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(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)l頻率頻率l電壓電壓l波形波形衡量經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)衡量經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)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(fù)荷預(yù)計(jì)有功功率負(fù)荷預(yù)計(jì)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(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組間的最優(yōu)分有功功率負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)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(jì)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(jì)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，即合理地利用現(xiàn)有條件下盡可能提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，即合理地利用現(xiàn)有的能源和設(shè)備，以最少的燃料消耗量（或燃料費(fèi)用或的能源和設(shè)備，以最少的燃料消耗量（或燃料費(fèi)用或運(yùn)行成本），保證對(duì)用戶可靠而滿意地供電。運(yùn)行成本），保證對(duì)用戶可靠而滿意地供電。最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點(diǎn)正常功率平衡及各種安全性不最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點(diǎn)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(fèi)用（耗量）或網(wǎng)損為目等式約束條件下，求以發(fā)電費(fèi)用（耗量）或網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。最優(yōu)潮流的優(yōu)點(diǎn)：將安全性運(yùn)行和最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)

3、行等問(wèn)最優(yōu)潮流的優(yōu)點(diǎn)：將安全性運(yùn)行和最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等問(wèn)題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。 發(fā)電機(jī)的功率平衡發(fā)電機(jī)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(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制有功頻率特性有功頻率特性負(fù)荷波動(dòng)是頻率偏差的根本原因負(fù)荷波動(dòng)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(fù)荷預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第一個(gè)問(wèn)題就是研究用戶的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第一個(gè)問(wèn)題就是研究用戶的需求，即進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè)，按照調(diào)度計(jì)劃的周需求，即

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

5、動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、最長(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。第一種負(fù)荷第一種負(fù)荷一次調(diào)一次調(diào)頻頻發(fā)電機(jī)的調(diào)速器發(fā)電機(jī)的調(diào)速器第二種負(fù)荷第二種負(fù)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(fù)荷第三種負(fù)荷三次調(diào)三次調(diào)頻頻電力調(diào)度計(jì)劃電力調(diào)度計(jì)劃負(fù)荷波動(dòng)性質(zhì)的分析負(fù)荷波動(dòng)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(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可一次調(diào)頻是所有運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參加的，取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)參加的，取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。這類荷發(fā)電。這類 發(fā)電廠稱為負(fù)荷監(jiān)視廠。發(fā)電廠稱為負(fù)

6、荷監(jiān)視廠。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點(diǎn)來(lái)承擔(dān)。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點(diǎn)來(lái)承擔(dān)。負(fù)荷波動(dòng)性質(zhì)的分析負(fù)荷波動(dòng)性質(zhì)的分析 負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度的效益，提高預(yù)測(cè)的精度就可以降低備用的效益，提高預(yù)測(cè)的精度就可以降低備用容量，減少臨時(shí)出力調(diào)整和避免計(jì)劃外開容量，減少臨時(shí)出力調(diào)整和避免計(jì)劃外開停機(jī)組，以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全停機(jī)組，以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。性。二二、有功、有功功率負(fù)荷曲線的預(yù)測(cè)功率負(fù)荷曲線的預(yù)測(cè)安全監(jiān)視過(guò)程中的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)；安全監(jiān)視過(guò)程中的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)；日調(diào)度計(jì)劃；日調(diào)度計(jì)劃；周負(fù)荷預(yù)測(cè)；周負(fù)荷預(yù)測(cè)；年負(fù)荷預(yù)測(cè)；年負(fù)荷預(yù)測(cè)；規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)需要

7、用規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)需要用120年年的負(fù)荷預(yù)測(cè)值的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。負(fù)荷預(yù)測(cè)分類負(fù)荷預(yù)測(cè)分類有功功率電源有功功率電源：可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率：可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和，不應(yīng)小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系之和，不應(yīng)小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)（總）發(fā)電負(fù)荷。統(tǒng)（總）發(fā)電負(fù)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(fù)：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分，可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備荷的部分，可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第二個(gè)問(wèn)題是有功功率的最優(yōu)分經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第二個(gè)問(wèn)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(fù)荷的最優(yōu)分配。率負(fù)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(shè)備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說(shuō)發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說(shuō)的機(jī)組的合理開停，大體上包括三個(gè)部分：的機(jī)組的合理開停，大體上包括三個(gè)部分：l機(jī)組的最優(yōu)組合順序機(jī)組的最優(yōu)組合順序l機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量1.機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)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(fù)荷的最優(yōu)分配：有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配：是指系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正

9、在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)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(zhǔn)則進(jìn)行分配。最優(yōu)化最優(yōu)化：是指人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程或生活中為某個(gè)目的而選擇的一個(gè)“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最佳”效果這樣一個(gè)宏觀過(guò)程。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行：電力系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行：是電力系統(tǒng)分析的一個(gè)重要分支，它所研究的問(wèn)題主要是在保證用戶用電需求（負(fù)荷）的前提下，如何優(yōu)化地調(diào)度系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的運(yùn)行工況，從而使系統(tǒng)發(fā)電所需的總費(fèi)用或所消耗的總?cè)剂虾牧窟_(dá)到最小這樣決策問(wèn)題。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配有功功率負(fù)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(yùn)行特點(diǎn)和合理組合一、各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合 1. 各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)火電廠火電廠有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷；有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷；退出、投入、急劇改變負(fù)荷時(shí)，均需耗費(fèi)退出、投入、急劇改變負(fù)荷時(shí)，均需耗費(fèi)能量、花費(fèi)時(shí)間，且易于損壞設(shè)備；能量、花費(fèi)時(shí)間，且易于損壞設(shè)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(fù)荷取決于汽輪機(jī)；技術(shù)最小負(fù)荷取決于汽輪機(jī)；退出、投入、或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，也退出、投入、或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，也需耗費(fèi)能量、花費(fèi)時(shí)間，且

11、易于損壞設(shè)備；需耗費(fèi)能量、花費(fèi)時(shí)間，且易于損壞設(shè)備；一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。 各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)水電廠水電廠存在強(qiáng)迫功率和技術(shù)最小負(fù)荷；存在強(qiáng)迫功率和技術(shù)最小負(fù)荷；退出、投入、或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，所退出、投入、或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，所需能量、花費(fèi)時(shí)間少，操作簡(jiǎn)單；需能量、花費(fèi)時(shí)間少，操作簡(jiǎn)單；發(fā)出功率受水頭影；發(fā)出功率受水頭影；按其有無(wú)調(diào)節(jié)水庫(kù)、調(diào)節(jié)水庫(kù)的大小或其按其有無(wú)調(diào)節(jié)水庫(kù)、調(diào)節(jié)水庫(kù)的大小或其功能分為無(wú)調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)、年調(diào)功能分為無(wú)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(yùn)行特點(diǎn)各類

12、發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)豐水期：豐水期：水電廠應(yīng)滿發(fā)以避免棄水，與熱電水電廠應(yīng)滿發(fā)以避免棄水，與熱電廠和核電廠一起帶基本負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，其次廠和核電廠一起帶基本負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)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(dān)峰值負(fù)荷。承擔(dān)峰值負(fù)荷。 枯水期：枯水期：有調(diào)節(jié)水電廠承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，其余有調(diào)節(jié)水電廠承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，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(yùn)行安排豐水期和枯水期電廠的運(yùn)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(shè)備的輸入和輸出的關(guān)系，即發(fā)電設(shè)備發(fā)電設(shè)備的輸入和輸出的關(guān)系，即發(fā)電設(shè)備單

13、位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料單位時(shí)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(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值。值。GGPWPF/or/最優(yōu)負(fù)荷分配的基本概念最優(yōu)負(fù)荷分配的基本概念3. 發(fā)電設(shè)備的效率發(fā)電設(shè)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(biāo)單位相同時(shí)，耗量特性的縱橫坐標(biāo)單位相同時(shí)，4. 耗量微增率耗量微增率 單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增單位時(shí)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(fù)荷分配的基本概念最優(yōu)負(fù)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的比耗量。耗量特性曲線切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比耗量。E(F、W)PGE = f (PG)tgtg最優(yōu)負(fù)荷分配的基本概念最優(yōu)負(fù)荷分配的基本概念目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)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(dòng)變量為擾動(dòng)變量 最優(yōu)負(fù)荷分配的目標(biāo)函數(shù)與約束條件最優(yōu)負(fù)荷分配的目標(biāo)函數(shù)與約束條件有功最優(yōu)分配的目標(biāo)函數(shù)是使全系統(tǒng)每小時(shí)的總能有功最優(yōu)分配的目標(biāo)函

15、數(shù)是使全系統(tǒng)每小時(shí)的總能源消耗或燃料費(fèi)用為最小源消耗或燃料費(fèi)用為最小。對(duì)于純火電系統(tǒng)，對(duì)于純火電系統(tǒng)， 發(fā)電廠的燃料費(fèi)用主要與發(fā)電機(jī)發(fā)電廠的燃料費(fèi)用主要與發(fā)電機(jī)輸出的有功功率有關(guān)，與輸出的無(wú)功功率及電壓等輸出的有功功率有關(guān)，與輸出的無(wú)功功率及電壓等運(yùn)行參數(shù)關(guān)系較小運(yùn)行參數(shù)關(guān)系較小 。這種反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)電設(shè)備。這種反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)電設(shè)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(shí)小時(shí) GiiiPff 最優(yōu)負(fù)荷分配的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)負(fù)荷分配的目標(biāo)函數(shù)上述函數(shù)可用試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)最小二乘法擬合上

16、述函數(shù)可用試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)最小二乘法擬合而成，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，階數(shù)為而成，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，階數(shù)為2比較合適，比較合適，即即總的目標(biāo)函數(shù)為：總的目標(biāo)函數(shù)為： iGiiGiiiaPaPaf0122 GSiiGiiGiitiaPaPaFf0122cosmin最優(yōu)負(fù)荷分配的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)負(fù)荷分配的目標(biāo)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(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)：對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)：對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)：對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)：若不計(jì)網(wǎng)損：若不計(jì)網(wǎng)損：0sincos1ijijijijnjjiLiGiBGUUPP011PPPniLiniGi011niLiniGiPP最優(yōu)負(fù)荷分配的約束條件最優(yōu)負(fù)荷分配的約束條件（2）各

17、發(fā)電機(jī)出力不等約束條件為）各發(fā)電機(jī)出力不等約束條件為（3）系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓不等約束條件為）系統(tǒng)各點(diǎn)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(fù)荷分配的約束條件最優(yōu)負(fù)荷分配的約束條件 一般用拉格朗日乘數(shù)法。用兩個(gè)發(fā)電廠之間的經(jīng)濟(jì)調(diào)度來(lái)說(shuō)明，問(wèn)題略去網(wǎng)絡(luò)損耗。建立數(shù)學(xué)模型。 max22min2max11min1max22min2max11min1max22min2max11min12121210122cos,0minUUU

18、UUUQQQQQQPPPPPPPPaPaPaFfGGGGGGGGGGGGiLiiGiiiGiiGiit三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則根據(jù)給定的目標(biāo)函數(shù)和等式約束條件建立一個(gè)新的、不受約束的目標(biāo)函數(shù)拉格朗日函數(shù)。對(duì)拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到最小值時(shí)應(yīng)有的三個(gè)條件：拉格朗日乘子21212211*LLGGGGPPPPPFPFC212121222111,00LLGGGGGGGGPPPPPPfdPPdFdPPdF三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則求解（1）得到： 這就是著名的等耗量微增率準(zhǔn)則等耗量微增率準(zhǔn)則，表示為使總耗量最小，應(yīng)按相等

19、的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。21三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則對(duì)不等式約束進(jìn)行處理v對(duì)于有功功率限制，當(dāng)計(jì)算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設(shè)備越限，則該發(fā)電設(shè)備取其限制，不參加最優(yōu)分配計(jì)算，而其他發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。v無(wú)功功率和電壓限制和有功功率負(fù)荷的分配沒(méi)有直接關(guān)系，可暫時(shí)不計(jì)，當(dāng)有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配完成后計(jì)算潮流分布在考慮。三、三、最優(yōu)分配最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則推廣到多臺(tái)發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠，有推廣到多臺(tái)發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠，有即即等耗量微增率準(zhǔn)則等耗量微增率準(zhǔn)則：各機(jī)組以相等的耗量微增各機(jī)組以相等的耗量微增率運(yùn)行并滿

20、足功率平衡約束時(shí)，系統(tǒng)的總耗量率運(yùn)行并滿足功率平衡約束時(shí)，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(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則負(fù)荷時(shí)等耗量微增率準(zhǔn)則設(shè)耗量微增率的初值 ；求與 對(duì)應(yīng)的各發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)功率 ；校驗(yàn)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(jì)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(jì)調(diào)度問(wèn)題用迭代法求解電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題算例算例1：例：例52

21、同一發(fā)電廠內(nèi)兩套發(fā)電設(shè)備共同供電，它們的同一發(fā)電廠內(nèi)兩套發(fā)電設(shè)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(fù)荷的最優(yōu)分配方案和兩套設(shè)備的綜試求負(fù)荷的最優(yōu)分配方案和兩套設(shè)備的綜合耗量微增率曲線；合耗量微增率曲線；設(shè)兩套設(shè)備平均分配負(fù)荷，試求負(fù)荷為設(shè)兩套設(shè)備平均分配負(fù)荷，試求負(fù)荷

22、為100MW時(shí)，每小時(shí)多消耗的燃料。時(shí)，每小時(shí)多消耗的燃料。解：（1）由耗量特性得兩套發(fā)電設(shè)備的耗量微增率分別為負(fù)荷PL為40MW時(shí)，兩套設(shè)備都按下限發(fā)電，各承擔(dān)20MW，相應(yīng)的耗量微增率為因此，負(fù)荷增加時(shí)，發(fā)電設(shè)備2應(yīng)首先增加負(fù)荷，而發(fā)電設(shè)備1則仍按下限發(fā)電。這時(shí)，兩套設(shè)備的綜合微增率應(yīng)取決于發(fā)電設(shè)備2。例如，負(fù)荷為50MW時(shí)，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(fù)荷增加，

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

24、電設(shè)備2承擔(dān)，兩套設(shè)備的綜合耗量微增率也就應(yīng)取決于發(fā)電設(shè)備2。由表52可作負(fù)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(shí)，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(shí)，PG1=50MW、PG2=50MW，總耗量為二者相差0.07t/h。雖然每小時(shí)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(gè)火電廠的耗量特性分別為：已知三個(gè)火電廠的耗量特性分別為：不計(jì)網(wǎng)損時(shí)，求：不計(jì)網(wǎng)損時(shí)，求：當(dāng)總負(fù)荷為

26、當(dāng)總負(fù)荷為700MW時(shí)各個(gè)發(fā)電時(shí)各個(gè)發(fā)電廠間有功負(fù)荷的最優(yōu)分配；廠間有功負(fù)荷的最優(yōu)分配；若三個(gè)火電廠所用燃若三個(gè)火電廠所用燃料價(jià)格分別為料價(jià)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(fù)荷負(fù)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(yàn)有功功率不等約束校驗(yàn)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(jì)算，再重新計(jì)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(jià)格與耗量特性相乘就得到電能的費(fèi)用）燃料價(jià)格與耗量特性相乘就得到電能的費(fèi)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(fèi)用特性為得到費(fèi)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(wèn)題。其目標(biāo)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：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)水力發(fā)電設(shè)備的水量消耗。另外還有所不同的是須各時(shí)段聯(lián)立求解。KdtPwGjj0四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣應(yīng)用四、等耗量微增率準(zhǔn)則的推

30、廣應(yīng)用niiGiiGiiaPaPaF10122min011niLiniGiPPniPPPGiGiGi, 2, 1,maxminKdtPwGjj0itkkkHikiKtPw1tkkniikGiikGiitaPaPaF110122mintkPPnikLinikGi, 1, 011tkniPPPGikGiGi, 1, 1,maxmin數(shù)學(xué)模型的變化數(shù)學(xué)模型的變化拉格朗日函數(shù)對(duì)拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到極值條件：tkHiitkkkHikiikniLiniGikktkTikTiKtPWtPPtPFC11111*)(0000111itkkkHikinikLinikGikkHikHikiikkGikGikiKt

31、PwPPdPPdFdPPdF水火電的最優(yōu)負(fù)荷分配問(wèn)題水火電的最優(yōu)負(fù)荷分配問(wèn)題求解極值條件，得到：即： 實(shí)際可看作是一個(gè)換算系數(shù)，也稱為水價(jià)系數(shù)。在枯水季節(jié)，水電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)， 比較小，比較大；在洪水季節(jié)，水電廠承擔(dān)基荷任務(wù)， 比較大，比較小。HnnHmmTmT111iii), 2 , 1(111111tkdPPdFdPPdFdPPdFdPPdFkkHnkHnknnkHmkHmkmmkTmkTmkmkTkTik水火電的最優(yōu)負(fù)荷分配問(wèn)題水火電的最優(yōu)負(fù)荷分配問(wèn)題根據(jù)給定的可消耗水量K2，設(shè)換算系數(shù)的初值 ；求與 相對(duì)應(yīng)的，各個(gè)不同時(shí)刻的有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配方案；計(jì)算與這最優(yōu)分配方案對(duì)應(yīng)的消耗水量

32、；校驗(yàn)求得的 是否與給定的K2 相等；當(dāng) 時(shí)，取 ；當(dāng) ，取 。自第二步開始重復(fù)計(jì)算；繼續(xù)計(jì)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(xué)模型數(shù)學(xué)模型miGiiPF1min0s.t.11PPPmiLimiGi)(111PPPPFLmiLimiGimiGii五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正取取拉格朗日函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，列出極值條件拉格朗日函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，列出極值條件01GiGiiPPPF，m，iPPPFGiGii21,11仍符合仍符合等微增率準(zhǔn)則等微增率準(zhǔn)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(luò)損耗的修正網(wǎng)絡(luò)損耗的修正網(wǎng)損微增率的計(jì)算網(wǎng)損微增率的計(jì)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(luò)損耗的修正網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，頻率是電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接影響著負(fù)荷的正常運(yùn)行。負(fù)荷要求頻率直接影響著負(fù)荷的正常運(yùn)行。負(fù)荷要求頻率的偏差一般應(yīng)控制在（的偏差一般應(yīng)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(fù)荷的有功功率與頻率一般而言，系統(tǒng)綜合

34、負(fù)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(duì)用戶的影響對(duì)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(duì)發(fā)電廠的影響對(duì)發(fā)電廠的影響汽輪機(jī)葉片諧振汽輪機(jī)葉片諧振輔機(jī)功能下降輔機(jī)功能下降 對(duì)系統(tǒng)的影響對(duì)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(jī)解列發(fā)電機(jī)解列關(guān)鍵在于利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機(jī)或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，使其開度增大，增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。 P202204二、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性二、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特

35、性概念概念l發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率：發(fā)電機(jī)組原動(dòng)：發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)或電源頻率特性的斜率。機(jī)或電源頻率特性的斜率。 標(biāo)志著隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減標(biāo)志著隨頻率的升降發(fā)電機(jī)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(shí)，增加時(shí)，f 下降；下降；PG 減小時(shí)，減小時(shí)，f 上升。上升。 發(fā)電機(jī)具有負(fù)的調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)具有負(fù)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(jī)的調(diào)差系數(shù)：?jiǎn)挝徽{(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。 發(fā)電機(jī)

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(lái)說(shuō)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機(jī)組 =35或 =33.320水輪發(fā)電機(jī)組 =24或 =5025%*GK%*GK頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率：綜合負(fù)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(yīng)正的調(diào)節(jié)效應(yīng)： 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(shí)，負(fù)荷取用的有功功率增加；

37、頻率升高時(shí)，負(fù)荷取用的有功功率增加；頻率降低時(shí)，負(fù)荷取用的有功功率減小頻率降低時(shí)，負(fù)荷取用的有功功率減小。fNPLPLf綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性綜合負(fù)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(jiǎn)述：由于負(fù)荷突增，發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng)而使機(jī)組減速，系統(tǒng)頻率下降，同時(shí)，發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減的振蕩過(guò)程，達(dá)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(xué)表達(dá)式：KS：稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位Mw/Hz。表示原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)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(yùn)行的穩(wěn)定，不能采用過(guò)大的單位調(diào)節(jié)功率；對(duì)于滿載機(jī)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(duì)于系統(tǒng)有若干臺(tái)機(jī)參加一次調(diào)頻： 具有一次調(diào)頻的各機(jī)組間負(fù)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(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大（0.5%