第14章 电力系统的经济运行

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/9/21,*,*,电力网中的能量损耗,网损计算方法,1,：最大负荷损耗时间法,网损计算方法,2,：等值功率法,降低网损的技术措施,火电厂间有功功率负荷的经济分配,等微增率准则,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,CH14,电力系统的经济运行,2021/9/21,1,电力系统的经济运行,电力网中的能量损耗,电力网的能量损耗和损耗率,网损率,/,线损率,电力网损耗电量,固定损耗,与设备电压相关,可变损耗,与负荷电流相关,线路中能量损耗的计算方法,T,max,/h,最大负荷损耗时间：,/h,2500,1700,1500,1250,5500,4100,4000,3950,6500,5250,5200,5100,最大负荷损耗时间法,-,2021/9/21,2,电力系统的经济运行,电力网中的能量损耗,线路中能量损耗的计算方法,等值功率法,定义均方根电流,等值功率法,负荷曲线形状系数,等值功率法,负荷曲线形状系数,所需数据：,A,P,，,A,Q,，最小负荷率,当,0.4,时，可证明最大误差,10%,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,2021/9/21,3,电力系统的经济运行,电力网中的能量损耗,降低网损的技术措施,（一）提高用户功率因数,并联无功功率补偿：结合,QV,调节,提高异步电动机受载系数,降低网损的技术措施,（二）改善网络功率分布,环网潮流调控，实现功率经济分布,配电网络重构：闭式接线、开式运行,（三）合理确定电网电压运行水平,35kV,级以上电网，固定损耗（铁损）比例,50%,，可适当提高电压水平,610kV,电网，负荷率较低，小容量变压器空载电流较大，固定损耗（铁损）比例可达,60%80%,，宜降压运行,2021/9/21,4,电力系统的经济运行,电力网中的能量损耗,降低网损的技术措施,（三）合理确定电网电压运行水平,35kV,级以上电网，固定损耗（铁损）比例,50%,，可适当提高电压水平，配合分接头调整，铁损基本不变，可变损耗部分减小；,铁损,C,V/V,0,1.01,1.02,1.03,1.04,1.05,10%,1.57,2.09,4.56,5.77,7.34,15%,P,L,%,1.40,2.70,4.00,5.20,6.40,20%,1.20,2.30,3.40,4.40,5.40,参见：王世桢,电网调度运行技术,改变变压器分接头位置，接入电路的绕组匝数变化，则电导,G,T,有也会相应变化，因此，变压器铁损为,2021/9/21,5,电力系统的经济运行,电力网中的能量损耗,降低网损的技术措施,（四）组织变压器经济运行,多台变压器并联运行的总损耗,（五）电网技术改造,高电压等级引入负荷中心，,110kV,、,220kV,、,500kV,；,提高,最小负荷率,：削峰填谷,分时电价，储能电站；,对季节性变化负荷，按此原则调节具有实际意义,两台变压器退出一台时必须考虑供电可靠性,昼夜变化负荷，考虑开关动作次数限制,2021/9/21,6,Review,：,CH9,电力系统的负荷,负荷曲线,日负荷曲线,：,削峰填谷，提高最小负荷系数，降低网损，分时电价,/,储能,2021/9/21,7,电力系统的经济运行,火电厂间有功功率负荷的经济分配,耗量特性,反映设备或其组合单位时间内能量输入和输出关系,火电厂耗量特性：单位时间燃料消耗（,F,：折合成标准煤，,t/h,）与机组输出有功功率（,P,：,MW,）之间的关系,水电厂耗量特性：单位时间水量消耗（,m,3,/h,）与机组输出有功功率（,MW,）之间的关系；,比耗量和发电厂效率,：,耗量微增率：,2021/9/21,8,电力系统的经济运行,火电厂间有功功率负荷的经济分配,等微增率准则,问题：已知两台机组的耗量特性和总负荷功率，不考虑燃料和输出功率限制，确定,G,1,G,2,负荷功率在机组间的分配，使总燃料消耗量最小。,2021/9/21,9,电力系统的经济运行,火电厂间有功功率负荷的经济分配,多个火电厂间的负荷经济分配,问题：已知,n,个火电厂的燃料耗量特性和系统总负荷功率，暂不考虑网络功率损耗，确定系统负荷功率在,n,个电厂间的经济分配，使得总燃料消耗最小,问题的数学描述（数学模型）,问题求解,构造,Lagrange,函数,EQU,2021/9/21,10,电力系统的经济运行,火电厂间有功功率负荷的经济分配,多个火电厂间的负荷经济分配,Ex14-3,机组,2,分配功率超越极限，取其限值，剩余功率由其他机组按等微增率准则重新分配,2021/9/21,11,电力系统的经济运行,火电厂间有功功率负荷的经济分配,多个火电厂间的负荷经济分配,Ex14-3,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,2021/9/21,12,电力系统的经济运行,火电厂间有功功率负荷的经济分配,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,若网损微增率大于零，发电机出力增加会引起网损增加,2021/9/21,13,电力系统的经济运行,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,数学模型,泛函极值问题,问题求解,变分法,：,将指定的运行周期,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,2021/9/21,14,电力系统的经济运行,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,等微增率准则,数学模型,泛函极值问题,问题求解,变分法,：,将指定的运行周期,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,假定时间段取得足够短,2021/9/21,15,电力系统的经济运行,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,数学模型,泛函极值问题,水电厂水耗量乘以,，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，即有上式结果,问题求解,等微增率准则,的物理意义,水煤换算系数,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,(0),，令迭代次数,k,=0,Step2,：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,Step2,2021/9/21,16,电力系统的经济运行,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,问题求解,等微增率准则,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,(0),，令迭代次数,k,=0,Step2,：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,Step2,2021/9/21,17,电力系统的经济运行,水、火电厂间有功功率负荷的经济分配,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,变分法,：,将指定的运行周期,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,2021/9/21,18,电力系统的经济运行,无功功率负荷的经济分配,等微增率准则的应用,无功功率负荷的经济分布,问题：在有功负荷分配确定的前提下，调整各无功电源之间的负荷分布，使,有功网损最小,数学模型,极值问题,问题求解,构造,Lagrange,函数,2021/9/21,19,电力系统的经济运行,无功功率负荷的经济分配,等微增率准则的应用,无功功率补偿的经济配置,节点,i,装设补偿容量 每年节省的网损能耗费用,节点,i,装设补偿容量 的装置每年支出费用，含设备折旧费、维修费、投资回收费、补偿设备自身每年能耗费用，等,节点,i,装设补偿容量 取得的经济效益,目标函数：经济效益最大化,等微增率准则：,每个补偿节点装设最后一个单位的补偿容量时得到的年网损节约折价恰好等于单位补偿容量的年费用，此时获得最大经济效益。,2021/9/21,20,电力系统的经济运行,无功功率负荷的经济分配,等微增率准则的应用,无功功率补偿的经济配置,工程应用上，通常给定全网总的无功补偿容量，寻求经济最优配置方案,数学模型及问题求解,等微增率,补偿容量有限时，总是正的，因此,补偿容量应按照,网损节约微增率,相等的原则，在各补偿节点之间进行分配；,即：所有补偿点的网损节约微增率都等于 ；,未补偿配置补偿容量节点的网损节约微增率小于 ；,2021/9/21,21,本章小结,Huazhong University of,Science and Technology,网损率是衡量电力企业管理水平的重要指标之一，了解,降低网损的技术措施,及其作用原理；,有功负荷在两台机组间进行分配，当两台机组能耗（或成本）微增率相等时，总的能耗（或成本）将达到最小，这就是,等微增率准则,；,水、火电厂联合运行的系统中，可以通过,水煤换算系数,将水电厂等值成火电厂，然后应用等微增率准则。水煤换算系数的选取应使在指定运行周期内的给定用水量恰好用完；,电网,无功优化,以及,无功补偿容量优化配置,也满足等微增率准则；,了解,网损修正系数,在电厂间负荷经济分配中的意义和作用,2021/9/21,22,习题,Huazhong University of,Science and Technology,Ex 14-8,，,14-9,有志者事竟成，破釜沉舟，百二秦关终属楚；苦心人天不负，卧薪尝胆，三千越甲可吞吴！,2021/9/21,23,To be continued,Huazhong University of,Science and Technology,2021/9/21,24,