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电力系统稳态分析
第十四讲 电力系统的有功功率平衡
与频率调整
(电力系统有功负荷的最优分配—频率的三次调整)
主讲 马瑞
一、有功负荷的最优分配
1、目的
满足负荷需求,经济合理分配各发电机组有功出力,使系统总的能源消耗(燃料费用、市场调度总费用)最少。
2、发电机的耗量特性
① 耗量特性
火电厂:
水电厂:
汽轮发电机组耗量特性曲线 水轮发电机组耗量特性曲线
② 比耗量
火力发电机组:
水力发电机组:
反映发电机在该运行状态下平均效率的高低。
③ 耗量微增率
火力发电机组:
水力发电机组:
反映发电机组在该运行状态下,出力增加或减少单位值
时,能源消耗增加或减少的多少。
3、有功负荷的最优分配(火电厂、不计能源消耗受限)
① 目标函数
② 约束条件
等约束条件:
(或 潮流方程 )
不等约束条件:
③ 简单最优分配
◆不计不等约束、不计网损影响情况下,根据拉格朗日乘
数法有:
C*取得极值条件,即原函数在满足等约束条件下取得极值
条件为: (1)
(2)
即:
(3)等耗量微
增率准则
(4)
--—等耗量微增率准则
◆ 计及有功不等约束时,有功负荷的最优分配
先不考虑不等约束条件,按等耗量微增率准则对负荷进行
分配;
对于分配功率超过上限的机组取上限,低于下限的机组取
下限;
从总负荷中减去按上限或下限发电机组的出力,将剩余的
负荷在剩余机组中再按等耗量微增率准则进行分配。
◆ 节点电压及无功不等约束条件的考虑
不能违背;
与有功负荷最优分配无直接关系;
有功负荷最优分配后,在潮流计算中考虑。
◆ 考虑网损时,有功负荷的最优分配
目标函数不变:
等约束条件:
拉格朗日函数:
取得极值条件:
最优分配原则:
★将各发电机的耗量微增率用相应的网损修正系数修正
后,在满足等约束条件下,按等网损微增率准则分配。
4、例题1
二、能源消耗受限制(既有火电厂,又有水电
厂)时,有功负荷的最优分配(一水一火)
1、目标
在整个运行时间段内满足用户的电力需求,合理分配水火电
厂的负荷,使总燃料消耗量最少。
2、最优分配原则
目标函数:
等约束条件:
拉格朗日函数:
取得极值条件:
最优分配原则:
即在每个时间段内,在满足功率平衡的情况下,按
分配,并使总的水量消耗等于规定值。
3、 的物理意义及计算
① 物理意义
就发电而言,每吨标准煤相当于 立方米水,称为水煤
换算系数。
② 与允许耗水量 的关系
越大,水轮发电机分配得到的出力 越小,耗水量
越小。反之,允许的耗水量越大 ,则 的取值应越小。
③ 的确定
采用迭代法,步骤如下:
(1)给定出 ,按最优分配原则求
(2)将 与允许耗水量 进行比较,若 ,
则重取 ;若 ,则重取 。
再按所取
循环计算,直到
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