第5章電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整

1、第五章第五章 電力系統(tǒng)的有功功率電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整和頻率調(diào)整第五章第五章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整衡量電能質(zhì)量的指標衡量電能質(zhì)量的指標l頻率頻率l電壓電壓l波形波形衡量經(jīng)濟性的主要指標衡量經(jīng)濟性的主要指標l比耗量比耗量l線損率線損率本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容有功功率的最優(yōu)分布有功功率的最優(yōu)分布l有功功率負荷預計有功功率負荷預計l有功功率電源的最優(yōu)組合有功功率電源的最優(yōu)組合l有功功率負荷在運行機組間的最優(yōu)分有功功率負荷在運行機組間的最優(yōu)分配等配等頻率調(diào)整頻率調(diào)整 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度：是在滿足安

2、全和一定質(zhì)量要求的電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度：是在滿足安全和一定質(zhì)量要求的條件下盡可能提高運行的經(jīng)濟性，即合理地利用現(xiàn)有條件下盡可能提高運行的經(jīng)濟性，即合理地利用現(xiàn)有的能源和設備，以最少的燃料消耗量（或燃料費用或的能源和設備，以最少的燃料消耗量（或燃料費用或運行成本），保證對用戶可靠而滿意地供電。運行成本），保證對用戶可靠而滿意地供電。最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點正常功率平衡及各種安全性不最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點正常功率平衡及各種安全性不等式約束條件下，求以發(fā)電費用（耗量）或網(wǎng)損為目等式約束條件下，求以發(fā)電費用（耗量）或網(wǎng)損為目標函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。標函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。最優(yōu)潮流的優(yōu)點：將安全性運行和最優(yōu)經(jīng)濟運

3、行等問最優(yōu)潮流的優(yōu)點：將安全性運行和最優(yōu)經(jīng)濟運行等問題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學模型來描述。題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學模型來描述。 發(fā)電機的功率平衡發(fā)電機的功率平衡 PT PE + PD PE電力系統(tǒng)的功率平衡電力系統(tǒng)的功率平衡 LossLoadGPPP一一、有功、有功功率負荷的變動和調(diào)整控制功率負荷的變動和調(diào)整控制有功頻率特性有功頻率特性負荷波動是頻率偏差的根本原因負荷波動是頻率偏差的根本原因有功平衡的高低決定了頻率的高低有功平衡的高低決定了頻率的高低一.負荷預測的簡要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的第一個問題就是研究用戶的電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的第一個問題就是研究用戶的需求，即進行電力負荷預測，按照調(diào)度計劃的周需求，即

4、進行電力負荷預測，按照調(diào)度計劃的周期，可分為日負荷預測，周負荷預測和年負荷預期，可分為日負荷預測，周負荷預測和年負荷預測。不同的周期的負荷有不同的變化規(guī)律：測。不同的周期的負荷有不同的變化規(guī)律：第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負荷變動有很第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負荷變動有很大的偶然性；大的偶然性；第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這種負荷的主第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這種負荷的主要有：電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷要有：電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動；變動；1.第三種變動基本上可以預計，其變動幅度最大，周期也第三種變動基本上可以預計，其變

5、動幅度最大，周期也最長，是由于生產(chǎn)、最長，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負荷變動生活、氣象等變化引起的負荷變動。第一種負荷第一種負荷一次調(diào)一次調(diào)頻頻發(fā)電機的調(diào)速器發(fā)電機的調(diào)速器第二種負荷第二種負荷二次調(diào)二次調(diào)頻頻調(diào)頻廠的調(diào)頻器調(diào)頻廠的調(diào)頻器第三種負荷第三種負荷三次調(diào)三次調(diào)頻頻電力調(diào)度計劃電力調(diào)度計劃負荷波動性質(zhì)的分析負荷波動性質(zhì)的分析前兩種是事后的，第三種是事前的。前兩種是事后的，第三種是事前的。一次調(diào)頻是所有運行中的發(fā)電機組都可一次調(diào)頻是所有運行中的發(fā)電機組都可參加的，取決于發(fā)電機組是否已經(jīng)滿負參加的，取決于發(fā)電機組是否已經(jīng)滿負荷發(fā)電。這類荷發(fā)電。這類 發(fā)電廠稱為負荷監(jiān)視廠。發(fā)電廠稱為負

6、荷監(jiān)視廠。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點來承擔。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點來承擔。負荷波動性質(zhì)的分析負荷波動性質(zhì)的分析 負荷預測的精度直接影響經(jīng)濟調(diào)度負荷預測的精度直接影響經(jīng)濟調(diào)度的效益，提高預測的精度就可以降低備用的效益，提高預測的精度就可以降低備用容量，減少臨時出力調(diào)整和避免計劃外開容量，減少臨時出力調(diào)整和避免計劃外開停機組，以利于電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和安全停機組，以利于電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和安全性。性。二二、有功、有功功率負荷曲線的預測功率負荷曲線的預測安全監(jiān)視過程中的超短期負荷預測；安全監(jiān)視過程中的超短期負荷預測；日調(diào)度計劃；日調(diào)度計劃；周負荷預測；周負荷預測；年負荷預測；年負荷預測；規(guī)劃電源和網(wǎng)絡發(fā)展時需要

7、用規(guī)劃電源和網(wǎng)絡發(fā)展時需要用120年年的負荷預測值的負荷預測值。負荷預測分類負荷預測分類有功功率電源有功功率電源：可投入發(fā)電設備的可發(fā)功率：可投入發(fā)電設備的可發(fā)功率之和，不應小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系之和，不應小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)（總）發(fā)電負荷。統(tǒng)（總）發(fā)電負荷。系統(tǒng)的備用容量系統(tǒng)的備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負荷的部分，可分為熱備用和冷備用或負荷備荷的部分，可分為熱備用和冷備用或負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟備用等。用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟備用等。經(jīng)濟調(diào)度的第二個問題是有功功率的最優(yōu)分經(jīng)濟調(diào)度的第二個問題是有功功率的最優(yōu)分配，包括有功功率

8、電源的最優(yōu)組合和有功功配，包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負荷的最優(yōu)分配。率負荷的最優(yōu)分配。二二、有功、有功功率電源和備用容量功率電源和備用容量 有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中發(fā)電設備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說發(fā)電設備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說的機組的合理開停，大體上包括三個部分：的機組的合理開停，大體上包括三個部分：l機組的最優(yōu)組合順序機組的最優(yōu)組合順序l機組的最優(yōu)組合數(shù)量機組的最優(yōu)組合數(shù)量1.機組的最優(yōu)開停時間機組的最優(yōu)開停時間有功功率電源的最優(yōu)組合有功功率電源的最優(yōu)組合有功功率負荷的最優(yōu)分配：有功功率負荷的最優(yōu)分配：是指系統(tǒng)的有功功率負荷在各個正

9、在運行的發(fā)電設備或發(fā)電廠之間的合理分配。其核心是按等耗量微增率準則進行分配。最優(yōu)化最優(yōu)化：是指人們在生產(chǎn)過程或生活中為某個目的而選擇的一個“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最佳”效果這樣一個宏觀過程。有功功率負荷的最優(yōu)分配有功功率負荷的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)最優(yōu)運行：電力系統(tǒng)最優(yōu)運行：是電力系統(tǒng)分析的一個重要分支，它所研究的問題主要是在保證用戶用電需求（負荷）的前提下，如何優(yōu)化地調(diào)度系統(tǒng)中各發(fā)電機組或發(fā)電廠的運行工況，從而使系統(tǒng)發(fā)電所需的總費用或所消耗的總?cè)剂虾牧窟_到最小這樣決策問題。有功功率負荷的最優(yōu)分配有功功率負荷的最優(yōu)分配第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分

10、配一、各類發(fā)電廠的運行特點和合理組合一、各類發(fā)電廠的運行特點和合理組合 1. 各類發(fā)電廠的運行特點各類發(fā)電廠的運行特點火電廠火電廠有一個技術(shù)最小負荷；有一個技術(shù)最小負荷；退出、投入、急劇改變負荷時，均需耗費退出、投入、急劇改變負荷時，均需耗費能量、花費時間，且易于損壞設備；能量、花費時間，且易于損壞設備；效率：高溫高壓效率：高溫高壓 中溫中壓中溫中壓 低溫低壓低溫低壓調(diào)節(jié)范圍：中溫中壓優(yōu)于高溫高壓調(diào)節(jié)范圍：中溫中壓優(yōu)于高溫高壓 原子能電廠原子能電廠技術(shù)最小負荷取決于汽輪機；技術(shù)最小負荷取決于汽輪機；退出、投入、或承擔急劇變動負荷時，也退出、投入、或承擔急劇變動負荷時，也需耗費能量、花費時間，且

11、易于損壞設備；需耗費能量、花費時間，且易于損壞設備；一次投資大，運行費用小。一次投資大，運行費用小。 各類發(fā)電廠的運行特點各類發(fā)電廠的運行特點水電廠水電廠存在強迫功率和技術(shù)最小負荷；存在強迫功率和技術(shù)最小負荷；退出、投入、或承擔急劇變動負荷時，所退出、投入、或承擔急劇變動負荷時，所需能量、花費時間少，操作簡單；需能量、花費時間少，操作簡單；發(fā)出功率受水頭影；發(fā)出功率受水頭影；按其有無調(diào)節(jié)水庫、調(diào)節(jié)水庫的大小或其按其有無調(diào)節(jié)水庫、調(diào)節(jié)水庫的大小或其功能分為無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)、年調(diào)功能分為無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)、多年調(diào)節(jié)和抽水蓄能等。節(jié)、多年調(diào)節(jié)和抽水蓄能等。 各類發(fā)電廠的運行特點各類

12、發(fā)電廠的運行特點豐水期：豐水期：水電廠應滿發(fā)以避免棄水，與熱電水電廠應滿發(fā)以避免棄水，與熱電廠和核電廠一起帶基本負荷穩(wěn)定運行，其次廠和核電廠一起帶基本負荷穩(wěn)定運行，其次是高溫高壓火電廠，然后是中溫中壓火電廠是高溫高壓火電廠，然后是中溫中壓火電廠承擔峰值負荷。承擔峰值負荷。 枯水期：枯水期：有調(diào)節(jié)水電廠承擔調(diào)峰任務，其余有調(diào)節(jié)水電廠承擔調(diào)峰任務，其余各類電廠的安排順序不變。各類電廠的安排順序不變。 豐水期和枯水期電廠的運行安排豐水期和枯水期電廠的運行安排 各類發(fā)電廠的合理組合各類發(fā)電廠的合理組合1. 耗量特性耗量特性 發(fā)電設備的輸入和輸出的關(guān)系，即發(fā)電設備發(fā)電設備的輸入和輸出的關(guān)系，即發(fā)電設備單

13、位時間內(nèi)消耗的燃料單位時間內(nèi)消耗的燃料F（耗水量（耗水量W）與發(fā)出）與發(fā)出有功功率有功功率PG的關(guān)系。的關(guān)系。2. 比耗量比耗量 耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值。值。GGPWPF/or/最優(yōu)負荷分配的基本概念最優(yōu)負荷分配的基本概念3. 發(fā)電設備的效率發(fā)電設備的效率 輸入功率與輸出功率之比。輸入功率與輸出功率之比。 耗量特性的縱橫坐標單位相同時，耗量特性的縱橫坐標單位相同時，4. 耗量微增率耗量微增率 單位時間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增單位時間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。量的比值。OIPP /1PWPWPFPFd/d/ord/d/最

14、優(yōu)負荷分配的基本概念最優(yōu)負荷分配的基本概念5. 最小比耗量最小比耗量 min耗量特性曲線切點對應的比耗量。耗量特性曲線切點對應的比耗量。E(F、W)PGE = f (PG)tgtg最優(yōu)負荷分配的基本概念最優(yōu)負荷分配的基本概念目標函數(shù)目標函數(shù)： C = C (x, u, d ) 等約束條件等約束條件： f (x, u, d ) = 0 不等約束條件不等約束條件： g(x, u, d ) 0 x 為狀態(tài)變量；為狀態(tài)變量；u為控制變量；為控制變量；d 為擾動變量為擾動變量 最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)與約束條件最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)與約束條件有功最優(yōu)分配的目標函數(shù)是使全系統(tǒng)每小時的總能有功最優(yōu)分配的目標函

15、數(shù)是使全系統(tǒng)每小時的總能源消耗或燃料費用為最小源消耗或燃料費用為最小。對于純火電系統(tǒng)，對于純火電系統(tǒng)， 發(fā)電廠的燃料費用主要與發(fā)電機發(fā)電廠的燃料費用主要與發(fā)電機輸出的有功功率有關(guān)，與輸出的無功功率及電壓等輸出的有功功率有關(guān)，與輸出的無功功率及電壓等運行參數(shù)關(guān)系較小運行參數(shù)關(guān)系較小 。這種反映單位時間內(nèi)發(fā)電設備。這種反映單位時間內(nèi)發(fā)電設備的能量消耗與發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系稱為耗量的能量消耗與發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系稱為耗量特性。其函數(shù)關(guān)系式為：特性。其函數(shù)關(guān)系式為： 單位：噸單位：噸/小時小時 GiiiPff 最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)上述函數(shù)可用試驗數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合上

16、述函數(shù)可用試驗數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合而成，根據(jù)前人經(jīng)驗，階數(shù)為而成，根據(jù)前人經(jīng)驗，階數(shù)為2比較合適，比較合適，即即總的目標函數(shù)為：總的目標函數(shù)為： iGiiGiiiaPaPaf0122 GSiiGiiGiitiaPaPaFf0122cosmin最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)（1）全系統(tǒng)有功功率平衡約束條件為）全系統(tǒng)有功功率平衡約束條件為 對于每個節(jié)點：對于每個節(jié)點：對于整個系統(tǒng)：對于整個系統(tǒng)：若不計網(wǎng)損：若不計網(wǎng)損：0sincos1ijijijijnjjiLiGiBGUUPP011PPPniLiniGi011niLiniGiPP最優(yōu)負荷分配的約束條件最優(yōu)負荷分配的約束條件（2）各

17、發(fā)電機出力不等約束條件為）各發(fā)電機出力不等約束條件為（3）系統(tǒng)各點的電壓不等約束條件為）系統(tǒng)各點的電壓不等約束條件為 Ui min Ui Ui max , i = 1,2,n （4）水電廠用水約束條件為）水電廠用水約束條件為 TjTj，jwdtw021,maxminmaxminGiGiGiGiGiGiQQQPPP最優(yōu)負荷分配的約束條件最優(yōu)負荷分配的約束條件 一般用拉格朗日乘數(shù)法。用兩個發(fā)電廠之間的經(jīng)濟調(diào)度來說明，問題略去網(wǎng)絡損耗。建立數(shù)學模型。 max22min2max11min1max22min2max11min1max22min2max11min12121210122cos,0minUUU

18、UUUQQQQQQPPPPPPPPaPaPaFfGGGGGGGGGGGGiLiiGiiiGiiGiit三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負荷時等耗量微增率準則負荷時等耗量微增率準則根據(jù)給定的目標函數(shù)和等式約束條件建立一個新的、不受約束的目標函數(shù)拉格朗日函數(shù)。對拉格朗日函數(shù)求導，得到最小值時應有的三個條件：拉格朗日乘子21212211*LLGGGGPPPPPFPFC212121222111,00LLGGGGGGGGPPPPPPfdPPdFdPPdF三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負荷時等耗量微增率準則負荷時等耗量微增率準則求解（1）得到： 這就是著名的等耗量微增率準則等耗量微增率準則，表示為使總耗量最小，應按相等

19、的耗量微增率在發(fā)電設備或發(fā)電廠之間分配負荷。21三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負荷時等耗量微增率準則負荷時等耗量微增率準則對不等式約束進行處理v對于有功功率限制，當計算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設備越限，則該發(fā)電設備取其限制，不參加最優(yōu)分配計算，而其他發(fā)電設備重新進行最優(yōu)分配計算。v無功功率和電壓限制和有功功率負荷的分配沒有直接關(guān)系，可暫時不計，當有功功率負荷的最優(yōu)分配完成后計算潮流分布在考慮。三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負荷時等耗量微增率準則負荷時等耗量微增率準則推廣到多臺發(fā)電機組或發(fā)電廠，有推廣到多臺發(fā)電機組或發(fā)電廠，有即即等耗量微增率準則等耗量微增率準則：各機組以相等的耗量微增各機組以相等的耗量微增率運行并滿

20、足功率平衡約束時，系統(tǒng)的總耗量率運行并滿足功率平衡約束時，系統(tǒng)的總耗量最小。最小。 GnnGGGnnGGPFPFPFPFPFPFddddddor22112211n21三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負荷時等耗量微增率準則負荷時等耗量微增率準則設耗量微增率的初值 ；求與 對應的各發(fā)電設備應發(fā)功率 ；校驗求得的 是否滿足等式約束條件：如不能滿足，則如 ，取 ；如 ，取 ，自2）開始重新計算。直到滿足條件。)0()0(GiP)0()0(GiP011)0(niLiniGiPPLiGiPP)0()1(LiGiPP)0()1(用迭代法求解電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題用迭代法求解電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題算例算例1：例：例52

21、同一發(fā)電廠內(nèi)兩套發(fā)電設備共同供電，它們的同一發(fā)電廠內(nèi)兩套發(fā)電設備共同供電，它們的耗量特性分別為耗量特性分別為即如圖即如圖512所示。它們的可發(fā)有功功率上下限則所示。它們的可發(fā)有功功率上下限則分別為：分別為：PG1min=20MW；PG1max=100MWPG2min=20MW；PG2max=100MW)t/h(0018. 018. 00 . 5)t/h(0014. 025. 05 . 222222111GGGGPPFPPF試求負荷的最優(yōu)分配方案和兩套設備的綜試求負荷的最優(yōu)分配方案和兩套設備的綜合耗量微增率曲線；合耗量微增率曲線；設兩套設備平均分配負荷，試求負荷為設兩套設備平均分配負荷，試求負荷

22、為100MW時，每小時多消耗的燃料。時，每小時多消耗的燃料。解：（1）由耗量特性得兩套發(fā)電設備的耗量微增率分別為負荷PL為40MW時，兩套設備都按下限發(fā)電，各承擔20MW，相應的耗量微增率為因此，負荷增加時，發(fā)電設備2應首先增加負荷，而發(fā)電設備1則仍按下限發(fā)電。這時，兩套設備的綜合微增率應取決于發(fā)電設備2。例如，負荷為50MW時，PG1=20MW，PG2=30MW。)ht/MW(0036. 018. 0);ht/MW(0028. 025. 02211GGPP252. 0200036. 018. 0;306. 0200028. 025. 021288. 0300036. 018. 02負荷增加，

23、直到 也等于0.306后，發(fā)電設備1才開始增加負荷。而 時，由可解得PG2=35MW。從而，負荷增加至并繼續(xù)增加時，發(fā)電設備1才開始增加負荷。換言之，只有負荷大于55MW時，才真正有可能按等耗量微增率準則分配負荷。 按耗量微增率準則分配負荷時的計算較簡單，只要取不同 值代入下列計算公式2306. 02121;0036. 018. 0;0028. 025. 0GGLGGPPPPP20036. 018. 0306. 0GP)MW(55352021GGLPPP分別計算PG1、PG2、PL。計算結(jié)果列于表52。由表52可見， 時，發(fā)電設備1分配的負荷已達它的上限。因此，負荷繼續(xù)增加時，增加的負荷應由發(fā)

24、電設備2承擔，兩套設備的綜合耗量微增率也就應取決于發(fā)電設備2。由表52可作負荷最優(yōu)分配方案如圖513所示，綜合耗量微增率曲線如圖514所示。2121;0036. 018. 0;0028. 025. 0GGLGGPPPPP)MW(197530. 0LP，（2）PL=100MW，按最優(yōu)分配時，PG1=45.3MW、PG2=54.7MW，總耗量為)t/h(93.36232.20698.16)t/h(232.207 .540018. 07 .5418. 00 . 50018. 018. 00 . 5)t/h(698.163 .450014. 03 .4525. 05 . 20014. 025. 05

25、. 2212211222111FFFPPFPPFGGGG PL=100MW，按平均分配時，PG1=50MW、PG2=50MW，總耗量為二者相差0.07t/h。雖然每小時僅相差0.07t，但日積月累，數(shù)字也很可觀。)t/h(00.375 .185 .18)t/h(5 .18500018. 05018. 00 . 50018. 018. 00 . 5)t/h(5 .18500014. 05025. 05 . 20014. 025. 05 . 2212211222111FFFPPFPPFGGGG已知三個火電廠的耗量特性分別為：已知三個火電廠的耗量特性分別為：不計網(wǎng)損時，求：不計網(wǎng)損時，求：當總負荷為

26、當總負荷為700MW時各個發(fā)電時各個發(fā)電廠間有功負荷的最優(yōu)分配；廠間有功負荷的最優(yōu)分配；若三個火電廠所用燃若三個火電廠所用燃料價格分別為料價格分別為100、110、90元元/t，按電能成本分配，按電能成本分配負荷負荷。 MW3000MW01t/h,5 . 330. 000045. 0MW3000MW01t/h,5 . 432. 00004. 0MW15080MWt/h,430. 00007. 0332332222211211GGGGGGGGGPPPFPPPFPPPF算例算例2解：用解析法求解解：用解析法求解 = 2PD + (bi /i)/(1/i) = 1400+(0.3/0.0007+0.

27、32/0.0004+0.3/0.00045)/ (1/0.0007+1/0.0004+1/0.00045) = 0.5357則則 PG1 = (0.5357-0.3)/(20.0007)= 168.39(MW) PG2 = (0.5357-0.32)/(20.0004)= 269.68(MW) PG3 = (0.5357-0.3)/(20.00045)= 261.93(MW)算例算例2 校驗有功功率不等約束校驗有功功率不等約束 PGimin PGi PGimax，可知，可知 PG1 越上限，取越上限，取 PG1 =150MW，再重新計算，再重新計算 ，得，得 PD= PDPG1=700150

28、= 550(MW) = 1100+(0.3/0.0007+0.32/0.0004+0.3/0.00045)/ (1/0.0007+1/0.0004+1/0.00045) = 0.5435 PG2 = (0.5435-0.32)/(20.0004) = 279.41(MW) PG3 = (0.5435-0.3)/(20.00045) = 270.59(MW)算例算例2（2）燃料價格與耗量特性相乘就得到電能的費用）燃料價格與耗量特性相乘就得到電能的費用特性，將特性，將F1 、F2、 F3分別乘以分別乘以100、110、90元元/t，得到費用特性為得到費用特性為 求解得到：求解得到： PG1 = 1

29、50MW，PG2= 215.09MW，PG3 = 334.91MW MW3000MW01t/h,315270405. 090MW3000MW01t/h,4952 .3504. 0110MW15080MW/h,4003007. 0100332333222222112111GGGGGGGGGPPPFCPPPFCPPPFC元算例算例2第五章作業(yè)1用于解決火力發(fā)電廠與水力發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題。其目標函數(shù)不變，不等式約束不變。等式約束中加水量特性方程： wj：單位時間內(nèi)水力發(fā)電設備的水量消耗。另外還有所不同的是須各時段聯(lián)立求解。KdtPwGjj0四、等耗量微增率準則的推廣應用四、等耗量微增率準則的推

30、廣應用niiGiiGiiaPaPaF10122min011niLiniGiPPniPPPGiGiGi, 2, 1,maxminKdtPwGjj0itkkkHikiKtPw1tkkniikGiikGiitaPaPaF110122mintkPPnikLinikGi, 1, 011tkniPPPGikGiGi, 1, 1,maxmin數(shù)學模型的變化數(shù)學模型的變化拉格朗日函數(shù)對拉格朗日函數(shù)求導，得到極值條件：tkHiitkkkHikiikniLiniGikktkTikTiKtPWtPPtPFC11111*)(0000111itkkkHikinikLinikGikkHikHikiikkGikGikiKt

31、PwPPdPPdFdPPdF水火電的最優(yōu)負荷分配問題水火電的最優(yōu)負荷分配問題求解極值條件，得到：即： 實際可看作是一個換算系數(shù)，也稱為水價系數(shù)。在枯水季節(jié)，水電廠承擔調(diào)頻任務， 比較小，比較大；在洪水季節(jié)，水電廠承擔基荷任務， 比較大，比較小。HnnHmmTmT111iii), 2 , 1(111111tkdPPdFdPPdFdPPdFdPPdFkkHnkHnknnkHmkHmkmmkTmkTmkmkTkTik水火電的最優(yōu)負荷分配問題水火電的最優(yōu)負荷分配問題根據(jù)給定的可消耗水量K2，設換算系數(shù)的初值 ；求與 相對應的，各個不同時刻的有功功率負荷最優(yōu)分配方案；計算與這最優(yōu)分配方案對應的消耗水量

32、；校驗求得的 是否與給定的K2 相等；當 時，取 ；當 ，取 。自第二步開始重復計算；繼續(xù)計算，直到求得的 與給定的 K2 相等為止。)0(2)0(2)0(2K)0(2K2)0(2KK)0(2)1(22)0(2KK)0(2)1(2)(2kK換算系數(shù)的迭代求取換算系數(shù)的迭代求取數(shù)學模型數(shù)學模型miGiiPF1min0s.t.11PPPmiLimiGi)(111PPPPFLmiLimiGimiGii五、網(wǎng)絡損耗的修正五、網(wǎng)絡損耗的修正取取拉格朗日函數(shù)的偏導數(shù)，列出極值條件拉格朗日函數(shù)的偏導數(shù)，列出極值條件01GiGiiPPPF，m，iPPPFGiGii21,11仍符合仍符合等微增率準則等微增率準則

33、 網(wǎng)損網(wǎng)損微增率微增率網(wǎng)損修正系數(shù)網(wǎng)損修正系數(shù)網(wǎng)絡損耗的修正網(wǎng)絡損耗的修正網(wǎng)損微增率的計算網(wǎng)損微增率的計算方法方法B系數(shù)法系數(shù)法阻抗矩陣法阻抗矩陣法轉(zhuǎn)置雅可比矩陣法等。轉(zhuǎn)置雅可比矩陣法等。網(wǎng)絡損耗的修正網(wǎng)絡損耗的修正第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一、調(diào)整頻率的必要性一、調(diào)整頻率的必要性頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要的質(zhì)量指標，頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要的質(zhì)量指標，直接影響著負荷的正常運行。負荷要求頻率直接影響著負荷的正常運行。負荷要求頻率的偏差一般應控制在（的偏差一般應控制在（0.2 0. 5）Hz的的范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。一般而言，系統(tǒng)綜合負荷的有功功率與頻率一般而言，系統(tǒng)綜合

34、負荷的有功功率與頻率大致呈一次方關(guān)系。大致呈一次方關(guān)系。要維持頻率在正常的范圍內(nèi)，其必要的條件要維持頻率在正常的范圍內(nèi)，其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。頻率不穩(wěn)定的危害對用戶的影響對用戶的影響產(chǎn)品質(zhì)量降低產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)率降低生產(chǎn)率降低 對發(fā)電廠的影響對發(fā)電廠的影響汽輪機葉片諧振汽輪機葉片諧振輔機功能下降輔機功能下降 對系統(tǒng)的影響對系統(tǒng)的影響互聯(lián)電力系統(tǒng)解列互聯(lián)電力系統(tǒng)解列發(fā)電機解列發(fā)電機解列關(guān)鍵在于利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機或水輪機的導向葉片，使其開度增大，增加進汽量或進水量。 P202204二、自動調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性二、自動調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特

35、性概念概念l發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率：發(fā)電機組原動：發(fā)電機組原動機或電源頻率特性的斜率。機或電源頻率特性的斜率。 標志著隨頻率的升降發(fā)電機組發(fā)出功率減標志著隨頻率的升降發(fā)電機組發(fā)出功率減少或增加的多寡。少或增加的多寡。GNNGGNNGGGGPfKfPfPKHzMwfPK/ *三、頻率的一次調(diào)整三、頻率的一次調(diào)整PG 增加時，增加時，f 下降；下降；PG 減小時，減小時，f 上升。上升。 發(fā)電機具有負的調(diào)節(jié)特性發(fā)電機具有負的調(diào)節(jié)特性 有利于有利于維持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性維持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性 fNPGNPGff0頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)：單位調(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。 發(fā)電機

36、的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：100100% 0 000NNGNNGNGNNGNNGfffPffPPffPffPf100%1*GK頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整一般來說發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機組 =35或 =33.320水輪發(fā)電機組 =24或 =5025%*GK%*GK頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整負荷的單位調(diào)節(jié)功率：綜合負荷的靜態(tài)頻率特性的斜率。一般而言：LNNLLNNLLLLPfKfPfPKHzMwfPK/ *5 . 1*LK頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整正的調(diào)節(jié)效應正的調(diào)節(jié)效應： dPL /d 0 有利于維持頻率穩(wěn)定有利于維持頻率穩(wěn)定l頻率升高時，負荷取用的有功功率增加；

37、頻率升高時，負荷取用的有功功率增加；頻率降低時，負荷取用的有功功率減小頻率降低時，負荷取用的有功功率減小。fNPLPLf綜合負荷的靜態(tài)頻率特性綜合負荷的靜態(tài)頻率特性頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整2. 頻率的一次調(diào)整1)簡述：由于負荷突增，發(fā)電機組功率不能及時變動而使機組減速，系統(tǒng)頻率下降，同時，發(fā)電機組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應而減少，經(jīng)過一個衰減的振蕩過程，達到新的平衡。頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整有功平衡與頻率的關(guān)系有功平衡與頻率的關(guān)系 PG = PD + PL 有功平衡水平的高低決有功平衡水平的高低決定系統(tǒng)頻率水平的高低。定系統(tǒng)頻率水平的高低。f1a1P

38、G( f )ff2fa(fN)PD( f )PD( f )a2a一次調(diào)頻一次調(diào)頻二次調(diào)頻二次調(diào)頻頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整2）數(shù)學表達式：KS：稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位Mw/Hz。表示原動機調(diào)速器和負荷本身的調(diào)節(jié)效應共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。SLGLLGLKKKfPfKKP/00頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整注意：取功率的增大或頻率的上升為正；為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運行的穩(wěn)定，不能采用過大的單位調(diào)節(jié)功率；對于滿載機組，不再參加調(diào)整。頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整對于系統(tǒng)有若干臺機參加一次調(diào)頻： 具有一次調(diào)頻的各機組間負荷的分配，按其調(diào)差系數(shù)即下降特性自然分配。LGSKKK頻率的一次調(diào)整是一種有差調(diào)節(jié)頻率的一次調(diào)整是一種有差調(diào)節(jié)頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整第五章作業(yè)2當負荷變動幅度較大（0.5%