电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件

第四章

电力系统有功功率与频率调整1电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第1页4.1有功平衡和频率调整

1.电力系统频率改变影响对用户影响（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）电子设备准确度对发电厂和电力系统影响（1）对发电厂厂用机械设备运行影响（2）对汽轮机叶片影响（3）对异步电机及变压器励磁影响，增加无功消耗。2电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第2页4.1有功功率和频率调整2频率与有功平衡关系转矩平衡与功率平衡转矩不平衡时,转子转速改变,引发频率改变保持频率恒定不变是十分困难

!

3电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第3页4.1有功功率和频率调整有功功率负荷改变及其调整4电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第4页

系统负荷能够看作由以下三种含有不一样改变规律变动负荷组成：（1）变动周期小于10s，改变幅度小:小操作、线路摇摆等（3）变动周期最大，改变幅度最大：气象、生产、生活规律（2）变动周期在（10s，180s），改变幅度较大：大电机、电炉启停调速器频率一次调整调频器频率二次调整依据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配电力系统经济运行调度（发电计划）5电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第5页4有功功率平衡与备用容量

备用容量：15%～20%作用：为了确保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6电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第6页按作用分：(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外负荷增量2%~5%(2)事故备用：发电机因故退出运行而预留容量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加3%~5%按其存在形式分：(1)热备用(2)冷备用备用容量分类7电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第7页1.负荷有功功率－频率静态特征4.2电力系统频率特征8电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第8页负荷有功功率－频率静态特征简化表示当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特征用一条近似直线来表示。负荷频率调整效应系数或称为负荷频率调整效应，表示负荷随频率改变程度。例4－19电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第9页2发电机组有功功率－频率静态特征调速器工作原理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时器(调频器)10电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第10页调频器工作原理11电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第11页发电机组有功功率－频率静态特征（1）静态调差系数:某台机组负荷改变时对应频率偏移若2为额定运行点，1为空载运行点：12电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第12页单位调整功率:调差系数倒数，表示频率改变时发电机组输出功率改变量。小结：调差系数越小，单位调整功率越大，频率偏移越小。调差系数是能够整定。13电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第13页3电力系统有功功率－频率静态特征PfP1f1ACBP2f214电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第14页负荷功率实际增量：它同发电机功率增量平衡：系统单位调整功率：计及发电机和负荷调整效应时，引发频率单位改变时负荷改变量。PfP1f1ACBP2f215电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第15页标幺值表示系统单位调整功率kr=PGN/PDN为备用系数等式两端同除以PDN/fN小结：系统中有功功率电源出力不但应满足在额定频率下系统对有功功率需求，而且应有一定备用。16电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第16页4.3电力系统频率调整一、频率一次调整n台装有调速器机组并列运行时，系统频率改变Δf时n台机组等值单位调整功率结论：n台机组等值单位调整功率远大于一台机组单位调整功率。17电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第17页一、频率一次调整把n台机组用一台等值机代表，等值单位调整功率标幺值代入18电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第18页频率一次调整计算过程例4－2例4－3求出频率偏差每台机组功率增量小结：调差系数越小机组增加有功输出相对越多。19电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第19页频率二次调整：经过操作调频器，使发电机组频率特征平行移动，从而使负荷改变引发频率偏移在允许波动范围内。1.主调频厂选择调频厂：负有二次调频任务电厂，分为主调频厂和辅助调频厂。调频厂应满足条件：1）足够调整容量2）较快调整速度3）调整范围内经济性很好二、频率二次调整20电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第20页调整容量:

水电厂>火电厂

中温中压电厂（75％）>高温高压电厂（30％）

调整速度：

水电厂>火电厂

调频厂选择：

首选：水电厂

其次：中温中压电厂

21电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第21页2.频率二次调整过程pf0f1ABf2CEF22电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第22页频率二次调整结论：（1）因为二次调频增加了发电机出力，在一样频率偏移下，系统能承受负荷改变量增加了。（2）能够做到无差调整。AEEFFC23电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第23页多台机组并列运行（三台机组，1号机组为主调频机组）例4－4例4－5调频机组未动作时调频机组动作后24电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第24页4.3.3互联络统频率调整25电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第25页联络线功率例4－6例4－7B系统不参加二次调整26电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第26页4.4各类发电厂合理组合系统中有备用容量时，可考虑有功功率最优分配问题，包含有功电源最优组合及有功负荷最优分配。有功电源最优组合：系统中发电设备和发电厂合理组合。有功负荷最优分配：系统中有功负荷在各个正在运行发电设备或发电厂之间合理分配。27电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第27页一、各类发电厂运行特点1火电厂（1）燃料及运输费用（2）有功出力最小限制（3）效率与蒸汽参数相关（4）启停时间长且启停费用高（5）热电厂总效率较高，但与热负荷对应输出功率是不可调整强迫功率。28电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第28页一、各类发电厂运行特点2水电厂（1）不需燃料费，但一次投资大（2）出力调整范围比火电机组大（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29电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第29页一、各类发电厂运行特点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；负荷急剧改变时，调整费用高；启停及急剧调整时，易于损坏设备。（3）一次投资大，运行费用小。30电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第30页二、各类发电厂合理组合标准（1）充分利用水源。（2）降低火电机组单位煤耗，发挥高效机组作用。（3）尽可能降低火力发电成本。31电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第31页枯水期丰水期抽水发电32电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第32页4.5电力系统有功功率最优分配一发电机组耗量特征：反应发电机组单位时间内能量输入和输出关系曲线。耗量特征33电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第33页4.5电力系统有功功率最优分配比耗量：耗量特征曲线上某点纵坐标和横坐标之比，即输入和输出之比效率：比耗量倒数耗量微增率：耗量特征曲线上某点切线斜率，表示在该点输入增量与输出增量之比。效率曲线和微增率曲线34电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第34页二、目标函数和约束条件有功负荷最优分配目标：在满足对一定量负荷连续供电前提下，使发电设备在生产电能过程中单位时间内所消耗能源最少。

满足条件：

等式约束f(x、u、d)=0

不等式约束g(x、u、d)≤0

使

目标函数F=F(x、u、d)

最优35电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第35页1目标函数系统单位时间内消耗燃料（火电机组）该目标函数是各发电设备发出有功功率函数，描述是单位时间内能源消耗量。36电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第36页2约束条件等式约束不等式约束忽略有功网损37电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第37页三、等耗量微增率准则以两台火电机组为例，忽略有功网损；假定各台机组燃料消耗量和输出功率不受限制，要求：确定负荷功率在两台机组间分配，使总燃料消耗量最小。

等式约束目标函数38电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第38页三、等耗量微增率准则作图法求解（只有两台机组）在OO’上找到一点作垂线，与两条耗量特征曲线交点间距离最短。在耗量特征曲线含有凸性情况下，两条曲线切线平行时，燃料消耗量最少。曲线切线即斜率，就是该点耗量微增率。39电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第39页切线平行时，斜率相等，也就是耗量微增率相等。这就是等微增率准则。物理意义40电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第40页四、多个发电厂间负荷经济分配1.不计网损有功最优分配目标函数最小：等式约束条件：这是多元函数求条件极值问题，能够利用拉格朗日乘数法求解。结构拉格朗日函数41电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第41页求拉格朗日函数无条件极值42电力系统有功功率平衡和频率调整培训课件第42页不等式约束处理功率上下限约束先不考虑该约束条件进行经济分配计算，若发觉越限，越限发电厂按极限分配负荷，其余发电厂再按经济分配。节点电压及无功功率约束在经济功率分配后时尚计算中