有功负荷的最优分配课件.ppt
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- 有功 负荷 最优 分配 课件
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1、一、电力系统频率变化的影响一、电力系统频率变化的影响1 1、对用户的影响、对用户的影响 (1 1)异步电机转速:纺织工业、造纸工业)异步电机转速:纺织工业、造纸工业 (2 2)异步电机功率下降)异步电机功率下降 (3 3)电子设备的准确度)电子设备的准确度2 2、对发电厂和电力系统的影响、对发电厂和电力系统的影响 (1 1)对发电厂厂用机械设备运行的影响)对发电厂厂用机械设备运行的影响 (2 2)对汽轮机叶片的影响)对汽轮机叶片的影响 (3 3)对异步电机及变压器励磁的影响,增加无功消耗。)对异步电机及变压器励磁的影响,增加无功消耗。二、电力系统运行频率与有功功率平衡的关系二、电力系统运行频率
2、与有功功率平衡的关系 要保持电力系统在某要保持电力系统在某一频率下运行,就必须保一频率下运行,就必须保证在该频率下电力系统的证在该频率下电力系统的有功率功率平衡;有功不有功率功率平衡;有功不足,频率下降;有功过剩足,频率下降;有功过剩,频率升高。,频率升高。三、频率变化原因及分类三、频率变化原因及分类1 1、负荷波动分类、负荷波动分类P1一类负荷波动一类负荷波动 周期短;幅值小;由用电设备周期短;幅值小;由用电设备 的投入和退出引起;不可预测。的投入和退出引起;不可预测。P2二类负荷波动二类负荷波动 周期较长,幅值较大;由大容周期较长,幅值较大;由大容 量用电设备的投入和退出引起,量用电设备的
3、投入和退出引起,不可预测。不可预测。P3三类负荷波动三类负荷波动 周期最长,幅值最大;由生产周期最长,幅值最大;由生产 生活规律和气象条件变化引起;可生活规律和气象条件变化引起;可 以预测。以预测。2 2、频率变化原因、频率变化原因 负荷变化破坏电力系统的有功率平衡关系。负荷变化破坏电力系统的有功率平衡关系。3 3、电力系统频率的调整方法及频率调整分类、电力系统频率的调整方法及频率调整分类 频率调整方法频率调整方法 根据负荷变化调整有功电源(发电机)出力。根据负荷变化调整有功电源(发电机)出力。频率调整分类频率调整分类 一次调整一次调整针对第一类负荷变动进行的调整,由于这类针对第一类负荷变动进
4、行的调整,由于这类负荷的变动周期很短、幅值较小,又具有很强的偶然性,所以负荷的变动周期很短、幅值较小,又具有很强的偶然性,所以只能靠自动装置(调速器)来实现。只能靠自动装置(调速器)来实现。二次调整二次调整针对第二类负荷变动进行的调整,由调频器改针对第二类负荷变动进行的调整,由调频器改变调频电厂的机组出力来实现。变调频电厂的机组出力来实现。三次调整三次调整针对第三类负荷变动进行的调整,由于此类负针对第三类负荷变动进行的调整,由于此类负荷基本上可以预测,所以通常都是根据预测的负荷曲线按最优荷基本上可以预测,所以通常都是根据预测的负荷曲线按最优分配原则在系统各发电机(发电厂)之间进行分配。所以三次
5、分配原则在系统各发电机(发电厂)之间进行分配。所以三次调整又称为负荷的最优分配,由人工完成。调整又称为负荷的最优分配,由人工完成。四、电力系统有功率平衡及备用容量四、电力系统有功率平衡及备用容量1 1、电力系统的负荷与电源容量、电力系统的负荷与电源容量 综合负荷综合负荷=系统中所有负荷之和;系统中所有负荷之和;供电负荷供电负荷=综合负荷综合负荷+网损;网损;发电负荷发电负荷=供电负荷供电负荷+厂用负荷;厂用负荷;系统额定容量系统额定容量=系统装机额定容量之和;系统装机额定容量之和;系统电源容量系统电源容量=系统中可运行机组的可发容量之和。系统中可运行机组的可发容量之和。2 2、有功功率平衡与系
6、统备用容量、有功功率平衡与系统备用容量有功功率平衡:有功功率平衡:(额定频率下)(额定频率下)系统备用容量:系统备用容量:定义:定义:系统备用容量系统备用容量=系统电源容量系统电源容量-发电负荷发电负荷 (15152020)%PPPLiGi作用:作用:在系统出现第一类、第二类负荷的波动、负荷的超计划增在系统出现第一类、第二类负荷的波动、负荷的超计划增长、事故导致的发电机退出运行和设备检修导致的设备退出运长、事故导致的发电机退出运行和设备检修导致的设备退出运行情况下,保证电力系统在要求频率水平下的功率平衡,以保行情况下,保证电力系统在要求频率水平下的功率平衡,以保证供电可靠性和电能质量。证供电可
7、靠性和电能质量。分类:按用途:负荷备用针对一类、二类负荷波动和预测外负荷设置(2%5%)。事故备用针对事故导致发电设备退出设置(5%10%,且不小于系统最大一台机组的额定容量)。检修备用针对发电设备检修退出运行设置(视情况)。国民经济备用针对国民经济的超计划增长设置(3%5%)按形式:热备用系统运行机组所具有的备用容量;冷备用系统中可运行而未运行机组的可发容量。发电负荷 负荷备用 (热备用)运行机组可发容量事故备用 (热备用)可运行机 (冷备用)组的可发检修备用 (冷备用)容量国名经济备用(冷备用)五、有功电源的合理组合五、有功电源的合理组合1、有功负荷最优分配的内容、有功负荷最优分配的内容
8、有功电源的最优组合(有功电源的最优组合(冷备用分布冷备用分布)最优组合顺序最优组合顺序 最优组合数量最优组合数量 最优开停机时间最优开停机时间 有功负荷最优分配(有功负荷最优分配(热备用分布热备用分布)2 2、有功电源的合理组合顺序、有功电源的合理组合顺序1 1)各类发电厂的特点)各类发电厂的特点 凝汽式火力发电厂凝汽式火力发电厂 矿物能源、环境污染、燃料及运输费用。矿物能源、环境污染、燃料及运输费用。高温高压:高温高压:运行经济性较好、出力可调范围小、不易频繁运行经济性较好、出力可调范围小、不易频繁 开停机、不易承担急剧变动负荷。开停机、不易承担急剧变动负荷。中温中压:中温中压:运行经济性较
9、差、出力调节范围较大、不易频运行经济性较差、出力调节范围较大、不易频 繁开停机、不易承担急剧变动负荷。繁开停机、不易承担急剧变动负荷。热电厂热电厂 矿物能源、环境污染、燃料及运输费用、供热情况下发矿物能源、环境污染、燃料及运输费用、供热情况下发电时效率高,但存在强迫功率、不易频繁开停机、不易承担急电时效率高,但存在强迫功率、不易频繁开停机、不易承担急剧变动负荷。剧变动负荷。核电厂核电厂 矿物能源、环境不良影响小、建设投资大、周期长、发矿物能源、环境不良影响小、建设投资大、周期长、发电成本低、不易承担急剧变动负荷、不易频繁开停机。电成本低、不易承担急剧变动负荷、不易频繁开停机。水电厂水电厂 可再
10、生能源、环境不良影响小、开停机时间短、调节速度可再生能源、环境不良影响小、开停机时间短、调节速度快、开停机及调节出力时经济性好、建设周期长,投资大、出快、开停机及调节出力时经济性好、建设周期长,投资大、出力受水头影响。力受水头影响。径流式水电站:径流式水电站:强迫功率、无调节能力;强迫功率、无调节能力;具有调节库容的水电站:具有调节库容的水电站:存在强迫功率、技术最小出力存在强迫功率、技术最小出力小,调节范围大。小,调节范围大。2)各类发电厂合理组合顺序电力系统稳态分析第五章 电力系统的有功功率平衡与频率调整(电力系统有功负荷的最优分配频率的三次调整)主讲 周任军一、有功负荷的最优分配一、有功
11、负荷的最优分配1 1、目的、目的 满足负荷需求,经济合理分配各发电机组有功出力,使系满足负荷需求,经济合理分配各发电机组有功出力,使系统总的能源消耗(燃料费用、统总的能源消耗(燃料费用、市场市场调度总费用)最少。调度总费用)最少。2 2、发电机的耗量特性、发电机的耗量特性 耗量特性耗量特性 火电厂:火电厂:水电厂:水电厂:)/(22102210hTPaPaaPaPaaFGGGG)/(322102210smPbPbbPbPbbWGGGG 汽轮发电机组耗量特性曲线汽轮发电机组耗量特性曲线 水轮发电机组耗量特性曲线水轮发电机组耗量特性曲线 比耗量比耗量 火力发电机组:火力发电机组:水力发电机组:水力
12、发电机组:反映发电机在该运行状态下平均效率的高低。反映发电机在该运行状态下平均效率的高低。)./(hMWTPFGiii)./(3sMWmPWGiii 耗量微增率耗量微增率 火力发电机组:火力发电机组:水力发电机组:水力发电机组:反映发电机组在该运行状态下,出力增加或减少单位值反映发电机组在该运行状态下,出力增加或减少单位值时,能源消耗增加或减少的多少。时,能源消耗增加或减少的多少。)./(3sMWmdPdWGiii)./(hMWTdPdFGiii3、有功负荷的最优分配(火电厂、不计能源消耗受限)目标函数 约束条件 等约束条件:(或 潮流方程)不等约束条件:niGiiGnnGGPFPFPFPFF
13、12211)()()()(minPPPniLiniGi11niLiniGiPP11maxminGiGiGiPPPmaxminGiGiGiQQQmaxminiiiUUU 简单最优分配 不计不等约束、不计网损影响情况下,根据拉格朗日乘数法有:C*取得极值条件,即原函数在满足等约束条件下取得极值条件为:(1)(2)即:(3)等耗量微 增率准则 (4))(1121*niLiniGiGnGGPPPPPFC)、)21(0*nidPdFPCGiGi、0)(11*niLiniGiPPC011niLiniGiPPnGnGGdPdFdPdFdPdF2121-等耗量微增率准则 计及有功不等约束时,有功负荷的最优分配
14、计及有功不等约束时,有功负荷的最优分配 先不考虑不等约束条件,按等耗量微增率准则对负荷进行先不考虑不等约束条件,按等耗量微增率准则对负荷进行分配;分配;对于分配功率超过上限的机组取上限,低于下限的机组取对于分配功率超过上限的机组取上限,低于下限的机组取下限;下限;从总负荷中减去按上限或下限发电机组的出力,将剩余的从总负荷中减去按上限或下限发电机组的出力,将剩余的负荷在剩余机组中再按等耗量微增率准则进行分配。负荷在剩余机组中再按等耗量微增率准则进行分配。节点电压及无功不等约束条件的考虑节点电压及无功不等约束条件的考虑 不能违背;不能违背;与有功负荷最优分配无直接关系;与有功负荷最优分配无直接关系
15、;有功负荷最优分配后,在潮流计算中考虑。有功负荷最优分配后,在潮流计算中考虑。考虑网损时,有功负荷的最优分配考虑网损时,有功负荷的最优分配 目标函数不变:目标函数不变:等约束条件:等约束条件:拉格朗日函数:拉格朗日函数:取得极值条件:取得极值条件:niGiiPFF1)()、GnGGniLiniGiPPPPPP2111()(1121*niLiniGiGnGGPPPPPPFC)、0)1(*GiGiGiPPdPdFPC)21(ni、0)(11*niLiniGiPPPC最优分配原则:最优分配原则:将各发电机的耗量微增率用相应的网损修正系数修正将各发电机的耗量微增率用相应的网损修正系数修正后,在满足等约
16、束条件下,按等网损微增率准则分配。后,在满足等约束条件下,按等网损微增率准则分配。4、例题、例题1二、能源消耗受限制(既有火电厂,又有水电二、能源消耗受限制(既有火电厂,又有水电 厂)时,有功负荷的最优分配厂)时,有功负荷的最优分配(一水一火)(一水一火)1 1、目标、目标 在整个运行时间段内满足用户的电力需求,合理分配水火在整个运行时间段内满足用户的电力需求,合理分配水火电电厂的负荷,使总燃料消耗量最少。厂的负荷,使总燃料消耗量最少。2 2、最优分配原则、最优分配原则 目标函数:目标函数:等约束条件:等约束条件:kmkkTTtPFdtPFF1.11011)()(01.2222)()()(定值
17、mkkkHHKtPWdtPWkLkHkTPPP.2.1)21(mk、拉格朗日函数:拉格朗日函数:取得极值条件:取得极值条件:mkkLkHkTkmkkkHmkkkTPPPKtPWtPFC1.2.11.2212.11*)()()(0.222.2*kkHkHdPdWPC0.11.1*kkTkTdPdFPC0)(1.222*mkkkHKtPWC0)(.2.1*kLkHkTkPPPC)21(mk、)21(mk、)21(mk、最优分配原则:最优分配原则:即在每个时间段内,在满足功率平衡的情况下,按即在每个时间段内,在满足功率平衡的情况下,按 分配,并使总的水量消耗等于规定值。分配,并使总的水量消耗等于规定
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