电力系统的经济负荷分配
电力负荷管理与调节
电力负荷管理与调节电力负荷管理与调节是电子与电气工程中至关重要的领域之一。
随着工业化和城市化的快速发展，电力负荷的需求也不断增长，如何高效地管理和调节电力负荷成为了保障电力供应稳定和提高能源利用效率的关键。
一、电力负荷管理的重要性电力负荷管理是指通过对电力系统的负荷进行监测、控制和优化，以实现电力供需平衡和提高电力系统的可靠性和经济性。
在现代社会中，电力已经成为人们生活和生产的基本需求，任何电力供应中断都可能给社会带来严重的影响。
因此，合理管理电力负荷，确保电力供应的稳定和可靠性，对于社会的正常运转至关重要。
二、电力负荷调节的原理与方法1. 负荷预测：负荷预测是电力负荷管理和调节的基础。
通过对历史负荷数据的分析和建模，可以预测未来一段时间内的负荷变化趋势，为电力系统的调度和运行提供依据。
2. 负荷平衡：负荷平衡是指在电力系统运行过程中，通过调整发电机组的出力和负荷的分配，使得供需平衡，保持电力系统的稳定运行。
常见的负荷平衡方法包括发电机组的调度控制、负荷侧的调节和市场机制的引入等。
3. 负荷优化：负荷优化是指在保证电力供应的前提下，通过合理调整负荷分配和负荷运行方式，以达到最佳的经济效益和能源利用效率。
负荷优化可以通过智能电网技术、能源管理系统和负荷侧响应等手段实现。
三、电力负荷管理与调节的挑战与前景电力负荷管理与调节面临着一系列的挑战。
首先，电力负荷的需求不断增长，特别是随着新能源的大规模接入和电动汽车的普及，电力系统的负荷管理和调节变得更加复杂。
其次，电力负荷的波动性和不确定性增加，需要更加精确的负荷预测和灵活的调节手段。
此外，电力负荷管理与调节还面临着技术和经济上的挑战，需要不断创新和改进。
然而，电力负荷管理与调节也带来了广阔的前景。
随着智能电网和新能源技术的发展，电力负荷管理与调节将更加智能化和自动化。
通过引入先进的信息技术和通信技术，可以实现对电力负荷的实时监测和控制，提高电力系统的灵活性和响应能力。
电力系统经济调度
电力系统经济调度电力系统经济调度是指通过合理组织和调度电力供应、输送和需求，实现电力系统运行的经济性最大化。
在电力系统中，经济调度起着至关重要的作用，能够有效优化电力资源配置，提高能源利用效率和供电质量，降低成本，促进电力产业的可持续发展。
一、电力系统经济调度的背景和意义电力系统经济调度的背景是由于能源资源的有限性和电力需求的增长，电力系统运营者需要做出科学的决策，使得系统的能源利用效率最大化。
经济调度能够根据电力市场需求和供应情况，合理调度发电企业的机组运行方式和输出功率，以及输电线路的运行方式和负荷分配，最大程度地满足用户需求，确保电力系统的稳定运行。
二、电力系统经济调度的原则1.供需平衡原则：经济调度应保证供给与需求之间的平衡，尽量减少缺电或超负荷等供电问题的发生。
2.最小总成本原则：经济调度应根据电力市场情况，选择成本最低的发电方式，尽量降低发电成本。
这一原则通常需要考虑燃料成本、设备启停成本、环境成本等因素。
3.运行的安全与可靠性原则：经济调度必须确保电力系统的运行安全和可靠性，防止事故的发生，保证电力的连续供应。
4.环境保护原则：经济调度需考虑环境保护要求，尽量减少排放和污染。
三、电力系统经济调度的主要内容及方法1.电力负荷预测与计划电力负荷预测是经济调度的基础，通过对电力负荷的准确预测，可以合理制定发电计划，确保供需平衡。
常用的负荷预测方法包括统计模型、时间序列模型和神经网络模型等。
2.机组组合调度机组组合调度是指确定不同类型的发电机组的运行方式和输出功率，以最小的成本满足电力负荷需求。
这一过程需要综合考虑机组的燃料成本、发电效率、启停成本等因素。
3.输电网调度输电网调度主要包括负荷分配、潮流计算和电压控制等内容。
负荷分配是指根据电力负荷的大小和分布，合理确定输电线路的负荷分担比例。
潮流计算是为了保证输电线路正常运行，通过计算电力系统各节点的功率分布和电压水平等参数，有效分配电力负荷。
(整理)电力系统机组最优负荷分配
第一章绪论第一节机组最优负荷分配研究背景及意义我国是一个人口大国，虽然物产丰富，但分布非常不均衡，人均资源十分短缺，加上长期以来在资源开发利用方面存在过度开发、破坏严重等问题，使国民经济在快速进步的同时对我们地球的环境造成了不可估量的损害。
伴随着“节能、减排、环保”的观念深入人心，我国可持续发展战略要求建立经济友好型，能源节约型社会。
因此可以看出节约能源是可持续发展战略的主要内容之一。
然而火力发电是一个化石能源消耗巨大的产业，到2050 年，我国的年耗煤量将达到2～2.5Gt。
而随着化石能源的逐渐枯竭以及化石能源所带来的环境问题，届时，煤炭资源很难满足整个社会的发展，这就要求电力系统在优化能源结构的同时，更要进一步节约能源，提高能源的能效比。
在如此巨大的能源消耗的基数下，如果每发一度电节约1g 煤的话，根据我国2014年的火电发电量41731亿千瓦时来算，我国每年将可以节约煤417 万吨以上。
由上文叙述可以发现，如果对火电厂的机组进行组合优化，使机组负荷的分配与组合更加合理，能提高该体系的经济运作，可以以此来提升效益。
电力系统机组负荷的最好的分布与配置就是研究火力发电机组的运作效率，减少普通燃料的消耗，同时减小系统运作时所产生的废气等对环境的破坏。
使得“节能、减排、环保”的方针在生活中得以实现，为我国今后能持续稳定的发展，建设环境友好型，资源节约型的社会添砖加瓦。
且在电力市场化运行体制下，以及近几十年电力装机容量的快速增长，而我国的经济增长放缓，经济提升速率已不及电力装机容量的增长，我国已经开始出现供大于需的局面。
在这样的背景条件下，供电公司要获得生存和发展，就一定要不断提高自身的硬实力。
因此需要供电公司不断降低生产成本，提高效益。
供电公司通过合理安排机组出力，降低煤耗量，增强其核心竞争力。
[1]第二节国内外研究现状电力系统机组最优负荷分配的意思是在一系列实际生产中的基本要求下，通过提高控制机组运作以及机组符合的配置的合理性，来达到降低费用的一种关于电力系统的经济性调度的办法。
电力系统自动化-电力系统自动化-《电力系统自动化》课程教学大纲
《电力系统自动化》课程教学大纲Power System Automation课程编号：130202221学时：32 学分：2.0合用对象：电气工程及其自动化专业先修课程：电力系统分析，自动控制原理，电力电子技术等一、课程的性质和任务(四号黑体加粗，描述文字用四号小宋体(下同))本课程是电气工程及其自动化专业一门学科方向类必修课程。
电力系统自动化是保证电力系统安全、优质、经济运行的综合性技术，涉及电力系统运行理论、自动控制理论、计算机控制技术、网络通信技术等多方面的知识，包括发机电励磁自动控制、发电厂自动化、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等，是自动控制技术、信息技术在电力系统中的应用，已经成为电气工程类专业学生必备的专业知识之一。
该课程可以支撑电气工程及其自动化专业毕业要求 2 (问题分析)、3 (设计／开辟解决方案)、4 (研究)的达成。
本课程的主要任务是：1、使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和理解；2、使学生掌握发机电自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发机电同步并列的条件与过程，以及自动准同期装置的工作原理，分析在电力系统运行过程中不满足并列条件对电网产生何种影响，为分析复杂工程问题奠定基础。
3、使学生了解电力系统频率调整及电压调整的基本问题，掌握电力系统功频特性、自动发电控制、经济调度的原理和方法，掌握电力系统电压控制措施，为进一步分析和研究电力系统运行问题打下良好的基础；4、使学生掌握电力系统自动化的基本工作原理、装置的调试方法以及装置的设计方法，并且学习自动装置对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置和解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。
二、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思量、解决电力系统实际复杂工程问题的能力。
具体要求如下：1、掌握发机电同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。
考研专业课资料电力系统经济运行
考研专业课资料电力系统经济运行考研专业课资料—电力系统经济运行电力系统经济运行是电力行业中的核心问题之一，而电力系统作为国家经济发展的重要基础设施，其经济运行的效率和可靠性直接影响到国家的发展和人民的福祉。
因此，掌握电力系统经济运行的理论和实践非常重要。
本文将介绍电力系统经济运行的基本概念、目标、策略以及相关的优化方法。
一、电力系统经济运行的基本概念电力系统经济运行是指在满足电力供需平衡的基础上，通过对电力系统进行经济调度和运行管理，实现经济性和可靠性的统一。
其核心任务是在一定的电力需求和供给条件下，实现电力资源的最佳配置，最大限度地提高发电效益，同时保证电网的稳定运行。
二、电力系统经济运行的目标电力系统经济运行的目标是在满足电力需求的前提下，使电力系统的生产、输送、负荷等各个环节达到最佳经济状态。
主要目标包括：最小化发电成本、最大化系统利用率、最大化电网可靠性等。
三、电力系统经济运行的策略电力系统经济运行的策略包括供需平衡策略、发电资源优化配置策略、输电网优化策略和负荷管理策略等。
1. 供需平衡策略供需平衡策略是指通过对电力需求和供给进行动态调整，使两者保持平衡状态。
在供需失衡时，采取合理的措施，如调整发电计划、开展跨区域调度等，以保证系统的稳定运行。
2. 发电资源优化配置策略发电资源优化配置策略是指通过合理配置不同类型的发电机组，降低发电成本，提高电力系统的供电效率。
优化配置的关键是考虑燃料成本、发电机组性能、环境影响等因素，利用数学优化方法获得最佳的发电资源配置方案。
3. 输电网优化策略输电网优化策略主要是针对输电线路的运行和故障管理进行优化，以保证电网的稳定和可靠运行。
通过合理规划输电网的拓扑结构、控制线路的负荷，优化线路参数和电压控制等手段，降低输电损耗，提高电网的效率。
4. 负荷管理策略负荷管理策略是指通过对用户的负荷需求进行管理和控制，使电力系统的负荷得以合理分配，减少高负荷时段的出现，达到经济运行的目标。
电力系统经济性分析及优化经济运行
电力系统经济性分析及优化经济运行电力系统是国民经济的重要组成部分，是推动社会发展的关键能源之一。
在能源需求快速增长的背景下，电力行业必须保证电力供应的可靠性、安全性和经济性，同时实现可持续发展。
电力系统的经济性是其中至关重要的一环，电力系统优化经济运行成为了电力行业发展的必然趋势。
一、电力系统经济性分析电力系统经济性主要涉及电力生产成本和电价之间的关系，在保证电力供应的可靠性和安全性的基础上，最大限度地降低电力生产成本，使得电价能够保持在合理的范围内，满足用户需求。
电力生产成本主要包括固定成本和变动成本两部分。
固定成本是在建设电力系统时投入的资金，包括设备、场地、工程、人力、管理等费用。
变动成本是每年运营电力系统时的支出费用，包括燃料费用、维护费用、分配费用、税费等。
电价的主要构成包括电力经销、输配电、政府调节等方面的费用，其中电力经销费用是占比最大的。
电力系统经济分析主要采用的是代价法、边际成本法和平均成本法。
代价法是指计算电力生产成本时，将固定成本和变动成本分别计算并分摊到每一度电，得到的价格就是电价。
边际成本法是指电力供应商要维持运行，必须付出的额外成本，如新增发电机的成本，称为边际成本。
边际成本法的基本原则是，当电力需求增大时，应该增加边际成本相应的电价。
平均成本法是指将固定成本和变动成本加起来，再除以电量，得到平均每度电的价格。
其中变动成本随电量的增加而不断增加，而固定成本不变。
所以平均成本随着电量的增加而逐渐降低，就形成了下降的趋势。
二、电力系统优化经济运行电力系统优化经济运行是指在保证电力供应的可靠性、安全性和质量的前提下，通过对电力系统的技术、经济和管理等方面的优化，实现经济效益的最大化。
优化经济运行能够提高电力行业的盈利水平，降低电力生产成本，降低电价，使得用户能够得到更好的服务。
在实际运行中，电力系统优化经济运行包括以下几个方面：1. 发电机组组合优化：发电机组是电力系统中最重要的组成部分之一。
电力系统分析：第十四章 电力系统的经济运行
本章内容
电力网中的能量损耗
5
衡量供电企业管理水平的一项重要的综合性的经济技术指标
供电量：发电量-厂用电损耗电量：送电、变电、配电
网损率（线损率）
6
串联支路：与I2成正比, 如变压器绕组和线路导线中的损耗并联支路：与U2成正比, 如变压器铁芯损耗、电缆和电容器绝缘介质中的损耗
电网元件的能量损耗
耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的耗量微增率λ
发电效率η=P/F（同样多的燃料能发出多少电？）
λ =dF/dP
效率曲线和微增率曲线
微增率越大，增加发电机出力越难发电机轻载时增加出力容易，重载时增加出力难
21
目标：总的燃料消耗为最小minF= F1(PG1)+F2(PG2)约束条件：PG1+PG2-PLD=0
7
规划阶段：最大负荷损耗时间法 运行阶段：等值功率法
线路中能量损耗的计算方法
8
最大负荷损耗时间法
最大负荷损耗时间：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等于线路全年的实际电能损耗，则称τ为最大负荷损耗时间。
可以认为对给给定的功率因数， τ和最大负荷利用小时数Tmax有一定关MW时
PG1+ PG2+ PG3=70014.29+0.572 PG2+ PG2 +22.22+0.889 PG2 =700PG2 =270MW, 越限，取PG2 =250MW, 剩余的负荷功率450MW再由电厂1和3进行经济分配得到PG3 =274MW，PG1=176MW
措施1：提高用户的功率因数
12
在环网中引入环路电势进行潮流控制，或考虑开环运行（自然分布-经济分布）。 配电网络重构：通过确定分段开关和联络开关的断开、闭合状态来优化配电系统的运行。
第七章 电力系统的自动调频与经济调度
第二节
调频、电力市场与调频方程式
各类电厂需根据调度命令进行合理组合，原则是： ① 充分合理利用水力资源； ② 尽量降低火电机组的单位煤耗； ③ 减少烧油、气电厂的发电量。 枯水季节选择水电厂，丰水季节选火电厂作调频厂。调频电厂不能过 度集中，热力过程需要有一定的自动化程度。
10
第二节
调频、电力市场与调频方程式
当负荷变化较大时， 调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果
有差； 频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化， 调节原动力阀门开度 调节转速， 表现为一条调节特性上、下平移， 可以保证调整结束时
频率与额定值偏差很小或趋于零——调节结果可以是无差;
频率的三次调整针对第三种负荷变动引起的频率偏移进行调整，即由 调度部门根据负荷曲线进行最优分配，通常是通过负荷预报得到负荷 曲线，按最优化准则分配负荷，在各发电厂或发电机组间实现有功负 荷的经济分配。
得到负荷曲线，按最优化准则分配负荷，在各发电厂或发电机 组间实现有功负荷的经济分配。
8
第一节
概述
系统频率的调节方式
调速器：反应机组转速和给定值之间的偏差，并以此来改变调节 阀门的开度以增加或减少原动机的出力，使机组转速维持在一定 范围 调频器（或称同步器）：反应系统频率与给定值之间的偏差，从 而改变阀门的开度。
13
第二节
调频、电力市场与调频方程式
设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为ΔPL，则调 节过程结束时，必有
PL P 1 P 1
Pn 1 f K sn Ks
为等值调节系数
1 1 f K s1 K s 2
其中
Ks 1 1 1 K s1 K s2 1 K sn
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第三节
电力系统的经济调度与自动调频
b
2 P2 P 1 P 1 P
b1
b1
机组 1
b1
b2 b2
P
'
Sb1P1P1b1 Sb2 P2 P2b2
省煤 耗煤
b2
'
机组2
P
P1
'
P1
P2
P2
'
P
图 3-15 机组负荷改变时耗量的变化示意图
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
K (S )
ref
P
AGC系统
图 3-17 单台发电机组的 AGC 系统
电线路上的功率偏差来确定输出控制信号， P ref 为系统要求调整的控制 信号功率， N ( S ) 为内部控制回路，用来控制调整调速器阀门开度，以 达到所需要的输出功率。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
• G1、G2、G3为发 电机组；ACE称为 区域控制误差，用 来根据系统频率偏 差以及输电线路功 率偏差来确定输出 控制信号；负荷分 配器根据输入的控 制信号大小并且根 据等微增率准则或 其他原则来控制各 台发电机输出功率 的大小。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
（2）自动发电控制的基本原理 图中 P s e t 为输电线路功率的 整定值， f
set
P
为系统频率整定值，
机组调速器
f
输电线路
电力 系统
P 为输电线路功率的实际值，
f
N (S )
PG
f
Bf
set
P
set
为系统频率的实际值，B f 为频率 偏差因子， K ( S ) 外部控制回路， 用来根据电力系统频率偏差和输
第三节
ACE
电力系统的经济调度与自动调频
调整 分配
P
G1
P
Gi
经济 分配
P
Gn
图3-19 具有一个并联附加分配回路的 AGC 控制系统示意图
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
自动发电控制（AGC）的分配方式为
P
或
ci
P P
bi
n i i 1
Gi
ACE
二、不考虑网损时负荷的经济分配
设有 n 台机组， 每台机组承担的负荷为 P1 ，P 2 ， „，
P n ，对应的燃料消耗为 C ， C ，„， C n ，则总的燃料
1
2
消耗为
2 C C i i i P i P i i i 1 i 1 ng ng
而总负荷功率 P L 为
自动发电控制系统包括两大部分： （1）负荷分配器 （2）发电机组控制器
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配：
n n PCi Pbi i PGi ACE Pbi i 1 i 1
式中
P ci ——各台发电机组的设定调整功率；
Ci L n 0 P P i L Pi Pi Pi i 1
Ci 1 0 0 PiCi 0 Pi或Ci Pi第三节
电力系统的经济调度与自动调频
设每台机组都是独立的，那么每台机组燃料消耗 只与本身的输出功率有关。因此，上式可写成
电力系统自动化
一．电力系统的经济负荷分配
第三节、电力的经济负荷分配
• 电力的经济调度控制EDC：在保证系统频率质 量和系统安全运行前提下，如何使电力系统运行 具有良好的经济性。它是联合自动调频的重要目 标之一，是自动发电控制AGC的一部分。 • EDC按数学模型编制，计算调用时间较长，一 般5min以上启动一次，被称为 。 ：根据发电机容量和无功补偿容 量，在保持系统良好运行状态下优化系统目标函 数：成本函数。
P
i 1
n
i ACE bi
n n P i i ACE ci P bi i P Gi P bi i 1 i 1
当 ACE=0，负荷按经济调度（EDC）分配 当 ACE≠0，ACE 功率按 ( i i ) 分配
地区 A
N 满足 地区间规定的净交换功率
子系统N
P A P B PC
保持本系统的频率为额定值
地区 C
图3-21 互联电力系统的AGC控制
Ci i 2 i Pi Pi
由此可得
Cn C1 C2 P P2 Pn 1
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
二、考虑网损时负荷的经济分配 设有 n 个发电厂， 每个电厂承担的负荷分别为 P1 ， „， P2 ， Pn ， 相应的燃料消耗为 C 1 ， C 2 ，„， C n ，则全系统总的燃料消耗为
P bi ——各台发电机的基点经济功率；
P Gi ——每台发电机的实际输出功率；
i ——分配系数。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
经济负荷分配（EDC）每隔五分钟修改一次 P bi 和 i 值，以适 应经济调度的要求。有时为了增大加到发电机组上的误差信 号信息，可以使用一个或者多个附加的负荷分配回路，如图 3-19 所示。 这样的附加分配回路可以用一个分配系数 i 来表 示，但它与按经济调度调整负荷的“分配系数 i ”不同，它 不受经济调度的约束，所以称为调整分配。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
式中
1 Li pe Li ——线损修正系数， 1 Pi
——系统微增率；
；
pe Pi
——网损微增率。
在考虑线损条件下，负荷经济分配的准则是每个电厂的微增率与相应的线 损修正系数的乘积相等。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
经济负荷分配没有考虑输电线路和变压器等设备的传输限制。 事实上，输电线路有发热、电压和传输稳定问题。随着系统负 荷的不断增加，这一问题必须加以解决。这就引出了稳定约束 的最优潮流问题。
i 1
n
PL 0
第三节
电力系统的经济负荷分配
使总燃料消耗最小的条件是（3-31）式对功率的 偏导数为零。即
L C 0 （ i ＝1， 2， „， n） Pi Pi Pi
（3-33）
第三节
L
电力系统的经济调度与自动调频
因 P 是常数， 同时各机组的输出功率又是相互无关的， 所以
P P
L i 1
ng
i
第三节
电力系统的经济负荷分配
L C
用拉格朗日乘子法则来求解 取拉格朗日方程 式中 C——总燃料消耗； ——拉格朗日乘子；
——约束函数。
这里功率平衡就是相应的约束条件，即
P1 P2 Pn PL 0
或
P1, P2 ,， Pn P i
第三节、电力的经济负荷分配
整个电网的发电 成本
发电厂 成本
发电厂 成本
运行参数
燃料成本
传输损耗
第三节
电力系统的经济负荷分配
一、等微增率分配负荷的基本概念
• 微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。 dCi 2 i 2 i Pi i Ci i i Pi i Pi dPi • 等微增率法则，就是运行的发电机组按微增率相等的原则来 分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗（或费用）为最小 。
i 1 i 1 ng ng
拉格朗日方程为：
上式对功率的偏导数为零，得：
pe L C 1 Pi Pi Pi pe Ci 1 0 Pi Pi
或
Ci Pi
pe Ci Li 1 Pi Pi
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
四、自动发电控制（AGC/EDC功能） （一）概 述 电力系统中发电量的控制，一般分为三种情况 • 由同步发电机的调速器实现的控制（一次调整，10S）； • 由 自 动 发 电 控 制 （ 简 称 AGC ， 即 英 文 Automatic Generation Control的缩写） （二次调整，10S~3min） ：电力系统控制中心根据系统的频率和区域间相连的输 电线上的功率偏移； • 按照经济调度（简称 EDC ，即英文 Economic Dispatch Control） （三次调整，>3min）：按照负荷曲线及预测 出几分钟后总负荷变化趋势，由计算机算出发电机组最 优经济的输出功率 。
2 C C i i i P i P i i i 1 i 1 ng ng
总的发电功率与总负荷 P L 及线损 p 相平衡，即
e
Pi P L
i 1
ng
p
e
0
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
L Ci ( P L pe P i)
N1 (S)
G
1
电
N
2
(S )
G
2
力 系
N 3 (S )
G
3
统
P
f
区域控制误差 ACE 负荷分配器 K (S )
图3-18 具有多台发电机的AGC系统
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
自动发电控制系统具有四个基本任务和目标： ①使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配； ②将电力系统的频率偏差调整控制到零，保持系统频率为额定 值； ③控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，以实现各个区 域内有功功率和负荷功率的平衡； ④在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。