電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行演示文稿第1頁，共48頁。優(yōu)選電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行第2頁，共48頁。電力系統(tǒng)常用負荷曲線的意義；等微增率準(zhǔn)則；最大負荷損耗時間法計算電力網(wǎng)的電能損耗；常用的降低網(wǎng)損措施。本章提示第3頁，共48頁。6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線6.1.1負荷分類6.1.2負荷曲線第4頁，共48頁。

電力系統(tǒng)的負荷是指電力系統(tǒng)所有用電設(shè)備消耗功率的總和(電力系統(tǒng)的綜合用電負荷)。負荷定義6.1.1負荷分類負荷分類負荷按物理性能劃分有功負荷無功負荷6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第5頁，共48頁。

綜合用電負荷：指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、市政生活等各方面消耗的功率之和。負荷按電能可分為:

供電負荷：電力系統(tǒng)的綜合用電負荷加上網(wǎng)損，即發(fā)電廠供出的負荷，稱為電力系統(tǒng)的供電負荷。

發(fā)電負荷：供電負荷再加上發(fā)電廠廠用電就是發(fā)電機應(yīng)發(fā)出的功率，稱為發(fā)電負荷。6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第6頁，共48頁。負荷曲線：

表示電力系統(tǒng)的負荷隨時間變化的規(guī)律的曲線。負荷曲線的分類：

按負荷種類分為有功功率負荷和無功功率負荷曲線；

按描述的負荷范圍可分為用戶的負荷、地區(qū)的負荷以及電力系統(tǒng)的負荷曲線。6.1.2負荷曲線

按時間長短可分為日負荷和年負荷曲線；6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第7頁，共48頁。有功日負荷曲線

表明電力負荷在一天24小時內(nèi)隨時間的變化情況有功日負荷曲線

階梯形有功日負荷曲線

是安排日發(fā)電計劃，確定各發(fā)電廠任務(wù),確定系統(tǒng)運行方式等的重要依據(jù)。第8頁，共48頁。有功日負荷曲線

日負荷曲線的最大值稱為日最大負荷（峰荷）最小值稱為日最小負荷（谷荷）日平均負荷為負荷率反映負荷曲線的起伏情況：負荷率小表明負荷曲線起伏大，發(fā)電機的利用率較差日負荷曲線下的面積就是負荷一天所消耗的電能。即：6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第9頁，共48頁。

把一年內(nèi)每月（或每日）的最大負荷抽取出來繪成曲線，稱為年最大負荷曲線有功年最大負荷曲線圖6.3有功年最大負荷曲線

這條曲線主要用來安排發(fā)電設(shè)備的檢修計劃，同時也為制訂發(fā)電機組或發(fā)電廠的擴建計劃提供依據(jù)。6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第10頁，共48頁。年持續(xù)負荷曲線按一年中系統(tǒng)負荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序而繪制的。

年持續(xù)負荷曲線包圍的面積，即為負荷全年的耗電量，為：6.1.2負荷曲線

圖6.4年持續(xù)負荷曲線

第11頁，共48頁。

如果負荷始終等于最大值，經(jīng)過小時后所消耗的電能恰好等于全年的實際耗電量，則稱為最大負荷使用時間，也叫最大負荷利用小時數(shù)。年持續(xù)負荷曲線

不同性質(zhì)的用戶、不同的生產(chǎn)班次，值不同，根據(jù)電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗，各類負荷的的數(shù)值有一個大致的范圍，如表所示。6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第12頁，共48頁。負荷類型照明及生活用電2000～3000一班制企業(yè)1500～2200二班制企業(yè)3000～4500三班制企業(yè)6000～7000農(nóng)業(yè)用電1000～1500各類用戶的最大負荷利用小時數(shù)

6.1電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線第13頁，共48頁。6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配6.2.1發(fā)電機組的耗量特性6.2.2等微增率準(zhǔn)則6.2.3火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配6.2.4計及網(wǎng)損時水、火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配第14頁，共48頁。

發(fā)電機組在單位時間內(nèi)，消耗的能源與發(fā)出的有功功率的關(guān)系稱為機組的耗量特性，耗量特性常以曲線表示。

火電機組的耗量特性

水電機組的耗量特性6.2.1發(fā)電機組的耗量特性6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第15頁，共48頁?；痣姍C組的耗量特性耗量微增率曲線耗量特性曲線上某點的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)之比，即輸入與輸出之比稱為比耗量。耗量特性曲線上某點切線的斜率稱為該點的耗量微增率6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第16頁，共48頁。6.2.2等微增率準(zhǔn)則兩臺機組為例目標(biāo)函數(shù)有功負荷最優(yōu)分配的目的：在供應(yīng)同樣大小負荷有功功率的前提下，單位時間內(nèi)消耗的能源最少。目標(biāo)函數(shù)就是總耗量最少等式約束條件6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第17頁，共48頁。用拉格朗日乘數(shù)法求解建立拉格朗日函數(shù)極值條件等微增率準(zhǔn)則6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第18頁，共48頁。6.2.3火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配不計網(wǎng)損多個火電廠之間有功功率負荷經(jīng)濟分配的等微增率準(zhǔn)則不等式約束條件有功功率值越限時，按其限值（上限或下限）分配負荷，剩余功率在其他機組間重新按等微增率準(zhǔn)則分配第19頁，共48頁。計及網(wǎng)損等式約束條件拉格朗日函數(shù)極值條件6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第20頁，共48頁。計及網(wǎng)損網(wǎng)損微增率網(wǎng)損修正系數(shù)6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第21頁，共48頁。不計網(wǎng)損首先按多個火電廠間有功功率負荷經(jīng)濟分配的等微增率準(zhǔn)則進行分配。然后再按下邊的不等式約束條件進行校驗，即：對于有功功率值越限的發(fā)電廠，可按其限值（上限或下限）分配負荷，然后再對其余的發(fā)電廠分配剩下的負荷功率。6.2.3火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第22頁，共48頁。計及網(wǎng)損按計及有功功率網(wǎng)損時的等微增率準(zhǔn)則進行分配。式中，——稱為網(wǎng)損修正系數(shù)，

——稱為網(wǎng)損微增率。6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第23頁，共48頁。

例6.1：同一發(fā)電廠內(nèi)兩套發(fā)電設(shè)備共同供電，它們的耗量特性及有功功率上下限分別為

F1＝2.5＋0.25PG1＋0.0014PG12（T/h）

F2＝5.0＋0.18PG2＋0.0018PG22（T/h）試求：當(dāng)時，負荷的最優(yōu)分配方案。6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第24頁，共48頁。計及網(wǎng)損時，水、火電廠有功功率負荷經(jīng)濟分配的條件，既協(xié)調(diào)方程式為:6.2.4計及網(wǎng)損時水、火電廠間有功功率負荷的經(jīng)濟分配6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第25頁，共48頁。例6.2系統(tǒng)中有水、火電廠各一個，并聯(lián)運行，火電廠的燃料消耗特性同水電廠的耗水量特性為

設(shè)水電廠給定的日用水量，系統(tǒng)的日負荷曲線為

0～8時負荷為450MW8～18時負荷為850MW18～24時負荷為450MW

求火電廠容量為800MW，水電廠容量為500WM時，在給定的日用水量條件下，水、火電廠的經(jīng)濟功率分配。（忽略網(wǎng)損）6.2電力系統(tǒng)有功功率負荷的經(jīng)濟分配第26頁，共48頁。6.3電力網(wǎng)中的電能損耗6.3.1電力網(wǎng)電能損耗和網(wǎng)損率6.3.2電力網(wǎng)中電能損耗的計算方法第27頁，共48頁。在給定的時間（日、月、季或年）內(nèi)，系統(tǒng)中所有發(fā)電廠的總發(fā)電量同廠用電量之差，稱為供電量。網(wǎng)損率是衡量電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的一項重要指標(biāo)。6.3.1電力網(wǎng)電能損耗和網(wǎng)損率

所有送電、變電和配電環(huán)節(jié)損耗的電量，稱為電力網(wǎng)的損耗電量。簡稱網(wǎng)損。

在同一時間內(nèi)，電力網(wǎng)損耗電量占供電量的百分比，稱為電力網(wǎng)的網(wǎng)損率，即第28頁，共48頁。

輸電線路和變壓器中的電能損耗可分為兩部分：變動的電能損耗：在元件電阻上產(chǎn)生的電能損耗，這部分損耗與通過元件的功率有關(guān)6.3.2電力網(wǎng)中電能損耗的計算方法固定的電能損耗：與施加于元件的電壓有關(guān)的變壓器鐵芯損耗和線路產(chǎn)生電暈消耗的電量，如忽略電壓變化對鐵芯損耗的影響，忽略電暈消耗的電量，這部分損耗可看作是固定的。變動的電能損耗的計算，通常有兩種常用的方法，即最大負荷損耗時間法和等值功率法。6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第29頁，共48頁。

最大負荷損耗時間法

一段時間t內(nèi)，線路電阻中的電能損耗為

線路向一個集中負荷供電.

式中，S的單位為KVA，U的單位為KV。若時間則為一天的電能損耗；若則為全年的電能損耗。6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第30頁，共48頁。最大功率損耗時間的意義

設(shè)如果面積與一矩形面積相等，并令矩形的高等于，則矩形的底用表示，電能損耗可表示為

最大負荷損耗時間法線路向一個集中負荷供電.6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第31頁，共48頁。

稱為最大負荷損耗時間，也叫最大功率損耗時間，其意義為：線路中輸送的功率一直為最大負荷功率，在小時內(nèi)的電能損耗恰等于線路全年的實際電能損耗。最大功率損耗時間的意義

最大負荷損耗時間法線路向一個集中負荷供電.6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第32頁，共48頁。

表6.2最大負荷利用小時與最大負荷損耗時間的關(guān)系

（h/年）0.80.850.90.951（h/年）2000250030003500400045005000550060006500700075008000150017002000235027503200360041004650525059506650740012001500180021502600300035004000460052005900600073501000125016002000240029003400395043005100580065507350800110014001800220027003200375043505000570065007300700950125010002000250030003600420048505600640072506.3電力網(wǎng)中的電能損耗第33頁，共48頁。

最大負荷損耗時間法線路上有幾個集中負荷時線路總的電能損耗等于各線段電能損耗之和，即圖6.10有3個集中負荷的供電網(wǎng)絡(luò)式中:

分別為線路各段的最大負荷功率；分別為各線段的最大負荷損耗時間。6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第34頁，共48頁。線路上有幾個集中負荷時

如果已知各點負荷的最大負荷利用小時數(shù)，各點最大負荷同時出現(xiàn)，則

最大負荷損耗時間法6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第35頁，共48頁。

說明：

輸電線路變動的電能損耗的計算，同樣適用于變壓器;

即變壓器的電能損耗為:

如果電網(wǎng)中接有n臺同容量的變壓器并聯(lián)運行時,則在一年中的電能損耗為最大負荷損耗時間法計算電能損耗,由于值的確定是近似的，準(zhǔn)確度低,一般用于電網(wǎng)的規(guī)劃階段。對于已運行電網(wǎng)的電能損耗計算,常采用等值功率法。6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第36頁，共48頁。6.3有一電力網(wǎng)負荷曲線如圖所示，已知，R=12，平均功率因數(shù),試用最大功率損耗時間法計算一年內(nèi)的電能損耗。例6.3的電力網(wǎng)負荷曲線6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第37頁，共48頁。

例6.4變電所低壓母線上的功率為40MW，

.試求線路及變壓器中全年的電能損耗。線路和變壓器的參數(shù)如下：線路（每回）：變壓器（每臺）：例6.4的輸電系統(tǒng)及其等值電路6.3電力網(wǎng)中的電能損耗第38頁，共48頁。6.4降低電力網(wǎng)電能損耗的措施6.4.1提高負荷的功率因數(shù)6.4.2提高電力網(wǎng)運行的電壓水平6.4.3

改變電力網(wǎng)的運行方式6.4.4對原有電網(wǎng)進行技術(shù)改造第39頁，共48頁。電力網(wǎng)的電能損耗不僅耗費一定的動力資源，而且占用部分發(fā)電設(shè)備容量。因此降低網(wǎng)損是電力企業(yè)提高經(jīng)濟效益的一項重要任務(wù)。6.4降低電力網(wǎng)電能損耗的措施第40頁，共48頁。電力系統(tǒng)的負荷中，異步電動機占相當(dāng)大的比重，它所需的無功功率與有功功率的關(guān)系為:

異步電動機所需的無功功率由兩部分組成:受載系數(shù)降低，使得功率因數(shù)降低。第一部分是建立磁場所需的空載無功功率，約為的60％～70％，與受載系數(shù)無關(guān)；第二部分為繞組漏抗中消耗的無功功率，與受載系數(shù)的平方成正比。6.4.1提高負荷的功率因數(shù)6.4降低電力網(wǎng)電能損耗的措施第41頁，共48頁。

提高負荷的功率因數(shù)的措施：

使異步電動機與所拖動的機械功率配套，避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象。同步電動機代替異步電動機，（因為同步電動機不僅可以不需要系統(tǒng)供給無功功率，還可以運行在過勵磁狀態(tài)向系統(tǒng)發(fā)出無功功率，從而提高負荷的功率因數(shù)）。6.4降低電力網(wǎng)電能損耗的措施第42頁，共48頁。電力網(wǎng)運行時，應(yīng)盡量提高運行電壓水平，以降低功率損耗和電能損耗。對于變壓器，提高電力網(wǎng)的運行電壓，變壓器繞組中的銅損減小，但是，鐵損就相應(yīng)地增加。對于變壓器的鐵損在網(wǎng)絡(luò)總損耗中所占比重小于50％的電力網(wǎng)，適當(dāng)提高電力網(wǎng)的運行電壓可以降低網(wǎng)損，對于變壓器鐵損所占比重大于50％的電力網(wǎng)，情況正好相反，此時宜適當(dāng)降低運行電壓，如6～10KV的農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)。

6.4.2提高電力網(wǎng)運