电力能源系统有功功率和频率调整

电力系统分析第四章电力系统有功功率和频率调整第四章电力系统有功功率和频率调整4.1电力系统有功功率的平衡4.2电力系统有功功率的最优分配4.3电力系统的频率调整4.1电力系统有功功率的平衡引言：衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。衡量运行经济性的主要指标为：比耗量和线损率线损率：线路损耗电能与始端输入电能的比值；比耗量：生产单位电能所消耗的一次能源。有功功率的最优分布包括：有功功率负荷预测、有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在运行机组间的最优分配

等。4.1电力系统有功功率的平衡2、频率与有功平衡的关系：1）转矩平衡与功率平衡：2）转矩不平衡时，转子转速变化，引起频率变化：1、频率偏差的概念：实际频率与额定频率之间的差值；

我国频率额定值是50Hz，偏移范围为±（0.2～0.5）Hz。一、频率偏差及频率调整的必要性4.1电力系统有功功率的平衡★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。3、频率调整的必要性（频率变化的影响）：4.1电力系统有功功率的平衡

根据有功负荷随时间不规则变化按其变化幅度和周期，将负荷变动分为三类：（1）变动幅度很小，变化周期很短，这种负荷变动有很大的偶然性，属随机负荷变动；（2）变动幅度较大，变化周期较长，属于这种负荷的主要有：电炉、电气机车等带有冲击性的负荷变动；（3）变动幅度最大，变化周期最长，其变动基本上可以预计，是由生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。二、有功功率负荷的变化及调整1、有功负荷变动的分类：4.1电力系统有功功率的平衡有功功率负荷的变化及调整☆这三种负荷变动都将使电力系统的频率发生一定的变化，有功功率电源的输出功率也发生变化。4.1电力系统有功功率的平衡根据负荷变动的分类，有功平衡和频率调整也相应分为三类：a.一次调频：由发电机调速器进行；b.二次调频：由发电机调频器进行；c.三次调频：由调度部门根据负荷预测曲线进行最优分配。☆前两种是事后的，第三种是事前的。☆一次调频时所有运行中的发电机组都可以参加，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；三次调频则属于电力系统经济运行调度的范畴。2、有功平衡和频率调整：4.1电力系统有功功率的平衡1、有功功率平衡：有功功率电源：电力系统各类发电厂的发电机；系统电源容量（系统装机容量）：系统中所有发电厂机组额定容量的总和；备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。三、有功功率平衡和备用容量即保证有功功率电源发出有功与系统发电负荷相平衡。2、相关的一些基本概念：4.1电力系统有功功率的平衡作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量必须大于发电负荷。分类：按存在形式分为：热备用和冷备用；按作用分为：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用等。3、备用容量的分类：1、负荷备用：调整负荷波动或超计划负荷增加；2、事故备用：发电设备发生偶然事故时，维持系统正常供电所需的备用；3、检修备用：使系统中发电设备能定期检修而设置；4、国民经济备用：着眼未来4.1电力系统有功功率的平衡四、有功功率负荷曲线的预测1、电力系统经济调度概述：

电力系统经济调度是电力系统运行的重要内容之一，其主要任务是在保证电能质量和供电安全性的前提下，使系统的运行成本降至最低。系统经济调度主要通过制定优化的系统运行计划来实现。短期运行计划就是指日或周的系统发电计划，其直接服务于系统的优化运行。系统的短期运行计划问题是一个十分复杂的系统优化问题，但由于其所带来的显著经济效益，人们一直在积极研究，提出了各种方法来解决这个问题。4.1电力系统有功功率的平衡2、有功功率负荷预测目的：电力系统经济调度的第一个问题就是研究用户的需求，即进行电力负荷预测，以此为依据按最优准则对各发电厂、发电机组之间进行有功功率的经济分配。3、负荷曲线的编制：发电厂负荷曲线＝总负荷＋网损＋厂用电①参照长期积累的数据对用户的用电计划进行调整；②确定网络损耗和厂用电；③注意气象、节假日等条件的变化。4、负荷预测方法：传统预测方法和现代预测方法。1.人工神经网络法2.模糊系统方法3.专家系统方法4.灰色系统方法5.遗传算法6.小波分析方法4.2电力系统有功功率的最优分配2、主要内容要求在保证系统安全的条件下，在所研究的周期内，以小时为单位合理选择电力系统中哪些机组应该运行、何时运行及运行时各机组的发电功率，其目标是在满足系统负载及其它物理和运行约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量或总费用值为最少。引言：1、经济调度的第二个问题是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4.2电力系统有功功率的最优分配有功功率电源的最优组合：系统中发电设备或发电厂的合理组合，即通常所说的机组的合理开停，大体上包括三个部分：1.机组的最优组合顺序；2.机组的最优组合数量；3.机组的最优开停时间。有功功率负荷的最优分配：是指系统的有功功率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；核心是按等耗量微增率准则

进行分配。各类发电厂的基本运行特点?发电厂的效率：比耗量倒数；即。2、比耗量：耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比，即单位时间内能量的输入和输出之比，记为μ；即。4.2电力系统有功功率的最优分配一、基本概念1、耗量特性：反映发电设备或几种发电设备的组合在单位时间内能量输入和输出关系的曲线。W4.2电力系统有功功率的最优分配3、耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在该点的能量输入增量与输出增量之比，即4.2电力系统有功功率的最优分配1、目标函数：☆有功负荷最优分配的目的：在满足有功功率平衡的前提下，合理分配各发电机组出力，使发电设备在生产电能的过程中所消耗的能源最少或成本最少。二、有功功率负荷最优分配的目标函数和约束条件

①单位时间内总能源消耗最少（n火电厂系统）：该目标函数是各发电设备发出有功功率的函数，描述的是单位时间内能源的总消耗量。耗量特性相互独立

4.2电力系统有功功率的最优分配②当消耗的能源受到限制（含有水力发电厂）时，目标函数就不再是单位时间内消耗的能源，而是一定运行时间τ内的能源消耗：（1）等式约束条件：系统有功功率的平衡若不计网损，则

2、约束条件：4.2电力系统有功功率的最优分配（2）不等式约束条件：

☆若系统含有水电厂，除有功功率平衡条件外，还有一个约束条件（用水量C）：4.2电力系统有功功率的最优分配求解：建立一个新的、不受约束的目标函数――拉格朗日函数三、等耗量微增率准则1、以两台火电机组为例，忽略有功网损：假定各台机组的燃料消耗量和输出功率不受限制，确定负荷功率在两台机组间的分配，使总的燃料消耗量最小。目标函数：等式约束条件：4.2电力系统有功功率的最优分配对拉格朗日目标函数求导，得到最小值时应有的三个条件：即时，单位时间内总能源消耗最少。4.2电力系统有功功率的最优分配★这就是著名的等耗量微增率准则：为使总耗量最小，应按相等的耗量微增率在发电设备或发电厂之间分配负荷。2、扩展到n个火力发电系统：等耗量微增率准则4.2电力系统有功功率的最优分配

3、考虑不等式约束条件时的解决方案：1）先不考虑不等式约束条件，按等耗量微增率准则进行经济分配计算；2）若发现PGi的分配计算结果越限，越限的发电厂按极限分配负荷：即低于其下限PGimin时，取PGi＝PGimin；高于其上限

PGimax时，取PGi＝PGimax；3）对其余的不越限发电设备，按等耗量微增率准则重新进行经济分配。4.2电力系统有功功率的最优分配解：(1)按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为：根据等耗量微增率准则：

4.2电力系统有功功率的最优分配例题4－1：某火电厂三台机组并联运行，各机组的燃料消耗特性及功率约束条件如下：试确定当总负荷分别为400MW、700MW时，发电厂间功率的经济分配（不计网损的影响）？4.2电力系统有功功率的最优分配(2)总负荷为400MW，即

可得：校验不等式约束条件：剩余的负荷功率300MW，应在电厂2和3之间重新分配：经校验，三个发电厂的有功功率都在不等式约束范围内。4.2电力系统有功功率的最优分配校验不等式约束条件：剩余的负荷功率450MW，应在电厂1和3之间重新分配：经校验，三个发电厂的有功功率都在不等式约束范围内。(3)总负荷为700MW，即

可得：4.2电力系统有功功率的最优分配作业题：已知某火电厂有两台机组，其耗量特性分别为：每台机组的额定容量均为100MW，技术最小负荷均为20MW。试求：1）当电厂负荷为120MW时，两台机组如何经济分配负荷？2）当电厂负荷为50MW时，两台机组又如何经济分配负荷？4.2电力系统有功功率的最优分配a.设耗量微增率的初值；b.求与对应的各发电设备应发功率；4、等耗量微增率准则的迭代求解基本步骤：c.校验求得的是否满足功率平衡条件：；自b开始重新计算，直到满足有功功率平衡条件。d.不满足有功平衡时，若，取；若，取；4.2电力系统有功功率的最优分配四、考虑网损时的有功负荷最优分配网损修正系数网损微增率4.2电力系统有功功率的最优分配以两套设备为例：☆将水电厂的耗量微增率乘以一个拉格朗日系数，就可以同样应用等耗量微增率准则；☆水煤转换系数表示发出同样有功时，用水量所代替的火电耗煤量。五、水、火电混合系统有功功率的经济分配水煤转换系数4.3电力系统的频率调整

频率是电力系统运行的一个重要的质量指标，直接影响着负荷的正常运行；要维持频率在正常的范围内，其必要的条件是系统必须具有充裕的可调有功电源。电力系统频率调整：一次调频和二次调频。引言：复习：有功与频率的关系？思考：负荷的功频特性？发电机组的功频特性？4.3电力系统的频率调整1、综合负荷的有功静态频率特性：负荷吸收有功的大小随系统频率变化的静态特性；在实际中，用直线表示。①综合负荷的单位调节功率：一、电力系统频率特性（负荷的频率调节效应系数）②标幺值形式：（近似计算时，取其标幺值大小为1.5）4.3电力系统的频率调整补充例题1：某电力系统总有功负荷为4000MW时系统频率为50Hz，负荷的频率调节效应系数标幺值KLD*=1.5，计算负荷单位调节功率？

解：根据定义4.3电力系统的频率调整

2、发电机组的有功静态频率特性1为转速测量元件—离心飞摆及其附件；2为放大元件—错油门(或称配压阀)；3为执行机构—油动机(或称接力器)；4为转速控制机构或称同步器(调频器)1）调速器、调频器工作原理4.3电力系统的频率调整2）发电机组的有功静态频率特性：即原动机机械功率的静态频率特性，频率随发电机有功增大而有所降低的特性。

①发电机的单位调节功率：

②标幺值形式：

发电机的调速器调整（一次调频）是一个有差调节的过程，而调频器调整（二次调频）则可以实现无差调节。4.3电力系统的频率调整常用百分数表示为：③机组调差系数：单位调节功率的倒数，即④发电机的单位调节功率与调差系数的关系：4.3电力系统的频率调整★频率一次调整的有差调节性质反映在功频静特性直线的负斜

率上，即负荷变动时原动机的转速或频率随负荷增加而降低；

二次调频既可做到有差调节，也可做到无差调节，反映在平

移的一组特性曲线上。

4.3电力系统的频率调整补充例题2：某一容量为100MW的发电机，调差系数整定为4%，当系统频率为50Hz时，发电机出力为60MW；若系统频率下降为49.5Hz时，发电机的出力是多少？根据定义：解：根据发电机的单位调节功率与调差系数的关系：负荷突增∆PLD，发电机组功率不能及时变动而使机组减速，系统频率下降；同时，发电机组功率由于调速器的一次调整作用而增大：

PG1↑→PG2，f1↓→f2；负荷功率因其本身的调节效应而减少，经过一个衰减的振荡过程由3→2，达到新的平衡；即整个过程为从平衡点1→新的平衡点2。4.3电力系统的频率调整二、电力系统频率的一次调整1、过程概述：假设系统只有一台发电机组、一个综合负荷4.3电力系统的频率调整☆KS称为系统的单位调节功率，单位MW/Hz；表示负荷增加或减少时，在原动机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下降或上升的多少。2、数学表达式：发电机输出有功增量与负荷实际增量相平衡4.3电力系统的频率调整3、对于系统有若干台发电机组参加一次调频：

系统的单位调节功率：

若系统中n台机组全部参与调频，等值单位调节功率为：若系统中只有m台机组参与调频，等值单位调节功率为：4.3电力系统的频率调整例题4－3：某系统发电机组的总容量为3475MW，系统总负荷3300MW，负荷的频率调节效应系数KLD*=1.5；各发电机组的容量和调差系数分别为：水轮发电机组100MW5台σ％=2.5；75MW5台σ％=2.75汽轮发电机组100MW6台σ％=3.5；50MW20台σ％=4.0较小容量汽轮机组合计1000MWσ％=4.0试分别计算下述四种情况系统单位调节功率KS（MW/Hz）：（1）全部机组都参加一次调整；（2）全部机组都不参加一次调整；（3）仅水轮机组参加一次调整；（4）仅水轮机组和20台50MW的汽轮机组参加一次调整。4.3电力系统的频率调整各发电机组的单位调节功率：

5×75MW水轮机组：

6×100MW汽轮机组：

20×50MW汽轮机组：

1000MW小容量汽轮机组：负荷：解：首先分别计算负荷和各发电机组的单位调节功率5×100MW水轮机组：4.3电力系统的频率调整（1）全部机组都参加一次调整：（2）全部机组都不参加一次调整：（3）仅水轮机组参加一次调整：（4）仅水轮机组和20台50MW的汽轮机组参加一次调整：

然后根据不同情况计算KS：4.3电力系统的频率调整补充1：计算（3）系统单位调节功率的标幺值？

方法一：根据标幺值定义方法二：KS的标幺值是以负荷的额定容量为基准值，以此进行换算：4.3电力系统的频率调整(1)全部机组都参加一次调整：(3)仅水轮机组参加一次调整：补充2：负荷突然减少300MW时，(1)(3)系统频率？参加一次调频的发电机组越多，频率偏移越少4.3电力系统的频率调整1、基本原理：将发电机组的功频静特性曲线平行移动，从而改变发电机的有功功率使负荷变动引起的频率偏差保持在允许范围内；即二次调整使频率偏差减小或为0。三、电力系统频率的二次调整2、频率调整图：一次调整后，f2可能会超出频率偏差允许范围，此时调频器进行二次调整，即：使功频静特性曲线平行移动由PG→P'G或P"G，到3点可有效缩小频率变化范围，到1΄点可实现频率无差调节。

4.3电力系统的频率调整3）由系统的负荷频率调节效应所减少的负荷功率:3、数学表达式：当系统负荷增加时，由以下三方面提供：1）二次调频

的发电机组增发的功率2）发电机组执行一次调频，按有差特性调差系数分配而增发的功率4.3电力系统的频率调整发电机输出有功增量与负荷实际增量相平衡，则☆当二次调整发电机组增发的功率∆PG0与负荷功率的原始增量∆PLD相等时，∆f=0，实现了无差调节。☆在有n台发电机组的电力系统中，当综合负荷发生变动时，所有机组都参与一次调频，而二次调频一般仅由一台机组（s）承担，则有：4.3电力系统的频率调整当负荷增加300MW时，分别计算：（1）全部机组都参加一次调整，二次调整机组增发功率为100MW时，系统频率变为多少？（3）仅水轮机组参加一次调整，系统频率不低于49.8Hz时，二次调整机组应增发多少功率？例题4-3(补充)：某系统发电机组的总容量为3475MW，系统总负荷3300MW，负荷的频率调节效应系数KLD*=1.5；各发电机组的容量和调差系数分别为：水轮发电机组100MW5台σ％=2.5；75MW5台σ％=2.75汽轮发电机组100MW6台σ％=3.5；50MW20台σ％=4.0较小容量汽轮机组合计1000MWσ％=4.04.3电力系统的频率调整解:(1)全部机组都参加一次调整，系统单位调节功率KS为：二次调整机组增发功率100MW，即∆PG0=100MW，则：4.3电力系统的频率调整（2）仅水轮机组参加一次调整，系统单位调节功率KS为：系统频率不低于49.8Hz时：无差调节∆PG0=？4.3电力系统的频率调整1、基本原理：

由几个地区系统互联为一个大系统的情况，对某一个地区系统而言，负荷变化（增加）∆PLD时，可能伴随着与其他系统交换功率∆Pt的变化：

2、设A、B两系统互联：两系统负荷变化（增加）分别为∆PLDA和∆PLDB，引起互联系统的频率变化（降低）∆f，及联络线交换功率的变化

∆Pab；∆Pab对子系统A为负荷变化量，对子系统B为发电机增发功率。四、互联电力系统的频率调整4.3电力系统的频率调整互联电力系统频率变化∆f取决于系统总的功率缺额和总的单位调节功率。∆PA和∆PB分别为子系统A和B的功率缺额4.3电力系统的频率调整1、调频厂须满足的条件：五、频率调频厂的选择2、调频厂的选择原则:系统中有水电厂时，选择水电厂做调频厂；当水电厂不能做调频厂时，选择中温中压火电厂做调频厂。调整的容量应足够大；调整的速度应足够快；调整范围内的经济性能应该好；注意系统内及互联系统的协调问题。4.3电力系统的频率调整作业题：某系统有容量为100MW的四台发电机组并联运行，每台发电机组的调差系数为4％，系统频率为50Hz时，总负荷为320MW，负荷的频率调节效应系数KLD*=1.5。●当负荷增加50MW时，下列情况下，系统频率为多少？1）机组平均分配负荷；2）两台机组满载，余下的负荷由另外两台机组承担。●机组平均分配负荷。当负荷增加50MW时，试计算：3）如果机组二次调频增发20MW有功功率，系统频率为多少？4）如果要使频率仍维持在50Hz，机组二次调频应增发多少功率？《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。