第五章 电力系统经济运行

1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率15.4电力系统经济运行一、电力网中的能量损耗二、火电厂间有功功率负荷的经济分配1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率2;经济运行的基本任务5.4电力系统经济运行——在保证整个系统安全可靠和电能质量符合标准的前提下，尽可能提高电能生产和输送的效率，降低供电的燃料消耗或供电成本。;主要内容¾电力网中的能量损耗和计算方法；¾降低网损的技术措施；¾发电厂间有功负荷的经济分配。1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率3;供电量（一）电力网的能量损耗率——在给定的时间内，系统中所有发电厂的总发电量同厂用电量之差。;电力网的损耗电量——所有送电、变电和配电环节所损耗的电量。100=×电力网损耗电量电力网损耗率％供电量一、电力网中的能量损耗1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率4（1）电力网的损耗率简称网损率或线损率（2）电力网功率损耗或能量损耗的组成¾变动损耗（计算比较困难）¾固定损耗（计算比较简单）说明（一）电力网的能量损耗率1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率5（二）能量损耗的计算方法（1）最大负荷损耗时间法（2）等值功率法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率6（1）最大负荷损耗时间法.UAcosPϕR图5-47向一个集中负荷供电的线路23200d10dTTllSAPtRtU−Δ=Δ=×∫∫1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率7;最大负荷损耗时间τ22876033max22010d10SSARtRUUτ−−Δ=×=×∫——如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在τ小时内的能量损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗，即（1）最大负荷损耗时间法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率8假定电压恒定，则有8760202maxdStSτ=∫¾τ与用视在功率表示的负荷曲线有关；¾对于给定的功率因数，τ同Tmax之间存在一定关系，其关系如表5-10所示。（1）最大负荷损耗时间法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率9τ与Tmax关系表1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率10;τ法的应用cA,cosccSϕ1S1ra2S2rb3S3r,cosbbSϕ,cosaaSϕ图5-48接有三个负荷的线路在负荷曲线未知的情况下，可根据最大负荷利用小时数和功率因数，查上表获取τ值，用以计算全年的电能损耗。（1）最大负荷损耗时间法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率11图示线路的总电能损耗等于各段线路电能损耗之和，即222312112233abCSSSARRRUUUτττ⎛⎞⎛⎞⎛⎞Δ=++⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠先算出各线段的Tmax和，然后查表确定τ值。cosϕcA,cosccSϕ1S1ra2S2rb3S3r,cosbbSϕ,cosaaSϕ（1）最大负荷损耗时间法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率121coscoscoscosaabbccabcSSSSSSϕϕϕϕ++=++3coscoscϕϕ=maxmaxmaxmax1aabbccabcPTPTPTTPPP++=++maxmaxmax2bbccbcPTPTTPP+=+max3maxcTT=2coscoscosbbccbcSSSSϕϕϕ+=+cA,cosccSϕ1S1ra2S2rb3S3r,cosbbSϕ,cosaaSϕ（1）最大负荷损耗时间法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率13说明①准确度不高；②不能对误差作出有根据的分析；③电力网规划设计中的计算；④不宜计算已运行电网的能量损耗。（1）最大负荷损耗时间法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率14仍以前述的简单网络为例可得2323eq022eqeq32310d31010TAIRtIRTPQRTU−−−Δ=×=×+=×∫其中2eq01dTIItT=∫当电网的电压恒定不变时，Peq和Qeq也有与相似的表达式，即（2）等值功率法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率152eq01dTPPtT=∫2eq01dTQQtT=∫（2）等值功率法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率16电流、有功功率和无功功率的等效值也可以通过各自的平均值表示eqaveqaveqavIGIPKPQLQ⎫=⎪=⎬⎪=⎭（2）等值功率法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率17引入平均负荷后，能量损耗为()22322223avavav231010RTAGIRTKPLQU−−Δ=×=+×平均功率可由给定运行时间T内的有功电量和无功电量求得，即pavQavAPTAQT==（2）等值功率法1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率18形状系数K的取值范围是αα211+≤≤K取形状系数平均值的平方等于其上下限平方的平均值()22av1128Kαα+=+（2）等值功率法最小负荷率1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率19说明①当α＞0.4时，其最大可能的相对误差不会超过10%；②当α＜0.4时，可曲线分段，只要每一段α都大于0.4，就能保证最大误差在10%以内；③对于无功负荷曲线的形状系数L也可以作类似的分析。（2）等值功率法()22322223avavav231010RTAGIRTKPLQU−−Δ=×=+×1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率20④原理易懂，方法简单，⑤能对误差作有根据的分析和估计；⑥要求的原始数据也不多⑦能够推广应用于任意复杂网络的电能损耗计算。说明（2）等值功率法()22322223avavav231010RTAGIRTKPLQU−−Δ=×=+×1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率21（1）提高功率因数，减少网络中无功功率的传送222coslPPRUϕΔ=（三）降低网损的常用技术措施对于简单电力网络，其线路的有功功率损耗可由下式计算1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率22功率因数提高时，线路中的功率损耗可降低的百分数为()212cos%1100coslPϕϕ⎡⎤⎛⎞⎢⎥Δ=−×⎜⎟⎢⎥⎝⎠⎣⎦当功率因数由0.7提高到0.9时，线路中的功率损耗可减少39.5%（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率23;提高功率因数的主要措施①合理选择异步电动机的容量②采用并联无功补偿装置（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率24⑵合理组织或调整电力网的运行方式①合理确定电力网的运行电压水平¾35kV及以上的输电网，适当提高运行电压可以降低网损；¾6～10kV的农村配电网，应适当降低运行电压以降低网损；前提：保证电压质量,不能影响电力网安全运行（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率25②变压器的经济运行()20sTNnSPnPnPnS⎛⎞Δ=Δ+Δ⎜⎟⎝⎠n台相同变压器并联运行的总功率损耗为（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率26n-1台并联运行时的总功率损耗为()()()()20ST1N111nSPnPnPnS−⎛⎞Δ=−Δ+−Δ⎜⎟⎜⎟−⎝⎠令二者相等可得变电所的临界负荷功率为()0crNS1PSSnnPΔ=−Δ（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率27说明¾当负荷功率大于临界负荷功率时，宜投入n台变压器并联运行；否则，宜投入n-1台变压器并联运行；¾对一昼夜内多次大幅度变化的负荷，变压器宜完全按照上述方式运行；¾当变电所只有两台变压器并联运行时，其经运行应服从供电的可靠性（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率28⑶闭式网的经济功率分布Abc.bS.cS.3S.1S.2S1Z2Z3Z图5-49简单闭式网的功率分布简单环网如下图所示：（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率29自然功率分布为2231123cbSZSZZSZZZ∗∗∗∗∗∗⎛⎞++⎜⎟⎝⎠=++1132123bcSZSZZSZZZ∗∗∗∗∗∗⎛⎞++⎜⎟⎝⎠=++Abc.bS.cS.3S.1S.2S1Z2Z3Z（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率30网络的功率损耗为()()()()222222222333121122123123222222222111111123222lbcbcbbSPQSSPQPQPRRRRRRUUUUUUPPPQQQPPQQPQRRRUUU+++⎛⎞⎛⎞⎛⎞Δ=++=++⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠+−++−−+−+=++分别对Pl和Ql取偏导数，并令其等于零，得到()()2321ec1232321ec123bcbcPRRPRPRRRQRRQRQRRR++⎫=⎪++⎪⎬++⎪=⎪++⎭（三）降低网损的常用技术措施1电力系统的潮流计算3电力系统的电压与无功功率4电力系统经济运行电气工程基础（上册）主讲教师：徐箭2电力系统的频率与有功功率31¾闭式网中的功率按电阻成反比分布时，其功率损耗为最小，称这种功率分布为经济分布¾使非均一网络的功率分布接近于经济分布的措施：•对环网中比值R/X特别小