电力系统运行的经济优化

1.降低损耗

提高电力系统运行的经济性，就是使系统运行中做到多供、少损、降低煤耗（火电厂）、水库优化调度（水电站）。主要有以下3个考核指标：

（1）减少燃料消耗（火电厂、燃气、天然气，水电站发电用水）。

（2）减少厂用电量。

（3）减少线损率。

目前我国发电设备在生产过程中所消耗的厂用电率在6%～10%之间，截至2001年，我厂用电率为6.24%，与世界发达国家比还相差较大。

我国各级电网的线损率在3%～10%，截至2001年线路损失率已降到7.55%，但还不够，与发达国家比还有很大的差距，应力争降低。

我国5年来发电设备平均利用小时数、发电厂厂用电率（%）和线路损失率（%）的统计情况见表1.1。

表1.1　发电设备、发电厂厂用电和线损率情况

从表1.1中可看出，我国发电厂厂用电率和线损率正在逐年递减，从而提高了系统的供电能力和系统运行的经济性。

2.电力系统的电能质量

衡量电力系统电能质量的3个重要参数是：电压、频率和波形。

（1）频率标准。我国电力系统的额定频率是50Hz，规定的容许偏差为：电网容量在300万kW 及以上的，为±0.2Hz；电网容量在300万kW 及以下的，为±0.5Hz。

频率下降使系统中的有功负荷不足，要求系统频率偏差值较小，就需要随时保持发电厂的有功功率和用户的有功功率平衡。

由于电力系统的负荷随时都在变化，因此系统的频率也随之变化，要使系统的频率变化不超过允许的范围，就必须对频率进行调整。

电力系统在正常运行方式下，应严格要求频率偏差不大于规定值，如因重大事故而造成频率下降时，必须采取措施，以迅速恢复电力系统的正常频率。

（2）电压质量。我国的额定电压有：低压单相为220V，三相为380V；高压为10、35、110、220、330、500kV；除发电厂直配电压可采用3、6kV外，其他等级的电压应逐步过渡到上述电压。

供电部门供给用户的受端电压变化幅值不应超过下列数值，见表1.2。

表1.2　各类用户的允许电压偏移（%）

在事故运行状态下，由于电力系统部分设备退出运行，电压损耗比正常时大，考虑故障时间较短，电压偏移比正常值高5%，但电压的正偏移不应超过10%。

提高电力系统的质量可采取以下措施：

1）当系统的无功不足时，要增加电力系统的无功电源。

2）若系统中的无功不缺，则可通过改变变压器的分接头等措施，调整系统某个局部的电压水平。电压中枢点调压有三种方式：

a.逆调压。逆调压是指最大负荷时，逆调压要求电压中枢点的电压较该点所连线路的额定电压高5%，在最小负荷时，要求电压中枢点的电压等于该线路的额定电压。这种调压方式，适用于线路较长、负荷变动大的电网。

b.恒调压。恒调压是指任何负荷时控制点的电压基本保持不变的调压方式，把中枢点的电压调整到比线路额定电压高5%左右的数值，保持不变。

c.顺调压。顺调压是指控制点的电压调整为比高峰负荷时中枢点的电压略低。一般高峰时，中枢点电压不低于线路额定电压的102.5%；低谷时中枢点的电压略高，一般低谷时中枢点的电压不高于线路额定电压的107.5%，即要求电压中枢点的电压偏移在2.5%～7.5%的范围内。

各种调压方式中，逆调压对电力系统要求最高，用户使用电压质量最好。恒调压其次，顺调压最差。

3）根据输入容量调整输电距离或调整电压，其关系如下：根据电网运行经验，为了满足中枢点供电的电力用户的电压要求，一定等级的线路的供电距离和供电容量是有一定范围的。供电半径太大必然造成一些用户电压不能满足要求，这就需要采取其他措施，可采用高一电压等级的电网供电或从其他供电点供电等。

对于各中枢点的电压应该根据实际情况调整。而且送电量及距离与导线的截面有关。见表1.3。

表1.3　各级电压合理输送容量及输电距离范围(https://www.xing528.com)

由此可见，220kV电压级最适合作为省级电网的主要输电线路的电压。

（3）波形质量。电力系统的电压应是正弦波。为保证电能质量，保证电网和用户用电设备的安全经济运行，必须对各种非线性用电设备流入电网的谐波电流加以限制。

根据部颁SD127—84《电力系统谐波管理暂行规定》要求，电网中任何一点的电压正弦波形畸变值不得超过表1.4的规定。

如用户使用的供电电压为380V时，电压的正弦波形畸变极限值不能超过5，奇次电压畸变率不能超过4，偶次不能超过2，电压等级越高，要求的奇变极限值越小。

表1.4　电网电压正弦波形畸变极限值

3.供电指标

供电指标包括年供电量（kW·h）、最大电力（kW）和负荷曲线等。最大电力指标，是指全系统的总供电能力，有时最大供电能力指一年间的连续供电能力，但常用的是每月的最大供电能力。这是因为发电设备定期保养维修占去很长时间，有必要按月考虑供电平衡的缘故。

（1）日负荷率。发电量指标，是在电力规划中使用的指标，是发电形式最优组合时计算燃料费的依据。但要计算燃料费只有发电量是不够的，同时需要负荷曲线。表示一天内负荷变化的叫日负荷曲线。

1）日平均负荷：把一天内各小时的负荷加起来，再除以24，可以得到日负荷率。

2）日负荷率：日平均负荷除以日最大负荷，可以得到日负荷率。

图1-1　负荷曲线

负荷率愈高，电能成本愈低，应努力提高负荷率。我国日负荷率约为85%～90%。

（2）年负荷率。把365天的日负荷曲线汇集起来，按峰值大小排列描绘出如图1-1所示的年负荷曲线。Pm为负荷峰值，年平均负荷（Pf），面积A为总电量。

把年平均负荷（Pf）除以年最大负荷（Pm），得年负荷率。

4.电力开发量

（1）装机容量。我国电力能源的开发逐年递增，2001年我国装机容量已达到33823.34万kW。从表1.5可看出截至2001年，我国5年间的装机容量逐年递增，1997～2001年5年间其增长量为8410.52万kW。

表1.5　全电力公司的电源构成发展（装机容量）单位：万kW

（2）发电量。全国电力系统供电量由表1.6可看出截至2001年，1997～2001年5年间我国的发电量已增长3537.86亿kW·h。

表1.6　全电力公司的电源构成发展（发电量）单位：亿kW·h

（3）供电备用率。在用户的负荷方，如果负荷预测准确，就可稳定经济地使发、供电基本保持平衡。但实际上因天气、气温的突变会引起负荷增加，而供电一方若发生故障也会使供电能力降低，所以要具备一定的运行备用容量。

用式（1-3）计算供电备用率，取合适值决定电力开发及开始运转的最佳时间。

供电备用率是在事故、缺水、负荷增加时，也能确保稳定供电，是具有超过计划的供电能力。供电备用率指标，是由供电可靠性指标所决定的。通常系统的最大发电机组中，即便停机1～2台也应具备连续供电的能力。