电力系统分析 第十四章 电力系统的经济运行

1第十四章电力系统的经济运行

EconomicOperationofPowerSystems电力网中的能量损耗火电厂间有功功率负荷的经济分配水火电厂间有功功率负荷的经济分配无功功率负荷的经济分配214-1电力网中的能量损耗EnergyLossesofPowerNetworks3电力系统经济运行的基本要求在保证整个系统安全可靠和电能质量符合标准的前提下，努力提高电能生产和输送的效率，尽量降低供电的燃料消耗或供电成本。14-1电力网中的能量损耗4网损率(线损率)衡量供电企业管理水平的一项重要的综合性的经济技术指标14-1电力网中的能量损耗电力网的损耗电量供电量网损率100%5电网元件的能量损耗14-1电力网中的能量损耗第一种：,如变压器绕组和线路导线中的损耗第二种：,如变压器铁芯损耗、电缆和电容器绝缘介质中的损耗6线路中能量损耗的计算方法电网规划阶段：最大负荷损耗时间法如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率，在小时内的能量损耗恰好等于全年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间。14-1电力网中的能量损耗由最大负荷利用小时数和功率因数确定最大负荷损耗时间（表14-1）7线路中能量损耗的计算方法电网运行阶段：等值功率法14-1电力网中的能量损耗

T为运行周期均方根电流形状系数由负荷曲线形状确定，由最小负荷系数确定形状系数平均值（14-11）所需数据：AP，AQ，最小负荷系数α当α>0.4时，可证明最大误差<10%方法简单、精度好，可推广于任意复杂网络计算时段可以是日、月、季度或年8降低网损的技术措施14-1电力网中的能量损耗提高用户的功率因数改善网络中的功率分布合理地确定电力网的运行电压水平组织变压器的经济运行对原有电网进行技术改造9措施1：提高用户的功率因数14-1电力网中的能量损耗线损线损降低率装设并联无功补偿设备避免用电设备在低功率因数下运行

感应电动机负载系数越小，功率因数越低10措施2：改善网络中的功率分布14-1电力网中的能量损耗在环网中引入环路电势进行潮流控制，使功率分布尽量接近于经济分布；或考虑开环运行，开环点的选择要有利于降低网损。配电网络重构：通过确定分段开关和联络开关的断开、闭合状态来优化配电系统运行的。11措施3：合理确定电网运行电压水平14-1电力网中的能量损耗适当提高运行电压可以降低网损：变压器的铁损在网络总损耗所占比重小的电网——高压电网适当降低运行电压可以降低网损：变压器的铁损在网络总损耗所占比重大的电网——6-10kV农村配电网（60%~80%）无论对于哪一类电网，为了经济目的提高或降低运行电压水平，都应将其限制在电压偏移的容许范围内。1214-1电力网中的能量损耗在一个变电站内装有多台容量和型号都相同的变压器，并列运行的k台变压器铁芯损耗与台数成正比，绕组损耗则与台数成反比措施4：组织变压器的经济运行负荷越小越宜减少变压器运行台数13临界功率14-1电力网中的能量损耗临界功率Scr

令

可得

1414-1电力网中的能量损耗对季节性变化的负荷，使变压器投入台数符合损耗最小的原则是可行的。对24h内多次大幅度变化的负荷，则不宜完全按照经济运行方式。当变电所仅有两台变压器且需要切除一台时，应有相应的措施以保证供电的可靠性。AboutEconomicOperationofTransformers1514-1电力网中的能量损耗措施5：电网技术改造增设电源点提升线路电压等级增大导线截面减少变电层次调整用户的负荷曲线，减小高峰负荷和低谷负荷的差值实现方法：分时电价，储能电站。1614-2火电厂间有功功率负荷的经济分配EconomicDispatchofActivePowerLoadingamongPowerPlants17耗量特性反映发电设备（或其组合）单位时间内能量输入和输出关系的曲线,称为该设备的耗量特性。14-2火电厂间有功负荷的经济分配Definition18效率曲线和微增率曲线耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的耗量微增率λ

14-2火电厂间有功负荷的经济分配Definition发电效率η=P/F

λ

=dF/dP

比耗量μ=F/P19等微增率准则负荷在机组间分配时，如它们的燃料消耗微增率相等，则总的燃料消耗量将是最小的。14-2火电厂间有功负荷的经济分配DefinitionEqualIncrementalPrinciple20两台机组间的负荷分配14-2火电厂间有功负荷的经济分配目标：总的燃料消耗为最小minF=F1(PG1)+F2(PG2)约束条件：PG1+PG2-PLD=0

PG1

PG2

PLD

G2

G1

dF1/dPG1

=dF2/dPG2

21多个发电厂间的负荷经济分配14-2火电厂间有功负荷的经济分配目标：总的燃料消耗为最小minF=ΣFi(PGi)约束条件：ΣPGi

-PLD=0

22负荷经济分配问题的求解拉格朗日乘子法14-2火电厂间有功负荷的经济分配极值点满足i=1,2,…,n

EqualIncrementalPrinciple即2314-2火电厂间有功负荷的经济分配例14-3三个火电厂并联运行，各电厂的燃料消耗特性及功率约束条件如下：当总负荷为700MW和400MW时，试分别确定发电厂间功率的经济分配24解：按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性得到等微增率时的电厂出力关系PG1=14.29+0.572PG2=0.643PG3,PG3=22.22+0.889PG214-2火电厂间有功负荷的经济分配25续解：总负荷为700MW时PG1+PG2+PG3=70014.29+0.572PG2+PG2+22.22+0.889PG2=700PG2=270MW,越限，取PG2=250MW,剩余的负荷功率450MW再由电厂1和3进行经济分配PG1+PG3=450，λ1=

λ3

得到PG3=274MW，PG1=176MW14-2火电厂间有功负荷的经济分配26续解：总负荷为400MW时PG1+PG2+PG3=40014.29+0.572PG2+PG2+22.22+0.889PG2=400PG2=147.7MWPG1=98.77MW,越限，取PG1=100MW,剩余的负荷功率300MW再由电厂2和3进行经济分配得到PG3=153MW,PG2=147MW14-2火电厂间有功负荷的经济分配另一种解法λ取不同的值，得到各发电厂输出功率及其总和，制成表格或曲线14-2火电厂间有功负荷的经济分配计及网损的有功负荷经济分配问题的数学描述（数学模型）问题求解——构造Lagrange函数EQU经过网损修正后的等微增率准则14-2火电厂间有功负荷的经济分配计及网损的有功负荷经济分配若网损微增率大于零，发电机出力增加会引起网损增加，

这时网损修正系数大于1，发电机本身的燃料耗量微增率宜取较小的数值。14-2火电厂间有功负荷的经济分配若网损微增率小于零，发电机出力增加会引起网损增加，

这时网损修正系数小于1，发电机本身的燃料耗量微增率宜取较大的数值。3014-3水、火电厂间有功功率负荷的经济分配

一个水电厂和一个火电厂间负荷的经济分配问题的数学描述（数学模型）问题求解—构造Lagrange函数：泛函极值问题14-2水、火电厂间有功负荷的经济分配将指定的运行周期τ

划分为s

个时段，假定各时段内负荷功率、水电厂火电厂功率不变，则模型简化为：一个水电厂和一个火电厂间负荷的经济分配——等微增率准则问题求解—构造Lagrange函数：将指定的运行周期τ

划分为s

个时段：假定时间段取得足够短，则认为任何时刻都必须满足14-2水、火电厂间有功负荷的经济分配数学模型—泛函极值问题水电厂水耗量乘以γ，相当于水换成了煤，水电厂变成了等值火电厂，按火电厂间负荷经济分配的等微增率准则问题求解—等微增率准则γ的物理意义—水煤换算系数∆F的单位：t/h，∆W的单位：m3/h，则γ

的意义为：按发生相同的电功率进行比较，1立方米的水相当于γ

吨煤14-2水、火电厂间有功负荷的经济分配一个水电厂和一个火电厂间负荷的经济分配一个水电厂和一个火电厂间负荷的经济分配问题求解—等微增率准则γ的选取——使得给定用水量在指定运行期间刚好用完，做到既不弃水，也不超量用水Step1：给定初值γ(0)，令迭代次数k=0Step2：计算全部时段的负荷分配；Step3：校验用水量是否满足Step4：若用水超量，应取Step5：若发生弃水，应取Step6：k=k+1，返回Step2计及网损时若干个水、火电厂间负荷的经济分配数学模型—泛函极值问题问题求解—构造Lagrange函数：将指定的运行周期τ划分为s个时段，假定各时段内负荷功率、水电厂火电厂功率不变；然后构造Lagrange函数3614-4无功功率负荷的经济分配EconomicDispatchofReactivePowerLoading37即无功优化：无功优化调度（控制）无功优化配置（规划）14-4无功功率负荷的经济分配无功功率负荷的经济分配38等微增率法