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1、唐唐 寅寅 生生 2007.032007.03电力系统无功控制与考核的发展方向内容一、背景；二、电力系统无功控制的发展方向；三、地区电网无功电压管理的任务 （举例）；四、电力系统无功功率调控方法；五、改变用户无功考核方法；六、结束语。一、背景1.“十一五”GDP能耗指标 到“十一五”期末，万元国内生产总值（按2005年价格计算）能耗下降到0.98吨标准煤，比“十五”期末降低20%左右，平均年节能率为4.4%。2.线损年损失电量 每年耗空三峡电站4年的发电量 n输电环节年损失电量约1500亿千瓦时；n用电环节各种终端用电设备的电能损失年约1500亿千瓦时。2006年线损电量 三峡电站 设计:n装
2、机容量:26台70万kW,1820万kW;n年发电量:847亿kWh;n 1年线损耗空三峡电站4年的发电量。3.电网无功补偿现状容性补偿基本平衡容性补偿基本平衡 在夏季最大负荷水平下，运行电压水平基本合格。宏观分析，全网无功出力与无功负荷基本平衡。电容器安装容量基本够用。电容器补偿布局不科学 高、低压电网电容器补偿容量倒置。500kV电网装得多，220kV电网装得较多，110千伏电网装得不够，10/0.4kV用电企业缺得最多。缺少感性补偿。无功长距离输送 电网中的无功潮流呈现出大容量、长距离、跨层次输送现象。做不到就地、分层平衡。例1.2例1、甘肃电网每年约有80亿千乏时的无功电量从330千伏
3、电网流入220、110千伏电网；例2、湖南株洲电网220千伏团山变电站及其供出的8个110千伏变电站系统，大负荷方式下，220千伏团山变电站多装了47600千乏电容器，8个110/10千伏变电站需要47650千乏，实际只有43080千乏，少4570千乏，每年多损1000万千瓦时；例3.4例3、辽宁220千伏华山变电站及其供出的4个 66/10变电站系统：220千伏华山：需要1700千乏，实际有15000千乏，多14300千乏；4个66/10变电站：需要27050千乏，实际只有114100千乏，少13400千乏；每日多损电量1042千瓦时；例4、广东河源地区 4.1 220kV河源变电站下的11
4、0kV系统 10kV系统缺52850千乏，35kV系统缺3900千乏，合计缺少56750千乏；220kV变电站安装的电容器37800,缺少5400千乏电容器;大量无功由500kV系统送入。4.2 220kV龙川变电站下的110kV系统 10kV系统缺46280千乏，35kV系统缺4280千乏，合计缺50560千乏。4、电力系统无功功率控制的背景n以电压为目标值调控方法;n以电压为目标值加功率因数控制。二、电力系统无功功率 控制的发展方向无功功率就地平衡n什么地方用就在什么地方补偿；n什么时候用就什么时候补偿；n用多少就补偿多少。无功分层定义方程式无功分层定义图解1无功分层平衡图解2全网无功分层
5、说明图解全网无功优化n无功输送距离最短，数量最少；n线路损失最少；n电压 质量最好；n稳定水平好。三、地区电网无功 电压管理的任务 （举例）定义n220千伏变电站的110千伏母线及以下的属于地区调度管理的110千伏电网;n上一级电网是省调管理的220千伏电网;n下一级电网是县级调度管理的35及以下电压等级的电网。三项任务n保证地区电网安全优质经济运行;n完成省调给定出的注入220千伏电网无功值的控制任务;n管理好县调注入110千伏电网无功值的控制任务。四、无功功率调控 方法目标 无功实时值（Qret）跟踪给定电压（Uset）约束下的注入电网的无功优化值（Qopt）调控无功补偿装置（SVC或发电
6、机）的出力使Qret Qopt。目标值的计算无功跟踪调控示意图两个关键问题n优化计算；n动态补偿。电网无功优化超偏差运行检测电能表将电能表计量区分为：1、无功优化运行允许偏差范围内的有（无）功电量；2、超上限运行范围内的有（无）功电量；3、超下限运行范围内的有（无）功电量。五、改变用户无功考改变用户无功考 核方法核方法5.15.1办法办法存在两个弊端存在两个弊端 n考核月度平均功率因数考核月度平均功率因数；n考核功率因数标准太低考核功率因数标准太低。考核月度平均功率因数：考核标准太低：分：0.80;0.85;0.90；及不考核等四种情况。5.2.无功电价考核的趋势无功电价考核的趋势 向考核实时
7、功率因数方向发展及不断提高功率因数考核标准，直到1.0。办法办法改革改革趋势趋势n基本思想是，原有的“功率因数调整电费率”基本不变。n在办法的基础上，用一种“分功率因数电能表”，通过实施功率因数分段电量法考核用户的实时功率因数。5.2.1 分功率因数电量法 一种能够计量，使电能具有功率因数特征的“分功率因数电能表”,计量不同功率因数对应的电量。每一个功率因数对应着一个电量：例如：0.11、0.12、0.131.00。改进后的两部制电费计算提高功率因数考核标准 从现在考核的标准0.8、0.85、0.90及不考核等四种情况出发，以1.0为终极目标逐步提高考核标准，并不断扩大考核范围，这才符合事物发
8、展的客观规律。5.2.25.2.2直接采用收取无功电费法直接采用收取无功电费法 基本思想是：n（1）不同功率因数段的无功价值不同，这是因为无功补偿随功率因数的变化规律具有非线性特征；n（2）在基本无功电价的基础上乘以几个大于1.0的系数，其目的是促进用户进行就地补偿。计算方法 WQYQ（AQ11+AQ22AQ33AQn k）式中：WQ为总无功电费，元；YQ为基本无功电价（元/kvarh）；AQ1、AQ2、AQ3，AQn为不同功率因数段的无功电量，kvarh；为异地补偿牺牲电压质量系数，1.0；为异地补偿牺牲线损系数，1.0；为异地补偿牺牲电网安全系数，1.0；1、2、3，k，为无功异地补偿非线
9、性特征系数，k1.0。5.2.3可行性分析n无功补偿新技术无功补偿新技术迅速发展；迅速发展；n用户做到无功就地补偿在经济上完全可行用户做到无功就地补偿在经济上完全可行。v 多分组电容器更能适应跟踪无功负荷调整vSVC技术迅速发展 国产SVC技术发展很快nTSC动态补偿;n基于TCR的SVC技术发展很快;n基于MCR的SVC技术发展很快。(http:/www.cerc- 使用“分功率因数电能表”能促进电网安全优质经济运行，所以它代表了先进生产力。谢谢！1.1.转变用户无功补偿不到位状况转变用户无功补偿不到位状况 目前，大部分用户的平均功率因数，只能达到0.80、0.85、0.90，距离1.0还很
10、远,如果电网不向用户输送无功,用户只能是低电压水平运行，实际上只能是由电网向用户输送它无功补偿的不足部分，这样就降低了电压质量；增加了功率损耗；降低了电压稳定储备；增加了无功补偿投资3040%，所以，必须转变用户无功补偿不到位状况，将用户功率因数补偿到1.0。转变传统无功补偿观念转变传统无功补偿观念 3 3个具体转变内容：个具体转变内容：n转变无功异地平衡观，树立无功就地平衡观转变无功异地平衡观，树立无功就地平衡观 ；n转变用户无功补偿不到位状况转变用户无功补偿不到位状况 ；n转变用户月平均功率因数考核，建立实时功转变用户月平均功率因数考核，建立实时功率因数考核（转变为动态跟踪补偿观念）；率因
11、数考核（转变为动态跟踪补偿观念）；异地补偿的坏处异地补偿的坏处n任何异地补偿的投资都大于就地补偿的投资；任何异地补偿的投资都大于就地补偿的投资；n任任何何异异地地补补偿偿的的线线路路损损失失都都大大于于就就地地补补偿偿的的线线路损失；路损失；n任任何何异异地地补补偿偿的的电电压压质质量量都都劣劣于于就就地地补补偿偿的的电电压质量；压质量；转变无功异地平衡观树立无功就地平衡观转变无功异地平衡观树立无功就地平衡观n无功就地平衡是无功补偿的基本原则。即什么地方用就在什么地方补偿；用多少就补偿多少；什么时候用就什么时候补偿。前面讲的是电网中无功补偿布局，最后讲的是动态跟踪补偿。n我国电网的四个元件：发
12、电厂、输电线路、降压变电站和用户，没有一个元件做到了无功就地平衡。高低压电网中安装的电容器容量倒置，即高压电网安装的多，中压电网安装的较多，低压电网安装的安装的少，10/0.4kV电网最少。因此电网中的无功潮流呈现出跨网、跨 层、长 距 离、大 容 量（发 电 厂500kV220kV110kV0.4kV电网）的不合理输送现象，粗略估计每年多损失500TWh。2.2.转变用户月平均功率因数考核建转变用户月平均功率因数考核建立实时功率因数考核立实时功率因数考核n额定频率依赖于电力系统中实时有功的平衡。同理，额定电压依赖于电力系统中每个节点实时无功就地平衡。n例如，供电部门对用户的“功率因数调整电费
13、办法”规定：“按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数”。n只有每个节点实时无功就地平衡才能保证电压质量合格。月平均功率因数达到要求，只能保证月度平均电压质量合格。n每个节点瞬时的无功就地平衡，依赖于无功动态跟踪补偿。过去,由于无功动态补偿装置价格贵,只适合用于冲击性负荷的无功补偿。随着动态补偿装置的技术经济指标不断合理化,将无功动态补偿装置普遍应用于无功就地平衡的调整就要到来。六、经济压差无功经济压差无功 潮流的基本概念潮流的基本概念中国电力企业联合会供电企业节电技术高级培训班供电企业节电技术高级培训班1 1、定义 维持输电线路无功潮流的分点恰恰位于本线中点的无功潮流，称为经济压
14、差无功潮流。中国电力企业联合会供电企业节电技术高级培训班供电企业节电技术高级培训班2 2、算法、算法n计算网络与模型：在电网结构和有功发电计划决定以后，影响电网无功潮流的唯一因素，就是各个节点注入电网的无功功率值，即变压器高压侧的无功功率值，因此，在电网无功功率优化控制计算中，变压器可以不直接参加计算，所以，UJ无功功率控制潮流的计算网络是按电压等级（1000/500/220/110kV）的分层计算，n数学模型、目标函数 ：min U=(PR+QX)/U 即研究电网中的每一条线路的电压降落纵分量最小。n变量及约束：控制变量 Q1、Q2每个节点注入电网的无功补偿容量，无约束。状态变量 U1.2
15、minU1.2U1.2max，各厂、站的母线的运行电压，控制在电压的允许上、下限范围内变化。调整变量 Qf发电机无功连续调节；Q(L、C)补偿电抗（容）器，按连续调节参加计算；K1、K2（变压器变比），不直接参与最优无功功率控制计算，在执行机构调控策略中靠档运行。中国电力企业联合会供电企业节电技术高级培训班供电企业节电技术高级培训班3、优越性n线线路路在在U UJ J支支持持下下，只只有有有有功功功功率率在在电电阻阻上上的的电电压压降降落落（U UJ J =(PR+QX)/U=PR/U=(PR+QX)/U=PR/U），电电压压质质量量最好，接近直流线路运行；最好，接近直流线路运行；n线线路路传
16、传输输无无功功造造成成的的有有功功损损耗耗最最小小，它它为为无无功功功功率率分分点点在在首首（或或末末）端端母母线线上上时时有有功功功功率率损损耗耗的的1/41/4，而而且且也也使使线线路路两两端端所所接接的的主主变变压压器器有有功功损损失失之和为最小或接近最小。之和为最小或接近最小。中国电力企业联合会供电企业节电技术高级培训班供电企业节电技术高级培训班 3种典型的变压器高压界面优化无功中国电力企业联合会供电企业节电技术高级培训班供电企业节电技术高级培训班U UJ J 3种典型潮流中国电力企业联合会供电企业节电技术高级培训班供电企业节电技术高级培训班UJ算法与传统算法比较专家系统n纵向：纵向：先投较低电压电网的电容器，后投较高电先投较低电压电网的电容器，后投较高电压电网的电容器；压电网的电容器；n横向：横向：先投较无功受端变电站的电容器，后投无先投较无功受端变电站的电容器，后投无功送端变电站的电容器；功送端变电站的电容器；