淺談電力系統(tǒng)備用容量

劉松+趙云翔+張文瀚

【摘要】 電力系統(tǒng)之所以需要備用容量，主要是由于電力工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)和用戶用電的不均衡性所決定的。電能的生產(chǎn)，輸送和消費(fèi)幾乎同時(shí)進(jìn)行，電能又不能大量?jī)?chǔ)存，而用戶的用電又具有隨機(jī)性和不均衡性特點(diǎn)。因此，為了保證電力系統(tǒng)供電的可靠性、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型、保證良好的電能質(zhì)量這三個(gè)指標(biāo)，則必須設(shè)置足夠的備用容量。

【關(guān)鍵詞】 電力系統(tǒng) 不均衡性 備用容量

一、電力系統(tǒng)的容量備用

我國(guó)規(guī)定電力系統(tǒng)中需要有一定的備用容量，要求系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電的符合容量，系統(tǒng)的備用容量分為負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。電力系統(tǒng)中的備用分為熱備用和冷備用，熱備用是指可以隨時(shí)投入運(yùn)行的設(shè)備，就是兩側(cè)刀閘都在合位，只有開(kāi)關(guān)在分位，只要操作開(kāi)關(guān)，就能立即投入運(yùn)行。而冷備用兩側(cè)刀閘和開(kāi)關(guān)均在分位，不能立即投入運(yùn)行。即使刀閘有遠(yuǎn)方操作機(jī)構(gòu)，操作了還要檢查，確認(rèn)合閘到位，才能操作開(kāi)關(guān)。

負(fù)荷備用（2%～5%）為熱備用，是為了滿足短時(shí)期內(nèi)負(fù)荷波動(dòng)和一天中計(jì)劃額外增加的負(fù)荷留有的備用容量；事故備用（5%～10%）既是冷備用也是熱備用，是為了滿足電力用戶在電力設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)不受到影響，維持系統(tǒng)正常供電所需要的容量；檢修備用（4%～5%）為冷備用，為了保證電力設(shè)備進(jìn)行定期檢修，不影響供電而在系統(tǒng)中留有的備用容量；國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用（3%～5%）為冷備用，是為了考慮工業(yè)和農(nóng)業(yè)超計(jì)劃生產(chǎn)留用的備用容量。

二、電力系統(tǒng)的備用率計(jì)算

2.1常規(guī)公式計(jì)算

其中備用率K的大小確定與系統(tǒng)規(guī)模，用電結(jié)構(gòu)，電壓等級(jí)等因素有關(guān)。直觀分析可知，在電力系統(tǒng)規(guī)劃期內(nèi)，如果系統(tǒng)的備用容量不足，將直接導(dǎo)致供電可靠性下降；但如果備用容量設(shè)置過(guò)大，又將使電源建設(shè)的投資費(fèi)用增加。因此，如何在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間，對(duì)備用容量的大小作出合理的選擇，一直是規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。

2.2事故備用計(jì)算

1、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法。根據(jù)電力系統(tǒng)多年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，一般采用電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算。根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)資料分析，事故備用容量大致為系統(tǒng)最大負(fù)荷的8%～10%。為保證系統(tǒng)中最大機(jī)組事故時(shí)有替代容量，事故備用容量應(yīng)不小于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。

2、經(jīng)濟(jì)比較法。估算出電力用戶因系統(tǒng)事故停電所造成的損失，和安裝事故備用容量的費(fèi)用進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，通過(guò)比較可以確定出經(jīng)濟(jì)而有利的事故備用容量。

3、用概率理論計(jì)算事故備用容量。用概率理論計(jì)算事故備用容量，是基于系統(tǒng)中機(jī)組發(fā)生事故具有隨機(jī)性的特點(diǎn)所形成的方法，該方法在后邊發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析中將具體介紹。系統(tǒng)事故備用容量應(yīng)在各種電源間進(jìn)行合理分配，一般可按各電源工作容量的比例進(jìn)行，調(diào)節(jié)性能良好，靠近負(fù)荷中心的火電廠，可擔(dān)任較大的事故備用容量。

三、周波和負(fù)荷備用

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由于電力用戶用電設(shè)備經(jīng)常的投入或切除，造成負(fù)荷的突然急劇變化，并導(dǎo)致系統(tǒng)周波也在不斷變化，為維持電力系統(tǒng)周波在要求的誤差范圍內(nèi)，就必須設(shè)裝置一定的備用容量，該容量稱為周波備用，用以調(diào)整系統(tǒng)的周波。

電力系統(tǒng)的負(fù)荷與電源間的供需平衡是預(yù)先有計(jì)劃的，但這種計(jì)劃是預(yù)測(cè)的估計(jì)值，在實(shí)際運(yùn)行中電力系統(tǒng)必須滿足系統(tǒng)預(yù)計(jì)不到的負(fù)荷要求，這也需要設(shè)置一定的備用容量，稱負(fù)荷備用，用來(lái)負(fù)擔(dān)短期內(nèi)計(jì)劃外的負(fù)荷增加。

因此，周波和負(fù)荷備用是為了調(diào)整電力系統(tǒng)瞬間的負(fù)荷波動(dòng)以穩(wěn)定系統(tǒng)的周波，和擔(dān)負(fù)短期內(nèi)計(jì)劃外的的負(fù)荷增加。

周波和負(fù)荷備用容量的大小，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)容量的大小，以及系統(tǒng)內(nèi)電力用戶的性質(zhì)和組成情況來(lái)確定。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一般取系統(tǒng)最大負(fù)荷的3%～5%。其中，大系統(tǒng)取小值（容量基數(shù)大），而小系統(tǒng)取大值。周波備用和負(fù)荷備用可以在一年中不同的季節(jié)內(nèi)，和一晝夜中不同的時(shí)間內(nèi)，由不同的發(fā)電廠來(lái)?yè)?dān)任。

周波備用和負(fù)荷備用只需要有容量備用，不需要能量?jī)?chǔ)備。

四、總結(jié)

就性質(zhì)來(lái)說(shuō)，備用容量是一種儲(chǔ)備容量或等待調(diào)用容量，它與系統(tǒng)的正常工作容量一起組成了系統(tǒng)的需要容量。系統(tǒng)的工作容量主要與系統(tǒng)的需要負(fù)荷大小相適應(yīng)，而備用容量則是為了滿足系統(tǒng)在發(fā)生異常情況下的補(bǔ)償容量，諸如設(shè)備故障、枯水季節(jié)、負(fù)荷波動(dòng)及預(yù)測(cè)誤差等現(xiàn)象發(fā)生時(shí)所設(shè)置的容量。廣義上講，電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都涉及備用容量問(wèn)題，但在電力電量平衡分析中，主要是研究確定發(fā)電環(huán)節(jié)的備用容量問(wèn)題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]于永源，楊綺雯.電力系統(tǒng)分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，1996.

[2]吳杰康，史美娟，陳國(guó)通，張宏亮.區(qū)域電力系統(tǒng)最優(yōu)備用容量模型與算法[J].…中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，（01）：14-20.endprint