电力系统备用容量的确定和分配优化方案

1.负荷备用容量

负荷备用容量的多少与电力系统用电结构及其特性有关,《水利水电工程动能设计规范》规定,系统负荷备用容量可采用系统最高负荷的2%～5%。大系统取小值,小系统取大值。担任负荷备用容量的电站应为调频电站,需具备以下条件。

(1)从可靠性考虑,电站与调频区的距离不宜太远(当电力系统范围较大时,可考虑由不同地区的电站分别承担本地区的负荷备用)。

(2)装机容量不小于调频区最大负荷的15%。

(3)运行灵活,跟踪负荷能力强,随时可以增加出力或减少出力。

(4)承担备用运行耗能量小,运行费用低。

距离负荷中心较近的常规水电站和抽水蓄能电站一般都具备这些条件,故负荷备用容量常由常规水电站和抽水蓄能电站承担,尤其是靠近负荷中心,具有大水库、大机组的坝后式水电站和抽水蓄能电站更适合作为调频电站。引水式水电站应选择引水道较短的作为调频电站。抽水蓄能电站一般控制距高比在一定范围内,引水道一般不长,是较理想的调频电站。对于下游有航运等综合利用要求的水电站,应考虑调频运行引起水位、流量剧烈变化的不利影响。

火电站因受机组技术经济特性的限制,调频运行相当困难且不经济,一般情况下,尽量不安排火电站承担负荷备用容量。

2.事故备用容量

事故备用容量的大小取决于电力系统发电设备发生事故的概率和单机容量的大小,《水利水电工程动能设计规范》规定,事故备用容量可采用系统最高负荷的10%左右,并不小于系统中最大的发电机组单机容量。

事故备用容量分为“热备用容量”和“冷备用容量”,承担热备用容量的机组必须能及时投入,因而常处于旋转状态。承担负荷备用容量的机组也必须能及时投入,也常处于旋转状态,故负荷备用容量加热备用容量称为“旋转备用容量”。热备用容量可取事故备用容量的一半。

事故备用容量可在各类电站之间按工作容量的比例分配。调节性能好的和靠近负荷中心的常规水电站、抽水蓄能电站更适宜承担旋转备用容量。火电站承担旋转备用容量时,将增加空转燃料消耗。中小型火电机组一般煤耗率较高,常安排承担冷备用容量。

承担事故备用容量的各类电站,均需具有相应能量或燃料储备。其中常规水电站《水利水电工程动能设计规范》规定,应在水库内预备所承担事故备用容量在基荷连续运行3～10d的备用容积(水量),当该备用容积小于兴利库容的5%时,可不专设事故备用库容。抽水蓄能电站的备用库容应留多大尚无明确规定,一般按电站承担的事故备用任务确定,如天荒坪抽水蓄能电站设计中考虑华东电网以300MW 和600MW 为主力机组,事故库容按顶替300MW 事故机组运行6h或顶替600MW 事故机组运行3h考虑。Φ·Φ·古宾教授主编的《水力发电站》一书中提出按电站装机容量运行1.5～3h预留库容。

3.检修备用容量

检修备用容量的设置及其大小,需由设计枯水年的电力电量平衡中各类机组年检修计划能否完成来确定。电力系统的机组检修系利用各月空闲装机容量进行检修,只有当利用各月空闲装机容量不能完成全部机组年检修计划时,才需要设置专门用于机组检修的备用容量。

系统机组检修需要的检修面积按下式计算:

式中 NT——系统需要的检修面积;

N ——机组类型数;

M ——第T 类机组台数;

Ni——第T 类第i台机组单机容量;

Di——第T 类第i台机组检修时间。

系统各月可供检修面积按下式计算:

式中 NT——系统需要的检修面积;

N ——机组类型数;(www.xing528.com)

M ——第T 类机组台数;

Ni——第T 类第i台机组单机容量;

Di——第T 类第i台机组检修时间。

系统各月可供检修面积按下式计算:

式中 NY——电力系统装机容量;

Y ——月份;

P ——第Y月份电力系统最高负荷;

NS0——第Y月份水电群受阻容量;

NLF——系统旋转备用容量;

NLS——系统冷备用容量;

DY——第Y月份天数。

当NT>NK 时,表明靠电力系统提供的检修面积不能满足检修需要,此时需要设置检修备用容量。

当需要设置专门检修容量时,一般以装在火电站上为宜。水电站的重复容量可作为系统检修容量来使用。

式中 NY——电力系统装机容量;

Y ——月份;

P ——第Y月份电力系统最高负荷;

NS0——第Y月份水电群受阻容量;

NLF——系统旋转备用容量;

NLS——系统冷备用容量;

DY——第Y月份天数。

当NT>NK 时,表明靠电力系统提供的检修面积不能满足检修需要,此时需要设置检修备用容量。

当需要设置专门检修容量时,一般以装在火电站上为宜。水电站的重复容量可作为系统检修容量来使用。