第五章-电源规划演示幻灯片.ppt

配电网规划配电网规划沈阳农业大学沈阳农业大学信息与电气工程学院信息与电气工程学院孟晓芳孟晓芳1第五章第五章 电源规划电源规划2第一节第一节发电厂规划发电厂规划发电厂规划规划步骤和要求完成的内容大致可归纳如下。（1）根据规划地区电力负荷的发展水平、分布及现有地方电站和国家电网的供电能力进行初步电力电量平衡，估算出规划期内电力电量余缺情况，以及在规划年限内需要增加的发电设备总容量或需要国家电网以及地方电站向该地区供电的容量。（2）根据国家的能源政策，结合本地区动力资源情况和现有区域电力系统的分布，提出几个电源布点方案，进行技术经济比较。（3）根据推荐的电源布点方案，再进行电力电量平衡，以便按照逐年的负荷发展确定电站装机容量、进度和建设规模。在电力电量平衡中，国家电网供电方案以电力平衡为主，电量平衡为辅；地方电站供电方案均应进行电力电量平衡。（4）在电力电量平衡的基础上，进行无功电力平衡，确定无功需求容量，选择无功电源。3在配电网中，按照使用能源的种类，发电的种类大致分为：水力发电、火力发电和其它新能源发电。另外，在能源需求与环境保护的双重压力下，出现了分布式发电系统，分布式电源（distributed generation，简称DG）逐渐接入配电网中，而且DG接入配电网的比例不断增加。4一、水力发电一、水力发电1自流式：在自流式中还可分为泾流式与调节水库式。2水库式：这是一种可长期进行流量调节的方式，具有在丰水期蓄水和在枯水期放流的功能，大多数是按照每年的水库运用计划运行。5二、火力发电二、火力发电1燃煤发电：因其运行费用低廉，考虑到经济性，这种发电方式主要是担负基荷。2液态气体发电：这种发电方式必须要考虑到每年燃料资源的局限性，因此，必须按燃料资源来运行。3燃油发电：目前，这种发电方式仍占火力发电的一部分，但是有其局限性。从摆脱石油的观点来看，这种发电方式应尽可能减少，其今后方向应是其它电源供不应求时，才用它来加以补充。6火力发电特点：在保证设备安全方面，必须进行定期检修（汽轮机每二年一次，锅炉每年一次），检修时间较长，对电力供应影响颇大。计划外停机的可能性要比水力发电大，在保持供需平衡，决定设备容量时，它是一个很重要的因素。在出力变化速度和幅度上均有限制。起停机时需要时间，且伴有热能损失。最小出力有限制，一般为最大出力的1/51/2左右。7开发利用新能源发电的意义 人类社会的发展离不开能源的开发和利用。目前人类社会所利用的主体能源为石油、煤炭、天然气等矿物能源。但是，利用矿物能源已经伴随着出现了环境污染、生态平衡遭到严重破坏等一系列问题。在21世纪,世界能源结构也正孕育着重大改变。自1973年以来的的两次世界范围内的石油危机，使人们意识到寻求和发展可以替代化石燃料的重要性和紧迫性。发展可再生能源是当今世界一个共同的趋势。三、新能源发电三、新能源发电81风力发电风力发电风能不仅可作为一次动力资源利用，而且还可利用风能发电，来解决人口稀少、居民分散、用电负荷小的沿海、岛屿以及内地牧区居民的用电问题。91）风力发电现状风力发电现状2）国外的主要发展趋势是：）国外的主要发展趋势是：更大的规模；高度优化的叶片空气动力学和结构；更多的变速类型；海上风场市场份额增加；直驱和混合传动系统；向更加智能化系统方向发展，特别是系统载荷和振动的主动控制。103）国内的主要发展趋势是：）国内的主要发展趋势是：单机容量不断增大，利用效率提高；机组桨叶增长，具有更大捕捉风能的能力。在风机尤其是叶片设计和制造过程中，广泛采用新技术和材料，既减轻重量，降低费用，又可提高效率；塔架高度上升，在50米高度捕捉的风能比30米高处多20%；变桨距调节方式迅速取代失速功率调节方式；海上风力发电技术取得进展。114）国际上建立大规模且稳定的风电市场的经）国际上建立大规模且稳定的风电市场的经验验122太阳能发电太阳能发电太阳能发电的方式主要有：通过太阳能热发电的塔式发电、抛物面聚光发电、太阳能烟囱发电、热离之发电、热光伏发电、温差发电等和不通过热过程发电的光伏发电、光感应发电、光化学发电及光生物发电等。131)太阳能光伏发电太阳能光伏发电太阳能光伏电源的基本原理是利用太阳能光伏电池板将太阳能转换为电能。2)太阳能热发电太阳能热发电 太阳能发电的基本工作原理是利用太阳能集热器收集太阳能，加热工质，产生过热蒸汽驱动热动力装置带动发电机发电，从而将太阳能转换为电能。143)太阳能光伏电站运行管理太阳能光伏电站运行管理太阳能电站地处偏远，孤立运行，为防止重建轻管设备使用不当而损坏的情况发生，对其运行管理建议由地方政府指定专职部门直接管理，主管部门定期检查集中大修。153海洋能发电海洋能发电海洋能发电包括：潮汐发电、潮流发电、波浪能发电、海水温度差发电、海水浓度差发电。小型潮汐电站的发电与综合利用效益可与常规能源发电相竞争。164地热发电地热发电地球是一个庞大的热库，蕴藏着无穷无尽的热量，地热资源是指陆地地表下3000m深度内的岩石和淡、咸水的总含热量。最大限度地利用自地下喷出来的热能是最经济的。175生物质能发电生物质能发电由于生物质能具有再生性，而且生物质能在开发利用过程中，主动地治理已经破坏了的环境，固体废弃物和污水的能源回收本身就是污染的治理过程，生物质能的利用是环境友好的，同时生物质能源转换技术实现了资源循环利用。18新能源发电方式的共同特点是：所利用的资源均属再生能源资源，因此运行费用低；若与其它发电方式联网供电时主要担负基荷；当用千瓦投资去比较新能源资源开发和常规能源资源开发时，就会觉得开发新能源资源千瓦投资比较高。1920四、分布式发电四、分布式发电分布式发电将成为未来一种重要的电能生产方式，它与微网和智能配电网一起将改变电力系统在中低压层面的结构与运行方式，即以智能配电网为平台，有效地整合分布式发电技术与微网技术，发挥它们的技术优势，真正实现电力系统的安全、环保与高效运行。21DG是一种分散配置在配电系统中的小规模发电系统。DG包括再生能源发电（如风能、太阳能、海洋能等）和不可再生能源发电（如内燃机、微型燃气轮机、燃料电池等），目前国际上主要采用再生能源发电。DG可以直接连接到变电站、配电线路或用户。DG的应用可以提高配电网的电压质量、可靠性、经济性、能源使用效率，降低线路损耗。221.我国分布式电源的发展现状以及趋势我国分布式电源的发展现状以及趋势我国分布式电源起步相对较晚。分布式可再生电源以小型太阳能光伏发电和小型风力发电为主，主要包括城市建筑光伏系统和为解决偏远地区用电问题的离网型风电、太阳能发电系统。我国分布式发电未来将以资源为依托，在负荷中心重点发展热电联产和热电冷分布式发电；在农村地区和边远地区重点发展小水电、小风电和太阳能光伏发电，解决农村及无电地区用电问题。232.DG类型的选择类型的选择243DG接入配电网电压等级选取接入配电网电压等级选取（1）根据电厂的类型和容量，给出初步的不同电厂接入不同电压等级的方案；（2）根据电厂发电特性以及年发电利用小时数，选出相应的经济电流密度，计算得到导线的截面，并按照“靠大不就小”的原则，选出最接近的标称导线截面（国家统一规格的导线截面）；（3）进行方案选取校验：校验导线截面是否合理，计算导线截面过大的或者过小的方案不予考虑；校验“N-1”方式下每回出线的最大送电容量，超过线路的持续极限传输容量的方案不予考虑；校验线路电压损失，对中压配电网（35 kV、20 kV、10 kV）送出的线路只考虑在其经济供电半径范围之内的送电线路长度；25（4）依据上述确定的各种方案，结合给定的造价水平计算工程投资；（5）结合各电压等级的线损率计算不同方案的线损电量和线损费用；（6）依据电网建设规模，结合相关的运行维护成本的构成，估算电网运行维护费；（7）计算建设投资和年费用，并通过建设投资和年费用评价各种配置方案的优劣。264配置配置DG的数学模型的数学模型（1）DG影响的综合评价模型影响的综合评价模型2728295DG安装位置及容量的确定安装位置及容量的确定3031（2）DG的安装位置及容量的安装位置及容量32（3）计算步骤）计算步骤利用上面的分析，在配电网中配置DG的计算步骤为：1）进行潮流分析，确定配电网络的初始节点电压及潮流分布；2）根据式（5-1）（5-4）确定网络各节点的优先等级；3）确定各节点安装DG的最大容量及最佳容量；4）形成集合2、B2、D2及U；5）根据式（5-11）确定配置DG的节点；6）根据式（5-12）确定配置DG节点的DG安装容量；7）重新分析配电网的电压降和电能损失，进行结果比较。33第二节配电变压器最佳容量的确定一、配电变压器容量的确定一、配电变压器容量的确定1装设单台配电变压器装设单台配电变压器对配电网中综合用电负荷的配电变压器，一般以额定容量能满足实际所需要的最大负荷为原则，对季节性专用的单台配电变压器，则按平均负荷的2倍左右来确定配电变压器容量。具体选择方法有“最佳负荷系数法”、“综合费用分析法”、“主变容量与配变容量比值法”等。34单台配电变压器的最佳容量确定应根据下列原则：配电变压器只作为照明电源且日负荷波动超过50%时，其容量应根据满足最大负荷的需要来考虑，即 (为综合最大负荷)。目负荷曲线为二阶梯且波动范围在30左右时，其容量应根据 来选择。日负荷比较平稳且波动范围在30以内时，其容量应根据 来选择。352装设两台配电变压器装设两台配电变压器波动较大的季节性负荷，采用两台配电变压器供电较为适宜。这样，根据负荷的变化，相应地改变其运行方式，使变压器始终沿着功率损耗最小的曲线运行，即可获得可观的节能效果。36373839二、按年最小支出费用确定变压器经济容量二、按年最小支出费用确定变压器经济容量402效益公式的讨论效益公式的讨论在负荷S一定的条件下，选择变压器容量时，存在着一条年支出费用最小的经济分界线。在这条分界线上，选择 或 在年支出费用上是没有差别的。由此可见，在各级容量之间皆存在这种经济分界线。这些分界线把各级容量变压器划分为许多经济区，这就是变压器经济容量选择间距。413临界经济容量的确定临界经济容量的确定42第三节无功电源规划一、无功电源规划的意义一、无功电源规划的意义无功电源规划与有功电源规划具有同等重要的作用。在规划工作中，甚至在电力系统设计和运行中，对于无功功率的平衡和无功电源规划，必须予以重视。避免影响电力系统安全运行，并且保证电压质量43二、无功电源结构的选择二、无功电源结构的选择1同步发电机是最基本的无功电源同步发电机是最基本的无功电源2移相电容器移相电容器3同步调相机和静止补偿器同步调相机和静止补偿器4分布式电源（分布式电源（DG）5无功电源补偿方式及配置原则无功电源补偿方式及配置原则 配电网无功电源平衡所采取的补偿方式主要为移相电容器。44三、无功电力需求量的确定（无三、无功电力需求量的确定（无功容量的确定）功容量的确定）454647四、最佳补偿容量的确定四、最佳补偿容量的确定1按网损最小来确定补偿容量按网损最小来确定补偿容量2按年运行费用最小确定补偿容量按年运行费用最小确定补偿容量3按年计算支出费用最小来确定补偿容量按年计算支出费用最小来确定补偿容量4按最优网损微增率准则确定补偿容量按最优网损微增率准则确定补偿容量5按经济功率因数和补偿标准确定补偿容按经济功率因数和补偿标准确定补偿容量量48方法1：这种方法适用于网络末端为集中负荷，当补偿容量较小时，作近似计算用。方法2：适用于线路末端为集中负荷的电力用户。当补偿设备容量较大、利用率较高时，补偿效益显著。在功率因数受奖电费比例大、可以不考虑投资回收时采用这种方法。方法3：适用于确定大中型电力用户或电力网中变电站的最优补偿容量，但总补偿容量在整个供电范围内的分配，需另外计算。方法4：适用于各种简单和复杂的开式网的最优补偿容量及各负荷节点补偿容量的最优分配。方法5：适用于电力规划对补偿容量的概算，或各类型电力用户为功率因数达到标准而确定的经济补偿容量。49六、无功电源的最优分布六、无功电源的最优分布按等网损微增率合理分配无功电源按等网损微增率合理分配无功电源（1）补偿容量在典型辐射式分支线路中的）补偿容量在典型辐射式分支线路中的最佳分配；最佳分配；（2）补偿容量在非典型辐射式分支线路中）补偿容量在非典型辐射式分支线路中的最佳分配的最佳分配负荷均匀分布条件下补偿容量最佳分配的负荷均匀分布条件下补偿容量最佳分配的计算计算（1）单点补偿）单点补偿（2）两点补偿）两点补偿50七、配电网无功电源优化系统的实用方法七、配电网无功电源优化系统的实用方法无功补偿与电压损失和功率损失的关系无功补偿与电压损失和功率损失的关系无功补偿对电压损失的影响 无功补偿对功率损失的影响变电站变电站10kV线路补偿前后分析线路补偿前后分析无功补偿点对功率损耗及电压降分布的影无功补偿点对功率损耗及电压降分布的影响响 补偿点设在线路首端的情况 补偿点设在10kV线路末端的情况 补偿点不同电压损耗曲线的比较51配电网无功电源布点的实用方法配电网无功电源布点的实用方法随电机布点（随机补偿）随电机布点（随机补偿）随变压器同台布点（随器补偿）随变压器同台布点（随器补偿）沿线路分散布点沿线路分散布点变电站集中补偿变电站集中补偿52无功补偿投切方式问题无功补偿投切方式问题低压配电网无功补偿，首先提倡的是随机补偿，投切方式采用一套控制和保护装置与电机一起投切。变压器随器补偿，电容器一般在变压器的二次侧通过保护开关直接接在二次电源上线路补偿，投切方式一般有跌落式开关投切按功率因数投切或按电压约束无功需求投切的自动开关变电站的无功补偿投切方式宜采用多级自动投切方式并与变压器调压相结合控制53