第14章_电力系统的经济运行

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100%电力网损耗电量网损率供电量电力网损耗电量23000310kW,,A,,TTTAPTIRdtPThIR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22876033max2203maxmax876022max01010co1T;s0LSSARdtRVVPSdtS与，有关Tmax/h最大负荷损耗时间：τ/h250017001500125055004100400039506500525052005100cos0.80cos0.85cos0.90RIPcos最大负荷损耗时间法-τ电力系统的经济运行—电力网中的能量损耗23230223222222031031010133TLeqeqeqTeqeqeqAIRdtIRTPQRTVPQIIdtTV式中：线路中能量损耗的计算方法等值功率法—定义均方根电流RIPcos等值功率法—负荷曲线形状系数QPeqaveqavAAPKPKQLQLTT22223210LavavRTAKPLQV等值功率法—负荷曲线形状系数2211(1)1282avKK取所需数据：AP，AQ，最小负荷率α当α0.4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maxPminPTPtmax12KminmaxminPPPmaxPminPTPtmin1.0K电力系统的经济运行—电力网中的能量损耗2222122coscos(%)1100cos0.7(%)110039.50.9LLLPPPPRV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2000(),(0.6~0.7)NNNPQQQQQQP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6~10kV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CV/V01.011.021.031.041.0510%1.572.094.565.777.3415%ΔPL%1.402.704.005.206.4020%1.202.303.404.405.40参见：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GT有也会相应变化，因此，变压器铁损为200dVSSV电力系统的经济运行—电力网中的能量损耗2()02(1)0(1)(1)(1)TkSNTkSNSPkPkPkSSPkPkPkS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0(1)crNSPSSkkP（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；crSSTP()TkP(1)TkP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（m3/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：()Fth(MW)Ptg11FP1P1Fo(MW)P11PodFdPFP1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G1G21GP2GPLDP112212min:()().:GGGGLDFFPFPstPPP1212GGAAdFdFdPdP负荷功率在机组间的分配，使总燃料消耗量最小。12120GGAAdFdFFPPdPdP1212GGAAdFdFdPdP1()Ftho1BA1Fo1B2()Fth2B2BA2FP121212,GGOOPPBBFF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11minmaxminmaxminmaxmin:().:0niGiinGiLDiGiGiGiGiGiGiiiiFFPstPPPPPQQQVVV问题的数学描述（数学模型）问题求解——构造Lagrange函数1minnGiLDiLFPP0,(1,2,...,)GiGiLFinPPEQU10nGiLDiLPPGiFP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2111122222233312340.300.0007100MW200MW30.320.0004120MW250MW3.50.70030.00045150MW300MWMW,400MWGGGGGGGGGLDLDFPPthPFPPthPFPhPPPtP1111122222333330.30.0014100MW200MW0.320.0008120MW250MW0.30.0009150MW300MWGGGGGGGGGdFdPPPdFdPPPdFdPPP1231231700MWGGGLDPPPP213270MW169MW261MWGGGPPP13132250MW450MWGGGPPP13176MW274MWGGPP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—Ex14-31111122222333330.30.0014100MW200MW0.320.0008120MW250MW0.30.0009150MW300MWGGGGGGGGGdFdPPPdFdPPPdFdPPP1MWGPMWGiP2MWGP3MWGP1001502001502002503001502002507003004005006000.40.60.50.40.60.51000.40.60.50.40.60.5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11minmaxminmaxminmaxmin:().:0niGiinGiLLDiGiGiGiGiGiGiiiiFFPstPPPPPPQQQVVV问题的数学描述（数学模型）问题求解——构造Lagrange函数1minnGiLLDiLFPPP10,(1,2,...,)LGiGiGiPLFinPPPEQU1,(1,2,...,)1iGiGiLGiFFinPPPP11LiGiPP网损修正系数:LGiPP网损微增率：若网损微增率大于零，发电机出力增加会引起网损增加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00min:().:()()()0()0THTLDHFFPtdtstPtPtPtWPtdtW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111min()ssskkkHkTkLDkkkkkkkLFtPPPtWtW1skkt1111min:().:0,(1,2,...,)()0ssTkkkkkkHkTkLDkssHkkkkkkFFPtFtstPPPksWPtWWtW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111min()ssskkkHkTkLDkkkkkkkLFtPPPtWtW1skkt0(1,2,...,)0(1,2,...,)kkkkHkHkkkkkTkTkdWLttksPdPdFLttksPdP()0(1,2,...,)TkHkLDkkkLPPPtks10skkkLWtWkkkTkHkdFdWdPdPTHdFdWdPdP假定时间段取得足够短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00min:().:()()()0()0THTLDHFPtdtstPtPtPtWPtdtW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，即有上式结果THdFdPdWdP问题求解—等微增率准则THFdFdPPWdWdPPFWγ的物理意义—水煤换算系数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=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()kWW()kWW(1)()kk()kWW(1)()kk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THdFdPdWdP问题求解—等微增率