电力系统有功功率平衡与频率调整培训课程(ppt 44页).ppt

1、5电力系统有功功率平衡和频率调节，电能质量测量指标：频率、电压和波形。中国电力系统频率调节：fN50Hz允许偏移范围为0.20.5Hz(系统规模越大，频率控制要求越严格。)频率与有功功率速度n的基本关系，5.1概述，概述，第一，频率偏移的影响，频率的降低会导致电机的输出功率降低，从而影响由其驱动的设备的正常运行。2.频率偏移的原因保持发电机并联运行同步是电力系统正常运行的必要条件。根据频率、转速和有功功率之间的基本关系：发电机的转速由作用在转子轴上的转矩决定；当原动机的机械转矩-驱动发电机的电磁转矩-制动转矩平衡时，转子能保持同步转速，对应的频率为额定频率；概述，概述，扭矩与功率成正比，因此额

2、定状态下的扭矩平衡对应于有功功率-输入机械功率和输出电磁功率的平衡。系统电能不能储存，系统能量的生产和消耗始终是动态平衡的，即电磁功率等于负载功率；当负载始终变化时，相应的电磁功率变化，主动平衡被打破，转速也会变化：当负载增加时，制动大于驱动，转子减速，频率降低；相反，转子加速，频率上升。频率调节(简称调频)的目的是重新建立有功功率平衡，使转子速度同步，频率达到额定频率。概述，三。有功功率平衡为了实现有功功率平衡，需要通过负荷预测获得未来的负荷曲线，从而安排发电计划，使发电机产生的有功功率与网损有功功率和负荷需求相平衡。电磁功率平衡方程：即发电机产生的总有功功率=所有有功负载系统的有功功率损耗

3、。这个等式在任何时候都成立。概述，备用容量的作用：确保供电的可靠性，满足用户的电力需求，保持频率稳定。定义：备用容量系统发电负荷可用功率容量分类：备用容量有两种分类方法按用途、概述、概述按备用形式划分，(1)负荷备用，(2)事故备用，(3)维护备用，(4)国民经济备用，(1)热备用/旋转备用；(2)冷待机。1。系统综合负载有功频率的静态特性负载实际使用的有功功率不仅与生产状态和系统电压有关，还与频率有关，如图中曲线1和1所示：负载的有功功率随着频率的增加而自动增加；相反，自动减少。系统综合负荷增加，负荷频率特性曲线平行上升至1；相反，平行向下移动。负荷的频率静态特性、负荷和电源的频率静态特性以

4、及负荷的单位调节效应是负荷的自然属性，因此系数是不可控的，不能人为调节。负荷单位调节功率(也称有功负荷频率调节效果系数):负荷和电源的频率静态特性；2.当发电机组的有功频率静态特性发生变化时，转速也会相应变化，频率也会相应变化；为了将系统频率保持在一定范围内，有必要调整发电机的速度连接到原动机的调速器。调速器分为机械调速和电液调速，基本原理是：根据负荷功率的变化，相应地调节汽轮机阀门的开度，改变进汽量，即改变原动机的驱动功率。负载和电源的频率静态特性，机组调速器的调频：负载功率增加(减速转矩出现在转子轴上，f将减小)；此时，调速器将调整原动机的输出以增加其输出功率，从而使f上升，但仍低于fn；

5、也就是说，uni的发电能力负荷和电源的频率静态特性和工频静态特性的斜率r称为发电机组调整系数。调整系数也可以用百分比的形式表示。负载和电源的频率静态特性，也称为发电机组调节功率，是调节系数的倒数。由于发电机组调速器调节范围有限，只能实现差动调节。如果一次调频后频率偏差仍超过允许范围，则必须采取进一步措施：通过机组的调频器/同步器进行调频，并通过控制调频器来调节机组的输出功率。效果是发电机组的工频静态特性曲线可以整体平移，如图所示，从1到2并联，也称为二次调频，可以实现无误差调节。5.3电力系统的频率调整，系统负荷的不同变化规律(三种)及其引起的频偏调整方法：(1)变化周期最短(小于10s)，小

6、负荷频繁切换引起的变化幅度最小，随机性强。(2)变化周期长(10秒和180秒)，变化范围大是由一些脉冲和间歇负载的变化引起的，如大型工业电机和电炉。电力系统的频率调整，(3)最长变化周期、最大变化范围和最慢变化范围是日负荷曲线的基本组成部分，主要受天气、生产进度和人们生活规律的影响，基本可以预测。电力系统频率调整，初始，系统有功功率平衡：P1 fN一次调频流程图：初始负荷增量：系统频率变化：负荷调整效果：即自动降低负荷功率。1.系统频率的一次调节、一次调频、负荷的实际增量：发电机的附加功率：根据有功输入和输出的平衡，有：负荷的实际增量=发电机的附加功率，即一次调频，然后有：也称为电力系统的单位

7、调节功率即当考虑到发电机和负荷的调节效果时，频率单位发生变化时的负荷变化。显然，k值越大越好，表明某一负载变化引起的频率变化越小。一次调频，汇总发电机组调速器自动执行的频率调整。所有机组都参与一次调频(除非机组满载)。因此，系统中有源电源的输出不仅要满足系统在额定频率下对有功功率的需求，还要有一定的储备。整个调节实际上是由负载和发电机完成的。只能有差异调整。2.系统频率的二次调节(二次调频)频率的二次调节：通过运行频率调节器调节发电机组的输出功率，并使发电机组的工频静态特性平行移动，使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动范围内。二次调频；注：不同于一次调频；并非所有单元都参与二次调频。一般情况下

8、，只有部分电厂机组被选作二次调频任务调频电厂。调频发电厂：具有二次调频任务的发电厂分为主调频发电厂和辅助调频发电厂(非调频发电厂：仅根据调度部门分配的负荷发电，因此也称为基本负荷发电厂或固定出力发电厂)。调频：电站应满足的条件1)足够的调节能力2)快速调节速度3)良好的安全性和经济性，二次调频，调频：电站的选择：调节速度快，操作方便，调节范围宽，仅受发电机容量的限制。火力发电厂：调节速度受锅炉和汽轮机出力增减速度的限制，也受锅炉最小出力的限制。首选：水电站(适合旱季)；第二：负荷中心附近的中温中压火电厂(适合雨季，使水电厂能充分发电。)，二次调频，二次调频di概要(1)因为二次调频进一步增加了

9、发电机的输出，在相同的频率偏移下，系统能够承受的负载变化增加。(2)可以无误差调整。5.4电力系统有功功率的经济分配和系统有功功率的优化分配，包括：有功电源的优化组合系统中发电设备和发电厂的合理组合，即机组的合理启停(冷备用容量的合理分配)。有功负荷的经济分配系统中有功负荷在各种运行的发电设备或电厂之间的合理分配(热备用容量的合理分配)。1.有功电源的最优组合包括三个部分：机组的最优组合顺序、最优组合量和最优启停时间。各电厂组合的基本要求：-在分担系统负荷时，应根据各电厂的技术特点和效率优先的原则进行安排，达到经济合理利用资源的目的。电力系统有功功率经济分配的具体原则如下：(1)充分利用水源：

10、在枯水期，非调节水电站和调节水电站的强制功率将首先投入使用，调节水电站的调节功率将承担调峰负荷。高水位期：所有水电站将优先投资。(2)核电厂持续稳定地承受额定容量的负荷(由于初期投资大，但运行成本低)；(3)降低火电机组的单位功率煤耗，优先考虑高效机组，尽量降低火电厂的成本(少烧油、多烧劣质煤、就地烧煤)。高温高压高效机组在负荷曲线的腰部负荷运行；中温中压效率相对较低的机组具有较大的调节功率，可以替代一些水电站在枯水期的调节功率。电力系统有功功率的经济分配、各电厂在不同季节日负荷曲线中的布置、电力系统有功功率的经济分配、有功负荷的经济分配(1)发电机组的消耗特性反映发电机组单位时间内能量输入(

11、能量消耗)和输出(有功发电)之间关系的曲线。电力系统有功功率的经济分布，消耗的微小增长率：消耗特性曲线上某一点的切线斜率，表示该点的输入增量与输出增量之比，用。具体消费：消费特征曲线上某一点的纵坐标与横坐标之比，即投入产出比：效率：具体消费的倒数。一、电力系统有功功率的经济分配；(2)目标函数和约束条件：有功负荷优化分配的目的是在持续向一定量的负荷供电的前提下，使发电设备产生电能的过程中单位时间消耗的能量最小。数学上，在满足条件等式约束F(x，u，d)=0和不等式约束g(x，u，d)0的前提下，优化目标函数F=F(x，u，d)，即达到最小值。-为了有功功率的优化分配，这里的目标函数是机组的总能

12、耗，等式约束是有功功率平衡，不等式约束是机组的功率运行极限。电力系统有功功率的经济分配，目标函数的建立在有n台机组的火力发电厂中，众所周知，每台机组的消耗特性是Fi(PGi)，这意味着当第一台机组发出PGi有功功率时每单位时间消耗的燃料。那么，电厂的总煤耗是：这是目标函数。等式约束条件，即有功功率必须保持平衡，是：N个机组的发电量之和=电厂总负荷。电力系统有功功率的经济分配，不等式约束条件，即运行中每台机组产生的有功和无功功率不应超过其上限和下限。有功功率的最优分配问题正式转化为求解目标的条件极值拉格朗日乘子法电力系统有功功率的经济分布，为了找出上述公式的极值，我们应该分别求出每个变量的偏导数，使偏导数为零；因为有三个变量，得到了三个条件，可以进一步写成：电力系统有功功率的经济分配，即此时两台机组的消耗略有增加的速率相等：电力系统有功功率的经济分配，推而广之：目的：整个系统(工厂)供给一定量的有功功率负荷，单位时间内的总能耗最小。数学模型，约束条件：等式约束，不考虑网损，电力系统有功功率的经济分配，求解：考虑等式约束条件，建立拉格朗日方程：电力系统有功功率的经济分配，-机组间最优负荷分配的原则，根据I，可以得到各机组的出