由于电源点与负荷中心多数处于不同地区,也无法大量储存,故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成,并在同一地域内有机地组成一个整体,电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就制约了电力系统的结构和运行。据此,电力系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,确保用户获得安全、经济、优质的电能。
电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。
电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前提下,还应实现经济运行,即努力调整负荷曲线,提高设备利用率,合理利用各种动力资源,降低燃料消耗、厂用电和电力网络的损耗,以取得最佳经济效益。
根据电力系统中装机容量与用电负荷的大小,以及电源点与负荷中心的相对位置,电力系统常采用不同电压等级输电(如高压输电或超高压输电),以求得最佳的技术经济效益。根据电流的特征,电力系统的输电方式还分为交流输电和直流输电。交流输电应用最广。直流输电是将交流发电机发出的电能经过整流后采用直流电传输。
由于自然资源分布与经济发展水平等条件限制,电源点与负荷中心多处于不同地区。由于电能目前还无法大量储存,输电过程本质上又是以光速进行,电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就成为制约电力系统结构和运行的根本特点。
电力系统需要依靠统一的调度指挥系统以实现正常调整与经济运行,以及进行安全控制、预防和处理事故等。根据电力系统的规模,调度指挥系统多是分层次建立,既分工负责,又统一指挥、协调,并采用各种自动化装置,建立自动化调度系统。
电能生产、供应、使用是在瞬间完成的,并需保持平衡。因此,它需要有一个统一的调度指挥系统。这一系统实行分级调度、分层控制。
其主要工作有:
①预测用电负荷;
②分派发电任务,确定运行方式,安排运行计划;
③对全系统进行安全监测和安全分析;
④指挥操作,处理事故。完成上述工作的主要工具是计算机。
制定电力系统规划首先必须依据国民经济发展的趋势(或计划),做好电力负荷预测及一次能源开发布局,然后再综合考虑可靠性与经济性的要求,分别作出电源发展规划、电力网络规划和配电规划。
安全状态 指电力系统的频率、各点的电压、各元件的负荷均处于规定的允许值范围,并且,当系统由于负荷变动或出现故障而引起扰动时,仍不致脱离正常运行状态。由于电能的发、输、用在任何瞬间都必须保证平衡,而用电负荷又是随时变化的,因此,安全状态实际上是一种动态平衡,必须通过正常的调整控制(包括频率和电压──即有功和无功调整)才能得以保持。
火电:锅炉-汽轮机-发电机
水电:水库-水轮机-发电机
核电:核反应堆-汽轮机-发电机
其它:如风能、地热能、太阳能、潮汐等
电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。
电力网——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。
动力系统——在电力系统的基础上,把发电厂的动力部分(例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等)包含在内的系统。
总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和,以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和,以千瓦时(kWh)、兆瓦时(MWh)、吉瓦时(GWh)为单位计。
最大负荷——指规定时间内,电力系统总有功负荷的最大值,以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
额定频率——按国家标准规定,我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz。
最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压
负荷预测是制订电力系统规划的重要基础。它要求预先估算规划期间各年需要的总电能和最大负荷,并预测各负荷点的地理位置。预测方法有按照地区、用途(工业、农业、交通、市政、民用等)累计的方法和宏观估算方法。后者就是考虑电力负荷与国民生产总值的关系,电力负荷增长率与经济增长率的关系,按时间序列由历史数据估算出规划期间电力负荷的增长。由于负荷预测中不确定因素很多,因此,往往需采用多种方法互相校核,最后由规划者作出决策
研究方向分类
优化两个大方向:发电侧,用电侧
预测和控制技术再细分