有功功率平衡和频率调整.pptx
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1、17 四月 2023内容提要频率偏移产生的原因、影响、以及允许的频率偏离量?保持频率偏移量不超过一定范围的条件(如何保持有功功率的平衡)有功功率的平衡有功功率的最优分配电力系统的频率调整第1页/共66页17 四月 2023频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响电力系统有功功率的平衡和备用容量各类发电厂的特点及合理组合有功功率负荷最优分配3.1 电力系统中有功功率的平衡第2页/共66页17 四月 2023一、电力系统的频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响频率变化的原因?频率变化对负荷的影响(1)异步机 (2)电子设备 (3)电钟频率变化对电力系统的影响(1)水泵、风机、磨煤机(2)汽轮机的叶片
2、(3)变压器的励磁频率允许偏移的范围:50Hz(0.20.5)Hz 系统中负荷的变化你答对了吗?第3页/共66页17 四月 20231.有功功率负荷变动及其调整二、电力系统有功功率的平衡和备用容量第4页/共66页17 四月 2023有功功率负荷变动曲线据此图,负荷可以分为三种:第一种变动幅度很小,周期又很短。变动有很大的偶然性属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动第二种变动幅度较大,周期也较长第二种变动幅度较大,周期也较长.第三种变动幅度最大,周期也最长第三种变动幅度最大,周期也最长.该种负荷基本可以预计。该种负荷基本可以预
3、计。第5页/共66页17 四月 2023据此,频率调整一次调整:由发电机组的调速器进行的对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整二次调整:由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整三次调整:按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷,即调度部门责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。第6页/共66页17 四月 2023 运行中:规划、设计:u备用容量:1.按作用形式分 负荷备用(2-5%PLmax)事故备用(5-10%PLmax或系统中最大一台单机容量)检修备用(可能不安排)国民经济发展备用(3-5%PLmax)2、有功功率平衡和备用容量同系统总负荷所有用户的有功负荷所有发电厂厂用
4、电有功负荷网络的有功损耗第7页/共66页17 四月 20232、按存在形式分为两者差一个网损两者差一个厂用电热备用:运转中发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用)冷备用:未运转的、但能随时启动的发电设备可以发的最大功率(不含检修中的设备)n负荷的分类:1.用电负荷2.供电负荷3.发电负荷第8页/共66页17 四月 2023三、各类发电厂的运行特点和合理组合(1)火电厂特点:l 需燃料及运输费用,但不受自然条件影响l效率与蒸汽参数有关 l受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制,有功出力调整范围较窄,增减速度慢,参数越高范围越窄(高温高压30%,中温中压75%)l机组投入退出,承担急剧负荷响应时
5、间长,多耗能量,易损坏设备l热电厂抽汽供热,效率高,但技术最小负荷取决于热负荷,为强迫功率(一)各类发电厂的特点第9页/共66页17 四月 2023火电厂外景第10页/共66页17 四月 2023(2)水电厂特点:l不要燃料费,水力可梯级开发,连续使用,但受自然条件影响。水力调节可分为无调节、季调节、年调节和多年调节,调节周期越长,受自然条件影响越小。l出力调节范围大,50%以上,增减负荷速度快,操作容易,可承担急剧变化的负荷l决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力l抽水蓄能机组(天荒坪630万千瓦)l必须与火电配合 l维持航运、灌溉、需一定水量,对应强迫功率第11页/共66页17 四月 2
6、023丰满水电厂外景第12页/共66页17 四月 2023(3)核电厂特点:l负荷调整主要取决于汽轮机,技术最小负荷约为额定负荷的10%15%l可调容量大,退、投、增、减负荷消耗能量、时间,易损坏设备l一次投资大,运行费低,尽量利用承担基本负荷第13页/共66页17 四月 2023秦山核电站外景第14页/共66页17 四月 2023(二)有功功率电源的最优组合l各类发电厂组合顺序示意图枯水季节:第15页/共66页17 四月 2023洪水季节:第16页/共66页17 四月 2023应指出:枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂。抽水蓄能电厂在其发电期间
7、也可参加调频。但低温低压火电厂则因容量不足,设备陈旧,不能担负调频任务。第17页/共66页17 四月 2023四、有功功率最优分配 有功功率的最优分配:包括有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。有功功率的最优分配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。第18页/共66页17 四月 2023有功功率电源的最优组合 指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是所谓的机组合理开停.l有功功率负荷的最优分配 指系统
8、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.电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是,在满足一定约束的前提下,尽可能节约消耗的一次能源。最常用的是按等耗量微增率准则分配.第19页/共66页17 四月 2023最优分配负荷的目标函数和约束条件1.耗量特性:发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功率的关系称为耗量特性。函数关系上述函数可用试验数据通过最小二乘法拟合而成,根据前人经验,阶数为2比较合适,即如图所示:第20页/共66页17 四月 2023l比耗量:单位时间内输入能量与输出功率之间的比值.l耗量微增率:耗量特性曲线上某点切线的斜率P第21页/共66页17 四月 2023
9、2.目标函数和约束条件l目标函数 有功负荷最优分配的目的:在供应同样大小有功功率负荷的前提下,单位时间内的能源消耗最少。这里的目标函数就应该是总耗量最少。即为 为网络总损耗以表示某发电设备发出有功功率时单位时间内所需消耗的能源。n等式约束条件第22页/共66页17 四月 2023不计网络损耗时,上式可改写为:l不等式条件 各节点发电设备有功功率、无功功率和电压大小不得逾越的限额:第23页/共66页17 四月 2023用拉格郎日乘数法求解l可建立如下拉格朗日函数:式中为拉格朗日乘数3.最优分配负荷时的等耗量微增率准则第24页/共66页17 四月 2023 l以两台机为例 目标函数:等式约束条件:
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