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1、电力系统基础,湖南大学电气与信息工程学院刘光晔2011年2月,华中科技大学何仰赞 温增银编,第十四章 电力系统的经济运行,14-1 电力网中的能量损耗和损耗率 14-2 火电厂间有功功率负荷的经济分配 14-3 水、火电厂间有功功率负荷的经济分配 14-4 无功功率负荷的经济分配,14-1 电力网中的能量损耗和损耗,电力网损耗率=（电网损耗电量/供电量）100%,二、线路中能量损耗的计算方法,最大负荷损耗时间法 等值功率法略,一、电力网的能量损耗和损耗率,假定线路向一个集中负荷供电，在时间T内的电能损耗为,认为电压接近于恒定,则:,线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在 小时内的能
2、量损耗恰等于线路全年的实际电能损耗。,而,如果cos=constant, 填空： Tmax,且 与Tmax有相似的变化规律。 = f(Tmax , cos)可以查表.,有,最大负荷损耗时间：,简要讨论 ：,kW （S的单位为kVA）,设变压器运行时间为T,注意，表达式中不显含电流,三、降低网损的技术措施,1.提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率,2.改善网络中的功率分布 如经济功率分布,3.合理地确定电力网的运行电压水平,4.组织变压器的经济运行,5.对原有电网进行技术改造,例：变压器：121/10.5,SN=31.5MVA, PS =190kW,P0=31 kW ；双回线路：每回 ZL
3、=10+j30；负荷：Smax=25MVA， =2500 h。求全年电能损耗ATL=？,简述降低网损的措施。,14-2 火电厂间有功功率负荷的经济分配,一、耗量特性,F单位时间内消耗的燃料(t)。,W单位时间内消耗的水量(m3)。,耗量特性： F=f(P) 可用文字叙述关系曲线 =f(P),比耗量： =F/P 单位时间内消耗的燃料比发电机组输出功率。耗量特性m点与原点连线的斜率,耗量特性,效率曲线和微增率曲线,效率： =P/F,耗量微增率：=dF/dP发电机组增发单位功率所需增加的单位时间内燃料消耗量。耗量特性m点切线的斜率,若在m点的切线过原点，则：,比耗量最小：min = m,效率最高：
4、max= 1/m,P 发电机组输出功率。,二、等耗量微增率准则,问题： 两台机组并联运行，要求确定负荷功率在两台机组间的分配，使总燃料消耗为最小。,约束条件:,等耗量微增率准则负荷在两台机组间分配时，如果它们的燃料消耗微增率相等，则总的燃料消耗量最小。,结论：,目标函数:,令,两台机组并联运行,做拉格朗日函数,目标函数有极值,或 1= 2= ,填空： 如果dF1/dP1 dF2/dP2，则应该增大_的出力，减小_的出力。,优化过程讨论：如果 12 ，应如何挖掘潜力？,三、多个发电厂间的负荷经济分配,等微增率准则在n个火电厂的推论（直接推广是很自然的事情）,注：,若 PGi PGimax ，则令
5、 PGi=P Gimax ;,若 PGi PGimin ，则令 PGi=P Gimin 。,例：系统中有三个火电厂并联运行。F1=0.3P1+0.0006P12 ,100MW P1 200MW; F2=0.4P2+0.0003P22 ,180MW P2 250MW; F3=0.2P3+0.0004P32 ,160MW P3 300MW;总负荷为700MW，求负荷的最优分配及运行24小时的煤耗量。,四、计及网损的有功负荷经济分配,电力网络中的有功功率损耗是进行发电厂间有功负荷分配时不容忽视的一个因素,拉格朗日函数,计及网损 ，等式约束为,经过网损修正后的等耗量微增率准则。,讨论：考虑极端情况，如
6、果 ，那将是一个什么情形？是否有可能？,如果 ，即为不计网损的情形。,由此理解网损微增率对发电机出力分配的的影响。,网损微增率也可能为负,14-3 水、火电厂间有功功率负荷的经济分配,一、一个水电厂和一个火电厂间负荷的经济分配,假定系统中只有一个水电厂和一个火电厂。,暂不考虑网损，且不计水头变化。,满足功率和用水量的约束条件（等式约束条件）,目标函数,目标函数用变分原理来求解，或在简化条件下用拉格朗日乘数法进行处理。,等耗量微增率准则：,水煤换算系数。,或,结果：,的物理意义：1立方米的水相当于吨煤。 或1 m3 水的发电量相当于 吨煤的发电量,讨论： 越大，水的定价高？还是越小，水的定价高？
7、,目标函数的右边也包含F，函数的函数求极值。,求最速下降轨迹，用变分法。,在丰水期给定的用水量较多，水电厂可以多带负荷， 应取较值。,在枯水期给定的用水量较少，水电厂应少带负荷， 应取较值。,1若值较小，则H可取大值，水电厂可以承担较大的负荷，在指定的运行周期内可能超过可用的用水量。（水定价过低，提前用完，不经济）,2若值较大，则H取较小值，水电厂只能承担较小的负荷，在指定的运行周期内的可用水量剩余而弃水。（水定价过高，弃水，不经济）,3选取适合值，使给定的水量在指定的运行期间正好全部用完。,n个电厂的推论:,关于取值的大小的讨论:（试探法）,填空：,二、计及网损时若干个水、火电厂间负荷的经济
8、分配,计及有功网损L(t) 时，功率平衡方程为：,等耗量微增率准则：,即,i Li = j jL j,网损修正系数Li,网损修正系数Lj,14-4 无功功率负荷的经济分配（无功功率的最优分布）,条件：有功负荷分配已确定，调整无功电源的负荷分配。目标：使网络有功损耗 (PL) 达到最小。极值条件：一般是拉格朗日乘子等于目标函数偏导数。,二、无功功率补偿的经济配置,一、无功电源最优负荷分配,分析无功补偿的总经济效益最优条件？增加单位补偿容量产生的收益=增加单位无功补偿容量付出的成本,PL /QGi 网损微增率 i =1/(1-QL /QGi) 无功网损修正系数（计及无功损耗）,k增加单位无功补偿容
9、量的年费用(折旧维修、投资年回收、能量损耗、假定全系统都相同)。付出的成本。,填空：,有功功率在各电源之间最优分配的准则是_，目标函数是_ ；无功功率在各电源之间最优分配的准则是_，目标函数是_ ；无功电源调整原则是：网损微增率大的节点应_QGi，网损微增率小的节点应_QGi。,Cei(QCi)在节点i装设补偿容量QCi每年所能节约的网络电能损耗费。（电能损耗可用最大损耗时间计算）,无功电源最优负荷分配的等网损微增率准则：,(1)无功功率在电源之间的最优分配。从运行调度考虑，已有无功电源不用投资。,(2)无功功率的最优补偿配置。从规划建设考虑，配置无功补偿设备需要投资。,包含两个方面的内容：,问：若不相等，意义如何？回答即可解释最优。,Cei(QCi)/ QCi网损节约对无功补偿容量的微增率。物理意义是：增加单位补偿容量产生的收益。,无功功率最优补偿配置的等网损节约微增率原则：,若系统总的补偿的容量有限，且小于上述方法计算的总补偿容量时，显然，继续增加补偿是有价值的，所以,另有控制电源无功功率、节点电压越限的不等式约束。,补偿产生效益，欠补偿；补偿损失效益，过补偿。,若不等，应优先补偿大的，优化尚未结束。,实际受系统补偿容量限制，为欠补偿,谢谢！,
