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1、第三章第三章 电电 力力 负负 荷荷3.13.1电力负荷及负荷曲线电力负荷及负荷曲线一、负荷一、负荷1 1、概念、概念 负荷负荷是指发电厂、供电地区或电网在某一时是指发电厂、供电地区或电网在某一时刻或者某一段时刻所承担的某一范围内刻或者某一段时刻所承担的某一范围内耗电设备所消耗的电功率的总和耗电设备所消耗的电功率的总和( (工作工作负载负载) )。2 2、负荷的分类、负荷的分类按照电能的产、供、销生产过程分按照电能的产、供、销生产过程分根据对供电可靠性的要求不同分根据对供电可靠性的要求不同分 根据国际上用电负荷的通用分类原则分根据国际上用电负荷的通用分类原则分 根据国民经济各个时期的政策和季节
2、的要求分类根据国民经济各个时期的政策和季节的要求分类返回返回发电负荷：指电网或发电厂的实际出力（发电负荷：指电网或发电厂的实际出力（KW、MW）。）。供电负荷：发电负荷厂用电负荷输入负荷输出负荷供电负荷：发电负荷厂用电负荷输入负荷输出负荷（KW、MW）; 或者：用电负荷线路损失负荷或者：用电负荷线路损失负荷用电负荷：指地区供电负荷减去线损功率后的负荷（用电负荷：指地区供电负荷减去线损功率后的负荷（KW或者或者MW）。）。线路损失负荷线路损失负荷:电能在从发电厂到用户的输配电过程中电能在从发电厂到用户的输配电过程中,不可避不可避免的发生一定量的损失免的发生一定量的损失,即线路损失即线路损失,与这
3、种损失相对应的电功与这种损失相对应的电功率称为线路损失负荷。率称为线路损失负荷。厂用电负荷厂用电负荷:发电厂在发电过程中自身要有许多常用电设备在发电厂在发电过程中自身要有许多常用电设备在运行运行,对应于这些用电设备所消耗的电功率对应于这些用电设备所消耗的电功率,称为厂用电负荷。称为厂用电负荷。按电能的产、供、销过程分按电能的产、供、销过程分 根据对供电可靠性的要求不同分根据对供电可靠性的要求不同分 返回返回一类负荷；一类负荷；二类负荷；二类负荷；三类负荷。三类负荷。返回返回根据国际上用电负荷的通用分类原则分根据国际上用电负荷的通用分类原则分 农农, ,林林, ,牧牧, ,渔渔, ,水利业水利业
4、 7%7%。工业工业 80%80%。地质普查和勘探业地质普查和勘探业 0.07%0.07%。建筑业建筑业. .0.76%0.76%。交通运输交通运输, ,邮电通信业邮电通信业1.7%1.7%。商业商业, ,公共饮食业公共饮食业, ,物资供应和仓储业物资供应和仓储业1.2%1.2%。其他事业单位其他事业单位3.1%3.1%。城乡居民生活用电城乡居民生活用电6.2%6.2%。返回返回根据国民经济各个时期的政策和季节的要求分类根据国民经济各个时期的政策和季节的要求分类优先保证供电的重点负荷；优先保证供电的重点负荷；一般性供电的非重点负荷；一般性供电的非重点负荷；可以暂时限电或停电的负荷；可以暂时限电
5、或停电的负荷；3 3、电力系统中用户对电能的基本要求的要求电力系统中用户对电能的基本要求的要求随时需要就随时有；随时需要就随时有；电能质量能满足要求；电能质量能满足要求；用电量由用户自身决定；用电量由用户自身决定；希望能廉价的使用电能。希望能廉价的使用电能。二二. .负荷曲线负荷曲线1 1、概念、概念 所谓负荷曲线就是指负荷要求在某一段时间内所谓负荷曲线就是指负荷要求在某一段时间内随时间变化的曲线。随时间变化的曲线。 对于预测某一段时间内用户所需的电能，以及对于预测某一段时间内用户所需的电能，以及决定为满足峰值负荷要求必须有多大的装机容量，决定为满足峰值负荷要求必须有多大的装机容量，都必须研究
6、负荷曲线。都必须研究负荷曲线。 2 2、曲线用途、曲线用途3 3、负荷计算、负荷计算 对于一条负荷曲线，曲线下的面积就是这段对于一条负荷曲线，曲线下的面积就是这段时间内所需用的能量，以一天为例就是指时间内所需用的能量，以一天为例就是指2424小小时内所耗总电量。时内所耗总电量。 P P是负荷以是负荷以KW（MW）计，计，t是时间（小时）是时间（小时） 电力系统不但要考电力系统不但要考虑用户在一段时间虑用户在一段时间需要多少电能，而需要多少电能，而且需要分析用户是且需要分析用户是怎样消耗这些电能。怎样消耗这些电能。4 4、几种不同类型的负荷曲线、几种不同类型的负荷曲线负荷曲线注意的几点问题：负荷
7、曲线注意的几点问题：实际上的负荷曲线都不会如此平滑，一些其他实际上的负荷曲线都不会如此平滑，一些其他负荷，如牵引，焊接，锻压，大型轧钢设备等，负荷，如牵引，焊接，锻压，大型轧钢设备等，可能启动负荷很大，所以造成负荷曲线波动极可能启动负荷很大，所以造成负荷曲线波动极大。大。某一供电单元的实际供电负荷曲线，就是由各某一供电单元的实际供电负荷曲线，就是由各单独负荷曲线叠加而成的。单独负荷曲线叠加而成的。负荷除了正常要求之外，还有一些特殊的临时负荷除了正常要求之外，还有一些特殊的临时因素影响它。因素影响它。 5 5、负荷率、负荷率概念：是指在规定时间概念：是指在规定时间( (日日, ,月月, ,年年)
8、 )内的平均负内的平均负荷与最大负荷之比的百分数荷与最大负荷之比的百分数. .目的：衡量在规定时间内负荷变动的情况；目的：衡量在规定时间内负荷变动的情况； 考核电气设备利用的程度；考核电气设备利用的程度； 对日负荷曲线来说对日负荷曲线来说, ,可通过下式计算日负荷率可通过下式计算日负荷率: :式中式中: : -日负荷率日负荷率-日平均负荷日平均负荷,kw,kw-日最大负荷日最大负荷,kw,kw三、负荷基本特性描述三、负荷基本特性描述以日负荷曲线为例以日负荷曲线为例 最大负荷发生点。最大负荷发生点。某电厂一天的发电量。某电厂一天的发电量。总的负荷曲线。总的负荷曲线。一天内的平均负荷量。一天内的平
9、均负荷量。日负荷率。日负荷率。一天内不同时刻的具体负荷值。一天内不同时刻的具体负荷值。基本信息基本信息四、不同行业负荷特性介绍四、不同行业负荷特性介绍1 1、工业用电负荷特性、工业用电负荷特性年负荷变化；年负荷变化；季负荷变化；季负荷变化；月负荷变化；月负荷变化；日负荷变化。日负荷变化。请对比下面请对比下面3 3个负荷曲线图个负荷曲线图2 2、农、林、牧、渔、水业用电负荷特性、农、林、牧、渔、水业用电负荷特性（1 1）受季节影响较大：春季和夏季排灌用电和水）受季节影响较大：春季和夏季排灌用电和水利业用电较多，在秋季以上两种用电会有所减利业用电较多，在秋季以上两种用电会有所减少，但是农业用电（主
10、要是场上作业）和农副少，但是农业用电（主要是场上作业）和农副产品加工用电增加，冬季这些用电会相对减少。产品加工用电增加，冬季这些用电会相对减少。（2 2）受气候影响较大：在风调雨顺的年份，排灌）受气候影响较大：在风调雨顺的年份，排灌用电和水利业用电减少。用电和水利业用电减少。3.3.城乡居民生活用电负荷特征城乡居民生活用电负荷特征(1)(1)在一日内变化大。在一日内变化大。(2)(2)季节变化对居民用电负荷的影响大。季节变化对居民用电负荷的影响大。 通常为了按发热条件选择供电系统元件而需通常为了按发热条件选择供电系统元件而需要计算的负荷功率或者负荷电流。要计算的负荷功率或者负荷电流。一、计算负
11、荷概念一、计算负荷概念1 1、用电设备分类、用电设备分类第一类：长时工作制用电设备（使用时间较长或者连续工第一类：长时工作制用电设备（使用时间较长或者连续工作的用电设备）作的用电设备）第二类：短时工作制用电设备（使用时间较短而停歇时间第二类：短时工作制用电设备（使用时间较短而停歇时间相当长的用电设备）相当长的用电设备）第三类：反复短时工作制用电设备第三类：反复短时工作制用电设备 3.23.2计算负荷计算负荷暂载率暂载率 2 2、设备容量的确定、设备容量的确定（1 1）一般用电设备容量）一般用电设备容量（2 2）反复短时工作制用电设备容量）反复短时工作制用电设备容量 例：有一台例：有一台10t1
12、0t桥式吊车，额定功率桥式吊车，额定功率试求该设备的设备容量试求该设备的设备容量 二、计算负荷的方法：需要系数法、二项式系数二、计算负荷的方法：需要系数法、二项式系数1 1、需要系数法、需要系数法（1 1）单个用电设备的计算负荷）单个用电设备的计算负荷 （2 2）成组用电设备的计算负荷）成组用电设备的计算负荷. . 同时系数同时系数= =某组工作着的用电设备容量某组工作着的用电设备容量/ / 该组全部用电设备总容量该组全部用电设备总容量 负荷系数：表示在最大负荷时负荷系数：表示在最大负荷时, ,某组工作着的用电设备实际所需某组工作着的用电设备实际所需的功率与其设备总容量之比值的功率与其设备总容
13、量之比值. . 例例 已知小批量生产的冷加工机床组拥有电压为已知小批量生产的冷加工机床组拥有电压为380v380v的三的三项交流电动机项交流电动机, ,功率功率7kw7kw的的3 3台台, , 功率功率4.5kw4.5kw的的8 8台台, ,功率功率2.8kw2.8kw的有的有1717台台, ,功率功率1.7kw 1.7kw 的有的有1010台台. .试求该机床组计算负荷试求该机床组计算负荷. .注意事项：注意事项：（1 1）合理确定用电设备组的设备容量；）合理确定用电设备组的设备容量；（2 2）本方法适用于设备台数较多，而单台设备容量差别不大）本方法适用于设备台数较多，而单台设备容量差别不大
14、的用电设备组；的用电设备组；（3 3）若设备台数较少，一般取上限值。）若设备台数较少，一般取上限值。（3 3）多组用电设备的计算负荷）多组用电设备的计算负荷 在确定多组用电设备的计算负荷时在确定多组用电设备的计算负荷时, ,除了将各组计算负荷累加除了将各组计算负荷累加之外之外, ,还必须乘以一个需要系数的还必须乘以一个需要系数的”同时使用系数同时使用系数” ， 例例 某厂机修车间低压配电装置对机床某厂机修车间低压配电装置对机床, , 长时间工作制的水长时间工作制的水泵和通风机以及卷扬机等三组负荷供电泵和通风机以及卷扬机等三组负荷供电, ,见图见图. .已知机床组有已知机床组有5kw5kw电动机
15、电动机4 4台台,10kw,10kw电动机电动机3 3台台; ; 水泵和通风机组有水泵和通风机组有10kw 10kw 电动电动机机5 5 台台; ;卷扬运输机有卷扬运输机有7kw 7kw 电动机电动机4 4台台. .试确定机修车间的计算试确定机修车间的计算负荷负荷. . 2 2、二项式系数法、二项式系数法用电设备组的平均负荷用电设备组的平均负荷 表示用电设备组中表示用电设备组中,N ,N 台容量最大功率设备台容量最大功率设备运行时的附加负荷运行时的附加负荷 不同工作制的不同类用电设备不同工作制的不同类用电设备, ,取用大功率设备的数取用大功率设备的数量量N N应有所不同应有所不同. .一般规定
16、一般规定: : 金属切割机床采用金属切割机床采用N=5; N=5; 反复反复短时工作制采用短时工作制采用N=3; N=3; 加热炉采用加热炉采用N=2; N=2; 电焊设备采用电焊设备采用N=1. N=1. 当用电设备只有一两台设备时，可认为当用电设备只有一两台设备时，可认为 （即取（即取b=1,c=0b=1,c=0）, ,相应的相应的 可适当取大一些。可适当取大一些。(1) (1) 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 例例 已知某矿井有电压已知某矿井有电压380V380V的通风机：的通风机：20kw20kw的的3 3台，台，15kw15kw的的4 4台，台，7kw7kw的的8 8台。试
17、用二项式系数法求该通风机组的计算台。试用二项式系数法求该通风机组的计算负荷。负荷。 (2) (2) 多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷 在确定干线上总计算负荷时，只能在各组用电设备中取其中在确定干线上总计算负荷时，只能在各组用电设备中取其中一组的最大附加负荷一组的最大附加负荷 ，再加上所有设备的平均负荷，再加上所有设备的平均负荷 得到总的有功和无功计算负荷。得到总的有功和无功计算负荷。 例：某机修车间例：某机修车间380v380v线路中，接有冷加工机床电动机线路中，接有冷加工机床电动机2020台，台，共共50kw50kw（其中功率较大的电动机（其中功率较大的电动机7kw17kw1台，
18、台，4.5kw4.5kw的的2 2台，台，2.8kw2.8kw的的7 7台）；通风机台）；通风机2 2台，共台，共5.6kw;5.6kw;电阻炉电阻炉1 1台，台，2kw2kw。用。用二项式系数法确定线路上的计算负荷。二项式系数法确定线路上的计算负荷。 三、工厂企业总计算负荷的确定三、工厂企业总计算负荷的确定1 1、需要系数法、需要系数法 2 2、逐级相加法计算法、逐级相加法计算法 3 3、单耗估算法、单耗估算法 1 1、需要系数法、需要系数法 将全厂用电设备的总设备容量将全厂用电设备的总设备容量 （不计备用设备容量）（不计备用设备容量）乘以一个全厂需要系数乘以一个全厂需要系数 ，可得出全厂计
19、算负荷：，可得出全厂计算负荷：（1 1）计算步骤）计算步骤 从用电端开始，逐级向电源推移的从用电端开始，逐级向电源推移的计算方法：计算方法：先计算各用电设备的计算负荷，先计算各用电设备的计算负荷，然后计算车间干线和车间变电所低然后计算车间干线和车间变电所低压母线压母线1 1处的计算负荷，包括电力照处的计算负荷，包括电力照明；明；车间变电所低压侧总计算负荷，车间变电所低压侧总计算负荷，加上车间变电所加上车间变电所2 2处的损耗功率，得处的损耗功率，得到车间变电所高压侧到车间变电所高压侧3 3处的计算负荷；处的计算负荷； 2 2、逐级相加法计算法、逐级相加法计算法 所有车间变电所高压侧的计算负荷，
20、所有车间变电所高压侧的计算负荷，加上厂区高压配电线加上厂区高压配电线4 4的损耗功率，的损耗功率，得到总降压变电所低压侧得到总降压变电所低压侧5 5的计算负的计算负荷荷( (选择选择 、 ) )；工厂总降压变电所低压侧的计算负工厂总降压变电所低压侧的计算负荷，加上主变压器荷，加上主变压器6 6的损耗功率，得的损耗功率，得到总降压变电所高压侧到总降压变电所高压侧7 7处的计算负处的计算负荷，即为全厂进线处的总计算负荷。荷，即为全厂进线处的总计算负荷。 2 2、逐级相加法计算法、逐级相加法计算法 (2)(2)变压器损耗计算变压器损耗计算 有功损耗：有功损耗：(2)(2)变压器损耗计算变压器损耗计算
21、 无功损耗：无功损耗：(2)(2)变压器损耗计算变压器损耗计算 近似值：近似值：(3)(3)电力线路功率损耗计算电力线路功率损耗计算 有功损耗：有功损耗：无功损耗：无功损耗：(4)(4)例题例题 35110kv35110kv电源进线电源进线10kv10kv母线母线企业总降压变企业总降压变电所电所6 6采矿车间选矿车间炼铁车间动力车间其他车间名称计算负荷PcQcSc采矿8347931150选矿8517841157炼铁128411541725动力9276061107其他6507361000总计454640736139补偿电容器 (2) (2)单位产值电耗法确定工厂计算负荷单位产值电耗法确定工厂计算
22、负荷年产值为年产值为M(M(万元万元),),单位产值耗电量为单位产值耗电量为b(kwh/b(kwh/万元万元),),则工厂则工厂全年耗电量为全年耗电量为: A=M*b : A=M*b (1)(1)单位产品电耗法确定工厂计算负荷单位产品电耗法确定工厂计算负荷 全年耗电量全年耗电量A(kwh).A(kwh).即即:A=q*m:A=q*m3 3、单耗估算法、单耗估算法 3.33.3用电负荷预测用电负荷预测一、用电负荷预测分类一、用电负荷预测分类 1.1.长期预测。长期预测。2.2.中期预测。中期预测。3.3.短期预测。短期预测。4.4.近期预测。近期预测。5.5.即期预测即期预测: :。二、预测方法
23、介绍二、预测方法介绍 1 1、简单平均法、简单平均法: : 例例: :某工厂某工厂1991-19951991-1995年逐年实际用电量如下表，试预测年逐年实际用电量如下表，试预测19961996年度需用电量。（单位年度需用电量。（单位kwhkwh）19911992199319941995838008760092410972701027202 2、加权平均数法、加权平均数法 3 3、平均增长率法、平均增长率法例：已知某工厂例：已知某工厂19911991年和年和19951995年的实际用电量分别为年的实际用电量分别为83800kwh83800kwh和和102720kwh102720kwh。该厂经济
24、发展稳步增长，试预测。该厂经济发展稳步增长，试预测19961996，19971997，19981998年的实际电量。年的实际电量。 4 4、电力弹性系数法、电力弹性系数法例：某地区电网例：某地区电网19971997年和年和19991999年的实际用电量分别为年的实际用电量分别为1020010200万万kWhkWh和和1120011200万万kWhkWh，该期间国民经济总产值年均增长率为，该期间国民经济总产值年均增长率为7.5%7.5%，若，若2000-20052000-2005年间平均增长率为年间平均增长率为8.5%8.5%，按电力弹性系，按电力弹性系数法预测数法预测20052005年的需用电
25、量。年的需用电量。3.43.4电力负荷调整电力负荷调整 要求：理解根据市场需求调整负荷的基本概念，理解要求：理解根据市场需求调整负荷的基本概念，理解负荷负荷 调整的重要意义，掌握调整负荷的原则、方法和调整的重要意义，掌握调整负荷的原则、方法和技术措施。技术措施。1 1、基本概念、基本概念1 1、调整负荷的定义：、调整负荷的定义：根据电力系统的具体情况与各类根据电力系统的具体情况与各类用户的不同用电规律，合理的有计划的安排与组织各类用户的不同用电规律，合理的有计划的安排与组织各类用户的用电负荷和用电时间，来达到供电和用电的平衡。用户的用电负荷和用电时间，来达到供电和用电的平衡。2 2、调整负荷的
26、、调整负荷的2 2方面含义：方面含义：调峰、调荷调峰、调荷二、二、 调整负荷的意义调整负荷的意义1 1、 对电力系统有利对电力系统有利节约国家对电力工业的基建投资；节约国家对电力工业的基建投资；提高发电设备的热效率，降低燃料消耗，降提高发电设备的热效率，降低燃料消耗，降低发电成本；低发电成本；充分利用水力资源，使之不发生弃水状况；充分利用水力资源，使之不发生弃水状况；增加电力系统运行的安全稳定性和提高供电增加电力系统运行的安全稳定性和提高供电质量；质量；有利于电力设备的检修工作；有利于电力设备的检修工作；2 2、 对广大用户有利对广大用户有利可节省国家对用户设备的投资；可节省国家对用户设备的投
27、资；由于削峰填谷，将高峰时段用电改在低谷时段由于削峰填谷，将高峰时段用电改在低谷时段用电，减少了电费支出，从而也降低了生产成用电，减少了电费支出，从而也降低了生产成本；本；对市政生活有利。由于采取调整负荷措施，各对市政生活有利。由于采取调整负荷措施，各工厂企业职工轮流休班，并错开上下班时间，工厂企业职工轮流休班，并错开上下班时间，从而使地方交通运输、供水供气等服务性行业、从而使地方交通运输、供水供气等服务性行业、文化娱乐场所等的负荷都能实现均匀化。文化娱乐场所等的负荷都能实现均匀化。三、三、 调整负荷的原则和方法调整负荷的原则和方法1 1、原则、原则统筹兼顾统筹兼顾保证重点保证重点视具体情况采
28、用不同方法视具体情况采用不同方法适当照顾职工生活习惯适当照顾职工生活习惯明确调整负荷与限电的关系明确调整负荷与限电的关系2 2、方法、方法日负荷调整；日负荷调整；周负荷调整；周负荷调整；年负荷调整；年负荷调整；发电厂厂用电负荷调整；发电厂厂用电负荷调整；此外还有：负荷率考核法和峰谷、丰此外还有：负荷率考核法和峰谷、丰枯电价等调整负荷的措施。枯电价等调整负荷的措施。调整生产班次调整生产班次错开上下班时间错开上下班时间增加深夜生产班次增加深夜生产班次错开中午休息和就餐时间错开中午休息和就餐时间常见的日负荷常见的日负荷调整技术：调整技术：四、负荷调整的技术手段四、负荷调整的技术手段负荷调整技术主要有
29、削峰、填谷、移峰填谷三种。负荷调整技术主要有削峰、填谷、移峰填谷三种。1 1、削峰、削峰定义：定义：是在电网高峰负荷期减少用户的电力需是在电网高峰负荷期减少用户的电力需求，避免增设边际成本高于平均成本的装机容求，避免增设边际成本高于平均成本的装机容量，并且由于平稳了系统负荷，从而提高了电量，并且由于平稳了系统负荷，从而提高了电力系统运行的经济性和可靠性，降低了平均发力系统运行的经济性和可靠性，降低了平均发电成本。另一方面，削峰会减少一定的峰期售电成本。另一方面，削峰会减少一定的峰期售电量，也降低了电力公司的部分收入。电量，也降低了电力公司的部分收入。 常用的控制手段：常用的控制手段：直接负荷控
30、制；直接负荷控制；中断负荷控制中断负荷控制2 2、填谷、填谷 是在电网低谷时段增加用户的电力电量需求，是在电网低谷时段增加用户的电力电量需求，有利于启用系统空闲的发电容量，并使电网负荷有利于启用系统空闲的发电容量，并使电网负荷趋于平稳，提高了系统运行的经济性。趋于平稳，提高了系统运行的经济性。 常用的技术措施：常用的技术措施： 增加季节性用户负荷；增加季节性用户负荷；增添低谷用电设备增添低谷用电设备 ；增加蓄能用电增加蓄能用电 ；3 3、移峰填谷、移峰填谷 是将电网高峰负荷时段的用电需求转移到低谷负是将电网高峰负荷时段的用电需求转移到低谷负荷时段，同时起到削蜂和填谷的双重作用。荷时段，同时起到削蜂和填谷的双重作用。
