電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整

1、第十三章電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整1 電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo) 頻率也是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)13.0概述13-1: 頻率調(diào)整的必要性13-2: 電力系統(tǒng)的頻率特性13-3: 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整13-4: 有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配頻率調(diào)整的必要性 13.11、有功功率的基本概念：由發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，相聯(lián)系統(tǒng)只有一個(gè)頻率，是一個(gè)全局問(wèn)題，與電壓不同。2、電力系統(tǒng)的頻率水平由有功功率平衡決定，在負(fù)荷變化時(shí)，如果有功電源充足，能保證用戶需要，且具有及時(shí)進(jìn)行調(diào)整的能力，則能保證頻率在合理的范圍之內(nèi)，反之，則將出現(xiàn)較大的頻率偏移。頻率調(diào)整的必要性 13.13、頻率的重要性 影響用戶

2、產(chǎn)品的質(zhì)量（異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率均與頻率有關(guān)） 影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確性 對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的不良影響1）對(duì)發(fā)電機(jī)葉片的不良影響，振動(dòng)2）f，降低給水泵、循環(huán)水泵、風(fēng)機(jī)等的出力和效率（輔助效率和內(nèi)能）3）f，異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流，QL，為Q平衡和電壓調(diào)整增加困難。4）互聯(lián)系統(tǒng)解列5）發(fā)電機(jī)解列頻率調(diào)整的必要性 13.14、允許的頻率偏移 嚴(yán)格保證頻率不變是不可能的，fN =50HZ，允許的頻率偏 移（系統(tǒng)運(yùn)行頻率與額定頻率之差）： f =0.2Hz 0.5Hz ( 0.4%fN 1%fN )5、頻率調(diào)整的分類 一次調(diào)整：調(diào)整變化幅度小、變化周期短（1 電力系統(tǒng)的頻率特性 13.24. 復(fù)

3、雜電力系統(tǒng)的頻率特性KG ( KG* ) 等值單位調(diào)節(jié)功率* 等值調(diào)差系數(shù)電力系統(tǒng)的頻率特性 13.25. 考慮二次調(diào)頻的 Pf 分析二次調(diào)頻不改變系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，但在同樣的 f 偏移下，能承受更大的負(fù)荷變化。 第三節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整只有一次調(diào)節(jié)時(shí)2、頻率的二次調(diào)整 f0 f0調(diào)頻器動(dòng)作后 f0 f0”PL0 - PG0 = - ks f如PL0 = PG0 f=0無(wú)差調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.31. 頻率的一次調(diào)整 調(diào)速器的有差調(diào)節(jié)特性，一次調(diào)頻是有差調(diào)頻 所有發(fā)電機(jī)均裝有調(diào)速器，均參加一次調(diào)頻 機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng) 電氣液壓調(diào)速系統(tǒng) 自動(dòng)裝置中詳細(xì)介紹 單靠一次調(diào)頻不能使頻率偏移保

4、持在允許的范圍之內(nèi)發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器，根據(jù)系統(tǒng)頻率的偏移，改變機(jī)組的出力，使有功功率重新達(dá)到平衡，這就是頻率的一次調(diào)整。電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.32. 頻率的二次調(diào)整 二次調(diào)整也就是通常所說(shuō)的頻率調(diào)整 同步器平行移動(dòng)發(fā)電機(jī)的功頻靜特性來(lái)調(diào)節(jié)頻率和分配機(jī)組間的有功功率由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)（同步器）來(lái)實(shí)現(xiàn)的頻率調(diào)整。電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.32. 頻率的二次調(diào)整發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的功頻靜態(tài)特性所以，系統(tǒng)有功電源的出力不能僅滿足在額定功率下有功負(fù)荷的需求，應(yīng)留有一定的備用容量。電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.33. 發(fā)電機(jī)的分類 有可調(diào)容量的機(jī)組均參加頻率的一次調(diào)整 只有一臺(tái)或少數(shù)幾個(gè)機(jī)組參加

5、頻率的二次調(diào)整主調(diào)頻機(jī)組：參與二次調(diào)頻的機(jī)組，條件：有足夠大的調(diào)頻容量和調(diào)節(jié)范圍，出力調(diào)整速度應(yīng)滿足系統(tǒng)負(fù)荷變化速度的要求等。輔助調(diào)頻機(jī)組：只有在系統(tǒng)頻率超過(guò)某一規(guī)定的偏移范圍時(shí)才參與頻率調(diào)整非調(diào)頻機(jī)組：按調(diào)度中心預(yù)先給定的負(fù)荷曲線運(yùn)行，不參與頻率的二次調(diào)整 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.34. 主調(diào)頻發(fā)電廠的選擇條件： 1) 足夠調(diào)整容量和范圍 2) 調(diào)整速度 3) 安全經(jīng)濟(jì)原則，聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)和中樞點(diǎn)電壓波動(dòng)水電廠最適宜承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，但應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性。（調(diào)整范圍可以達(dá)到 50%PN 以上，速度快，一分鐘可以由空載滿載?；痣姀S鍋爐、汽機(jī)受最小技術(shù)負(fù)荷限制，鍋爐25%(中溫中壓)75%(高溫高壓)額

6、定容量，汽機(jī)1015%額定容量，每分鐘僅能上升25%）電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.35. 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率調(diào)整可能引起網(wǎng)絡(luò)潮流的重新分布= 0, 則: f = 0= 0, 則: PAB = 0二次調(diào)頻功率增量負(fù)荷增量電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.35. 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整習(xí)題 KGA = 270 MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ， KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系統(tǒng)增加負(fù)荷150MW （1）求 A、B均僅進(jìn)行一次調(diào)頻時(shí)的系統(tǒng)頻率： ( KGA + KDA + KGB + KDB ) f = 150 810 f = 150f

7、 = 0.185 HZf = 50 0.185 = 49.815HZ聯(lián)絡(luò)線功率變化量（即A系統(tǒng)的負(fù)荷增加量）：PAB = ( KGA + KDA ) f = 291 0.185 = 53.835 MW 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.35. 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整習(xí)題 KGA = 270 MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ， KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系統(tǒng)增加負(fù)荷150MW （1）求 A、B均僅進(jìn)行一次調(diào)頻時(shí)的系統(tǒng)頻率： A、B發(fā)電機(jī)和負(fù)荷功率的變化量：電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.35. 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整習(xí)題 KGA = 270

8、MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ， KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系統(tǒng)增加負(fù)荷150MW （2）A、B均參加一次調(diào)頻，但二次調(diào)頻僅由A承擔(dān)，PABmax = 400MW，求系統(tǒng)頻率的最小變化量 應(yīng)充分利用二次調(diào)頻容量，則：PAB = 100 ( KGB + KDB ) f = 50 519 f = 50f = 0.098 HZ PAB = 100 并非全部是A的二次調(diào)頻功率量100 -PGA = ( KGA + KDA ) f PGA = 71.482電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13.36. 頻率調(diào)整與電壓調(diào)整的關(guān)系 頻率下降將引

9、起無(wú)功缺口擴(kuò)大，電壓下降 f Qg Qd V f 1% V 0.82% 電壓下降使有功缺口減少 f、V 偏低時(shí)，先解決 f ，再解決 V f、V 的獨(dú)立性 全網(wǎng)頻率統(tǒng)一，調(diào)頻涉及整個(gè)系統(tǒng)；無(wú)功功率平衡和電壓調(diào)整可以按地區(qū)就地解決 當(dāng)線路有功潮流不超過(guò)允許范圍時(shí)，有功電源的任意分布不會(huì)妨礙頻率的調(diào)整；無(wú)功平衡和調(diào)壓則同無(wú)功電源的合理分布關(guān)系密切因 f，Q 缺額，對(duì)電壓調(diào)整有利，若先 V，擴(kuò)大有功缺額，導(dǎo)致 f 有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.41. 有功功率電源發(fā)電廠是目前電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源 火力發(fā)電廠：總?cè)萘恳话胍陨?，有功調(diào)整范圍小 燃油火力發(fā)電廠 燃汽火力發(fā)電廠 燃煤火力發(fā)電

10、廠效率高容量大 低溫低壓（450，35大氣壓） 中溫中壓（520，100大氣壓） 高溫高壓（550，180大氣壓） 超臨界機(jī)組（575，200以上大氣壓） 效率 容量 高 大 有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.41. 有功功率電源 熱力發(fā)電廠：發(fā)電+供熱 強(qiáng)迫出力：為保證供熱而必須發(fā)出的有功功率 水力發(fā)電廠：有功調(diào)整范圍大 多年調(diào)節(jié)庫(kù)容水力發(fā)電廠 日、季、年調(diào)節(jié)庫(kù)容水力發(fā)電廠 徑流式水力發(fā)電廠：無(wú)調(diào)節(jié)水庫(kù) 抽水蓄能庫(kù)容水力發(fā)電廠，兩級(jí)水庫(kù)水電廠 核能發(fā)電廠有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.42. 有功功率負(fù)荷 有功功率負(fù)荷隨天氣、季節(jié)、每天的時(shí)間、天氣、人們的生活工作習(xí)慣等變化，以

11、各種負(fù)荷曲線來(lái)反映，是電力調(diào)度部門的重要依據(jù)。 右圖中 基荷：日負(fù)荷曲線最低點(diǎn)以下部分 峰荷：基荷與最大負(fù)荷之間的部分tPLD基荷峰荷有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.42. 有功功率負(fù)荷 實(shí)際負(fù)荷變化的特點(diǎn)實(shí)際負(fù)荷變化由三種成分構(gòu)成： 變化幅度很小，變化周期最短（一般為10S以內(nèi)），一般由中小型用電設(shè)備的投入切除引起，帶有很大的隨機(jī)性 變化幅度較大，變化周期較短（10S-3m），一般為軋鋼機(jī)等較大的間斷性負(fù)荷 變化緩慢權(quán)的持續(xù)變化部分，由人們的作息制度、生活習(xí)慣、天氣等決定tPLD基荷峰荷有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.43. 有功功率在電廠間的合理分配基本原則： 基荷由具有強(qiáng)

12、迫功率，不可調(diào)功率或高效率的熱力發(fā)電廠，電力發(fā)電廠，核能發(fā)電廠，逕流式水力發(fā)電廠，泄洪灌溉等水力發(fā)電廠等承擔(dān)。 峰荷由有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水力發(fā)電廠，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠和中溫中壓火力發(fā)電廠等承擔(dān)。抽水蓄能水電廠強(qiáng)迫出力tPLD熱電廠強(qiáng)迫出力核電廠高效率大機(jī)組火電廠中溫中壓凝氣式火電廠中溫中壓火電廠水電廠可調(diào)功率基荷峰荷蓄能發(fā)電有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.44. 有功功率電源的備用為滿足預(yù)計(jì)外的負(fù)荷需求和負(fù)荷變化，需要以下幾種備用： 負(fù)荷備用：為滿足負(fù)荷波動(dòng)和計(jì)劃外增加的負(fù)荷而設(shè)置的備用（最大負(fù)荷的2-5%）。 事故備用：在電力系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然故障時(shí)，為保證向用戶正常供電而設(shè)置的備用。（5%10%， 最大單機(jī)容量） 檢修備用：為發(fā)電設(shè)備的定期檢修及設(shè)置的備用。 國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：考慮到國(guó)民經(jīng)濟(jì)超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用。有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷的合理分配 13.44. 有功功率電源的備用熱備用：所有發(fā)電機(jī)組最大可能出力之和與該時(shí)刻