電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述

2、經(jīng)濟運行所研究內(nèi)容：在供給相同負荷和滿足相同約束條件下，采取優(yōu)化系統(tǒng)中可能全部伎倆使運行費用最小。2、經(jīng)濟運行所研究內(nèi)容：運行費用主要表達在火電廠燃料成本等。負荷在火電廠間合理分配降低網(wǎng)損第十四章 電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行§14.0概述1、主要意義：降低百分之一費用則是節(jié)約了一筆非?？捎^費用。

3、學習方法：2315①42億1.4億kW1.4*0.11400萬1400*1%=14萬元*24=330萬數(shù)學模型計算方法a電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第1頁電力網(wǎng)損耗電量

損耗電量供電量§14.1電力網(wǎng)中能量損耗1、基本概念在給定時間內(nèi)，系統(tǒng)中全部發(fā)電廠總發(fā)電量同廠用電量之差。全部送電、變電和配電步驟所損耗電量。（不包含廠用電，不一樣管理部門所關(guān)心范圍不一樣）

同一時間內(nèi)，電力網(wǎng)損耗能量占供電量百分比。

網(wǎng)損率線損率電力網(wǎng)損耗率

＝供電量電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第2頁一部分同施加給元件電壓相關(guān)2、電網(wǎng)損耗基本概念①兩種類型：對地支路（其它）串聯(lián)支路（功率流通路徑）變壓器勵磁損耗對地B

。。。變壓器漏抗線路阻抗在電力網(wǎng)元件功率損耗和能力損耗中：

一部分同元件經(jīng)過電流（或功率）平方成正比

比如變壓器空載損耗與電壓平方成正比，當電壓改變不大時，能夠近似認為不變。

比如變壓器繞組和線路導線中損耗。

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第3頁2、電網(wǎng)損耗基本概念如圖，在給定運行時間T內(nèi)，其能量損耗為：計算較簡單計算較困難重點討論第二項計算方法電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第4頁重點討論第二項計算方法簡明介紹兩種計算能量損耗方法：最大負荷損耗時間法

等值功率法

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第5頁3、最大負荷損耗時間法假定線路向一個集中負荷供電（如圖），在時間T內(nèi)線路能量損耗為：

這種算法很繁，視在功率曲線又難以準確知道，所以工程實際中常采取最大負荷損耗時間法來計算能力損耗！最大負荷損耗時間最大負荷功率簡單供電網(wǎng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第6頁3、最大負荷損耗時間法最大負荷損耗時間若認為電壓靠近于恒定，則假如線路中輸送功率一直保持為最大負荷功率，在小時內(nèi)能量損耗恰等于線路整年實際電能損耗，則稱為最大負荷損耗時間。

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第7頁3、最大負荷損耗時間法

P129算法很繁瑣，當前來說問題不在于積分計算，而在于S改變曲線難以準確知道，于是工程中轉(zhuǎn)向于近似考慮，轉(zhuǎn)化為其它易于處理問題。

計算乃是一個工程中統(tǒng)計問題，能夠有解方法，不要求深入探究。

P129后半部分至130頁不要。

P130頁例14-1把重點放在怎樣計算變壓器損耗上。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第8頁4、等值功率法簡單供電網(wǎng)仍以此圖為例，在給定時間T內(nèi)能量損耗：：無功功率等效值：有功功率等效值能夠經(jīng)過各自平均值表示為：---(1)---(2)---(3)將（2）、（3）式代入（1）式中，電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第9頁5、討論：①單條線路計算（估算，計量）。②系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗計算：時尚計算結(jié)果PL、QL，以后采取單種形式估算。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第10頁電力網(wǎng)電能損耗不但花費一定動力資源，而且占用一部分發(fā)電設(shè)備容量。所以，降低網(wǎng)損是電力企業(yè)提升經(jīng)濟效益一項主要任務(wù)。6、降低網(wǎng)損技術(shù)辦法

為了降低電力網(wǎng)能量損耗，能夠采取各種技術(shù)辦法。以下從兩個方面簡明介紹：運行管理辦法電網(wǎng)改造著重建立基本概念，哪些原因能夠影響網(wǎng)損大小，怎么影響。

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第11頁⑴運行管理辦法

①提升用戶功率因數(shù)，降低線路輸送無功功率②各級變電站盡可能做好無功功率就地平衡（并聯(lián)賠償投切→FACTS）怎樣提升功率因數(shù)？裝設(shè)并聯(lián)無功賠償設(shè)備用戶所選取電動機容量應(yīng)盡量靠近它所帶機械負載R+jXP+jQ如圖，線路損耗為：高壓電靠近于額定運行電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第12頁欲使網(wǎng)絡(luò)功率損耗為最小，功率應(yīng)怎樣分布？③功率經(jīng)濟分布功率經(jīng)濟分布功率損耗為最小分布功率自然分布是否一定為經(jīng)濟分布？無功功率優(yōu)化降低網(wǎng)損→后邊要討論。有功功率優(yōu)化降低網(wǎng)損。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第13頁如圖所表示，令，，網(wǎng)絡(luò)功率損耗為：由此解出：將上式分別對和取偏導數(shù)，并令其等于零電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第14頁上面公式表明：功率自然分布不一定為經(jīng)濟分布！在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中與電阻成反比分布時，功率損耗為最小，也即為經(jīng)濟分布。功率實際分布為：只有在每段線路比值R/X都相等均一網(wǎng)絡(luò)中，功率自然分布才與經(jīng)濟分布相等。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第15頁為了降低網(wǎng)絡(luò)功率損耗，能夠采取一些辦法使非均一網(wǎng)絡(luò)功率分布靠近經(jīng)濟分布：選擇適當?shù)攸c作開環(huán)運行；

在環(huán)網(wǎng)中增設(shè)混合型加壓調(diào)壓變壓器，由它產(chǎn)生環(huán)路電勢及對應(yīng)循環(huán)功率，以改進功率分布；

變壓器鐵損在網(wǎng)絡(luò)總損耗所占比重小于50％電力網(wǎng)，適當提升運行電壓可降低網(wǎng)損；在環(huán)網(wǎng)中比值尤其小線段進行串聯(lián)電容賠償；合理地確定電力網(wǎng)運行電壓水平；鐵損所占比重大于50％電力網(wǎng)，情況恰好相反。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第16頁在一個變電所內(nèi)裝有

n

臺容量和型號都相同變壓器時，依據(jù)負荷改變適當改變投入運行臺數(shù)，可降低功率損耗。

組織變壓器經(jīng)濟運行；總負荷功率為S

時，并聯(lián)運行

k

臺變壓器總損耗為：對k求偏導,并令其為零：取

k

值相鄰整數(shù)進行功率損耗計算，校核其功率損耗是否最小。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第17頁對于季節(jié)性改變負荷，使變壓器投入臺數(shù)符合損耗最小標準是有效；組織變壓器經(jīng)濟運行；工廠中變壓器容量選擇要適應(yīng)經(jīng)濟性發(fā)展需要。調(diào)整用戶負荷曲線；合理安排檢修計劃。降低高峰負荷和低谷負荷差值，提升最小負荷率，使形狀系數(shù)靠近于1。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第18頁2、對原有電網(wǎng)進行技術(shù)改造②提升線路電壓等級；③安裝電客賠償設(shè)備；

④合理選擇導線截面。

按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面，按安全條件等進行校核：

a、預防電暈損耗和干擾；b、機械強度；c、熱穩(wěn)定；d、調(diào)壓。伴隨城市發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)負荷越來越重，為了滿足日益增加對電力需求，極有必要對原有網(wǎng)絡(luò)進行改造。①增設(shè)電源點；電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第19頁§14.2火電廠間有功功率經(jīng)濟分配1、基本概念使燃料消耗最少。用煤噸數(shù)表示或money表示。

燃料消耗成本有功優(yōu)化目標函數(shù)耗量特征反應(yīng)發(fā)電設(shè)備單位時間內(nèi)能量輸入和輸出關(guān)系曲線。耗量特征

鍋爐輸入是燃料（t標準煤/h），

輸出是蒸汽（t/h）；

汽輪發(fā)電機組輸入是蒸汽（t/h），輸出是電功率（MW）；

水電廠輸入是水（m3/h）。

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第20頁耗量特征曲線上某點縱橫坐標之比，即輸入與輸出之比。耗量特征曲線上某點切線斜率稱為該點耗量微增率。它表示在該點運行時輸入增量對輸出增量之比。比耗量比耗量

倒數(shù)表示發(fā)電廠效率耗量微增率耗量特征

1、基本概念電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第21頁2、雙機運行時有功分配

兩臺機組并聯(lián)運行

已知兩臺機組耗量性、和總負荷功率。怎樣確定負荷功率在兩機組間分配，使總?cè)剂舷淖钚。磕繕撕瘮?shù)：

約束條件：

耗量特征：

已知，

求解，

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第22頁采取拉格朗日乘數(shù)法求條件極值：

對求偏導,并令其為零：

2、雙機運行時有功分配

兩臺機組并聯(lián)運行

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第23頁結(jié)論：負荷在兩臺機組間分配時，假如它們?nèi)剂舷奈⒃雎氏嗟?，即：則總?cè)剂舷牧繉⑹亲钚　５任⒃雎蕼蕜t2、雙機運行時有功分配

兩臺機組并聯(lián)運行

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第24頁假設(shè)兩臺機組在微增率不等狀態(tài)下運行，我們能夠在總輸出功率不變條件下調(diào)整負荷分配，如讓,，3、直觀數(shù)學解釋②如左圖，兩點切線平行處耗量最小。詳見p137。

一直進行到兩臺機組微增率相等為止。①電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第25頁4、多個火電廠有功功率經(jīng)濟分配假定有n

個火電廠，燃料消耗特征分別為，，……，，系統(tǒng)總負荷為，暫不考慮網(wǎng)絡(luò)中功率損耗，系統(tǒng)負荷在n

個發(fā)電廠間怎樣進行經(jīng)濟分配？已知，

求解，

約束條件：耗量特征：目標函數(shù)：電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第26頁4、多個火電廠有功功率經(jīng)濟分配

,===……=采取拉格朗日乘數(shù)法求條件極值：

對求偏導,并令其為零：

或因為每個發(fā)電廠燃料消耗只是該廠輸出功率函數(shù)，所以上式可寫成：

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第27頁4、多個火電廠有功功率經(jīng)濟分配

結(jié)論：

等微增率準則一樣適合用于多個發(fā)電廠間負荷分配；

當n個火電廠間進行有功分配時，只有當各電廠耗量微增率均相等時，負荷分配則為最經(jīng)濟分配。以上討論都沒有包括到不等式約束條件。負荷經(jīng)濟分配中不等式約束條件也與時尚計算一樣：任一發(fā)電廠有功功率、無功功率、各節(jié)點電壓都不應(yīng)超出它們上、下限。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第28頁5、計及網(wǎng)損有功負荷經(jīng)濟分配

電力網(wǎng)絡(luò)中有功功率損耗是進行發(fā)電廠間有功負荷分配時不容忽略一個原因。假定網(wǎng)損為,則：約束條件:改為拉格朗日函數(shù)：改為或：電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第29頁5、計及網(wǎng)損有功負荷經(jīng)濟分配

上式即為經(jīng)過網(wǎng)損修正后等微增率準則，亦稱為n

個發(fā)電廠負荷經(jīng)濟分配協(xié)調(diào)方程。它相當于在耗量上乘上一個大于1因數(shù)。網(wǎng)損修正系數(shù)網(wǎng)損微增率表示網(wǎng)絡(luò)有功損耗對第

個發(fā)電廠有功出力微增率。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第30頁§14.3水火電廠間有功功率負荷經(jīng)濟分配

1、一個火電廠和一個水電廠有功經(jīng)濟分配假定系統(tǒng)中只有一個水電廠和一個火電廠。水電廠運行主要特點是，在指定較短運行周期內(nèi)總發(fā)電用水量為給定值。怎樣分配水、火電廠負荷，使總?cè)剂虾牧繛樽钚。勘硎净痣姀S功率表示火電廠損耗特征表示水電廠功率表示水電廠損耗特征其中：電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第31頁1、一個火電廠和一個水電廠有功經(jīng)濟分配即：已知，

求解，

約束條件1：

目標函數(shù)：

約束條件2：

把指定運行周期，劃分為s

個更短時段：在任一時段內(nèi)，假定負荷功率、水電廠和火電廠功率不變，并分別記為

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第32頁1、一個火電廠和一個水電廠有功經(jīng)濟分配則：約束條件1：目標函數(shù)為：約束條件2：改為約束條件2：約束條件1：（）

總共有s＋1個等式約束條件。應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法，為約束條件1設(shè)置乘數(shù)，為約束條件2設(shè)置乘數(shù)。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第33頁組成拉格朗日函數(shù)：上式中共有3s＋1個變量。將函數(shù)分別對這些變量求偏導，并令其為零。（）

（）

（）

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第34頁（）

其中：合寫為假如時間段取得足夠短，則認為任何瞬間都滿足：上式表明，在水、火電廠間負荷經(jīng)濟分配也負荷等微增率準則。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第35頁討論：①含義：當火電廠增加功率時，煤耗增量為:當水電廠增加功率時，耗水增量為:——（1）——（2）（1）、（2）兩式相除并計及噸煤/立方米水

上式表明，按發(fā)出相同數(shù)量電功率進行比較，1立方米水相當于噸煤。水煤換算系數(shù)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第36頁值選取應(yīng)使給定水量在指定運行期間恰好全部用完。

②物理含義：

討論：普通情況下，值大小與該水電廠給定日用水量相關(guān)。

在枯水期，給定日用水量較少，水電廠應(yīng)少帶負荷，此時應(yīng)取較大值，使水耗微增率較小。在豐水期，給定日用水量較多，水電廠能夠多帶負荷，應(yīng)取較小值，水耗微增率較大；電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第37頁2、水火電協(xié)調(diào)方程式求解①書上方法；②討論：當發(fā)電機多時（水電廠），收斂困難；③非線性方程組電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第38頁

思索題：

1、n個水電廠，m個火電廠，耗量特征分別為：時間內(nèi)負荷能夠分為S個時段，△t1，……,△tS，每個時段負荷為，時間內(nèi)各個水電廠用水量均為，……,，試用拉格朗日方法推導在忽略網(wǎng)損條件下，n個水電廠m個火電廠之間有功經(jīng)濟分配公式。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第39頁

思索題：2、n個火電廠，耗量特征分別為，總負荷為PLD，各電廠無功備用充分，端電壓維持不變，選n電廠作為平衡機，試采取拉格朗日方法推導計及時尚方程約束條件下有功優(yōu)化分配數(shù)學模型。提醒：電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第40頁§14.4無功功率負荷經(jīng)濟分配（無功優(yōu)化經(jīng)典法）1、無功功率負荷經(jīng)濟分配（等微增率準則應(yīng)用）如圖所表示簡單線路，產(chǎn)生無功功率并不消耗能量，但其在網(wǎng)絡(luò)中傳輸則會產(chǎn)生有功功率損耗。在有功負荷分配已確定前提下，怎樣調(diào)整各無功電源之間負荷分布，使有功網(wǎng)損到達最??？有功損耗可表示為：①問題:電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第41頁伎倆：調(diào)整無功電源出力。進行無功負荷經(jīng)濟分配時，除平衡機以外，全部發(fā)電機P

都已確定，各節(jié)點負荷Q

也是已知，待求是節(jié)點無功電源功率。①問題:注：無功電源能夠是發(fā)電機、同時調(diào)相機、靜止電容器和靜止賠償器等。②數(shù)學形式:假設(shè)無功功率電源接于節(jié)點1，2…，m，其中出力和節(jié)點電壓改變范圍不受限制。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第42頁約束條件：②數(shù)學形式:用拉格朗日乘數(shù)法結(jié)構(gòu)函數(shù)：網(wǎng)絡(luò)無功功率損耗求解：將L分別對和取偏導并令其為零,電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第43頁于是得到無功功率負荷經(jīng)濟分布條件為：

上式是等微增率準則在無功功率負荷經(jīng)濟分配問題中詳細應(yīng)用。說明當各無功電源點網(wǎng)損微增率相等時，網(wǎng)損到達最小。

網(wǎng)絡(luò)有功損耗對于第i

個無功電源功率微增率；

無功網(wǎng)損對于第i

個無功電源功率微增率；

無功網(wǎng)損修正系數(shù)。

其中：電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第44頁③經(jīng)典法無功優(yōu)化計算步驟1）時尚2）值4）重新進行時尚計算，（無PV節(jié)點）3）＞0，，＜0，5）精度判斷：問題：1），3）中隨機性→收斂困難。2），4）中無PV節(jié)點，時尚計算困難。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第45頁討論：a、實際中作法：b、代入?yún)f(xié)調(diào)方程，即為解線性方程組。將：電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第46頁④無功功率優(yōu)化討論b、新控制變量：變壓器變比K等；a、約束條件，c、不連續(xù)控制變量：K和并聯(lián)電容賠償電阻；整數(shù)規(guī)劃

連續(xù)靠檔

d、優(yōu)化算法：線性規(guī)劃等；e、在線要求；f、動態(tài)無功預備，調(diào)相機，發(fā)電機，SVC等無功并不見均作為優(yōu)化變量，還可作為事故備用等。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第47頁2、無功功率賠償經(jīng)濟配置增添賠償裝置要增加支出。由于裝設(shè)無功賠償裝置一方面能節(jié)約網(wǎng)絡(luò)電能損耗，其次又要增加費用，所以，無功賠償容量合理配置目標是：總經(jīng)濟效益為最優(yōu)！表示在節(jié)點i

裝設(shè)賠償容量每年所能節(jié)約網(wǎng)損費用；①目標：表示因為裝設(shè)賠償容量，每年需要支出費用。這部分年支出費用包含賠償設(shè)備折舊維修費、投資年回收費、以及賠償設(shè)備本身能花費用。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第48頁①目標：百分比系數(shù)就是每單位無功賠償容量年費用。假如賠償裝置每單位容量投資同總裝設(shè)容量無關(guān)，則年支出費用就同呈百分比關(guān)系，即：在節(jié)點i

裝設(shè)賠償設(shè)備，所取得節(jié)約費用為：為了取得最大經(jīng)濟效益，應(yīng)按即：來確定應(yīng)該配給賠償容量。為網(wǎng)損節(jié)約對無功賠償容量微增率，簡稱網(wǎng)損節(jié)約微增率。電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行概述第49頁①目標：上面公式含義是，對各賠償點配置賠償容量，應(yīng)使每一個賠償點在裝設(shè)最終一個單位賠償容量時所得到年網(wǎng)損節(jié)約折價恰