数