電力電量平衡計(jì)算

1、第三章電力電量平衡計(jì)算電力電量平衡是進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(shè)備生產(chǎn)能力應(yīng)滿足電力用戶的需要，其計(jì)算內(nèi)容如下。1 .電力系統(tǒng)發(fā)電最大負(fù)荷通過負(fù)荷預(yù)測，確定出計(jì)劃期內(nèi)各水平年的電力系統(tǒng)發(fā)電最大負(fù)荷。2 .電力系統(tǒng)的需求容量電力系統(tǒng)所需的發(fā)電設(shè)備容量，一般應(yīng)滿足系統(tǒng)發(fā)電最大負(fù)荷和電力系統(tǒng)運(yùn)行需要的備用容量(負(fù)荷，事故，檢修)。所謂系統(tǒng)的需求容量，即指滿足負(fù)荷需求的工作容量加上系統(tǒng)需要的備用容量，其表示關(guān)系為N=Pm+Nb(3-4)3 .電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量在系統(tǒng)中，水電廠的水庫在汛期可能有棄水，為

2、利用這部分棄水，有時(shí)在水電廠內(nèi)額外增加一部分容量，這部分容量被稱為重復(fù)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?yàn)樗窃谪S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(shí)現(xiàn)，因此，電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量Ny為Ny=Nc+Nz(3-5)雖然式(3-5)考慮了重復(fù)容量，但在一般情況下，系統(tǒng)所需裝機(jī)容量為系統(tǒng)發(fā)電最大負(fù)荷及備用容量之和。4 .水電廠的裝機(jī)容量水電廠裝機(jī)容量的問題是比較復(fù)雜的問題，尤其當(dāng)涉及河流梯級開發(fā)，綜合利用及跨流域補(bǔ)償?shù)葐栴}，就更復(fù)雜。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，水電廠的裝機(jī)容量主要由工作容量，備用容量和重復(fù)容量三部分所組成。(1)水電廠的工作容量水電廠的工作容量基本決定

3、于它的保證出力。一般情況下，水電廠裝機(jī)容量的確定，要考慮計(jì)劃期水文及河川徑流情況。在枯水期或枯水年進(jìn)行電力平衡時(shí)，若水電廠受下游用水部門(如航運(yùn)，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(qiáng)制出力，剩余的保證出力再用來決定水電廠擔(dān)負(fù)的峰荷容量。對于具有日調(diào)節(jié)以上的水電廠所擔(dān)負(fù)的峰荷容量，可以根據(jù)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(fù)荷曲線及累計(jì)曲線來求出水電廠所擔(dān)任的峰荷容量。通常水電廠的強(qiáng)制出力加上所擔(dān)負(fù)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(dān)負(fù)備用容量有其起動(dòng)和增減負(fù)荷迅速，能量損失少，補(bǔ)充裝

4、機(jī)費(fèi)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(diǎn)。所以水電廠宜于承擔(dān)系統(tǒng)的事故、負(fù)荷及周波備用，但前提是需要設(shè)有部分備用庫容才能實(shí)現(xiàn)。但水電廠在規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，應(yīng)承擔(dān)多大備用容量，則要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況和水電廠本身的條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證來確定。一般在水電比重較大的系統(tǒng)中，每個(gè)水電廠的備用容量就要小些，而距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)的水電廠，并不希望設(shè)置較大的備用容量。在實(shí)際應(yīng)用中，水電廠的備用容量常用一個(gè)庫容系數(shù)來近似估計(jì)。(3)水電廠的重復(fù)(季節(jié))容量水庫調(diào)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(jī)，就可得到許多廉價(jià)的電能，以節(jié)約系統(tǒng)的燃料消耗，這時(shí)對能源的節(jié)約具有重要意義。

5、但這種利用季節(jié)性電能的方式，需要花費(fèi)一定的資金和設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)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(fèi)用的節(jié)約所帶來的經(jīng)濟(jì)效果如何。需要指出：重復(fù)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(shè)的一部分容量。這樣便可以減少同期火電廠的負(fù)擔(dān)，但它在枯水期又不能實(shí)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(jī)容量，故稱為重復(fù)容量。一般在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，確定水電廠的裝機(jī)容量并不單獨(dú)計(jì)算備用容量和重復(fù)容量而是用一個(gè)容量擴(kuò)大系數(shù)來估算，這個(gè)系數(shù)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(kuò)大系數(shù)就是水電廠的裝機(jī)容量。當(dāng)然，具體

6、要通過水能利用及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證確定。5 .火電廠的裝機(jī)容量電力系統(tǒng)火裝機(jī)容量為系統(tǒng)總裝機(jī)容量減去水電廠裝機(jī)容量和其他能源的裝機(jī)容量?；痣姀S容量包括熱電廠裝機(jī)容量和凝汽式電廠裝機(jī)容量。其中，熱電廠容量的確定，主要取決于熱負(fù)荷的大小及其分布的均勻程度，具體通過熱化系數(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。因此,確定熱電廠容量，一般先初選幾個(gè)熱化系數(shù)值，然后分析在滿足熱負(fù)荷條件下，使燃料消耗達(dá)最小的原則來估算裝機(jī)容量。關(guān)于凝汽式電廠容量選擇確定，實(shí)際是個(gè)輸煤與輸電方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較問題，對于較大系統(tǒng)一般按容量-費(fèi)用曲線進(jìn)行估計(jì),即繪制：電廠年費(fèi)用/KW和輸電年費(fèi)用/Km兩條曲線,然后綜合研究來確定。電力系統(tǒng)現(xiàn)有實(shí)際

7、可用容量為系統(tǒng)現(xiàn)有裝機(jī)容量扣除計(jì)劃期的受阻容量，備用和退役容量。受阻容量是指由于設(shè)備缺陷，設(shè)備不配套，水文及河川徑流變化，燃料供應(yīng)不足等限制因素的影響，在計(jì)劃期內(nèi)不能發(fā)揮作用的發(fā)電設(shè)備容量。而退役容量是指由于設(shè)備陳舊，服務(wù)期滿，計(jì)劃期將拆除的發(fā)電設(shè)備容量。因此，簡單的電力平衡盈虧計(jì)算即為同一時(shí)刻系統(tǒng)實(shí)際出力Nsc與系統(tǒng)最大用電負(fù)荷Pmax的代數(shù)和,如下式表不必其理想情況是=0=0恰好供求平衡，但一般為：破>0供大于求，此時(shí)要調(diào)整運(yùn)行方式；而叱<0供不應(yīng)求，此時(shí)要調(diào)整負(fù)荷分配此外，在電力平衡中，還涉及確定系統(tǒng)內(nèi)各類電源逐年裝機(jī)容量；確定系統(tǒng)間輸入，輸出容量和電量；以及無功平衡分析等。

8、電力平衡常編制成平衡表的方式進(jìn)行供需平衡分析，這種方式有利于指導(dǎo)運(yùn)行方式的調(diào)整，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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項(xiàng)目年年年備電電電電電電注力量力量力量(1)規(guī)劃區(qū)最大負(fù)荷及用電量(2)發(fā)電設(shè)備谷里和發(fā)電里1.現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備及發(fā)電量其中：水電火電2.新增發(fā)電設(shè)備及發(fā)電量其中：水電火電受阻容量(3)備用容量(4)（事故、檢修、負(fù)荷備用）(5)實(shí)際發(fā)電容量及發(fā)電量(6)廠用電負(fù)荷(7)實(shí)際供電容量及供電量(8)(9)(10)(11)(12)網(wǎng)損負(fù)荷及電量購入容量與輸出負(fù)荷實(shí)際可用容量及供給電量電力盈勺備用率(%)二、電量平衡分

9、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(jìn)行校驗(yàn)。(1)確定(預(yù)測)電力系統(tǒng)的需要發(fā)電量。(2)按枯水年及平水年計(jì)算出電廠的年發(fā)電量，電量平衡中用平水年的電量進(jìn)行平衡，用枯水年的電量進(jìn)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(jù)火電年底裝機(jī)容量和當(dāng)年新增容量，計(jì)算出火電年平均裝機(jī)容量。(5)火電年發(fā)電量除以火電年平均裝機(jī)容量，即得火電裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)。電量平衡通常也用表格形式進(jìn)行分析計(jì)算三、無功電力平衡無功功率平衡是維持和保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)，一般說來，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各樞紐點(diǎn)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

10、主要判據(jù)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，進(jìn)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(fù)荷預(yù)測，一般是根據(jù)預(yù)測的最大的有功負(fù)荷來估算的。按規(guī)劃區(qū)的自然功率因數(shù)，可求得其最大無功負(fù)荷為心(3-6)其中P一自然功率因數(shù)角，kvar；當(dāng)C05=0.6時(shí)，也學(xué)=1.33。電源所提供的無功出力加上已有無功補(bǔ)償設(shè)備的容量應(yīng)能滿足最大無功負(fù)荷加備用所需，如果不足即需添置無功補(bǔ)償設(shè)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(xiàng)目年年年(1)全網(wǎng)啟功最大負(fù)何(2)全網(wǎng)無功最大負(fù)荷(3)需要無功備用容量(4)全網(wǎng)需無功設(shè)備總?cè)萘?5)系統(tǒng)無功電源其中：1.系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機(jī)可謂無功出力2.現(xiàn)啟尢功補(bǔ)償設(shè)備容量(6)需要新增無功容量在農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃中，尤其重視無功電力平衡分析，這涉及電壓質(zhì)量問題，由于在農(nóng)村電力網(wǎng)中，存在大量小型異步電機(jī)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(nóng)村電力的自然功率因數(shù)一