电力系统设计专题第一讲

1、 电力系统设计专题主讲：刘君Tel：80798477Email： liujun-第一讲第一讲 绪论绪论n时间：2004年10月9日n1.什么是电力系统?电力系统有何特点?为什么电力系统是、 的？n2.潮流计算的目的是什么？潮流计算的假设条件是什么？短路计算的目的是什么？短路计算的假设条件是什么？问题问题授课内容授课内容n1）电力系统规划设计及发电厂变电站电气系统设计的主要内容、电力负荷预测的基本方法；n2）电源规划设计，介绍电力电量平衡计算、电源规划方法、发电厂变电站地址及路径的选择；n3）电力网络方案设计电力网络方案设计，主要介绍电网电压等级的选择、电网结构的设计、发电厂接入系统的设计、主变

2、压器的选择、发电厂变电站电气主接线设计、经济评价；n4）发电厂变电站电气系统设计发电厂变电站电气系统设计，主要介绍导体发热与短路电动力问题、电器设备选择的一般原则和选择方法、厂用电系统设计和配电装置设计的基本问题。 图1-1 电力系统设计与厂站电气系统设计的关系示意图国家计划及能源政策国家计划及能源政策能源规划能源规划电力负荷预测电力负荷预测电源规划电源规划电网规划电网规划发电厂、变电站电气系统设计发电厂、变电站电气系统设计电电力力系系统统规规划划设设计计一、电力系统规划设计的基本准则一、电力系统规划设计的基本准则n为了保证电力系统向用户提供充足、可靠、优质的为了保证电力系统向用户提供充足、可

3、靠、优质的电能，电力系统规划设计应满足经济性、可靠性和电能，电力系统规划设计应满足经济性、可靠性和灵活性的要求。灵活性的要求。n 电力系统可靠性的要求包括两方面内容，一是对用户供电的充足性，二是对用户供电的安全性n“N-1”N-1”原则原则: :正常运行方式下的电力系统中任一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。 二、电力系统规划设计的任务和内容电力系统规划设计的任务和内容 n电力系统规划设计习惯上称为电力系统设计，分为电力系统规划电力系统规划和电力系统设计电力系统设计两个阶段，其任务是从国民经济发展

4、、地区和环境、电力系统的整体出发，在整个规划期内研究满足负荷增长需求、适应技术发展、经济合理的电力系统发展建设方案，包括应建设哪些项目、项目规模的大小、各项目的基本参数、它们的建设及投入运行的顺序、采用某些重大的技术措施等，即电力系统规划设计研究的是整个电力系统在规划期内的战略决策。 n1. 电力系统规划电力系统规划 主要研究电力系统发展的全局性的问题。根据国民经济发展计划和现有电力系统的实际情况，结合能源和交通条件，分析负荷及其增长速度，预计电力电量的发展，提出电源建设和系统网架的设想，拟定科研、勘测、设计及新设备的试制任务等。电力系统规划的成果是电力发展决策部门批准电力建设方案的依据或重要

5、参考资料。n电力系统设计电力系统设计 在审议后的电力系统规划的基础上，为电力系统的发展制定具体的方案。电力系统设计包括电厂接入系统设计，电力系统专题设计（如系统联网设计、系统高一级电压等级论证、交直流输电方式选择、电源开发方案优化论证、输煤输电方案比较、特殊负荷的供电方案、发电机励磁方式论证、新技术设备的应用等），发电、输电、变电工程可行性研究及电力系统初步设计。 电力系统规划设计的内容 n1. 1. 确定规划范围和规划期限确定规划范围和规划期限 n2.2. 负荷预测负荷预测n 负荷预测是电力系统规划设计的基础，包括电量预测和电力预测两方面，用于进行规划期内各年的年电量和月电量预测、规划期各年

6、的年最大负荷和月最大负荷预测、规划期各年的典型日负荷曲线预测等。n3.3. 电源规划电源规划n 根据负荷预测的结果，结合规划地区能源开发及燃料供应等方面因素，进行电力电量平衡，提出能满足负荷需要的规划期内最优电源建设方案 。n4. 电网规划电网规划 根据负荷预测结果、电源规划方案以及现有系统的情况，结合电压等级的选择，提出输电网络的优化建设方案。5.5. 无功补偿规划和电气计算无功补偿规划和电气计算 在上述几项规划的基础上，进行无功平衡和必要的电气计算，如潮流计算、短路电流计算、系统稳定计算、内过电压和潜供电流计算等，提出保证可靠性和供电质量的重大措施如无功补偿设备、调压装置及其它特殊措施。

7、三、发电厂、变电站电气系统设计的任务和内容三、发电厂、变电站电气系统设计的任务和内容n发、变电工程设计是在电力系统规划设发、变电工程设计是在电力系统规划设计的基础上进行的，主要包括初步可行计的基础上进行的，主要包括初步可行性研究阶段、可行性研究阶段、初步设性研究阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段。计阶段和施工图设计阶段。n在设计的各个阶段中，电气专业始终都在设计的各个阶段中，电气专业始终都是主体专业，尤其是在变电站的设计中。是主体专业，尤其是在变电站的设计中。 初步可行性研究阶段的电气设计内容 n设计任务是进行地区性的规划选厂，就设计任务是进行地区性的规划选厂，就电力系统、燃料

8、供应、建厂条件与规模、电力系统、燃料供应、建厂条件与规模、环境保护、厂址方案等进行调查和论证。环境保护、厂址方案等进行调查和论证。n电气专业的工作主要是针对出线条件、电气专业的工作主要是针对出线条件、总体布置设想提出意见。总体布置设想提出意见。 可行性研究阶段的电气设计内容可行性研究阶段的电气设计内容n进行定点选厂和必要的论证计算，提出进行定点选厂和必要的论证计算，提出主要的设计图纸。电气专业需进行电厂主要的设计图纸。电气专业需进行电厂主接线方案的比较和选择，说明各电压主接线方案的比较和选择，说明各电压等级出线回路数和方向，进行主要设备等级出线回路数和方向，进行主要设备的选择和布置，提出厂用电

9、率等主要经的选择和布置，提出厂用电率等主要经济指标，完成电气主接线图、配合其它济指标，完成电气主接线图、配合其它专业完成厂区总平面布置图、主厂房平专业完成厂区总平面布置图、主厂房平面布置图等。面布置图等。 初步设计阶段的电气设计内容初步设计阶段的电气设计内容 n1）根据设计依据和基础资料，分析系统现有负荷水平、根据设计依据和基础资料，分析系统现有负荷水平、装机容量、主要电源和电网情况，明确电厂在系统中装机容量、主要电源和电网情况，明确电厂在系统中的地位、工程本期及远期与系统的连接方式以及对出的地位、工程本期及远期与系统的连接方式以及对出线的要求；线的要求；n 2）电气主接线设计。通过主接线方案

10、的比较，确）电气主接线设计。通过主接线方案的比较，确定最佳方案，明确各级电压母线接线方式、各级电压定最佳方案，明确各级电压母线接线方式、各级电压负荷大小及出线回路数，确定主变压器的规范、容量、负荷大小及出线回路数，确定主变压器的规范、容量、阻抗、分接头、台数等，确定各级电压中性点接地方阻抗、分接头、台数等，确定各级电压中性点接地方式和无功补偿装置的设置方案式和无功补偿装置的设置方案；n 3）根据有关计算依据、系统运行方式、系统接线、）根据有关计算依据、系统运行方式、系统接线、系统容量和短路计算结果，选择主要的电器设备，并系统容量和短路计算结果，选择主要的电器设备，并对扩建工程中原有的设备进行校

11、验；对扩建工程中原有的设备进行校验； n 4）厂用电接线的设计和布置。比较厂用电接线方案，）厂用电接线的设计和布置。比较厂用电接线方案，选择厂用变压器及中性点接地方式，明确高低压厂用工选择厂用变压器及中性点接地方式，明确高低压厂用工作、备用（启动）、保安电源的连接方式，确定设备容作、备用（启动）、保安电源的连接方式，确定设备容量，选择分接头和阻抗，验算各种正常运行方式下厂用量，选择分接头和阻抗，验算各种正常运行方式下厂用母线电压水平、电动机单独自启动和事故情况下成组电母线电压水平、电动机单独自启动和事故情况下成组电动机自启动时厂用高低压母线电压水平，对厂用配电装动机自启动时厂用高低压母线电压水

12、平，对厂用配电装置及设备进行选型；置及设备进行选型；n 5）直流系统设计。计算直流负荷，设计直流系统接线）直流系统设计。计算直流负荷，设计直流系统接线方式，选择和布置蓄电池和充电设备，确定发电机励磁方式，选择和布置蓄电池和充电设备，确定发电机励磁系统及备用励磁方式和容量；系统及备用励磁方式和容量；n 6）设计二次系统，选择继电保护和自动装置。确定主）设计二次系统，选择继电保护和自动装置。确定主控制楼（网络控制楼）、机炉电集中控制室的布置和元控制楼（网络控制楼）、机炉电集中控制室的布置和元件的控制地点，选择强电或弱电控制方式，选择信号、件的控制地点，选择强电或弱电控制方式，选择信号、测量、连锁和

13、同期方式，对元件保护和自动装置进行选测量、连锁和同期方式，对元件保护和自动装置进行选型，对系统继电保护和自动装置进行整定计算，选择远型，对系统继电保护和自动装置进行整定计算，选择远动设施；动设施； n7）电气设备和电缆设施布置。明确电气出线走廊及电气建筑物）电气设备和电缆设施布置。明确电气出线走廊及电气建筑物的布置，选择高压配电装置的型式和间隔配置，布置主变压器、的布置，选择高压配电装置的型式和间隔配置，布置主变压器、高压厂用变压器和消弧线圈等，进行发电机小室及引出线的布置，高压厂用变压器和消弧线圈等，进行发电机小室及引出线的布置，对厂区、主厂房电缆隧道、沟道路径及型式进行选择；对厂区、主厂房

14、电缆隧道、沟道路径及型式进行选择；n 8）过电压保护与接地设计。确定电气设备防止过电压的保护）过电压保护与接地设计。确定电气设备防止过电压的保护措施，设计电厂主、辅建筑物的防雷保护装置，明确土壤电阻率措施，设计电厂主、辅建筑物的防雷保护装置，明确土壤电阻率及接地装置；及接地装置；n 9）照明和检修网络设计。设计工作、安全、事故照明供电电）照明和检修网络设计。设计工作、安全、事故照明供电电压、照明和电焊网络供电方式，进行主控制室（网络控制室）、压、照明和电焊网络供电方式，进行主控制室（网络控制室）、机炉电集中控制室的照明布置和选择；机炉电集中控制室的照明布置和选择；n 10）通信系统设计。根据系

15、统通信对本厂的要求，对厂内或）通信系统设计。根据系统通信对本厂的要求，对厂内或厂外的通信型式及电源进行选择，布置全厂的通信设施；厂外的通信型式及电源进行选择，布置全厂的通信设施；n 11）辅助车间设计。电气检修间的布置、起吊设施的布置，）辅助车间设计。电气检修间的布置、起吊设施的布置，明确电气试验室的规模、地点、主要试验设备配置原则，配电装明确电气试验室的规模、地点、主要试验设备配置原则，配电装置用压缩空气系统主要设备规范、数量和布置。置用压缩空气系统主要设备规范、数量和布置。 n初步设计阶段应完成的图纸初步设计阶段应完成的图纸n地区电力系统地理接线图，地区电力系地区电力系统地理接线图，地区电

16、力系统单线图，电厂接入系统方案比较图，统单线图，电厂接入系统方案比较图，电气主接线及方案比较图，短路电流计电气主接线及方案比较图，短路电流计算接线及等值阻抗图，高低压厂用电接算接线及等值阻抗图，高低压厂用电接线图，厂区电气建筑物平面布置图，各线图，厂区电气建筑物平面布置图，各级电压配电装置平断面图，主控制楼级电压配电装置平断面图，主控制楼（或网络控制楼）各层平面布置图，机（或网络控制楼）各层平面布置图，机炉电集中控制室布置图，发电机出线小炉电集中控制室布置图，发电机出线小室布置图，发电机变压器组继电保护配室布置图，发电机变压器组继电保护配置图，设备材料清单。置图，设备材料清单。 施工图设计阶段

17、的电气设计内容 n根据初步设计审查结果和主要设备落实根据初步设计审查结果和主要设备落实情况，开展施工图设计，准确无误地表情况，开展施工图设计，准确无误地表达设计意图，按期提出符合质量和深度达设计意图，按期提出符合质量和深度要求的设计图纸、说明书、计算书和设要求的设计图纸、说明书、计算书和设备材料清单，满足设备定货需要，以保备材料清单，满足设备定货需要，以保证施工的顺利进行。证施工的顺利进行。 四、电力负荷预测（四、电力负荷预测（load forecasting ） n电力负荷是指电力系统中所有用户的用电设备所消耗的电功率总和，也称为电力系统综合用电负荷综合用电负荷。n综合用电负荷加上电力网的功

18、率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统供电负荷供电负荷。n供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率就是发电厂应发出的功率，称为电力系统的发电负荷发电负荷。 n电力负荷预测是电力系统规划和运行调度所需重要数据之一，也是基建计划、供电计划和燃料计划的基础。 电力负荷的预测目标电力负荷的预测目标n包括预测期内的年发电量年发电量和用电量用电量，以及系统的年最大负荷年最大负荷。n最大负荷的预测用来确定发电和输变电系统所需的容量，进而确定规划期内逐年应新增的发电和输变电系统的容量。n发电量预测用来确定合理的电源结构、发电设备的类型和确定燃料计划。n在制定电力系统的运行调度计划时，特别需要了解电力负荷随

19、时间的变化情况，为研究电力系统的调峰问题、抽水蓄能电站的容量以及发输变电设备的协调运行提供原始资料，因此，负荷曲线负荷曲线的预测也是负荷预测的重要内容。 负荷预测的分类负荷预测的分类 n1长期负荷预测长期负荷预测 n 周期为15-30年或更长，主要用于研究电力系统在规划期内将要出现的重大的带有战略性决策的问题，提出电力系统在规划期末和分阶段的发展目标、方向及战略性原则等，以指导电力系统今后的发展，并为系统中期发展规划提供编制依据。内容包括总需电量、最大负荷、日负荷特性和分区的负荷分布预测。 n2中期负荷预测中期负荷预测 n 在我国电力系统设计中，为配合国家的五年计划或十年计划，中期电力负荷预测

20、周期通常为5-15年，是发、输、配 电建设计划和经济分析的基础。预测内容包括：逐年冬季、夏季的最大和最小负荷和年需电量；代表日、年和年持续负荷曲线，冬季、夏季日负荷率，日最小负荷率和月不平衡率；各分地区负荷，用以考虑不同的负荷水平对电源和电力系统规划的影响。 n3短期负荷预测短期负荷预测 n 时间是指几个月、几周、几天甚至更短，主要用于制定现有电力系统的运行方式和开停机计划等。n由于未来负荷的不确定因素很多，因此很难实现对负荷的准确预测。一般对短期负荷预测要求的准确度较高，而对中长期负荷预测只需要也只能做到大致相当。 负荷特性的主要指标负荷特性的主要指标 n1最高负荷最高负荷 n2最低负荷最低

21、负荷 n3平均负荷平均负荷 报告期内瞬间负荷的平均值。 n4负荷曲线负荷曲线 n5负荷率负荷率 平均负荷与最高负荷的比值。 n6平均日负荷率平均日负荷率 n7最小负荷率最小负荷率 报告期最低负荷与当日最高负荷的比率。 n8峰谷差峰谷差 最高负荷与最低负荷之差。n9 9峰谷差率峰谷差率 报告期日峰谷差最大值与当日最高负荷的比率。 n1010月生产均衡率月生产均衡率 报告月平均日电量与最大日电量的比率。 n11年生产均衡率年生产均衡率 各月最高负荷之和与最大一个月最高负荷与12乘积的比率。n1212最高负荷利用小时最高负荷利用小时 发（供、用）电量与它们的最高负荷的比率。n1313同时率同时率 综

22、合最高负荷与各组成单位绝对最高负荷之和的比率。 n 14 14不同时率不同时率 负荷曲线各组成用户最高负荷的总和与电力系统综合负荷曲线最高负荷的比率。 n1515尖峰负荷率尖峰负荷率 某一用户（或地区）的平均负荷与电力系统最高负荷时该用户（或地区）最高负荷的比率。 负荷预测方法负荷预测方法n为了预测负荷，首先要对电力系统负荷的现状及历史统计资料进行调查，收集规划期内各行业用户的发展资料，研究各电力负荷所代表的国民经济各行业的发展规律，并在此基础上，着重分析能源变化的情况与电力负荷的关系、国民生产总值增长率与电力负荷增长率的关系、工业生产发展速度与电力负荷增长速度的关系、设备投资及人口增长与电力

23、负荷增长速度的关系、电力负荷的时间序列发展过程等。 n目前负荷预测的方法很多，各有其特点和适用范围，绝对准确和适用于任何情况的预测方法是不存在的。n电力负荷预测主要运用相关理论和外推理论来预测电力用户的需电量和最大负荷。n需电量的主要预测方法有用电单耗法、电力弹性系数法、回归分析法、时间序列法、综合用电水平法和负荷密度法等。n最大负荷预测方法主要有最大负荷利用小时法、同时率法等。 需电量的预测方法需电量的预测方法n n 用电单耗法用电单耗法n 将预测期的产品产量乘以用电单耗，即可得所需要的用电量：n （1-1）n式中，E为某行业预测期的需电量；i为各产品产量的用电单耗；mi为各种产品产量；n为

24、计算的行业的企业系数。 niiimE1需电量的预测方法需电量的预测方法n电力弹性系数法电力弹性系数法n电力弹性系数是用电量的平均增长率与国民生产总值平均增长率的比值，该系数从客观上反映电力发展速度与国民经济发展的相对关系，一般可根据历史统计资料进行分析，预测规划期的弹性系数并预测未来的需电量：n n （1-2）n式中，En为预测期末需电量；E0为预测初期需用电量；K为规划期电力弹性系数；n为计算期年数；为国民生产总值平均年增长率。 nnKEE)1 (0 需电量的预测方法需电量的预测方法n回归分析法回归分析法 n 回归分析法在统计上又称相关分析法。它是利用数理统计原理，对大量的历史统计数据进行数

25、学处理，并确定用电量与某些自变量之间的关系，选择最接近的曲线函数，然后用最小二乘法使其偏差之平方和为最小，求解出回归系数，建立一个相关性较好的数学模型即回归方程，并加以外推，用以预测今后的用电量。回归法包括一元线性、多元线性和非线性回归法。 需电量的预测方法需电量的预测方法n 时间序列法时间序列法n 根据历史统计资料，总结出电力负荷发展水平与时间先后顺序的关系，把时间序列作为一个随机变量序列，用概率统计的方法，尽可能减少偶然因素的影响，得出电力负荷随时间序列所反映出来的发展方向与趋势，并加以外推，以预测未来负荷发展的水平。时间序列法包括简单平均法、加权平均法、滑动平均法等。 最大负荷预测法最大

26、负荷预测法 n 最大负荷利用小时法n n式中，Pmax为预测期最大负荷；E为预测期需用电量；Tmax为年最大负荷利用小时数。各系统的年最大负荷利用小时数可根据历史统计资料分析确定。 maxmaxTEP最大负荷预测法最大负荷预测法n同时率法同时率法n 根据获得的各行业或地区最大负荷的数据，利用各行业或地区最大负荷的同时率可测算出年最大负荷。n 负荷系数法负荷系数法n 先预测需电量，然后用负荷系数来计算最大负荷。 电力负荷曲线的编制电力负荷曲线的编制 n常用的负荷曲线有日负荷曲线和年负荷曲线。n日负荷曲线日负荷曲线描述了一天24小时负荷的变化情况，对电力系统的运行非常重要，是安排日发电计划和确定运

27、行方式的重要依据。n年负荷曲线中最常用的是年最大负荷曲线和年持续负荷曲线。年最大负荷曲线年最大负荷曲线描述一年内每月（日）最大有功功率负荷变化的情况，主要用来安排发电设备的检修，同时也为制定发电机组或发电厂的扩建提供依据。年持续负荷曲线年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成。在安排发电计划和进行可靠性估算时，常用到该种曲线。 电力负荷曲线的编制电力负荷曲线的编制n日负荷曲线的编制日负荷曲线的编制n 首先分析调查资料，做出现有典型日负荷曲线。根据每个系统的情况和研究问题的重点选择代表月，对具有水、火电厂及核电站联合运行的电力系统，往往需要分析冬、夏两个代表月的日

28、负荷曲线。冬季代表月常取年负荷为最大或较大、水电处于枯水而火电或核电出力为最高的月份，夏季代表月常取水电处于丰水而火电出力最低的月份。选定代表月后，即可针对该月出现概率大的日负荷曲线的几个特性指标如最大负荷率、最小负荷率进行计算。选择选择35个最大负荷发生时间相同，最小负荷发生时间尽可个最大负荷发生时间相同，最小负荷发生时间尽可能一致的代表日负荷曲线作为典型负荷曲线的基础资料。能一致的代表日负荷曲线作为典型负荷曲线的基础资料。日负荷曲线的编制方法日负荷曲线的编制方法 n典型负荷曲线叠加法典型负荷曲线叠加法n 把各行业用电的典型负荷曲线叠加而成，使用于新电力系统的设计，工作量大，目前在实际工作中

29、应用不多。n历史负荷曲线修改法历史负荷曲线修改法 n 在掌握历史统计资料的基础上，结合远景负荷结构的变化修改而成 。n典型系统法典型系统法n 将电力系统分成若干类型，相应每个类型有一定的、和下降系数，套用负荷结构相近的典型负荷曲线，适当修正后即可得到所需的典型日负荷曲线。 年负荷曲线的编制年负荷曲线的编制n 分析收集的多年负荷曲线，找出年最大和最小负荷发生的月份，计算出负荷年平均增长率，季不均衡系数。然后从多年的年负荷曲线中选取35个比较有代表性的年份进行平均，并用百分数折算，经调整后即可得出现有典型的年负荷曲线。n现有曲线修改法现有曲线修改法：对季节性生产用电比重较小的系统，可利用地区现有年

30、负荷曲线，分析规划年份季节性用电的构成关系，若没有特别大的变化，可以仍然采用现有年负荷曲线的形状，对季节性生产用电比重较大的系统应分别做出连续性生产用电和季节性生产用电的年负荷逐月变化曲线，然后叠加成系统年负荷曲线。n运用负荷曲线特性指标计算法运用负荷曲线特性指标计算法：利用年平均增长率K和负荷静态下降系数Kj，计算出规划设计年的年初、年末及年中的最大负荷，然后再用补插法计算其它各个月份的最大负荷。电源规划n电源规划电源规划用以研究规划期内各种电源的开发顺序，确定电源建设的项目、布局、容量及进度，满足规划期内的电力负荷需要，并使电力系统获得最大的经济效益。n电源规划的内容电源规划的内容：确定规

31、划年份发电设备总容量；确定规划期内逐年建设的发电量；选择电源结构，确定新扩建发电容量的安装地点、调查电厂建设条件；根据用电负荷性质和需求，提出逐年建设电源的组成类型，电源建设方案优化、提出电源建设项目表等。此外，环境问题也是电源规划不容忽视的问题。 一、电力电量平衡（一、电力电量平衡（power and energy balance of electric power system） n电力电量平衡是电力电量供应与需求之间的平衡。电力系统设计中需要编制从当前到设计水平年的逐年电力电量平衡，以及远景水平年系统和地区的电力电量平衡，必要时还应作地区最小负荷时的电力平衡，用来确定系统发电容量，检验系

32、统发电量及电源结构的合理性，并根据电量平衡的结果来调整发电容量及电源结构。 1 1、电力电量平衡的内容、电力电量平衡的内容 n电力平衡电力平衡(power balance) 用来研究电力系统中电源和负荷的平衡问题。n内容包括：根据预测的电力系统负荷来确定电力系统的发电容量，包括确定水电、火电或核电厂的新建、续建和扩建项目等，并确定规划设计年度内逐年新增的装机容量和退役机组容量；确定系统需要的备用容量，研究在水、火电厂之间的分配；确定系统需要的调峰容量，使之能满足设计年不同季节的系统调峰需要，并提出典型日的调峰方式和系统调峰方案。电力平衡计算结果可用电力平衡表或电力平衡图表示。 1 1、电力电量

33、平衡的内容、电力电量平衡的内容 n电量平衡（电量平衡（energy balance） 指在规定时间内电力系统所需电量与电力系统中各发电厂可发电量的平衡。n当电力系统中有水电厂时，一般要进行不同代表水文年（即枯水年、平水年、丰水年、必要时的特枯水年）的电量平衡。内容包括：通过电量平衡确定各代表水文年各类型电厂的发电设备利用小时数；在满足电力系统负荷及电量需求的前提下，合理安排水火电厂的运行方式，充分利用水电，使燃料消耗最经济，并计算系统需要的燃料消耗量；确定水电厂发电量的利用程度及需要新增机组和其投产时间，以论证水电装机容量的合理性；分析计算系统与系统之间、地区与地区之间联络线的交换电量的数值，

34、以确定联网的合理性。 2 2、电力平衡代表月的选择、电力平衡代表月的选择n 电力平衡需要逐年进行。在电力平衡时，可选择水电厂在枯水季节中最大负荷月来代表该年参加电力平衡。但还应根据水电厂逐月发电出力及系统负荷的变化情况,具体分析确定。必要时可选择代表年进行逐月电力平衡，以便找出其中起控制作用的月份，然后按该代表月进行逐年平衡。 3 3、电力平衡中的容量组成、电力平衡中的容量组成 n1 1装机容量装机容量：指系统中各类电厂发电机组额定容量的总和。n2必需容量必需容量：指维持电力系统正常供电所必需有的装机总容量，即工作容量和备用容量之和。n3 3工作容量工作容量：指发电机担任电力系统正常负荷的容量

35、。在电力平衡计算中的工作容量是指电力系统最大负荷时的工作容量。其中担任基荷的电厂出力就是工作容量，担任峰荷和腰荷的发电厂以日负荷最大时刻的出力作为工作容量。水电厂的工作容量是指按保证出力运行时所能提供的发电容量，其大小与其保证出力及其在电力系统日负荷曲线上的工作位置有关。 n4 4重复容量重复容量：指水电厂为了多发季节性电能，节省火电燃料而增设的发电容量。重复容量是在一定的设计供电范围、负荷水平和设计保证率条件下选定的，当任一条件变化时，就有可能部分或全部转化为必需容量。n5 5受阻容量受阻容量：指由于各种原因，发电设备不能按额定容量发电时的容量称受阻容量。机组受阻的原因很多，火电机组有设备缺

36、陷、燃料发热量过低、循环水温过高等原因。水电机组由于运行水头低于设计水头而受阻的称为水头受阻容量；由于水量不足而受阻的称为水量受阻容量，主要发生在径流式电厂中。对一个水电厂来说，水头受阻平均分配在每台机上；水量受阻可调度集中于一台或几台机组，这些机组可替代本厂的检修备用和其他机组的事故备用。n6水电空闲容量水电空闲容量：指电力平衡中未能得到利用的那部分水电装机容量。其大小随着各水电厂工作容量的大小而变化。 n7 7备用容量备用容量：指为了保证系统不间断供电、并保持在额定频率下运行而设置的装机容量。它包括有负荷备用、事故备用和检修备用容量三部分。n 负荷备用容量负荷备用容量 指为担负电力系统一天

37、内瞬时的负荷波动和计划外的负荷增长所需要的发电容量。一般负荷备用容量为最大负荷的25，低值适用于大系统，高值适用于小系统。n 事故备用容量事故备用容量 指电力系统中发电设备发生事故时为保证正常供电所需要的发电容量。事故备用容量中应有一部分机组在频率偏离正常时能自动投入，另一部分应在规定时间内投入运行。在电力电量平衡计算中，事故备用容量在系统中水火电厂之间的初步分配，可按其担负工作容量的比例求得。在电力平衡计算中常用传统的百分率法，即根据经验一般考虑事故备用容量为最大发电负荷的10左右，并且不小于系统1台最大单机容量。n 检修备用容量检修备用容量 指在电力系统一年内的低负荷季节，不能满足全部机组

38、按年计划检修而必须增设的发电容量。电力平衡中检修备用容量可按最大发电负荷的815考虑。在实际运行中检修备用应按有关规程要求及系统情况，在年负荷曲线图上安排年检修计划。 4 4、电力电量平衡中代表水文年的选择、电力电量平衡中代表水文年的选择 n电力系统按发电机组动力来源的不同可分为纯水电、纯火电和水火电联合运行系统。n在水火电联合系统中，一般考虑4种有代表性的水文年的电力电量平衡，用以概括系统全部运行情况。在电力系统规划设计中，通常按设计枯水年进行电力平衡，按平水年进行电量平衡，并按平水年计算潮流分布，确定电气主接线和送电线路导线截面积，按丰水年水电机组满发来校验电气主接线和线路的输送能力。 5

39、 5、电力平衡计算、电力平衡计算 电力平衡计算电力平衡计算n1 1最大发电负荷最大发电负荷最大发电负荷全系统计及同时率后的用电负荷线损厂用电n2 2水电工作容量水电工作容量n水电厂工作容量的计算常采用图解法n （a）日负荷曲线；(b)日电量累计曲线n2）找出电力平衡代表月相应的各水电厂的月平均出力，乘以水库调节系数，便得水电厂可调节的日保证电量。n通常，水电厂受下游水运、农灌、养殖、环保、市政等用水部门的要求而必须放流，水电厂为利用这部分水能所发出的功率称为强制出力强制出力，这一出力担负系统的基荷，是不可调节的。因此水电厂的发电量分为两部分，即担任峰荷的电量AP 和担任基荷的电量Ab， n式中

40、 Pa -保证出力；P b -强制出力；K-水库调节系数，如无调节及日调节水库，K=1.0；季调节及年调节 水库，K=1.1bbbaPPAPPKA24)(24n在电量累积曲线图上的电量A坐标轴上找到Ap ，作垂线交于电量累积曲线于点1；再作水平线交于日负荷曲线纵坐标的点2，则从负荷最大值至点2的距离为调峰容量Pp 。这时水电厂的日保证容量Ap大于峰荷电量，其调峰容量Pp将可担负峰荷和一部分基荷，此时工作容量Pw可表示为：n bbaWPPPPKP)1 ()(maxn当水电厂的日保证电量Ap 等于峰荷电量时，此时调峰容量Pp 恰好可担负峰荷。n当水电厂的日保证电量Ap 小于峰荷电量时，此时调峰容量

41、Pp 只好担负部分峰荷。n当系统含有多个水电厂的情况下，计算时根据系统内水火电厂的比例，将参加电力平衡的水电厂当作一个整体，取同一保证率，求出各水电厂的日保证电量，相加后，利用负荷曲线图和电量累积曲线图，求出整个工作容量，最后参照各水电厂的具体情况，确定各水电厂在日负荷曲线上的运行位置和出力大小。 n3 3火电工作容量火电工作容量n 火电工作容量最大发电负荷水电工作容量n4 4备用容量备用容量n 备用容量最大发电负荷的20n备用容量在水火电厂之间分配的原则是：负荷备用一般由水电承担，事故备用一般按水火电厂担负系统工作容量的比例分配，检修备用由具体情况而定。n5 5需要装机容量需要装机容量n需要

42、装机容量工作容量备用容量n6 6可能装机容量可能装机容量n 根据施工情况、投资分配以及设备供应等情况在系统中实际可能的装机安排容量。n7. 7. 火电电力盈亏火电电力盈亏n 火电电力盈亏火电需要容量火电实际可能装机容量 系统电量平衡表系统电量平衡表 1系统月平均负荷系统月平均负荷 yyyYPPPmax式中 Py p- -某月平均负荷 ； Py.max-某月最大负荷； y-某月月不均衡系数； y-日负荷率。月平均负荷乘以相应的月小时数，12个月相加后即得全年的需电量。 2 2系统月平均出力系统月平均出力n 系统月平均出力可按以下顺序计算：(1)列出水电厂可被利用的月平均出力；(2)列出热电厂的供

43、热强制出力；(3)计算凝汽式电厂的月平均出力，为系统月平均负荷减去水电厂月平均出力及供热强制出力；(4)将各月平均出力乘以相应的月小时数后相加即可得到各类电厂的年发电量，并据此校验各类电厂的利用小时数，检验电量是否平衡。一般在电量平衡中火电机组利用小时数按不大于5000h考虑。n当水电比重较大，或遇丰水期，有可能发生水电电量得不到充分利用的情况时，则应计算弃水电量。 6 6、各类电厂的运行方式、各类电厂的运行方式 系统设计中，在通过电源方案的技术经济论证和电力平衡确定了逐年的发电容量后，为进行电力网的潮流分布及调相调压计算，制定网络方案，选择送电线路导线截面、各种电气设备及无功补偿设备等，必须

44、确定有关年份各种水文年不同运行方式时各发电厂的出力。 确定电厂运行方式的总原则确定电厂运行方式的总原则 确定运行方式的总原则是要贯彻安全、经济发供电的方针。具体要求如下：(1)总的发电容量(出力)要满足系统负荷的要求。各地区电厂的发电出力要满足当地保安负荷的要求，并应预留适当的热备用容量。(2)最充分地利用水电厂的发电量和装机容量。对具有综合利用效能的水电厂,应首先满足各综合利用部门用水的最低要求(强制出力)。(3)充分利用热电厂按热负荷运行的强制出力及发电量。(4)各机组运行应不小于最小技术出力。(5)注意火电厂、核电厂的经济运行，节约燃料。 (6)监督主干线潮流变动幅度应在技术条件的允许范

45、围内(例如稳定水平、电压水平等)。 7 7、无功功率平衡与补偿、无功功率平衡与补偿n 电力系统的无功功率平衡是电力系统电压质量的保证。由于系统的自然无功负荷总是大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。电力系统的无功电源与无功负荷在正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则实行分层分区、就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用。 n自然无功负荷包括电力用户补偿前的无功负荷、各级变压器及送电线路的无功损耗、发电厂自用无功负荷、各种电抗器的无功损耗等。n 无功电源包括发电机实际可调节无功容量、线路充电功率、无功补偿设备中的容性无功功率容量等。无功补偿设备包

46、括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止无功补偿器等。 二、电源规划方法电源规划方法 n电源规划的一般原则电源规划的一般原则n电源方案设计应遵循可靠性、灵活性和经济性的原则。n1.每个大区电力系统要重点建设若干个大型骨干电厂和能源基地。n2.电厂的规模、单机容量应与电力系统容量相适应。n3.应优先推荐建设条件优越、经济指标好的水力发电厂。n4. 扩建电厂与新电厂的比例应适度。n5.各电源方案技术经济指标相差不大时，宜优先考虑能提高电力系统稳定水平的电源方案。n6.电量流向应与发电燃料的运输方向一致。n7.系统应有足够的备用容量。 电源规划的一般方法电源规划的一般方法 1电

47、源方案常规设计电源方案常规设计n “常规设计方法”是根据各年度电力系统的需要，拟出几个电源组合方案，进行多方案比较。在比较时，要明确各方案相应的发电煤源、运输方案和输电网络，然后计算煤、电、运以及综合的投资和年运行费，并把其折算成使用期内的年费用或某一年的总费用，进行综合比较后，提出各年度的电源建设方案。 2按发电机组类型优化的电源规划按发电机组类型优化的电源规划n 按发电机组类型优化的电源规划模型又称为单节点电源规划模型，其特点是忽略系统中负荷及发电厂地理分布对电源规划的影响，把所有负荷和发电厂集中在同一节点进行电力电量平衡。这种模型只考虑电力系统中发电机组类型（根据燃料种类和机组容量划分）

48、的差异对电源规划的影响，只能回答系统在什么时候扩建什么类型机组的问题，而不能确定在什么地方扩建这些机组。目前国内外大多数的电源规划模型都按发电机组类型进行优化。3按发电厂优化的电源规划按发电厂优化的电源规划n 在电源规划中，电力系统的投资和运行费用与新建发电厂的地址密切相关。为了既能回答“何时扩建新机组” 、“扩建哪种类型和多大容量机组” ，又能回答“在何处扩建”的问题，应采用按发电厂优化的电源规划模型，如JASP，其特点是能够考虑不同厂址对投资和运行费用的影响，便于进行区域电力电量平衡，从而谐调省地区间各层次的关系，反映各方面的效益。按发电厂优化的电源规划模型更适合于我国的能源分布和工业分布

49、情况。 三、三、发电厂、变电站地址及送电路径选择发电厂、变电站地址及送电路径选择 火力发电厂厂址的选择火力发电厂厂址的选择 n1 按国家能源政策，火电厂应以煤炭为主要燃料。n2 大型火电厂可建在煤矿附近，也可建在靠近负荷中心的铁路和水路运输方便的地方，须作论证。n3 厂址应靠近水源，且供水可靠。n4 交通运输方便。n5 燃煤发电厂的贮灰场容量应能储存20年左右按规划容量排放的灰渣量。n6 应留有足够的出线走廊。n7 发电厂厂址不应设在滑坡、岩溶发育或发震断裂地带以及9度以上地震区，大型火力发电厂不宜建在9度地震区。n8山区发电厂的厂址，宜在较平坦的坡地或丘陵地上。应注意尽量不破坏自然地势，避开有危岩、滚石和泥石流的地段。n9当厂址选在江