第九章 电力系统的负荷

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1、 电力系统分析电力系统分析 （II） Huazhong University of Science and Technology 主讲教师：孙海顺主讲教师：孙海顺 E-mail： 2013-2014学年度第二学期学年度第二学期 2014.03.102014.04.30 电力系统分析课程的主要内容电力系统分析课程的主要内容 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变压器双绕组变压器自藕变压器

2、自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器系统地讲系统地讲 述述电力系统电力系统 运行状况运行状况分分 析计算的原析计算的原 理和方法理和方法 发电机变量发电机变量 功功 率：率：PG+jQG 电电 压：压：VGG 电电 流：流：IG 磁磁 链：链： 电动势：电动势： 功功 角：角： 电力网变量：电力网变量：Iij 支路功率：支路功率：Pij+jQij 节点电压：节点电压：Vii Pij+jQij Vii PLD+jQLD 负荷变量：负荷变量：PLD+jQLD VLDLD ；ILD 短路计算短路计算 潮流计算潮流计算 稳定计算稳定计算 运行变量运行变量 系统参数系统参数 额定参数额定参数 电力系统分析

3、（电力系统分析（I）短路计算短路计算 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变压器双绕组变压器自藕变压器自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器基于电路分析方法基于电路分析方法 （CH6，CH8） 系统各元件采用等系统各元件采用等 值电路表示值电路表示； 运行变量运行变量：电流：电流 阻抗计算阻抗计算 元件各序电抗的物元件各序电抗的物 理意义及计算方法理意义及计算方法 标幺参数的归算标幺参数的

4、归算 系统输入阻抗、转系统输入阻抗、转 移阻抗、计算电抗移阻抗、计算电抗 节点导纳矩阵或节节点导纳矩阵或节 点阻抗矩阵计算点阻抗矩阵计算 （CH4） 发电机：发电机： 基本方程式基本方程式 突然短路的物理突然短路的物理过程过程 等值电路及参数等值电路及参数 CH3，CH5 输电线路及变压器输电线路及变压器 等值电路及参数等值电路及参数 CH2，CH7 负荷负荷等值电路及等值电路及参数参数CH6、CH7 电力系统分析（电力系统分析（II）潮流计算潮流计算 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV3

5、80/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变压器双绕组变压器自藕变压器自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器电力网各元件：电力网各元件：等等 值电路和值电路和Y阵阵 发电机和负荷：发电机和负荷：节节 点注入功率点注入功率 潮流方程：潮流方程：节点注节点注 入功率与节点电压之入功率与节点电压之 间的数学关系间的数学关系 潮流方程求解：潮流方程求解：非非 线性代数方程，线性代数方程， Newton法等法等 关注运行变量关注运行变量功率功率 和电压和电压 电压无功优化、经电压无功优化、经 济运行、稳定计算等济运行、稳定计算等 的基础的基础

6、发电机：发电机：节点节点注注入功率：入功率：PG+jQG 电电 压：压：VGG Pij+jQij Vii PLD+jQLD 负荷：负荷：节点节点注入注入功率：功率：PLD+jQLD 电压：电压：VLDLD 电力网变量：电力网变量： 支路功率：支路功率：Pij+jQij 节点电压：节点电压：Vii 电力系统分析（电力系统分析（II）稳定计算稳定计算 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变

7、压器双绕组变压器自藕变压器自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器电力网各元件电力网各元件等值等值 电路和电路和Y阵阵 发电机：发电机：转子运动转子运动 方程和方程和Park方程方程 负荷：负荷：电动机方程电动机方程 式和式和ZIP 暂态稳定：暂态稳定：非线性非线性 微分数值计算，分段微分数值计算，分段 计算法、改进欧拉法计算法、改进欧拉法 等等（CH17） 静态稳定静态稳定：小扰动：小扰动 线性化方程特征值分线性化方程特征值分 析析（CH18） 运行变量：运行变量：发电机发电机 功角功角 Pij+jQij Vii PLD+jQLD 电力网变量：电力网变量：Y阵阵 支路功率：支路功率：Pij+jQi

8、j 节点电压：节点电压：Vii 发电机：发电机： 功功 率：率：PG+jQG 电电 压：压：VGG 电电 流：流：IG 磁磁 链：链： 电动势：电动势： 功功 角：角： 负荷：负荷：转差：转差：s 功率功率：PLD+jQLD 电压：电压：VLDLD 国内外同类参考教材国内外同类参考教材 1 陈陈 珩珩. 电力系统稳态分析电力系统稳态分析. 北京：水利电力出版社，北京：水利电力出版社，1995 2 李光琦李光琦. 电力系统暂态分析电力系统暂态分析. 北京：水利电力出版社，北京：水利电力出版社，1995 3 韩祯祥韩祯祥. 电力系统分析电力系统分析. 杭州：浙江大学出版社，杭州：浙江大学出版社，2

9、005 4 J. Duncan Glover, Mulukutla. S. Sarma. Power System Analysis and Design. 北京：机械工业出版社（影印版），北京：机械工业出版社（影印版），2004 5 Arthur R. Burgen, Vijay Vittal. Power System Analysis. 北京：机北京：机械工业出版社（影印版），械工业出版社（影印版），2005 电力系统的负荷电力系统的负荷 负荷的组成负荷的组成 负荷曲线负荷曲线 负荷特性与负荷模型负荷特性与负荷模型 Huazhong University of Science and T

10、echnology 第九章：电力系统的负荷第九章：电力系统的负荷 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变压器双绕组变压器自藕变压器自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器电力系统的负荷电力系统的负荷负荷的组成负荷的组成 综合用电负荷：综合用电负荷：系统所有电力用户的系统所有电力用户的用电设备用电设备所消耗的电功率所消耗的电功率 主要用电设备主要用电设备 异步电动机异步电动机 同步电动机同步电

11、动机 电热装置电热装置 整流装置整流装置 照明设备照明设备 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变压器双绕组变压器自藕变压器自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器电力系统的负荷电力系统的负荷负荷的组成负荷的组成 综合用电负荷：综合用电负荷：系统所有电力用户的系统所有电力用户的用电设备用电设备所消耗的电功率所消耗的电功率 按用户性质分类按用户性质分类 工业负荷工业负荷 农业负荷农业负荷 交通

12、运输负荷交通运输负荷 居民用电负荷居民用电负荷 商业用电负荷商业用电负荷 不同性质的用户，同类性质用户不同的行业，各类用电设备的比重各不相同不同性质的用户，同类性质用户不同的行业，各类用电设备的比重各不相同 用电设备用电设备 综合性综合性 中小工业中小工业 纺织纺织 工业工业 化学（化肥厂、化学（化肥厂、 焦化厂）焦化厂） 化学（电化学（电 化厂）化厂） 大型机大型机 械加工械加工 钢铁钢铁 工业工业 异步电动机异步电动机 79.1 99.8 56.0 13.0 82.5 20.0 同步电动机同步电动机 3.2 44.0 1.3 10.0 电热装置电热装置 17.7 0.2 15.0 70.0

13、 整流装置整流装置 87.0 1.2 合计合计 100 100 100 100 100 100 表表9-1 几个工业部门用电设备比重的统计（几个工业部门用电设备比重的统计（%） 电力系统的负荷电力系统的负荷负荷的组成负荷的组成 110kVGGGG水库=G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉G锅炉锅炉热负荷热负荷MXMMXX220kV110kV110kV35kV10kV6kV380/220V380/220V=GMX发电机发电机调相机调相机电动机电动机电灯电灯汽汽、水轮机水轮机双绕组变压器双绕组变压器自藕变压器自藕变压器三绕组变压器三绕组变压器电力系统的负荷电力系统的负荷负荷的组成负荷的组成 综合用电负荷

14、综合用电负荷：系统所有电力用户的系统所有电力用户的用电设备用电设备所消耗的电功率所消耗的电功率 系统供电负荷系统供电负荷：系统综合用电系统综合用电负荷加上负荷加上电网电网功率损耗功率损耗； 系统发电负荷系统发电负荷：系统供电负荷系统供电负荷加上加上发电厂厂发电厂厂用电负荷用电负荷 电力系统的负荷电力系统的负荷负荷曲线负荷曲线 日负荷曲线日负荷曲线：系统系统24小时负荷的变化，常绘成阶梯曲线，用于安排日发电小时负荷的变化，常绘成阶梯曲线，用于安排日发电计划和确定系统运行方式计划和确定系统运行方式（机组组合，机组组合，Unit Commitment） 24d av01 2424WPPdtav m

15、maxPkPminmaxP P 日平均负荷日平均负荷 负荷率负荷率 最小负荷系数最小负荷系数 研究课题研究课题：短期短期/超短期超短期负荷预测（间隔负荷预测（间隔15分分钟钟），），机组组合（机组组合（Unit Commitment） 电力系统的负荷电力系统的负荷负荷曲线负荷曲线 日负荷曲线日负荷曲线：不同行业有功功率负荷曲线具有不同的特点不同行业有功功率负荷曲线具有不同的特点 钢铁工业负荷钢铁工业负荷 食品加工业负荷食品加工业负荷 电力系统的负荷电力系统的负荷负荷曲线负荷曲线 日负荷曲线日负荷曲线：不同行业有功功率负荷曲线具有不同的特点不同行业有功功率负荷曲线具有不同的特点 农村加工负荷农村加工负荷 市政生活负荷市政生活负荷 电力系统的负荷电力系统的负荷负荷曲线负荷曲线 日负荷曲线日负荷曲线：削峰填谷，提高最小负荷系数，降低网损，分时电价削峰填谷，提高最小负荷系数，降低网损，分时电价/储能储能 电力系统的负荷电力系统的负荷负荷曲线负荷曲线 年最大负荷曲线年最大负荷曲线：