電力系統(tǒng)分析2章

電力系統(tǒng)分析2章匯報人：AA2024-01-21電力系統(tǒng)基本概念與組成穩(wěn)態(tài)運行分析方法故障分析與計算方法穩(wěn)定性分析與控制策略經(jīng)濟運行與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)智能電網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中應(yīng)用前景01電力系統(tǒng)基本概念與組成由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，用于生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能。實現(xiàn)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的用電需求。電力系統(tǒng)定義及功能電力系統(tǒng)功能電力系統(tǒng)定義發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)發(fā)電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的過程，包括火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電等。將電能從高壓輸電線路降壓并分配給各個用戶的過程。將發(fā)電廠產(chǎn)生的電能通過高壓輸電線路輸送到負(fù)荷中心的過程。用戶消耗電能的過程，包括工業(yè)用電、商業(yè)用電、居民用電等。包括輻射狀電網(wǎng)、環(huán)狀電網(wǎng)和網(wǎng)狀電網(wǎng)等。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)類型簡單、經(jīng)濟，但供電可靠性較差。輻射狀電網(wǎng)具有較高的供電可靠性，但投資較大。環(huán)狀電網(wǎng)供電可靠性高，運行靈活，但投資和維護成本也較高。網(wǎng)狀電網(wǎng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)類型及特點國內(nèi)電力工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國電力工業(yè)發(fā)展迅速，裝機容量和發(fā)電量居世界前列，形成了以煤電為主導(dǎo)、多種能源互補的電源結(jié)構(gòu)，特高壓輸電技術(shù)取得重大突破，智能電網(wǎng)建設(shè)加快推進。國外電力工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)達國家電力工業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了高度自動化和智能化，清潔能源占比不斷提高，分布式能源和微電網(wǎng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。同時，一些發(fā)展中國家也在加快電力工業(yè)發(fā)展步伐，提高電力供應(yīng)能力和水平。國內(nèi)外電力工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀02穩(wěn)態(tài)運行分析方法

潮流計算原理與方法潮流計算的目的確定電力系統(tǒng)在給定運行條件下的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)，包括各節(jié)點的電壓、各支路的功率等。潮流計算的基本方程基于基爾霍夫定律和歐姆定律，建立節(jié)點電壓方程和回路電流方程。潮流計算的方法包括手算法、圖解法、解析法和計算機算法等。123表示電力系統(tǒng)中各節(jié)點之間電導(dǎo)和電納關(guān)系的矩陣。節(jié)點導(dǎo)納矩陣的定義根據(jù)電力系統(tǒng)的接線方式和元件參數(shù)，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成對稱性、稀疏性和主對角線元素占優(yōu)性等。節(jié)點導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)節(jié)點導(dǎo)納矩陣形成過程將非線性方程組轉(zhuǎn)化為線性方程組進行迭代求解。牛頓-拉夫遜法的基本原理初始化、形成雅可比矩陣、求解修正方程、更新變量、判斷收斂。牛頓-拉夫遜法的求解步驟收斂速度快、適用范圍廣，但需要提供良好的初值。牛頓-拉夫遜法的特點牛頓-拉夫遜法求解潮流問題03PQ分解法的特點計算量小、收斂速度快，適用于大型電力系統(tǒng)的潮流計算。01PQ分解法的基本原理將電力系統(tǒng)分解為有功功率和無功功率兩個子系統(tǒng)進行求解。02PQ分解法的求解步驟初始化、形成有功和無功迭代格式、求解修正方程、更新變量、判斷收斂。PQ分解法求解潮流問題03故障分析與計算方法包括三相短路、兩相短路、單相接地短路等，對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的過電流和電壓降低。短路故障線路或設(shè)備斷開，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓升高、潮流轉(zhuǎn)移和穩(wěn)定性問題。開路故障同時發(fā)生短路和開路故障，對系統(tǒng)影響更為復(fù)雜。復(fù)合故障故障類型及其對系統(tǒng)影響在不對稱故障中的應(yīng)用通過計算各序分量的電壓、電流和功率，分析故障對系統(tǒng)的影響，如電壓降低、電流增大等。對稱分量法的局限性對于某些復(fù)雜故障，如含有非線性元件的故障，對稱分量法可能無法準(zhǔn)確分析。對稱分量法原理將不對稱的三相量分解為正序、負(fù)序和零序分量，便于分析和計算。對稱分量法在處理不對稱故障中應(yīng)用采用數(shù)值計算方法，如牛頓-拉夫遜法、PQ分解法等，對復(fù)雜故障進行精確計算。復(fù)雜故障計算方法以某實際電力系統(tǒng)為例，分析復(fù)雜故障的計算過程，包括建立數(shù)學(xué)模型、選擇計算方法、設(shè)定計算條件、進行迭代計算等步驟。實例分析根據(jù)計算結(jié)果，分析故障對系統(tǒng)的影響程度，如電壓穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性等，并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施。計算結(jié)果分析與討論復(fù)雜故障計算方法和實例分析04穩(wěn)定性分析與控制策略靜態(tài)穩(wěn)定極限確定系統(tǒng)在給定運行條件下的穩(wěn)定極限，通常通過計算系統(tǒng)的雅可比矩陣和特征值來評估。靈敏度分析研究系統(tǒng)參數(shù)變化對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響，通過靈敏度指標(biāo)來量化不同參數(shù)對穩(wěn)定性的影響程度。靜態(tài)穩(wěn)定裕度衡量系統(tǒng)當(dāng)前運行點與靜態(tài)穩(wěn)定極限之間的距離，用于評估系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定儲備。靜態(tài)穩(wěn)定性評估指標(biāo)和方法時域仿真法利用系統(tǒng)的狀態(tài)方程和特征值來評估暫態(tài)穩(wěn)定性，通過分析特征值的實部和虛部來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和振蕩特性。特征值分析法直接法基于能量函數(shù)或李雅普諾夫函數(shù)等直接判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，適用于簡單系統(tǒng)或特定場景下的暫態(tài)穩(wěn)定性評估。通過數(shù)值仿真方法模擬系統(tǒng)在暫態(tài)過程中的動態(tài)行為，觀察系統(tǒng)狀態(tài)變量的時域響應(yīng)來判斷穩(wěn)定性。暫態(tài)穩(wěn)定性評估指標(biāo)和方法通過增加輸電線路、提高電網(wǎng)互聯(lián)程度等方式來增強電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)強度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。加強電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)運行方式采用先進控制技術(shù)加強設(shè)備維護和檢修合理安排發(fā)電機組的出力、調(diào)整負(fù)荷分布等優(yōu)化系統(tǒng)運行方式，以降低系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。應(yīng)用現(xiàn)代控制理論和技術(shù)，如魯棒控制、自適應(yīng)控制等，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。定期對電力設(shè)備進行維護和檢修，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)，減少因設(shè)備故障引發(fā)的系統(tǒng)不穩(wěn)定事件。提高系統(tǒng)穩(wěn)定性措施和建議05經(jīng)濟運行與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)指標(biāo)權(quán)重確定采用主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法或組合賦權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重，以體現(xiàn)不同指標(biāo)在評價體系中的重要性。綜合評價模型建立基于多屬性決策、模糊綜合評價等方法的綜合評價模型，對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行狀況進行定量評估。指標(biāo)體系設(shè)計綜合考慮發(fā)電成本、線損、負(fù)荷率、供需平衡等因素，設(shè)計全面反映電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的指標(biāo)體系。經(jīng)濟運行指標(biāo)評價體系建立目標(biāo)函數(shù)設(shè)計以系統(tǒng)運行成本最低、污染排放最少等為目標(biāo)，構(gòu)建優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)。約束條件處理考慮系統(tǒng)運行的物理約束、安全約束等，將約束條件轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達式，并嵌入到優(yōu)化調(diào)度模型中。求解算法選擇根據(jù)模型特點選擇合適的求解算法，如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等，以獲得優(yōu)化調(diào)度方案。優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解方法需求響應(yīng)機制建立需求響應(yīng)機制，引導(dǎo)用戶在系統(tǒng)需要時減少負(fù)荷，以緩解供需矛盾。需求側(cè)資源評估對需求側(cè)資源進行評估，包括可中斷負(fù)荷、儲能設(shè)備等，確定其在優(yōu)化調(diào)度中的潛力。需求側(cè)資源調(diào)度策略制定針對需求側(cè)資源的調(diào)度策略，如基于價格的調(diào)度、基于合同的調(diào)度等，以實現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置。需求側(cè)管理在優(yōu)化調(diào)度中應(yīng)用06智能電網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中應(yīng)用前景智能電網(wǎng)技術(shù)定義智能電網(wǎng)技術(shù)是指通過先進的通信、信息和控制技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等各個環(huán)節(jié)的智能化管理和優(yōu)化運行。發(fā)展趨勢隨著能源轉(zhuǎn)型和電力體制改革的深入推進，智能電網(wǎng)技術(shù)將朝著更加高效、安全、清潔、互動的方向發(fā)展，包括大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)、微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、電動汽車充電設(shè)施建設(shè)等。智能電網(wǎng)技術(shù)概述及發(fā)展趨勢微網(wǎng)技術(shù)定義微網(wǎng)技術(shù)是一種將分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷監(jiān)控及保護裝置等匯集在一起，形成一個單一可控的單元，實現(xiàn)自我控制、保護和管理的技術(shù)。在分布式能源接入中應(yīng)用微網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)分布式電源的靈活接入和退出，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；同時，微網(wǎng)技術(shù)還可以實現(xiàn)能量的就地消納和優(yōu)化配置，提高能源利用效率。微網(wǎng)技術(shù)在分布式能源接入中應(yīng)用儲能技術(shù)是指通過物理或化學(xué)方法將能量儲存起來，在需要時釋放出來的技術(shù)。常見的儲能技術(shù)包括電池儲能、超級電容器儲能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能等。儲能技術(shù)定義儲能技術(shù)可以解決可再生能源發(fā)電的波動性和間歇性問題，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；同時，儲能技術(shù)還可以實現(xiàn)能量的時空轉(zhuǎn)移和優(yōu)化配置，提高能源利用效率。在提高可再生能源利用率中作用儲能技術(shù)在提高可再生能源利用率中作用互聯(lián)網(wǎng)+對智能電網(wǎng)的影響互聯(lián)網(wǎng)+背景下，智能電網(wǎng)技術(shù)將面臨更加開放、互聯(lián)、智能的發(fā)展環(huán)境，包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新興技術(shù)的應(yīng)用將推動智能電網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展