電力電量平衡

1、第五節(jié) 電力電量平衡計算 電力電量平衡是進行電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的基本約束條件,下面主要就有功電力平衡問題作一下介紹。一、電力平衡分析電力系統(tǒng)的電力平衡主要是研究擁有的發(fā)電設備生產能力應滿足電力用戶的需要，其計算內容如下。1.電力系統(tǒng)發(fā)電最大負荷通過負荷預測，確定出計劃期內各水平年的電力系統(tǒng)發(fā)電最大負荷。2.電力系統(tǒng)的需求容量電力系統(tǒng)所需的發(fā)電設備容量 ，一般應滿足系統(tǒng)發(fā)電最大負荷和電力系統(tǒng)運行需要的備用容量（負荷，事故，檢修）。所謂系統(tǒng)的需求容量,即指滿足負荷需求的工作容量加上系統(tǒng)需要的備用容量,其表示關系為Nc = Pm + Nb(3-4) 3.電力系統(tǒng)的裝機容量在系統(tǒng)中,水電廠的水庫在汛期可

2、能有棄水，為利用這部分棄水，有時在水電廠內額外增加一部分容量，這部分容量被稱為重復容量或季節(jié)容量，用 Nz 表示。但這部分容量并不參加容量平衡，因為它是在豐水期利用棄水來發(fā)電的，而在枯水期由于水量不足則不能實現(xiàn)，因此，電力系統(tǒng)的裝機容量 Ny 為Ny = Nc + Nz(3-5) 雖然式(3-5)考慮了重復容量，但在一般情況下，系統(tǒng)所需裝機容量為系統(tǒng)發(fā)電最大負荷及備用容量之和。 4.水電廠的裝機容量水電廠裝機容量的問題是比較復雜的問題，尤其當涉及河流梯級開發(fā)，綜合利用及跨流域補償等問題，就更復雜。在系統(tǒng)規(guī)劃設計中，水電廠的裝機容量主要由工作容量，備用容量和重復容量三部分所組成。（1）水電廠的工

3、作容量水電廠的工作容量基本決定于它的保證出力。一般情況下,水電廠裝機容量的確定，要考慮計劃期水文及河川徑流情況。在枯水期或枯水年進行電力平衡時，若水電廠受下游用水部門（如航運，灌溉，城市及工業(yè)用水等）的限制，則水電廠工作容量的確定，首先要從水電廠保證出力中扣除這部分強制出力，剩余的保證出力再用來決定水電廠擔負的峰荷容量。對于具有日調節(jié)以上的水電廠所擔負的峰荷容量，可以根據上述剩余的保證出力所能發(fā)出的日保證電量，并利用日負荷曲線及累計曲線來求出水電廠所擔任的峰荷容量。通常水電廠的強制出力加上所擔負的峰荷容量，就是水電廠枯水期或枯水年的工作容量。(2)水電廠的備用容量水電廠擔負備用容量有其起動和增

4、減負荷迅速，能量損失少，補充裝機費用便宜，以及豐水期可以用來發(fā)電以節(jié)約系統(tǒng)的燃料消耗等優(yōu)點。所以水電廠宜于承擔系統(tǒng)的事故、負荷及周波備用，但前提是需要設有部分備用庫容才能實現(xiàn)。但水電廠在規(guī)劃設計系統(tǒng)中,應承擔多大備用容量，則要根據系統(tǒng)的具體情況和水電廠本身的條件，經技術經濟分析論證來確定。一般在水電比重較大的系統(tǒng)中，每個水電廠的備用容量就要小些，而距離負荷中心較遠的水電廠，并不希望設置較大的備用容量。在實際應用中,水電廠的備用容量常用一個庫容系數來近似估計。（3）水電廠的重復（季節(jié)）容量水庫調節(jié)性能較差的水電廠，在洪水期要損失大量水能，如果多裝機，就可得到許多廉價的電能，以節(jié)約系統(tǒng)的燃料消耗，

5、這時對能源的節(jié)約具有重要意義。但這種利用季節(jié)性電能的方式，需要花費一定的資金和設備，其經濟性主要取決于每多裝一千瓦容量對系統(tǒng)投資的增加和燃料費用的節(jié)約所帶來的經濟效果如何。 需要指出:重復容量是指水電廠在洪水期為充分利用水能發(fā)電,而少棄水所增設的一部分容量。這樣便可以減少同期火電廠的負擔,但它在枯水期又不能實現(xiàn),即該容量不能作為水電廠的工作容量長期替代火電廠的出力,因此也就不能減少火電廠的裝機容量,故稱為重復容量。一般在電力系統(tǒng)規(guī)劃設計中,確定水電廠的裝機容量并不單獨計算備用容量和重復容量,而是用一個容量擴大系數來估算,這個系數取值在1.1-1.3之間。即確定出水電廠的工作容量后,再乘以擴大系

6、數就是水電廠的裝機容量。當然,具體要通過水能利用及技術經濟分析論證確定。5.火電廠的裝機容量 電力系統(tǒng)火裝機容量為系統(tǒng)總裝機容量減去水電廠裝機容量和其他能源的裝機容量。火電廠容量包括熱電廠裝機容量和凝汽式電廠裝機容量。其中,熱電廠容量的確定,主要取決于熱負荷的大小及其分布的均勻程度,具體通過熱化系數的技術經濟比較確定。因此,確定熱電廠容量,一般先初選幾個熱化系數值,然后分析在滿足熱負荷條件下,使燃料消耗達最小的原則來估算裝機容量。關于凝汽式電廠容量選擇確定,實際是個輸煤與輸電方案的技術經濟比較問題,對于較大系統(tǒng)一般按容量-費用曲線進行估計,即繪制:電廠年費用/KW和輸電年費用/Km兩條曲線,然

7、后綜合研究來確定。電力系統(tǒng)現(xiàn)有實際可用容量為系統(tǒng)現(xiàn)有裝機容量扣除計劃期的受阻容量,備用和退役容量。受阻容量是指由于設備缺陷，設備不配套，水文及河川徑流變化，燃料供應不足等限制因素的影響，在計劃期內不能發(fā)揮作用的發(fā)電設備容量。而退役容量是指由于設備陳舊，服務期滿，計劃期將拆除的發(fā)電設備容量。 因此,簡單的電力平衡盈虧計算即為同一時刻系統(tǒng)實際出力 Nsc 與系統(tǒng)最大用電負荷 Pmax 的代數和,如下式表示其理想情況是 = 0 恰好供求平衡,但一般為： 0 供大于求，此時要調整運行方式；而 0 供不應求,此時要調整負荷分配此外，在電力平衡中，還涉及確定系統(tǒng)內各類電源逐年裝機容量；確定系統(tǒng)間輸入，輸出

8、容量和電量；以及無功平衡分析等。電力平衡常編制成平衡表的方式進行供需平衡分析，這種方式有利于指導運行方式的調整，提高電網運行的經濟性。電力平衡表的格式如表3-1所示。表3-1 規(guī)劃區(qū)電力電量平衡表 單位：電力kW，電量kWh表3-1 規(guī)劃區(qū)電力電量平衡表 單位：電力kW，電量kWh序號項目年年年備注電力 電量電力電量電力電量（1） （2）（3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10） （11） （12）規(guī)劃區(qū)最大負荷及用電量 發(fā)電設備容量和發(fā)電量 1.現(xiàn)有發(fā)電設備及發(fā)電量 其中：水電 火電 2.新增發(fā)電設備及發(fā)電量 其中：水電 火電 受阻容量 備用容量（事故、檢修、負荷備用）

9、 實際發(fā)電容量及發(fā)電量 廠用電負荷 實際供電容量及供電量 網損負荷及電量 購入容量與輸出負荷 實際可用容量及供給電量 電力盈虧 備用率（） 二、電量平衡分析電力系統(tǒng)的電量平衡中，水電廠的發(fā)電量采用平水年的電量，但必須按枯水年電量進行校驗。（1）確定(預測)電力系統(tǒng)的需要發(fā)電量。（2）按枯水年及平水年計算出電廠的年發(fā)電量，電量平衡中用平水年的電量進行平衡，用枯水年的電量進行校核。（3）將系統(tǒng)需要的發(fā)電量減去水電廠發(fā)電量及其他電源發(fā)電量，即為系統(tǒng)火電發(fā)電量。（4）根據火電年底裝機容量和當年新增容量，計算出火電年平均裝機容量。（5）火電年發(fā)電量除以火電年平均裝機容量，即得火電裝機利用小時數。電量平衡

10、通常也用表格形式進行分析計算 三、無功電力平衡無功功率平衡是維持和保證電壓質量的基礎，一般說來，系統(tǒng)網絡各樞紐點及主要環(huán)節(jié)的電壓是否合格是衡量系統(tǒng)無功平衡的主要判據。在規(guī)劃設計中，進行無功平衡的主要目的是合理確定規(guī)劃期各類電源容量及配置方式。無功負荷預測,一般是根據預測的最大的有功負荷來估算的。按規(guī)劃區(qū)的自然功率因數，可求得其最大無功負荷為(3-6)其中 自然功率因數角，kvar ；當 = 0.6時， = 1.33 。 電源所提供的無功出力加上已有無功補償設備的容量應能滿足最大無功負荷加備用所需，如果不足即需添置無功補償設備。 其平衡表如表3-2。表3-2 規(guī)劃區(qū)電力系統(tǒng)無功功率平衡表單位：有功kW，無功kvar 項目年年年（1）全網有功最大負荷 （2）全網無功最大負荷 （3）需要無功備用容量 （4）全網需無功設備總容量 （5）系統(tǒng)無功電源 其中：1.系統(tǒng)內發(fā)電機可調無功出力 2.現(xiàn)有無功補償設備容量 （6）需要新增無功容量   在農村電網規(guī)劃中,尤其重視無功電力平衡分析,這涉及電壓質量問題,由于在農村電力網中，存在大量小型異步電機及小型配電變壓器消耗了大量無功功率，加上配套不良及使用管理薄弱，輕載、空載現(xiàn)象較多，農村電力的自然