电力系统的功能是将能量从一种自然存在的形式(一次能源)转换为电能(二次能源)的形式,并将它输送到各个用户。能量很少以电的形式消费,而是将其转换为其他形式,如热、光和机械能。电能的优点是输送和控制相对容易,效率和可靠性高。
1)电能特点
(1)同时性。电能不易储存,发电、输电、变电、配电、用电是同时完成的,必须用多少、发多少。
(2)整体性。发电厂、变电站、高压输电线、配电线路和设备、用电设备在电网中形成一个不可分割的整体,缺一不可,否则电力生产不能完成。各个孤立的设备离开了电力生产链,也就失去了存在的意义。
(3)快速性。电能是以电磁波的形式传播的,其速度为30万km/s,当电网运行发生变化时的过渡过程十分迅速,故障中的控制更是以ms、μs来计算时间的。电力生产的暂态过程十分短暂。
(4)连续性。不同用户对电力的需求是不同的,用电的时间也不一致,也就要求电力生产必须具有不间断性持续生产的能力,需要对电网进行连续控制和调节,以保证供电质量和可靠供电。
(5)实时性。由于电能输送的快速性,因此电网事故的发展也是非常迅速的,而且涉及面很广,对社会、经济的影响巨大,因此必须对电力生产状态进行实时监控。
(6)随机性。负荷的变化是随机的、难以控制和调节的,电网设备故障和系统故障存在一定的随机性,完全做到可控是非常困难的。
2)基本要求
电力工业时刻与国民经济各部门和人们的生活相关联,也是现代社会的基本特征。一个设计完善和运行良好的电力系统应满足以下基本要求。
(1)系统必须能够适应不断变化的负荷有功和无功功率需求,因而必须保持适当的有功和无功旋转备用,并始终给予适当的控制。
(2)系统供电质量必须满足规定,即电压、频率在规定范围内,且具有(维持)一定的安全水平和供电可靠性。
(3)由于快速性要求,电力系统的正常操作如发电机、变压器、线路、用电设备的投入或退出,都应在瞬间完成,有些操作和故障的处理必须满足系统实时控制的要求。
(4)最低成本供电。要求采用高效节能的发、输、配电设备;优化电源配置和电力网络设计;大力开展电力系统中的经济运行;充分利用水电资源,合理调配水、火电厂的出力,尽可能减小对生态环境的破坏和有害影响等。电能生产与消费的规模都很大,降低一次能源消耗和输送分配时的损耗对节约资源具有重要意义。
(5)电力系统运行和控制必须满足在发电、输电和供电分别独立经营的条件下,保持电网的安全稳定运行水平。电力系统运营的市场化使得电力系统的运行方式更加复杂多变,电力传输网络必须具有更强的自身调控能力。(www.daowen.com)
(6)电网互联。互联大电网的稳定问题并不是小系统稳定问题的简单叠加,特别是经弱联络线连接的互联电网,它很容易在故障中失去稳定。电网的互联形成了区域振荡模式,其动态行为非常复杂,甚至可能产生混沌。系统规模的扩大及快速控制装置的引入可能会使系统的阻尼减少,发生持续的功率振荡。因此,互联大电网对安全稳定分析与控制的要求更高。
3)运行特征
现代电力系统的特征主要体现在以下几个方面。
(1)大容量、高参数发、输、变电设备。
(2)发、输、变电设备制造工艺和材料的现代化和高科技化。
(3)超、特高电压。
(4)新能源发电的多元化。
(5)超远距离输电。
(6)高压直流输电和柔性交流输电。
(7)跨区域、跨国超大规模互联电网,高低压网络极为复杂。
(8)电力市场化运营,发电主体多元化及其管理现代化。
(9)电网调度自动化,协调的发、输、变、配电系统控制现代化。
(11)电力信息化、数字化、光纤化。
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