电力系统自动化9312917190

新疆农业大学课程论文题目:电力系统的经济调度课程:电力系统自动化姓名:王伟专业:电气工程及其自动化班级:电气082班学号:083736215指导教师:石砦职称:讲师2011年11月28日电力系统的经济调度作者：王伟指导老师：石砦摘要：提高电力系统经济运行水平，是电力企业经营活动的重要内容之一，也是我们调度管理的基本要求之一（调度员的主要职责是保证电力系统安全经济运行，并向用户或供电商供应可靠的、符合质量标准的所需电力、电能和热能）。所谓经济调度就是在保证电力生产安全、优质和满足客户用电需求的条件下，采用各种技术措施和管理措施，使电力生产设备处于最佳工作状态，达到电力系统电能成本最低。近几年来，随着电网的不断发展，容量越来越大，备用容量也越来越大，在满足电网安全运行的情况下，电网的经济运行也摆在了调度运行人员的面前。关键词：经济调度，安全运行，满足客户，EconomicdispatchinpowersystemAuthor:wangweiAbstract：Theso-calledeconomicdispatchistoensureelectricpowerproductionsafety,highqualityandmeetcustomerdemandforelectricitycondition,adoptingvarioustechnicalmeasuresandmanagementmeasures,sothatthepowerproductionequipmentinthebestworkingcondition,toachievethelowestcostinelectricpowersystems.Inrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofpowersystem,thecapacityismoreandmorebig,thesparecapacityisalsogrowing,tomeetthepowergridsecuritysituation,theeconomicoperationofthepowernetworkisalsoplacedinfrontofdispatchers.Keywords:Economicdispatch,Safeoperation,Meetcustomer,前言20世纪初在电力系统中人们提出了并列运行机组间负荷分配问题，早期所提是按机组效率和经济负荷点的原则，实际并未达到最优。20世纪30年代初期提出按等微增率分配负荷，它是最优准则。输电损失对经济负荷分配有一定的影响，但在没有计算机的年代涉及网络计算是一个困难问题。40年代初提出了用各发电厂出力表示的网损公式极大地减少了网损及其微增率的计算量。50年代初提出了发电与输电的协调方程式。等微增率、发电输电协调(网损修正)和水火电协调奠定了经济调度的理论与实践的基础。60年代以后为现代经济调度。60年代以后，数字计算机和最优化技术引入电力系统，经济调度随之发展到一个新阶段。最有代表性的是60年代初期提出的最优潮流，它有两个概念性发展，即统一考虑经济性与安全性和统一考虑有功功率与无功功率的调度。这是一个典型的非线性规划问题，计算上的困难妨碍了实用化进程。80年代中期最优潮流计算技术已趋成熟，但实用化进程仍然缓慢。这一时期实用的主要是基于简化模型和线性规划技术的有功安全约束调度。80年代末电力系统经济调度，可归纳为经济调度模型、短期调度计划、长期运行计划和实时发电控制等四个方面。现在国家新提出了节能发电调度，并颁布了《节能发电调度办法》。节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生和清洁发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。同类火力发电机组按照能耗水平由低到高排序，节能优先；能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序[1]。经济调度模型，将电力系统经济特性和安全特性转化为数学表达式。(1)火电机组模型。锅炉、汽轮机和发电机合称为机组，其经济特性主要是耗热量-出力曲线、耗热微增率-出力曲线和起动耗热量-停机时间曲线。有时将耗热量转换为燃料量或费用。(2)网络模型。经典经济调度按简化网络模型用各电厂出力计算网损及其微增率，而现代电力系统经济调度应用完整的网络模型直接计算各支路潮流和网损。(3)水电机组模型。水轮机(有时包括引水管路)和发电机合称为机组，其经济特性是各工作水头下的耗水量-出力曲线和耗水微增率-出力曲线，在变水头水电厂调度中往往将出力化为耗水量和水头(或存水量)的函数。(4)水电厂水库模型。主要是上游水库的水位-库容曲线，抽水蓄能电厂还要表达下游水库的水位-库容曲线，梯级调度进一步要表达各级水库之间的联系。(5)负荷模型。经典经济调度应用系统总负荷，现代经济调度应用各母线负荷。当电能不足的情况下需将各负荷分为可中断、可控制和不可中断、不可控制等几类。(6)燃料供应模型。表示燃料产地、运输、贮存、混合及发电各环节中的费用和限制。电力系统经济运行包括火电厂、水电站、核电厂、电网和配电系统等方面的经济运行。火电厂经济运行：主要是合理控制影响机组经济性的运行参数，并考虑燃料结构、价格等因素，使发电的营运成本最低；水电站经济运行：主要是努力降低发电耗水率，提高水能利用率。根据电网负荷的要求，合理确定投入运行的机组台数，并按经济原则分配机组负荷；核电厂经济运行：核电厂在电力系统中一般带基荷运行。为满足电力系统某些特殊要求，个别时段也参加负荷调整，但不直接参加电网的经济调度。核电厂的安全和环保更优先于经济运行；电网经济运行：电网经济运行就是指电网在供电成本率低或发电能源消耗率及网损率最小的条件下运行。电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。短期调度计划未来数小时、一日、一周或数周的发电计划。(1)火电调度计划。火电部分逐时段的经济调度计划，在满足系统负荷和安全约束条件下使发电费用降至最低。为了核电厂运行的安全与经济，多使其带基本负荷并尽量减少其出力波动。(2)机组经济组合。确定某一周期(日或周)内各时段机组起停计划，在满足负荷、备用、机组、系统和环境等约束条件下，使整个周期发电和起动费用(或成本)降至最低。(3)水火电调度计划。在水火电联合系统中，对某周期中各时段进行负荷经济分配，除满足负荷及其他限制条件外，还要满足各水电厂发电用水条件，使整个周期内系统总发电费用(或成本)降至最低。根据系统情况可分为定水头、变水头、梯级和抽水蓄能等类型的水电厂的调度。纯水电系统的经济调度目标为：发电用水量最少、弃水量最少、售电价值最高或购电费用最少等。(4)燃料约束调度。在发电调度计划中考虑某些发电厂在调度周期内(日或周)消耗规定的燃料量或发出规定的电量。(5)交换功率计划。确定某一周期内各时段与其他系统(或公司)交换电能计划，满足某些约束(如功率或电量限制)条件下获得最大经济效益[2]。(1)实时经济调度。某时刻分配已运行机组的出力，在满足系统负荷的条件下使发电费用最少。主要考虑机组经济特性、厂用电、燃料费用和网损等因素，有时考虑维护费、可中断负荷和可控负荷。(2)运行备用调度。确定运行机组起停及出力分配不仅要满足系统预计负荷，还要满足负荷随机变化、负荷预报误差和发电设备的非计划停运。备用分为旋转备用和冷备用两类。(3)安全约束调度。调整各机组出力(或起停)，解除支路潮流过负荷。(4)环境调度。也称防污染调度，即在经济调度中考虑将各发电厂对环境污染(二氧化硫等)保持在允许程度内。电力系统经济调度内容已归入到能量管理系统之中，其应用过程是先建立数据库，再由长期至短期实施计划、调度和控制。经济调度数据库包括火电机组、电力网、水电机组、水库和燃料等方面的经济与安全模型与参数；每年(或季)根据负荷、来水、燃料和设备情况的预测，编制下一年度(或季)的检修、水库、交换电量和燃料计划；每日根据负荷、发电用水、燃料、交换电量和机组情况的预测(或计划)，编制次日调度计划，包括机组组合和火电调度计划，必要时还要进行水火电协调、燃料约束、交换功率和安全约束调度；实时发电控制力图实现日调度计划规定的机组出力和联络线功率，对非预想的变化计算新的调度计划，并根据具体情况进行备用、安全约束和环境污染方面的修正。在20世纪50～60年代中国几个容量较大的电力系统就开展了经济调度工作，曾进行过机组微增曲线编制、网损修正B系数计算、火电调度计划和水火电协调计划等工作，并研制过经济负荷分配计算尺和模拟机。由于受计算工具的限制和缺电形势的影响，70年代经济调度工作停滞了一段时间。80年代初引入计算机后，许多电力系统开始用计算机不同程度开展经济调度工作，例如编制日计划，其内容包括负荷预测、火电经济调度计划、机组经济组合、网损修正、水火电协调、梯级调度、安全约束调度和燃料约束调度等。进一步的工作是开发完整的能量管理系统和实现发电控制，并加强基础资料工作[3]。基本负荷发电厂，承担电力系统日负荷曲线基本部位负荷的发电厂(见电力系统调峰)。基本负荷一般指日负荷曲线最低负荷以下的部分。基本负荷大部分由基本负荷发电厂供应，其余一小部分由夜间低谷负荷时不停机的中间负荷发电厂供应。基本负荷发电厂是系统中运行最经济的，除检修或事故停机外，均连续运行，所带负荷变动较小。基本负荷发电厂有：径流水电厂、核电厂、按给定热负荷运行的供热式火电厂、带强制负荷的火电厂、燃用劣质煤的火电厂、洪水期各种类型的水电厂等。水电和火电比重不同的电力系统，基本负荷发电厂的选择也不同。在水电比重大、水库调节性能好的电力系统中，主要由火电厂承担基本负荷。在火电为主的电力系统中，按耗煤微增率的增长顺序，由耗煤微增率(或成本微增率)低的高温高压发电厂承担基本负荷。中间负荷发电厂，以承担电力系统日负荷曲线中间部位负荷为主的发电厂(见电力系统调峰)。在日负荷曲线上，一般将平均负荷与基本负荷间的部分称作中间负荷。中间负荷(也称腰荷)发电厂所带负荷变动幅度较大，在高峰负荷期间发到机组的最大出力或接近最大出力，低谷负荷期间降到技术上允许的最低出力，承担一小部分基本负荷，有的要在低谷负荷时停止发电。中间负荷发电厂一般选用：①日调节和周调节水电厂，其发电量可以在一天之内和一周之内灵活调整，能适应日负荷的变化，除洪水期外可经常承担中间负荷。②水电比重较大的电力系统，主要由水电厂承担中间负荷，只是在洪水期为避免弃水才由火电厂承担中间负荷。在此情况下，火电厂带变动负荷所引起的损失与水电厂少弃水或不弃水所取得的收益相比是值得的。③火电为主的电力系统，除水电厂承担一部分中间负荷外，主要由耗煤微增率较高、容量较小、调节性能好和起停灵活的火电厂承担中间负荷。尖峰负荷发电，承担电力系统日负荷曲线尖峰部位负荷的发电厂(见电力系统调峰)。在日负荷曲线上，一般将平均负荷以上部分称为尖峰负荷。电力系统尖峰负荷的特点是功率高而持续时间短，与之相应的尖峰负荷发电厂则负荷变动大，机组开停频繁，且利用小时低。通常选用以下各类电厂作尖峰负荷发电厂：①非径流式的常规水电厂；②抽水蓄能电厂；③起动时间短，跟随负荷变化快的火电厂，如中压电厂、具有专门设计带尖峰负荷机组的火电厂等；④装有燃气轮发电机组的电厂[4]。发电机组的微增率有耗煤微增率(即发电燃料微增率)、成本微增率、耗水微增率等多种，水电与火电之间还有水煤转换系数。耗煤微增率：火力发电机组输入燃煤增量与输出有功功率增量之比在输出有功功率增量趋向无穷小时的极限值。其含义是当机组从某一运行功率点上增加(或减少)一个单位功率时所需燃煤的增加(或减少)量，不同的运行功率点有不同的耗煤微增率值。耗煤微增率与煤耗是不同的概念，须加以区别。煤