ch08-1电力系统的经济调度

1第8章电力系统的经济调度主要内容：1、有功优化调度2、无功优化3、减少网损的其他技术措施2§8-1电力系统的有功优化调度tgP(MW)F(t标准煤/h）耗量特性曲线一、发电设备的耗量特性F(PG)发电设备单位时间内能量输入和输出关系曲线。(煤)-----（蒸汽）-------------（电功率）锅炉汽轮发电机组2GiiGiiiGiPcPba)P(F3比耗量：PF/发电厂的效率：FP/耗量微增率：dPdF/越大？tgP(MW)F(t标准煤/h）PG效率曲线和微增率曲线耗量特性曲线41、忽略线损时有功功率在各火电厂之间的最优分配niGiiLDniGiPFFPP11)(min0目标函数：约束条件：)(1LDniGiPPFL拉格朗日函数：niPFPLGiGi,2,10niPFGii,2,1等微增率准则二、有功负荷的最优分配5maxminGiGiGiPPP有功越限的发电厂：按其限值（上、下限）分配负荷。maxminUUUiiimaxminGiGiGiQQQniPFGii,2,1校验不等约束条件6等微增率准则的直观数学解释)()(min221121GGLDGGPFPFFPPP目标函数：约束条件：总负荷功率总燃料消耗PG1PG2PLD图两台机组并联运行1F2FO'O1'B1B2'B2B'AA7等微增率准则•负荷在机组间分配时，当它们的燃料消耗微增率相等时，总的燃料消耗量最小。GnnGGdPdFdPdFdPdF///2211P349：例8-18•水电厂运行特点：指定的较短运行周期（日、月、周）内总发电用水量为给定W∑。•PT、F(PT)---表示火电厂的功率和耗量特性；•PH、W(PH)---表示水电厂的功率和耗量特性；dttPFFWdttPWtPtPtPTHLDTH00))((min0))((0)()()(目标函数：约束条件：（一个水电厂与一个火电厂间负荷的经济分配）2、忽略线损时有功功率在各水、火电厂之间的最优分配9水电厂的运行周期：skkt1kskkkskkTkskkkskkHkkLDkkTkkHtFtPFFWtWWtPWsktPtPtP11.11....)(min0)(,2,10目标函数：约束条件：)()(1...11WtWtPPPtFLkskkkkLDkTkHskkskk构造拉格朗日函数10)()(1...11WtWtPPPtFLkskkkkLDkTkHskkskk构造拉格朗日函数skttdPdFPLttdPdWPLkkkkTkkTkkkkHkkH,2,100....skWtWLtPPPLskkkkkLDkHkTk,2,100)(1...约束条件skdPdWdPdFkHkkTk,2,1..等微增率准则11skdPdWdPdFkHkkTk,2,1..等微增率准则吨煤。立方米的水相当于时当增加相同功率（水煤换算系数：水电厂的耗水增量：火电厂的煤耗增量：的物理意义1,)/)/()/(:33PmthmWhtFPdPdWWPdPdFFHT大小？12应取较大的值。枯水季节，应取较小的值；丰水季节，值的选择：skdPdWdPdFkkHkkTk,2,1..常数HHdPdWPHtgP(MW)W(m3/h）γ值的选取应使给定的水量在指定的运行期内正好全部用完。13水火电厂间有功负荷的经济分配（1）、给定水煤换算系数初值，置迭待次数k=0；（2）、将水耗微增率乘以水煤换算系数折算成等值煤耗量微增率；（3）、按等微增率准则在水火电厂间进行各时段的负荷分配。（4）、校验总耗水量W(k):?)(WWk14（5）、校验总耗水量W(k):步继续计算。返回第并令迭待次数应取之值取的过大，，则说明若应取之值取的过小，，则说明若（（2,1;W;W)()1))()()1))(kkWWkkkkkkkk153、考虑线损后有功负荷最优分配niGiiLLDniGiPFFPPP11)(min0目标函数：约束条件：niPPPFPLGiLGiGi,2,10)1()(1LLDniGiPPPFL拉格朗日函数：niPFPPPFiGiGiLGi,2,11116讨论：网损微增率：网损修正系数：计及网损的等微增率准则：niPFiGi,2,1)1/(1GiLiPPGiLPP举例说明！17三、电力系统最优潮流简介（OPF）采用不同的目标函数和约束条件可以解决不同性质和要求的问题。•目标函数为全系统燃料消耗量最小，最优潮流的解可以同时是有功功率和无功功率的最优分布。•目标函数为全系统的有功功率网损最小，在实现有功负荷经济分配的前提下，调节各无功电源之间的负荷分配，使有功网损达到最小，可以解决无功功率最优分布和电压控制问题。181、有功和无功的最优分配g1iGii)P(FminF等式约束0)sincos(UUPP1LGnjijijijijjiiiBG0)cossin(UU1LGnjijijijijjiiiBGQQ19不等约束n,2,1iUUUmaxminiiimaxminGiGiGiPPPg,2,1imaxminGiGiGiQQQ2max222ijijijijSjQPS20§8-2无功功率的最优分布无功功率的最优分布包括无功负荷的最优分配和无功补偿的最优配置。n,,iUUUiii21maxmin0),,,,,,(min12121LDLmiGinnLLQQQQQQPPPPP约束条件：目标函数：g,2,1imaxminGiGiGiQQQ210)(,2,10)1(1LDLmiGiGiLGiLGiQQQLmiQQQPQLmiQPQQQPiGiLGiLGiL,2,1)1(1等网损微增率准则：无功网损修正系数maxminGiGiGiQQQmaxminUUUiii不等约束的校验：按限制要求分配负荷大小？)(),,,,,,(12121LDLmiGinnLQQQQQQPPPPL构造拉格朗日函数：22~~G2P1+jQ1~P2+jQ2PL+jQLG1Z1Z2例题分析：两发电厂联合向一个负荷供电，设发电厂母线电压均为1.0；负荷功率PL+jQL=1.2+j0.7,其中有功部分由两个发电厂平均分担，等效电路如图所示，图中，Z1=0.10+j0.40;Z2=0.04+j0.08，试确定下列情况下无功功率的最优分布。1、不计无功功率网损时2、计及无功功率网损时23某35KV电力网其简化等效电路及无功潮流如图所示，设给定总补偿容量为1200Kvar，试确定无功补偿的最优配置（图b中没有计及各元件的等效电抗以及变压器的励磁支路，目的是为了使计算得到简化）例题分析6.7519.951000kvar4.071200kvarQC1QC22200kvar35kV24§8-3减少网损的其他技术措施电力系统运行的经济性主要反映在三个方面：1）燃料耗量(或发电费用):以降低煤耗(or发电费用)为目标的经济调度方法；2）电能耗量以降低网损为目的的无功补偿、采用高效率设备、改造网络、制定合理运行方式等。3)厂用电25•网损(线损）---在输送、分配电能的过程中，电力网中各个元件所产生的有功功率损失和电能损失统称为网络损耗；•发电量、供电量、售电量的关系：供电量=发电量-厂用电量售电量=供电量-损耗电量•网损率（线损率）线损率=（损耗电量/供电量）×100%统计线损：技术线损、管理线损。管理线损：漏抄、漏电、偷电、抄表的不同时、电度表的误差。26技术损耗（理论线损电量）•在输送和分配电能过程中无法避免的；•由电力网的负荷情况和供电设备参数决定；技术线损主要包括•负载损耗:与电流平方成正比的变压器绕组和输配电导线中的电能损耗；•空载损耗:与运行电压有关的变压器铁芯、电容器和电缆的绝缘介质损耗以及电晕损耗。•电晕：高压带电体表面向空气游离放电现象。271、减少无功在电网中的传输①提高自然功率因数：②无功补偿2322322232232U10U10cosU10U10RQRPRPRSPL23232U10)(U10RQQRPPcL22200cos))((QPPPPQQQQNN60-70%28bacS1R1+jX1S2R2+jX2S3R3+jX3SbSc自然功率与阻抗成反比分布2、改善网络的功率分布自然功率3*2*1*3*3*2*2,1)(ZZZZSZZSZSZScbiAi29经济功率分布：功率在环网中与电阻成反比分布。均一网络：每段线路的R/X比值相等的网络，功率自然分布与经济分布一致。非均一网的经济运行：1、合理选择开环点作开环运行；2、调整环网中比值R/X较少的线段;3、在环网中增设加压环路电势，改善功率分布。bacS1R1+jX1S2R2+jX2S3R3+jX3SbSc321232.1321232.1)()(RRRRQRRQQRRRRPRRPPcbeccbec经济功率分布303、合理确定电力网的电压运行水平•变压器的铁损与电压平方成正比；•线路和变压器绕组的损耗与电压平方成反比；•负荷特性：消耗的功率随着电压升高而增加。在电压允许偏一范围内：•35kV及以上的电网：变压器铁损在总损耗中的比重小于50%，可适当提高运行电压；•35kV以下的电网：变压器铁损在总损耗中的比重大于50%，可适当降低运行电压。314、组织变压器的经济运行单台变压器的经济运行：jTPk0k20PPPPj324、组织变压器的经济运行k≥2台变压器的经济运行：0SScrTP122k0)1(2k0)())1(()1()1()(NkTNkTSkSPkPkPkSSkPkPPk0)1(PPkkSSNcr335、调整用户负荷曲线减少峰、谷差))((U10))((U102222322223kWhAAKTRkWhQPKRTAQPavavavav负荷曲线形状系数多费率电能表的应用211KmaxminPP346、电网技术改造•降损改造升压改造、变压器的更新、线路线径的增大、路径的改变•自动化的改造SCADA的四遥功能馈线自动化输配电能量管理35•有功负荷的最优分配等耗量微增率准则：•无功负荷的最优分配niPFiGi,2,1,miQPiGiL,2,1等网损微增率准则：本章小结