電力系統(tǒng)分析第4章電力系統(tǒng)的有功功率(active power)平衡及頻率調(diào)整(frequency regulation )

1、電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析本章提示本章提示4.1 概述概述4.2 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)4.3 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性4.4 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整小小 結(jié)結(jié)電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析l調(diào)頻的意義及電力系統(tǒng)頻率的允許波動(dòng)范圍；調(diào)頻的意義及電力系統(tǒng)頻率的允許波動(dòng)范圍；l頻率一次調(diào)整的概念、原理及結(jié)果；頻率一次調(diào)整的概念、原理及結(jié)果；l頻率二次調(diào)整的概念、原理及結(jié)果；頻率二次調(diào)整的概念、原理及結(jié)果；l電力系統(tǒng)的有功功率平衡及備用容量電力系統(tǒng)的有功功率平衡及備用容量(idle capacity)的概念。的概念。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析4.1.1 頻率調(diào)整的必要性頻率調(diào)整的必

2、要性4.1.2 頻率調(diào)整的方法頻率調(diào)整的方法電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 我國規(guī)定電力系統(tǒng)我國規(guī)定電力系統(tǒng)額定頻率額定頻率為為50HZ50HZ，允許的波，允許的波動(dòng)范圍為動(dòng)范圍為0.20.20.5HZ0.5HZ。 允許頻率偏移的大小反映了一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展允許頻率偏移的大小反映了一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平，這與電力系統(tǒng)管理與運(yùn)行水平有關(guān)水平，這與電力系統(tǒng)管理與運(yùn)行水平有關(guān) 。 頻率變化超出允許范圍時(shí)，對用電設(shè)備的正常頻率變化超出允許范圍時(shí)，對用電設(shè)備的正常工作和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，都會產(chǎn)生影響，甚工作和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，都會產(chǎn)生影響，甚至造成事故至造成事故。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 電力系統(tǒng)頻率的變化是

3、由有功電力系統(tǒng)頻率的變化是由有功負(fù)荷變化引起的。負(fù)荷變化引起的。1.第一種負(fù)荷分量第一種負(fù)荷分量2.第二種負(fù)荷分量第二種負(fù)荷分量3.第三種負(fù)荷分量第三種負(fù)荷分量4.實(shí)際的負(fù)荷變化曲線實(shí)際的負(fù)荷變化曲線 圖圖4.1 有功負(fù)荷的變化有功負(fù)荷的變化 系統(tǒng)實(shí)際的負(fù)荷可以看作由三種系統(tǒng)實(shí)際的負(fù)荷可以看作由三種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷組成具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷組成 第一種負(fù)荷分量變動(dòng)幅度小第一種負(fù)荷分量變動(dòng)幅度小（0.1%0.1%0.5%0.5%），變化周期短），變化周期短（一般（一般10s10s以內(nèi)）；以內(nèi)）； 第二種負(fù)荷分量變動(dòng)幅度較大第二種負(fù)荷分量變動(dòng)幅度較大（0.5%0.5%1.5%1.5%

4、），變化周期較長），變化周期較長（一般（一般10s10s3min3min）；）； 第三種負(fù)荷分量是持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷。第三種負(fù)荷分量是持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一種變化負(fù)荷引起的頻率偏移由第一種變化負(fù)荷引起的頻率偏移由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器(governor )進(jìn)行，進(jìn)行，稱為稱為頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整。 1.第一種負(fù)荷分量第一種負(fù)荷分量2.第二種負(fù)荷分量第二種負(fù)荷分量3.第三種負(fù)荷分量第三種負(fù)荷分量4.實(shí)際的負(fù)荷變化曲線實(shí)際的負(fù)荷變化曲線 圖圖4.1 有功負(fù)荷的變化有功負(fù)荷的變化 第二種變化負(fù)荷引起的頻率偏移由第二種變化負(fù)荷引起的頻率偏移由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器發(fā)電機(jī)組的

5、調(diào)頻器(frequency modulator )進(jìn)行，稱為進(jìn)行，稱為頻率的二頻率的二次調(diào)整次調(diào)整。 第三種負(fù)荷的變化是可預(yù)測的，調(diào)第三種負(fù)荷的變化是可預(yù)測的，調(diào)度部門按經(jīng)濟(jì)調(diào)度的的原則事先給各度部門按經(jīng)濟(jì)調(diào)度的的原則事先給各發(fā)電廠分配發(fā)電任務(wù)，各發(fā)電廠按給發(fā)電廠分配發(fā)電任務(wù)，各發(fā)電廠按給定的任務(wù)及時(shí)地滿足系統(tǒng)負(fù)荷的需求，定的任務(wù)及時(shí)地滿足系統(tǒng)負(fù)荷的需求，就可以維持頻率的穩(wěn)定。就可以維持頻率的穩(wěn)定。 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析4.2.1 調(diào)速器調(diào)速器(governor )的工作原理的工作原理實(shí)現(xiàn)頻率實(shí)現(xiàn)頻率的的 一次調(diào)整一次調(diào)整 4.2.2 調(diào)頻器調(diào)頻器(frequency modulator

6、)的工作原的工作原理理實(shí)現(xiàn)頻率的二次調(diào)整實(shí)現(xiàn)頻率的二次調(diào)整電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析圖圖4.2離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)示意圖離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)示意圖轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量元件元件 放大元件放大元件 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 對應(yīng)負(fù)荷的增大，發(fā)電機(jī)輸出功率增加，頻對應(yīng)負(fù)荷的增大，發(fā)電機(jī)輸出功率增加，頻率略低于原來值；如果負(fù)荷降低，調(diào)速器調(diào)整作率略低于原來值；如果負(fù)荷降低，調(diào)速器調(diào)整作用將使輸出功率減小，頻率略高于原來值。這就用將使輸出功率減小，頻率略高于原來值。這就是是頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整， 頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整由調(diào)速器自動(dòng)完成的。由調(diào)速器自動(dòng)完成的

7、。 調(diào)整的結(jié)果，頻率不能回到原來值，因此一次調(diào)整的結(jié)果，頻率不能回到原來值，因此一次調(diào)整為調(diào)整為有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)(droop control )。 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 由調(diào)頻器來完成的調(diào)節(jié)，稱為由調(diào)頻器來完成的調(diào)節(jié)，稱為頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整。 由于調(diào)整的結(jié)果，頻率能回到原來值，因此二次調(diào)由于調(diào)整的結(jié)果，頻率能回到原來值，因此二次調(diào)整為整為無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié)(isochronous control )。 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 4.3.1 發(fā)電機(jī)組的有功功率發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜態(tài)特性頻率靜態(tài)特性 4.3.2 系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性頻率靜態(tài)特性電力系統(tǒng)分

8、析電力系統(tǒng)分析 將上述調(diào)節(jié)過程中發(fā)電機(jī)組的有功功率與將上述調(diào)節(jié)過程中發(fā)電機(jī)組的有功功率與頻率關(guān)系用發(fā)電機(jī)組的頻率關(guān)系用發(fā)電機(jī)組的功頻靜特性功頻靜特性或或頻率特頻率特性性表示。表示。 圖中直線的斜率稱為圖中直線的斜率稱為發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率率（或（或發(fā)電機(jī)組功頻靜特性系數(shù)發(fā)電機(jī)組功頻靜特性系數(shù)），）， 圖圖4.3發(fā)電機(jī)組的功頻靜特性發(fā)電機(jī)組的功頻靜特性 其數(shù)值表示為頻率發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)其數(shù)值表示為頻率發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量，輸出功率的變化量， 負(fù)號表示二者變化方向相反，即發(fā)電機(jī)輸出負(fù)號表示二者變化方向相反，即發(fā)電機(jī)輸出功率功率增加增加，頻率是，頻率是降低降

9、低的。的。用標(biāo)幺值表示為用標(biāo)幺值表示為 GGPKtgf (4.1)(4.1)GNNGNGNGGGPfKffPPfPK(4.2)(4.2)電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)是指機(jī)組由空載到滿載時(shí)，轉(zhuǎn)速（頻是指機(jī)組由空載到滿載時(shí)，轉(zhuǎn)速（頻率）變化與發(fā)電機(jī)輸出功率變化之比，即率）變化與發(fā)電機(jī)輸出功率變化之比，即0.04 0.06,25 16.7GK汽輪發(fā)電機(jī)組：汽輪發(fā)電機(jī)組：2550,04. 002. 0GK水輪發(fā)電機(jī)組：水輪發(fā)電機(jī)組：GGNNPfPff00(4.3)(4.3)NGNGNGNfPPPff用標(biāo)幺值表示為：用標(biāo)幺值表示為：(4.4)(4.4)電力系統(tǒng)分析電力系

10、統(tǒng)分析 若機(jī)組負(fù)荷升高使轉(zhuǎn)速若機(jī)組負(fù)荷升高使轉(zhuǎn)速下降，可以通過伺服電動(dòng)下降，可以通過伺服電動(dòng)機(jī)來提高轉(zhuǎn)速，調(diào)整的結(jié)機(jī)來提高轉(zhuǎn)速，調(diào)整的結(jié)果使原來的功頻靜特性果使原來的功頻靜特性2平行右移為特性平行右移為特性1。圖圖4.4功頻靜態(tài)特性的平移功頻靜態(tài)特性的平移 若機(jī)組負(fù)荷降低使轉(zhuǎn)速若機(jī)組負(fù)荷降低使轉(zhuǎn)速升高高，則可通過伺服電升高高，則可通過伺服電動(dòng)機(jī)來降低機(jī)組轉(zhuǎn)速，調(diào)動(dòng)機(jī)來降低機(jī)組轉(zhuǎn)速，調(diào)整的結(jié)果使原來的功頻靜整的結(jié)果使原來的功頻靜特性特性2平行左移為特性平行左移為特性3.電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 根據(jù)所需的有功功率與頻率根據(jù)所需的有功功率與頻率的關(guān)系可將負(fù)荷分成以下幾類：的關(guān)系可將負(fù)荷分成以下幾類

11、：. .圖圖4.5有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，系統(tǒng)負(fù)荷以根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，系統(tǒng)負(fù)荷以第二類占多數(shù)，因此負(fù)荷的靜第二類占多數(shù)，因此負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性可近似表示為一條態(tài)頻率特性可近似表示為一條直線，如圖所示。直線，如圖所示。v不受頻率影響的負(fù)荷不受頻率影響的負(fù)荷v與頻率成正比的負(fù)荷與頻率成正比的負(fù)荷v與頻率的二次方成比例的負(fù)荷，與頻率的二次方成比例的負(fù)荷，v與頻率的高次方成比例的負(fù)荷與頻率的高次方成比例的負(fù)荷電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 系統(tǒng)處于運(yùn)行穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)處于運(yùn)行穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的變化特性稱為變化特性稱為負(fù)荷的靜態(tài)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性。頻率

12、特性。圖圖4.5有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特 所謂所謂聯(lián)結(jié)容量聯(lián)結(jié)容量，是指頻，是指頻率、電壓等于額定值時(shí)，率、電壓等于額定值時(shí)，接在電網(wǎng)上的用電設(shè)備接在電網(wǎng)上的用電設(shè)備的實(shí)際容量。的實(shí)際容量。 如果聯(lián)結(jié)容量改變，如果聯(lián)結(jié)容量改變，靜態(tài)特性曲線將上下移靜態(tài)特性曲線將上下移動(dòng)。動(dòng)。 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 圖中直線的斜率圖中直線的斜率為：為：圖圖4.5有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特 、 稱為稱為負(fù)荷的頻率負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) 或簡稱為或簡稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)DKDK 它反映了系統(tǒng)負(fù)荷對頻率它反映了系統(tǒng)負(fù)荷對頻率的自動(dòng)調(diào)整作用。的自動(dòng)調(diào)整作

13、用。fPtgKDD(4.6)(4.6) 用標(biāo)幺值表示為：用標(biāo)幺值表示為： DNNDNDNDDPfKffPPK(4.7)(4.7)電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 例例4.1 4.1 某電力系統(tǒng)中，與頻率無關(guān)的負(fù)荷占某電力系統(tǒng)中，與頻率無關(guān)的負(fù)荷占3535，與頻率一次方成正比的負(fù)荷占與頻率一次方成正比的負(fù)荷占4545，與頻率二次方成，與頻率二次方成正比的負(fù)荷占正比的負(fù)荷占1010，與頻率三次方成正比的負(fù)荷占，與頻率三次方成正比的負(fù)荷占1010。求系統(tǒng)頻率由。求系統(tǒng)頻率由5050赫降到赫降到4747赫時(shí)，相應(yīng)的負(fù)荷變化赫時(shí)，相應(yīng)的負(fù)荷變化百分值。百分值。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析4.4.1 頻率的一次調(diào)整頻

14、率的一次調(diào)整4.4.2 頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整4.4.3 主調(diào)頻廠的選擇主調(diào)頻廠的選擇4.4.4 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，在發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，在發(fā)電機(jī)組功頻特性和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效功頻特性和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下實(shí)現(xiàn)了新的功率應(yīng)共同作用下實(shí)現(xiàn)了新的功率平衡。平衡。 負(fù)荷的功頻特性負(fù)荷的功頻特性 與發(fā)電與發(fā)電機(jī)組功頻靜特性機(jī)組功頻靜特性 的交點(diǎn)的交點(diǎn)a是系統(tǒng)的原始運(yùn)行點(diǎn)，系統(tǒng)頻是系統(tǒng)的原始運(yùn)行點(diǎn)，系統(tǒng)頻率為率為f1)( fPG( )DPf圖圖4.6頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整 假定系統(tǒng)只有一臺機(jī)組假定系統(tǒng)只有一臺機(jī)組 2f0D

15、P)(fPD 若系統(tǒng)負(fù)荷增加若系統(tǒng)負(fù)荷增加 ，其特，其特性曲線變?yōu)樾郧€變?yōu)?。此時(shí)頻率。此時(shí)頻率為為 。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析由圖由圖4.6可見，對應(yīng)可見，對應(yīng)b點(diǎn)，發(fā)電機(jī)功率輸出的增量為點(diǎn)，發(fā)電機(jī)功率輸出的增量為:fKPGG 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)荷功率變化量為荷功率變化量為fKPDD式（式（4.9）中）中fPKKKDDG0 K 稱為稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，或，或系系統(tǒng)的功率統(tǒng)的功率頻率靜特性系數(shù)頻率靜特性系數(shù)。圖圖4.6頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整一次調(diào)整方程式為一次調(diào)整方程式為 fKfKKPPPDGDGD)(0 (4.9) (4.9

16、) 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 電力系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的電力系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的頻率變化，僅依靠一次調(diào)整頻率變化，僅依靠一次調(diào)整作用已不能保持在允許范圍作用已不能保持在允許范圍內(nèi)時(shí)，就需要通過頻率的二內(nèi)時(shí)，就需要通過頻率的二次調(diào)整才能解決。次調(diào)整才能解決。圖圖4.74.7頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整 二次調(diào)整二次調(diào)整是以手動(dòng)或自動(dòng)是以手動(dòng)或自動(dòng)方式調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器，方式調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器，使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng)來改變發(fā)電機(jī)的有功功移動(dòng)來改變發(fā)電機(jī)的有功功率，以保持系統(tǒng)的頻率不變率，以保持系統(tǒng)的頻率不變或使頻率變化在允許范圍內(nèi)?；蚴诡l率變化在允許范圍內(nèi)。 電力系統(tǒng)分

17、析電力系統(tǒng)分析 由于進(jìn)行了二次調(diào)整發(fā)電機(jī)組由于進(jìn)行了二次調(diào)整發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率增發(fā)的功率 ；0GP 由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增加的發(fā)電機(jī)組功率（圖加的發(fā)電機(jī)組功率（圖中中 ）df 由于負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而由于負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減小的負(fù)荷功率（圖減小的負(fù)荷功率（圖中中 ）ef圖圖4.7頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整0DP 負(fù)荷增量負(fù)荷增量 可分解為三部分：可分解為三部分：電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析相似于式（相似于式（4.94.9）可得）可得 如果二次調(diào)整發(fā)電機(jī)組增發(fā)如果二次調(diào)整發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率能完全抵償負(fù)荷的初的功率能完全抵償負(fù)荷的初始增量，則實(shí)現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)，始增量，則實(shí)現(xiàn)

18、了無差調(diào)節(jié)，如圖如圖4.74.7中虛線所示。中虛線所示。00()DGGDGDPPKfKfKKfK f 或：或：KPPKKPPfGDDGGD0000圖圖4.7頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整（4.104.10）（4.114.11）電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 按照是否承擔(dān)二次調(diào)整可將所有電廠分為：按照是否承擔(dān)二次調(diào)整可將所有電廠分為： 按照頻率調(diào)整的要求，主調(diào)頻廠應(yīng)具備以下條件：按照頻率調(diào)整的要求，主調(diào)頻廠應(yīng)具備以下條件： 主調(diào)頻廠主調(diào)頻廠（一般（一般12個(gè)電廠）負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整（即二個(gè)電廠）負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整（即二次調(diào)整）次調(diào)整）; 輔助調(diào)頻廠輔助調(diào)頻廠是在系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定的偏移范圍時(shí)才參與

19、頻是在系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定的偏移范圍時(shí)才參與頻率調(diào)整，一般只有幾個(gè)電廠率調(diào)整，一般只有幾個(gè)電廠; 非調(diào)頻廠非調(diào)頻廠（也叫（也叫基載廠基載廠）則按預(yù)先給定的負(fù)荷曲線發(fā)電。）則按預(yù)先給定的負(fù)荷曲線發(fā)電。 機(jī)組要有足夠的調(diào)整容量及范圍機(jī)組要有足夠的調(diào)整容量及范圍; 調(diào)頻機(jī)組具有能適應(yīng)負(fù)荷變化需要的調(diào)整速度調(diào)頻機(jī)組具有能適應(yīng)負(fù)荷變化需要的調(diào)整速度; 調(diào)整輸出功率時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)原則。調(diào)整輸出功率時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)原則。 此外，調(diào)整頻率時(shí)，還要考慮引起的聯(lián)絡(luò)線上功率的波動(dòng)和某些此外，調(diào)整頻率時(shí)，還要考慮引起的聯(lián)絡(luò)線上功率的波動(dòng)和某些中樞點(diǎn)的電壓波動(dòng)是否超出允許范圍。中樞點(diǎn)的電壓波動(dòng)是否超出允許范圍。電力系

20、統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析假設(shè)假設(shè) 、 分別為兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率分別為兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率; 、 分別為兩系統(tǒng)二次調(diào)頻的發(fā)電功率變量分別為兩系統(tǒng)二次調(diào)頻的發(fā)電功率變量; 、 分別為兩系統(tǒng)的負(fù)荷變化量分別為兩系統(tǒng)的負(fù)荷變化量; 為聯(lián)絡(luò)線上的交換功率變化量，正方向?yàn)橛蔀槁?lián)絡(luò)線上的交換功率變化量，正方向?yàn)橛葾流向流向B。圖圖4.8互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整 AKBKGAPGBPDAPDBPABP 對系統(tǒng)對系統(tǒng)A相當(dāng)于相當(dāng)于負(fù)荷增量，對系統(tǒng)負(fù)荷增量，對系統(tǒng)B相相當(dāng)于發(fā)電功率增量。當(dāng)于發(fā)電功率增量。ABP電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 對對A A系統(tǒng)：系統(tǒng)：AAGAABDAfKPPP（4.10a4.10a

21、）對對B B系統(tǒng)：系統(tǒng)：BBGBABDBfKPPP（4.10b4.10b） 兩個(gè)聯(lián)合運(yùn)行的系統(tǒng)頻率是相等的，兩個(gè)聯(lián)合運(yùn)行的系統(tǒng)頻率是相等的，即即 ，可得：可得：fffBABAGDBAGBDBGADAKKPPKKPPPPf)()(（4.114.11）可見，若聯(lián)合系統(tǒng)二次調(diào)頻的發(fā)電功率增量可見，若聯(lián)合系統(tǒng)二次調(diào)頻的發(fā)電功率增量 等于全系等于全系統(tǒng)負(fù)荷增量統(tǒng)負(fù)荷增量 時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，即時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，即GPDP0f電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析()()ADBGBBDAGAABABKPPKPPPKK（4.124.12）由由4-10式可得：式可得：可見，當(dāng)可見，當(dāng)A、B兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，且兩系統(tǒng)的

22、功率兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，且兩系統(tǒng)的功率缺額與其單位調(diào)節(jié)功率成比例時(shí)，即缺額與其單位調(diào)節(jié)功率成比例時(shí)，即 DAGADBGBABPPPPKK聯(lián)絡(luò)線上的交換功率增量聯(lián)絡(luò)線上的交換功率增量 為零。為零。ABP電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析令令 ， 分別為分別為A、B兩系統(tǒng)的功率缺額，兩系統(tǒng)的功率缺額，GBDBBGADAAPPPPPP,BAPP ,則式（則式（4.11）、式（）、式（4.12）變?yōu)椋海┳優(yōu)椋築ABAKKPPf（4.13）BAABBAABKKPKPKP（4.14） 可見，聯(lián)合系統(tǒng)頻率的變化取決于這個(gè)系統(tǒng)總的功率缺額和可見，聯(lián)合系統(tǒng)頻率的變化取決于這個(gè)系統(tǒng)總的功率缺額和總的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率。其實(shí)

23、，兩系統(tǒng)聯(lián)合后，本應(yīng)看作是總的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率。其實(shí)，兩系統(tǒng)聯(lián)合后，本應(yīng)看作是一個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)。 可見，如可見，如A系統(tǒng)沒有功率缺額，即系統(tǒng)沒有功率缺額，即 ，聯(lián)絡(luò)線上由，聯(lián)絡(luò)線上由A流流向向B的功率增大；反之，如的功率增大；反之，如B系統(tǒng)沒有功率缺額，即系統(tǒng)沒有功率缺額，即 聯(lián)絡(luò)線上由聯(lián)絡(luò)線上由A流向流向B的功率減少。的功率減少。0AP0BP電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 若若B系統(tǒng)沒有調(diào)頻廠，即系統(tǒng)沒有調(diào)頻廠，即 ，其負(fù)荷變化量，其負(fù)荷變化量 將由將由A系統(tǒng)的二次調(diào)整來承擔(dān)系統(tǒng)的二次調(diào)整來承擔(dān) 0GBPDBP若要保持若要保持 ，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線上功率變化，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線上功率變化 ，即，即B系統(tǒng)的功率缺

24、額系統(tǒng)的功率缺額 全部通過聯(lián)絡(luò)全部通過聯(lián)絡(luò)線由線由A輸送到輸送到B，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率增量最大。這也是調(diào)頻，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率增量最大。這也是調(diào)頻廠遠(yuǎn)離負(fù)荷中心而且要實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)的情況。廠遠(yuǎn)離負(fù)荷中心而且要實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)的情況。)(0BAPPfABABPPP()()ADBGBBDAGAABABKPPKPPPKKBABAKKPPfBAABBAABKKPKPKP（4.13）（4.14） （4.124.12）電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析例例4.2 A、B兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線相聯(lián)，相聯(lián)， A系統(tǒng)：系統(tǒng)： B系統(tǒng)：系統(tǒng)： 求在下列情況下頻率的變化量求在下列情況下頻率的變化量 和聯(lián)絡(luò)線功率的變化和聯(lián)絡(luò)線功率

25、的變化量量 。 （1）當(dāng)二系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻；）當(dāng)二系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻； （2）當(dāng)）當(dāng)A系統(tǒng)機(jī)組參加一次調(diào)頻，而系統(tǒng)機(jī)組參加一次調(diào)頻，而B系統(tǒng)機(jī)組不參加一系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻。次調(diào)頻。 （3）兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻時(shí)。）兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻時(shí)。;100,/50,/800MWPHZMWKHZMWKDADAGA 。MWPHZMWKHZMWKDBDBGB50,/40,/700 f ABP 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析4.5.1 有功功率平衡及備用有功功率平衡及備用4.5.2 電力系統(tǒng)中各類發(fā)電廠的合理組合電力系統(tǒng)中各類發(fā)電廠的合理組合電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 電力系統(tǒng)有功功率平衡電力

26、系統(tǒng)有功功率平衡是指運(yùn)行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功是指運(yùn)行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和功率的總和 ，在任何時(shí)刻都等于該系統(tǒng)的總負(fù)荷，在任何時(shí)刻都等于該系統(tǒng)的總負(fù)荷 。 GPDP 包括所有用戶的有功負(fù)荷包括所有用戶的有功負(fù)荷 、網(wǎng)絡(luò)的有功損耗、網(wǎng)絡(luò)的有功損耗 以及廠用電有功負(fù)荷以及廠用電有功負(fù)荷 ，即，即DPLPPCP在一般情況下，電力網(wǎng)中的有功功率損耗約占發(fā)電廠輸出在一般情況下，電力網(wǎng)中的有功功率損耗約占發(fā)電廠輸出功率的功率的7 78 8；火電廠廠用電約占發(fā)電廠出力的；火電廠廠用電約占發(fā)電廠出力的5 510%10%，水電廠一般只占，水電廠一般只占1 1左右。左右。CLDGPPPPP（4.1

27、54.15） 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 為保證系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，系統(tǒng)應(yīng)具有為保證系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的一定的備用容量備用容量， 系統(tǒng)備用容量按存在形式可分為熱備用和冷備用。系統(tǒng)備用容量按存在形式可分為熱備用和冷備用。熱備用熱備用 也叫旋轉(zhuǎn)備用，是也叫旋轉(zhuǎn)備用，是指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可發(fā)最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可發(fā)最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差。荷之差。冷備用冷備用則是指未運(yùn)轉(zhuǎn)但能隨時(shí)啟則是指未運(yùn)轉(zhuǎn)但能隨時(shí)啟用的發(fā)電設(shè)備可發(fā)的最大功率。用的發(fā)電設(shè)備可發(fā)的最大功率。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析系統(tǒng)備用容量按其作用可分為：系統(tǒng)備用容量按其作用可分為：負(fù)荷備用負(fù)荷備

28、用：是指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外：是指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。一般取最大負(fù)荷的的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。一般取最大負(fù)荷的35。事故備用事故備用：系統(tǒng)的事故備用，是為了在電力系統(tǒng)中當(dāng)發(fā)電：系統(tǒng)的事故備用，是為了在電力系統(tǒng)中當(dāng)發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)，保證系統(tǒng)正常供電所需的備用。一設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)，保證系統(tǒng)正常供電所需的備用。一般取最大負(fù)荷的般取最大負(fù)荷的510，但不能少于系統(tǒng)中一臺最大，但不能少于系統(tǒng)中一臺最大機(jī)組容量。機(jī)組容量。檢修備用檢修備用：系統(tǒng)的檢修備用，是使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定：系統(tǒng)的檢修備用，是使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。發(fā)

29、電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后必須進(jìn)行期檢修而設(shè)置的備用。發(fā)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后必須進(jìn)行檢修，在這期間內(nèi)，如不能完全安排所有機(jī)組的大小修時(shí)，檢修，在這期間內(nèi)，如不能完全安排所有機(jī)組的大小修時(shí)，才設(shè)置所需的檢修備用容量。才設(shè)置所需的檢修備用容量。國民經(jīng)濟(jì)備用國民經(jīng)濟(jì)備用：系統(tǒng)的國民經(jīng)濟(jì)備用，是指滿足工農(nóng)業(yè)生：系統(tǒng)的國民經(jīng)濟(jì)備用，是指滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的超計(jì)劃增長對電力的需求而設(shè)置的備用。產(chǎn)的超計(jì)劃增長對電力的需求而設(shè)置的備用。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠主要有電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠主要有火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠，水力發(fā)電水力發(fā)電廠廠和和核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠三類。三類。 圖中：圖中： AA水電廠的不水電

30、廠的不可調(diào)功率；可調(diào)功率； BB水電廠的可水電廠的可調(diào)功率；調(diào)功率； CC熱電廠；熱電廠； DD核電廠；核電廠； EE高溫高壓凝高溫高壓凝氣式火電廠；氣式火電廠； FF中溫中壓凝中溫中壓凝氣式火電廠氣式火電廠圖圖4.94.9各類發(fā)電廠組合順序示意圖各類發(fā)電廠組合順序示意圖電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠(thermal power plant )的特點(diǎn)有：的特點(diǎn)有： 火電廠運(yùn)行時(shí)要消耗大量的燃料，需要支付燃料費(fèi)用，火電廠運(yùn)行時(shí)要消耗大量的燃料，需要支付燃料費(fèi)用，但運(yùn)行不受自然條件影響。但運(yùn)行不受自然條件影響。 火電廠的鍋爐和汽輪機(jī)都受最小技術(shù)負(fù)荷的限制?；痣姀S的鍋爐和汽輪機(jī)都受最小技術(shù)負(fù)荷的限制。 火電廠機(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變動(dòng)的