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電力系統的根本任務是在保證電能質量符合標準的前提下，能夠持續的為用戶供給所需的電能，并使系統可 靠、穩定和經濟地運行。衡量經濟性運行的指標是比耗量和線損率。比耗量指生產單位電能所需消耗的一次能源，例如火電廠以克/千瓦·小時表示的煤耗率。線損率或網損率如前所述，就整個系統而言，是指系統中損耗的電能占電源發出電能的百分數。這些技術經濟指標的優劣與系統中有功、無功功率的分配以及頻率、電壓的調整有關。 1、有功功率平衡與備用容量 電力系統中的功率平衡是指在一定頻率下的平衡，有功功率電源是集中在各類發電廠中的發電機，電源發出的有功功率必須大于系統負荷的有功功率。系統電源容量大于發電負荷的部分稱為系統的備用容量。從備用容量所處的狀態可劃分為熱備用和冷備用。熱備用是運行中的發電設備可能發出的最大功率與系統發電負荷之差，亦稱旋轉備用。冷備用則指未運行的設備可能發出的最大功率。負荷備用必須取熱備用形式，事故備用中的部分容量取熱備用形式，部分容量取冷備用形式。 有功功率平衡是指運行中，所有發電廠發出的有功功率的總和  ，在任何時候都等于該系統的總負荷 。 包括所有用戶的有功功率負荷 ，網絡的總有功功率損耗 ，即  （1） 在一般情況下，網絡總損耗約為系統負荷的6-10%，對于廠用電，水電廠的廠用電相當小，僅為電廠最大負荷的0.1-1%，火電廠稍大，約為5-8%。為了保證系統的安全、優質、經濟地運行，系統還應具有一定的備用容量，只在具備系統備用容量的情況下，才有可能進行系統的頻率調整與廠間負荷的最優分配。為了保證供電可靠性及電能質量合格，系統電源容量大于發電負荷的部分稱系統的備用容量，即 備用容量＝系統可用電源容量－發電負荷 系統備用容量按存在形式可分： (1)熱備用，指運轉中的發電設備可能發的最大功率與系統發電負荷之差，因而也稱運轉備用或旋轉備用。 (2)冷備用，指未運轉的發電設備可能發的最大功率。檢修中的發電設備不屬于冷備用，它們不能聽命于隨時調用。 從保證供電可靠性及電能質量角度，熱備用愈多愈好。因發電設備從“冷備用”至投入系統、只發出額定功率所需的時間短則幾分鐘（水電廠）長則十余小時（火電廠）。而就保證重要負荷供電而言，時間應盡量縮短，但從保證系統經濟性的角度，熱備用又不宜過多。 系統備用容量按作用可分： (1)負荷備用：指調整系統中短時負荷波動并擔負計劃外的負荷增加而設置的備用，滿足負荷波動、計劃外的負荷增量。負荷備用容量的大小應根據系統負荷的大小、運行經驗并考慮系統中各類用電的比重確定。一般為最大負荷的2-5%，大系統采用較小數值，小系統采用較大數值。 (2)事故備用：指電力用戶在發電設備發生偶然性事故時不受嚴重影響，維持系統正常供電所需的備用。是保證發電機因故退出運行能頂上的容量，大小應根據系統容量、發電機臺數、單位機組容量、機組的事故概率、系統的可靠性指標確定，一般約為最大負荷的5-10%， 但不得低于系統中最大機組的容量。 (3)檢修備用：是指系統中的發電設備能定期檢修而設置的備用，它和系統負荷大小關系不密切，只和負荷性質、發電機臺數、檢修時間的長短、設備的新舊程度等有關。發電機運轉一段時間后必須進行檢修，檢修分大修和小修，大修一般安排在系統負荷的季節性低落期間，小修一般安排在節假日進行。在這期間內，如不能完全安排所有機組的大小修時，才設置所需的檢修備用容量。 (4)國民經濟備用：是為了滿足工農業超計劃增長而設置的備用。 綜上所述，負荷備用、事故備用、檢修備用、國名經濟備用歸納起來仍是以熱備用和冷備用形式存在于系統中，熱備用中至少應包括全部負荷備用和一部分事故備用，而將部分事故備用處于停機狀態，一般檢修備用、國民經濟備用及部分事故備用采用冷備用狀態。 2、有功功率電源 發電機是電力系統中唯一的有功功率電源，發電機安裝在發電廠內。根據發電廠所用一次能源的不同，可將發電廠分為火力發電廠，水力發電廠、核能發電廠等三大類。 火力發電廠是電力系統有功功率電源的一個重要組成部分，在世界上大部分國家，包括我國在內，火力發電廠裝機容量占總裝機容量的一半以上，因而在系統中具有重要地位�；鹆Πl電廠還可以進一步分類。按其燃料，可分為燃油火力發電廠、燃氣（天然氣）火力發電廠、燃煤火力發電廠；按蒸汽參數，可分為低溫低壓（蒸汽溫度450°C，壓力35大氣壓），中溫中壓（500-520°C，100大氣壓），高溫高壓（550°C，180大氣壓），以及超臨界機組（575°C，200大氣壓）。一般來講，運行效率與蒸汽參數有關，高溫高壓熱電廠運行效率大于中溫中壓熱電廠。 火力發電廠的運行特點： (1)火電廠運行時要消耗大量的燃料，需要支付燃料費用，但運行不受自然條件影響�；痣姀S的鍋爐和汽輪機都受最小技術負荷的限制，可調范圍小。 (2)火電廠機組的投入、退出或承擔急劇變動的負荷時，既額外耗費能量，又花費時間，且易損壞設備。 (3)帶有熱負荷的火電廠稱為熱電廠，如圖所示，熱負荷輸出功率是強迫功率，通過熱力網向附近工業區和居民住宅供熱，它采用抽汽供熱，其總效率要高于一般的凝汽式火電廠。  圖1熱電廠承擔熱負荷 水力發電廠是電力系統中又一中重要的有功功率電源，我國是水力資源十分豐富的國家，有效地開發和合理利用水資源對我國經濟建設具有重要意義。建國60年來，我國一直十分重視水電發展。1949年全國水電裝機只有16.3萬千瓦，2008年全國水電裝機容量達到1.73億千瓦，年發電量已達5655.5億千瓦時。 根據水力資源的不同，水力發電廠可分為多年調節庫容水力發電廠、日調節庫容水力發電廠、徑流式水力發電廠、抽水蓄能水力發電廠等。 水電廠的運行特點： (1)水廠不需要支付燃料費用，且水能是可以再生的資源。 (2)受水庫容量限制，水電廠的水輪機沒有嚴格的最小技術負荷要求，發電機出力的調整范圍較寬。 (3)可調范圍大。水電廠機組的投入、退出或承擔急劇變動的負荷時，所需時間短，不增加能耗，操作簡單，無需額外的耗費。有強迫功率，視不同水電廠而定，一般可充當調峰機組，如圖2所示，由圖可見，抽水蓄能發電廠減小了系統符合的峰谷差。 (4)水力樞紐往往兼有防洪、發電、航運、灌溉、養殖、供水和旅游等多方面的效益。  圖2抽水蓄能水電廠承擔的調峰作用 核能發電廠利用原子能裂變反應所釋放的能量進行發電。雖然核能發電廠的一次性投資大，但一旦建成投產，其運行費用要較火電廠低得多，因而在系統日常運行中應可能利用它的容量。 核電站的運行特點： (1)核電廠一次性投資大，運行費用低。 (2)核電廠的反應堆和汽輪機投入、退出或承擔急劇變動負荷時，需耗費能量，花費時間，且設備易損壞。 (3)一般承擔基荷。 目前，由于可再生能源的大力發展，在世界上已分布了十大可再生能源工程，分別在美國、中國、英國和法國等地，主要包括水電站、風電場、潮汐能電站、太陽能熱電廠、生物能電廠、波浪能電廠等。在我國很多地區開始建設風力發電場，風力發電場是將風能轉換為機械能，再將機械能轉換為電能的發電方式。風力發電利用的是自然能源。風力發電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，風力發電正在世界上形成一股熱潮。 3、各類發電廠（機組）的合理組合 有功功率電源的最優組合是指各發電廠（機組）在承擔系統負荷時的合理組合。電力系統的負荷變動用負荷曲線表示，典型的日負荷曲線如圖3所示。它是調度運行的重要依據，電力調度部門根據負荷曲線的變化將發電任務分配給各個發電廠。日負荷曲線的最低點以下部分稱為基荷，基荷與最大負荷之間的部分稱為峰荷�；稍�24小時之內是不變的，而峰荷是實時變化的。根據經濟運行的目的，按各類發電廠的特點，可以將基荷和峰荷分別分配給各類發電廠，如圖4所示，基荷由具有強迫功率、不可調功率或高效率的熱力發電廠、火力發電廠、核能發電廠或徑流式水力發電廠負擔，而峰荷則由有調節水庫的水力發電廠、燃氣輪機發電廠、中溫中壓火力發電廠等負擔。 電力系統中的有功功率時刻發生變化，實際上是不規則的負荷變動曲線，如圖5所示。一般將系統實際的負荷看作由三種具有不同變化規律的變動負荷組成:第一種變動幅度很�。�0.1%～0.5%），周期又很短（一般10s以內），這種負荷變動有很大的偶然性。第二種變動幅度較大（0.5%～1.5%），周期也較長（一般10s～3min），屬于這種的主要有電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動；第三種變動幅度最大，周期也最長的可預測負荷，這一種是由于生產、生活、氣象等變化引起的負荷變動。第一、二種負荷變動不易預計，要通過裝設在原動機上的調速器對發電機輸出功率進行調解。第三種負荷可以通過參考長期積累的實測數據，根據用電量大戶申報的近日預計負荷來預測，提前編制預測的有功功率日負荷曲線，按最優分配的原則，做出各發電廠的日發電曲線，各發電廠則按此曲線調節發電功率。  圖3日負荷曲線中基荷和峰荷  圖4日負荷曲線上各發電廠分擔的負荷  圖5有功負荷的變化 1-第一種負荷變動，2-第二種負荷變動，3-第三種負荷變動，4-實際不規則的負荷變動 |
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GMT+8, 2022-1-12 18:35
