《电力系统规划与可靠性-电源规划》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统规划与可靠性-电源规划（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,多类型新能源发电综合消纳的关键技术,电力系统规划与可靠性,电源规划与电力电量平衡,本 节 提 纲,1. 概述-发电厂运行特性及电力电量平衡,2.电源规划的生产模拟,3. 电源规划的数学模型和优化方法,4.电力市场环境下的电源规划,华北电力大学,第一节 概述,一、电源结构 二、 各类发电站的特性 三、 电力电量平衡,华北电力大学,一、电源结构,电源结构就是指在电力系统中各种类型的电厂之间的发展比例。,电力系统电源,凝汽式燃煤火电厂,热电厂,水电厂,常规电源,新兴电源,抽水 蓄能水电站,地热 潮汐电站,风能 核能电站,华北电力大学,影响电源结构的因素,受各地区动力资源储量及开发条件等制约。 电力
2、系统中电、热负荷增长速度和分布情况对各种资源的开发有很大影响。 各种电源本身的技术经济指标的影响。,华北电力大学,确定合理的电源结构的原则和做法,在确定电力系统电源结构时，应该遵循我国电力建设的有关方针政策，在以煤炭为基础的常规能源中，优先发展水电，核电积极起步和建设的方针。大力发展可再生能源。,电源规划中，合理的选择各类电源的做法：,根据负荷预测的结果，确定各规划水平年电力系统所需要的总装机容量； 根据规划区内动力资源情况和负荷分布情况、可能发展速度及增长需要，选择具备建主电厂条件的电厂厂址。 要优先确定下那些具有防洪、灌溉、航运等综合利用的水利枢纽用来发电的容量，对于现有的有条件扩建的电厂
3、，应在技术经济比较的基础上确定其合理的扩建规模；以及根据热负荷情况确定的热电厂的容量。,华北电力大学,合理确定各种电厂在系统工作中的地位,由于各类电厂的工作特性不同，因而他们在日负荷曲线上所承担的任务也不同。我们将电源也对应的分为三类即承担基荷的电源、承担腰荷的电源以及承担峰荷的电源。,华北电力大学,峰荷电源 腰荷电源 （1）抽水蓄能水电 （6）不完全年调节水电 （2）燃气输机组 （7）经济性较高的火电 （3）日调节水电 （4）多年调节水电 （5）不经济火电,各类电源在负荷曲线中的工作位置,基荷电源 （8）经济性较高的火电 （9）热电厂 （10）核能电厂 （11）径流式水电,华北电力大学,二
4、、各类发电站的特性,按照发电站的工作状况，可以分为： 基荷发电站：核电站、大型凝汽式电站、径流式水电站等； 腰荷发电站：中型凝汽式电站，部分水电站； 峰荷发电站：水电站、抽水蓄能电站、小型凝汽式电站、燃汽轮机电站等。,华北电力大学,1、火电站,火电站,背压式机组,抽压式机组,凝气式火电站 （燃煤式火电站）,供热式火电站 （热电站）,按汽轮机分,出力稳定、最小出力限制40-80%启动时长，出力调节慢跟踪速率1%-5%。额定容量是经济性好。尽可能承担稳定负荷，必要时可参与调峰，并可参与二次调频。,无热负荷不发电，以热定电；主要向电力用户和工业企业低通低压蒸汽,与凝汽式相似，中间可抽气1-2次，抽气
5、量可调，不供热时与凝汽式运行特性一致。,华北电力大学,2. 燃气轮机发电厂,主要设备有燃气轮机、燃烧室、发电机燃料喷嘴射泵、各种换热器和冷却装置。燃料与压缩空气在燃烧室内混合、燃烧，产生的高温高压燃气经燃气喷嘴变成告诉气流推动叶轮转动驱动发电机，做功后的燃气经烟囱排入大气。 设备简单、占地少、基建时间短、造价低；污染少，噪声轻。 燃亮为液体或气体，价格高，因此发电成本高，电价高。 在无外电源的情况下可迅速冷态启动，一般2-2-分钟可满载并网，因此广泛用于承担电网高峰负荷和做事故备用。,华北电力大学,3、常规水电厂,1）坝式（见图3-1-5） 坝后式水电站：厂房建在坝下游，不承受上游水压，高坝
6、刘家峡、丰满 河床式水电站：厂房成为挡水建筑的一部分，低坝获取水头 富春江、葛洲坝,图3-1-5 坝式水电站 (a)坝式水电站 (b)河床式水电站 1抬高后的水位；2原河；3坝；4厂房,水力发电是利用天然水流的水能来生产电能，其发电功率与河流的落差及流量有关。根据开发河段的水文、地形、地质等自然条件，水电站可分为以下三类,坝式水电站往往形成较大的水库，因而能进行流量调节（径流调节）。发电出力能比较好地符合电力系统的要求 当不能形成径流调节所需的较大水库时，则只能按天然流量发电，称为径流式水电站。,华北电力大学,图3-1-6 引水式水电站 (a)无压引水式水电站 (b) 有压引水式水电站 1引水
7、道；2原河；3能坡线；4厂房,2）引水式（见图3-1-6） 无压引水式水电站：沿岸修筑坡降平缓的明渠或无压隧道来集中落差 有压引水式水电站：用有压隧道或管道来集中落差,引水式水电站不会形成水库，多为径流式水电站。,天生桥水电站位于广西隆林各族自治县原祥播乡、桠杈镇与贵州省安龙县德卧镇接壤处南盘江的雷公滩段峡谷上。,华北电力大学,3）混合式（见图3-1-7）,图3-1-7 混合式水电站 1坝；2引水道；3厂房；4能坡线,大部分混合式水电站可以进行径流调节。,河段ABC有落差HAC。BC段上不宜建坝，但落差HBC可以利用。,狮子滩水电站位于重庆市长寿区长寿湖镇。建在新中国第一条梯级开发的河流-龙溪
8、河，是我国第一个五年计划重点建设项目。由苏联支援建设。电站兴建于1954年,建成于1957年。第一台机组于1956年10月1日并网发电,电站原装有4台单机容量为12MW的水轮发电机组，设计年均发电量为2.06亿kWh。,华北电力大学,3）梯级式开发水电站,图3-1-7 混合式水电站 1坝；2引水道；3厂房；4能坡线,通常建在落差过大或淹没损失过多的河流，或技术经济不合适集中开发时采用。,狮子滩水电站位于重庆市长寿区长寿湖镇。建在新中国第一条梯级开发的河流-龙溪河，是我国第一个五年计划重点建设项目。由苏联支援建设。电站兴建于1954年,建成于1957年。第一台机组于1956年10月1日并网发电,
9、电站原装有4台单机容量为12MW的水轮发电机组，设计年均发电量为2.06亿kWh。,华北电力大学,水电站的运行特性,水电站最突出的运行特性是其出力和发电量随天然径流量的情况而变化。 水电站有时还可能由于水头太低，使水轮发电机达不到其额定出力。 水电站的另一特点是启停机迅速方便。 水电站适合在电力系统担任调峰和调频任务。 水电站的运行费用几乎与生产的电量无关。,华北电力大学,水电站的容量,装机容量 重复容量：水电厂为了利用季节性电能，节省火点燃了二额外增加的装机容量，这部分容量只在丰水期发电，其余时间不能利用。不参与电力平衡。 预想出力：由于水文条件限制某一时段的最大出力。 受阻容量：额定-预想
10、出力 保证出力：枯水期的平均出力。 强迫出力：由于下游用水量必须的最小出力。,华北电力大学,水电厂的运行方式,尽可能充分利用水资源。有调节能力的水电厂枯水期调峰，丰水期防止弃水，基荷； 无调节能力：基荷； 日调节：峰荷和腰荷； 年调节：峰、腰、基荷； 多年调节：基本上全年在峰荷工作。可以做二次调频和负荷备用。 工作容量计算：,华北电力大学,4、抽水蓄能电站-填谷调峰,按其运行周期可以分为： 日抽水蓄能：以日为运行周期； 周抽水蓄能：以周为运行周期； 季抽水蓄能：将汛期多余水量抽蓄到上水库里，供枯水期增加发电量。,日抽水蓄能电站的工作情况,华北电力大学,抽水蓄能电站特性唯一的填谷调峰电源,运行灵
11、活、可靠，主要用来调峰填谷（全停到满载5min，抽满8min） 担任系统备用容量 担任系统调频任务 担任调相任务 使水电站更好地发挥综合利用效益 循环效率：抽水到发电的循环中，能量利用率0.7-0.75,华北电力大学,5、核电站,图3-1-8 核电站的构成 1压水反应堆；2堆芯；3控制棒传动装置；4一次回路；5冷却剂桌；6蒸汽发生器； 7二次回路；8加压器；9反应堆安全壳；10高压气缸； 11低压气缸；12发电机； 13脱水器；14冷却水；15冷凝器；16冷凝水泵；17给水加热器；18给水泵；19给水加热器；,华北电力大学,核电站的运行特性,核电站的主要优点是核燃料以少胜多 核电站需要连续地以
12、额定功率运行，在电力系统中总是分担基荷。 可适度降低出力跟踪负荷调整出力。 在有核电站的电力系统中需要设置较大的发电机组备用容量，并要求有抽水蓄能机组进行调峰配合。 核电站在缺少能源且交通运输紧张的地区无疑具有广阔的发展前景。 节能、环保；检修时间长，年需停运15天；检修时间30-40天。周期18月。,华北电力大学,6.风力发电,风力发电机组是实现由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程的装置，风轮系统实现了从风能到机械能的能量转换，发电机和控制系统则实现了从机械能到电能的能量转换过程。,华北电力大学,风力发电机的特性,1、风电并网对电网安全稳定的影响：大规模风电接入可能影响电网的暂态稳
13、定性和频率稳定性。短路电流可能超过附近原有变电站的遮断容量。 2、风电并网对电网电能质量的影响：风的随机性和波动性以及风电机组运行过程中受湍流、尾流和塔影效应影响，产生电压波动和闪变。变速风电机组带来谐波。 3、风电并网对电网运行的影响：风电的间歇性和随机性，且出力多具有反调节特性，由于目前不能有效预测，需要留有更多备用容量。 4、风电并网对输电通道的影响：风电的年利用小时数较常规电场少，大部分时间输出功率远远低于额定容量，按额定容量设计投资大。,华北电力大学,电网接纳风电能力问题,1、主要调峰、调频和调压；调峰问题突出 影响接纳能力的因素： 电力系统的规模 负荷水平和负荷峰谷差； 非风电电源
14、的总量和构成、调节特性和运行备用。 风电场自身特性，包括出力调节、出力概率、风电场分布、 风电场的预测性和观测性。 2. 风电场的可信度 一般小与0.25 3. 风电场电量效益：全额收购，参与电力平衡。,华北电力大学,3.电力电量平衡,1.电力系统备用容量 任何时候发电都要与负荷平衡。系统装机容量应等于系统最大发电负荷。考虑事故和负荷波动，装机容量必须大于最大发电负荷。 按照电力系统设计技术规定备用容量可按照最大发电负荷的15-20%考虑。低值大系统，高值小系统。备用容量分为负荷备用、事故备用和检修备用。 负荷备用称为调频备用，用来调节电力系统中短期负荷随机波动和负荷预测误差而设定的。一般取2
15、%-5%。低值大系统，高值小系统。 事故备用是指发电机组发生强迫停运时，在规定时间内启动，用来补偿系统发电容量缺额，避免发生频率波动和失去稳定。一般取8-10%，低值大系统，高值小系统。不得小于系统最大一台发电机容量。 检修备用是发电机组能够进行计划检修而设置的备用，它与系统年负荷曲线有关，与检修策略有关等很多因素有关。大修和小修。低负荷曲线处。不低于5%。 热备用和冷备用： 负荷备用-热备用；事故备用一半热一半冷。检修-冷。 负荷备用要分布合理。优先考虑有调节能力的水电厂。,华北电力大学,3.电力电量平衡,事故备用在火电和水电之间分摊。径流式可作为自己电厂的备用。水电厂做备用必须考虑水电厂的
16、分布、库容和送电线路能力。 负荷备用和检修备用必须用发电可靠性计算得出。 备用容量确定以后，就可以加上系统的最大负荷得到系统装机容量。 2.电力系统电力电量平衡 电源规划中包括电力、电量和调峰。电源规划必须先做的工作，可以从宏观上把握装机容量、系统备用率、发电设备利用小时数和调峰幅度等参数，进而确定电源结构。 枯水年：枯水年的电力平衡时系统装机确定的依据。 平水年：平水年电量预测是系统燃煤电厂的发电量确定依据。电量平衡 丰水年： 调峰容量确定。线路过载核算。 特枯水年：装机是否充足，电量平衡。 电力平衡：,C:发电机装机 N:发电厂个数 P：系统最大负荷 系统备用率。,华北电力大学,3.电力电量平衡,电量平衡： 各发电厂发电量 电量盈亏 燃煤电厂平均利用小时数,燃煤电厂,非燃煤电厂,调峰平衡：,最大峰谷差日,旋转备用率,第二节 电源规划中的随机生产模拟,研究随机生
