电力系统稳态分析第五章课件2.ppt

1、电力系统稳态分析稳态电力系统基础，讲师：刘办公室：第二讲B105，第五章电力系统有功功率和频率调节，第二节电力系统有功功率的优化分配(发电计划，解决三次调节)最优负荷分配中的目标函数和约束条件一个时段下的经济分配用电特性第三节：发电设备投入与产出的关系。比消耗：消耗特性曲线上某一点的纵坐标与横坐标之比，即单位时间内输入能量与输出功率之比，称为比消耗。显然，具体消费实际上是消费特征曲线上原点和某一点之间连线的斜率，FP或WP。发电效率：当消耗特性的垂直和水平坐标单位相同时，单位消耗的倒数就是发电设备的效率。消费微增长率消费特性曲线上某一点的切线斜率称为消费微增长率。微增耗率是单位时间内输入能量的

2、微增与输出功率的微增之比，即对于一台机组，比耗曲线与微增耗率曲线的交点是单台发电机效率最高的点。如果消耗特性曲线是二次曲线F=aP2 bP C，那么=aP b c/P，那么=2aP b。如果消耗特性曲线是F=aP2 bP，那么=aP b，那么=2aP b。如果消耗特性曲线是线性曲线F=bP，那么=b。提出了目标函数和约束条件：最优负荷分配的目的是确定电网中每个单元的有功功率输出，以满足负荷需求和系统安全，并使单位时间的能耗最小化。在优化问题的一般模型公式中，C是目标函数，F是等式约束，G是负载在不等式约束下优化分配时的目标函数和约束条件。目标函数：表示一号发电机的消耗曲线，等式约束(不含网损)

3、，不等式约束(有功功率、无功功率和节点电压幅值)，系统中发电设备消耗的能量可能是有限的。例如，水电站在白天和晚上消耗的水量受到水库运行的限制。当这种情况发生时，目标函数不应该是单位时间内消耗的能量，而是一段时间内消耗的能量，也就是说，应该加上相等的约束条件。除公式(52)外，还可以理解为单位时间内火力发电设备的燃料消耗。是水力发电设备单位时间的耗水量；很长一段时间，如24小时。这里，i1、I2和m是热发电设备，j(m 11)、(m 12)和n是水力发电设备。最优负荷分配等耗微增率准则的推导：问题的简化省略了不等式约束，只推导出两个单元：目标函数约束拉格朗日函数、原问题变成了寻找拉格朗日函数的最

4、小值，约束极值问题转化为无约束极值问题，称为拉格朗日乘子。当然，世界上没有免费的午餐，平等约束被取消，但是增加了一个可变的极端条件：扩展：解决方案：因为当发电设备1和2分别承受有功功率负载PG1和PG2时，消耗微增率为1和2，所以我们可以得到：1=2=，这是相等消耗微增率准则，表示为总消耗最小化物理意义：这个简单的问题可以用图解法来解决。让上图中线段OO的长度等于负载功率PLD。单元1和2的燃料消耗特性曲线1和2分别在以O and O为原点的线段的上侧和下侧形成，前者的横坐标PG1从左到右，后者的横坐标PG2从右到左。显然，如果你在横坐标上取点a，就会有OA，AO=OO，也就是说，PG1 PG

5、1=PLD。因此，横坐标上的每个点代表一个可行的(约束满足的)功率分配方案。如果穿过点A的垂直线分别穿过两个单元的消耗特性曲线的点B1和B2，则B1B2=B1A AB1=F1(可以看出，只要在OO上找到一个点，穿过它的垂直线与两条消耗特性曲线的交点之间的距离最短，那么该点对应的负荷分配方案就是图中的最佳点A，穿过点A的垂直线与两条特性曲线的交点是B1和B2。当消耗特性曲线为凸形时，曲线1在B1处的切线和曲线2在B2处的切线相互平行。某一点的消费曲线斜率是该点消费的小幅增长率。因此，可以得出这样的结论：当负荷分布在两台机组之间时，如果它们的燃料消耗增量率相等，则公式被推广(多发电设备或发电厂):

6、并推导出结论：1=2=n=对于不等式约束，可用kuhn-Tucker条件来求解。对电压和无功功率的限制与有功功率负载分配没有直接关系，因此它们被忽略。对于发电设备有功输出功率的约束，当超过时限时。发电设备的有功输出功率固定在边界上。计算步骤：、将从0到t的时间划分为t个时间段：建立拉格朗日函数、其中1、2t和2是拉格朗日乘数，2是由于引入水电站的限制而新增的。有(3t 1)个独立方程和(3t 1)个变量，可以求解。结合第一和第二个公式，下标k可以省略，其中，下标k是火力发电厂的燃料消耗微增长率、和水力发电厂的水消耗微增长率。上述公式可以改为：从上述公式可以看出，只要水力发电的耗水量微增率乘以某

7、一待定拉格朗日乘数2，指导火电厂间最佳负荷分配的等耗微增率准则就可以推广到火电厂。因此，应该确定拉格朗日乘数2。该乘数分子和分母中的dPT1和dPH2一致的原因是，当相同大小的有功功率增加或减少时，问题仅涉及火电或水电设备的燃料或水消耗量的增加或减少。从公式、可以看出，如果F1的单位是th，W2的单位是，那么2的单位是，因此，这个拉格朗日乘数2实际上可以被视为转换系数。由于2可视为一个换算系数，水力发电设备(工厂)在一定时间内消耗的水越多，单位重量燃料可换算成的水量就越大，因此，根据等耗微增原则，水力发电设备的2H2就越小。相反，水力发电设备(电站)应分配的负荷越小。网损修正：电网上不同位置的发电机在发电时对网损