本文是一篇电力论文，电力的产生方式主要有：火力发电（煤等可燃烧物）、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇电力论文，供大家参考。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着社会的发展以及人们生活水平的提高，对电能的需求也在不断的提高，然而能源资源在我国各地分布十分不均衡，西北地区主要以煤炭资源为主，西南地区主要以水电资源为主，而华南、华东与华中等经济发达地区是主要的能源消耗地区，由于我国经济增长对能源资源需求量不断的增加，只有建立大型互联电网通过远距离输送电力才能解决电力供需问题，因此，我国将西电东送、南北互供和全国联网作为电力发展的重要战略。这三大工程的成功运行，对缓解电力供应紧张、调节电力过剩与不足与促进资源合理分配发挥着重要的作用；同时，也使得电网结构与运行方式越来越复杂多变，特别是很多远距离大功率输电线路和系统间弱联络的出现，使系统发生事故与引起大面积停电的概率增大。电力系统安全稳定的运行所面临的问题更加的复杂多变，对电力系统中电网与发电机组之间协调稳定运行的要求也越来越高【1】。按照 IEEE 制定的电力系统的定义及分类，电网稳定性可分为功角稳定、电压稳定及频率稳定，在电网稳定控制中，功角与电压稳定主要涉及快速的电磁过程，故主要关注的是电力系统短期行为；而频率稳定主要涉及慢速的动力机械过程，其主要关注于电力系统长期行为【2】。电力系统频率稳定是指电力系统受到干扰、系统的频率发生变化后能否恢复到额定频率或接近额定频率，取决于系统在尽量少切除负荷的条件下，保持发电量与用电量之间平衡的能力。CIGRE 在 2004 年《电力系统稳定性定义及分类》中将频率稳定按时间长短分为长期稳定与短期稳定两种。电力系统的不同设备的惯性时间常数相差较大，从几秒钟到几分钟不等，低减载、发电机控制和保护设备只有几秒钟，而原动机补给系统和负荷电压调节器却需要几分钟才会开始调整。惯性时间常数的不同使得电力系统受到不同的扰动时，其频率稳定从时间上表现出不同的特性，例如孤网系统内缺乏足够的备用容量时，频率会在几秒钟之内崩溃，使得孤网系统解列，这是一种短期频率失稳现象。由于汽轮机过速控制或者锅炉反应器保护和控制所引起的复杂的频率失稳通常是长期频率失稳，其所需的时间可能从几十秒到几分钟不等【3】【4】。
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1.2 一次调频研究现状
当频率产生波动时，调速器依据频差的大小调整机组的有功功率输出，使机组输出的有功功率满足系统负荷需求的过程称作一次调频。对比二次调频，当系统频率与负荷变化时机组一次调频功能可以快速地做出响应，并将系统频率维持在一定范围之内。在电力系统突然发生大的负荷变化时一次调频能够快速地给予功率上的支援，增强电网的可靠性【12】。当电网频率波动时机组能否快速做出响应，使其出力满足系统负荷需求是检验机组一次调频性能的主要标准，主要体现在负荷支援量与快速性这两项指标上。发电机组主要通过调速器来完成一次调频功能，调速器很大程度上影响着机组的一次调频功能。电网的一次调频特性与系统中每台机组的调速器特性都有关系。就单台机组而言，在单机运行时调速器的特性只与自身的特性有关，而当机组并网运行时调速器的特性不仅与自身的特性有关，而且也与其他机组调速器的特性有关【13】。对一次调频特性的研究：一方面研究一次调频能力，主要有该文献【14】定义了电力系统的一次调频能力(PFCA)。分析了 PFCA 与已经存在的几个性能指标的差别，并由定义结合方差分析，给出了 PFCA在情况下的数学表达式，给出了可用于实际的相应计算方法，并以此为基础讨论了计算过程中的参数误差对 PFCA 的影响。文献【15】通过设置不同的频率调节死区，分析该条件下能够保证电力系统稳定的一次调频容量，研究了机组一次调频容量与系统负荷扰动大小的关系，这对确定电力系统一次调频容量与设置电力系统中机组的调节系统参数有着重要的参考价值。文献【16】在研究一次调频能力分布在多区域电网中产生的影响，通过搭建多区域电网一次调频仿真模型，分区域研究各种一次调频力分布对电力系统联络线传输功率与频率品质的影响，结果表明电力系统中一次调频能力合理的分布形式是在各区域中均匀分布。另一方面研究一次调频的稳定性，文献【13】针对单台机组运行工况下不稳定的发电机组并入大电网中运行时，其自身的不稳定性消失但一定程度降低了电网稳定性这种现象进行了研究，研究表明这种现象的产生是由于稳定性差的机组吸收了电网一次调频的稳定储备，而这些稳定储备来源于处于满载或限载状态的机组、再热机组和采用汽轮机跟随方式的机组等的存在，正是由于这些机组提供了稳定储备，电网在一次调频时才具有更好的稳定性。
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2 电力系统的频率调节
2.1 电力系统的频率特性
电网频率一旦发生变化，负荷消耗的有功功率也将变化。电网负荷一般根据其对频率变化的敏感程度进行分类，电力系统负荷所需功率与系统频率之间的关系可用负荷静态率特性表示，如图 2-1 所示【35】。当电网遭受到扰动时，其频率将产生波动，如果频率的变化超出规定的调频死区,发电机组的调节系统就会通过改变阀门位置，调整功率输出，确保机组出力和负荷功率维持平衡状态，即当频率下降时，通过增大水轮发电机进水阀和汽轮发电机蒸汽阀门的开度，使原动机的功率输出增加；当系统中的频率增大时，通过减小蒸汽门或进水阀门的开度，使原动机的功率输出减小，从而保证机组输出功率与负荷功率达到平衡，最终使系统频率保持在合理误差范畴内。调速系统的特性决定了发电机的功频特性，频率的波动引起机组出力变化的规律称为发电机组的功率频率特性【36】。
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2.2 水轮机相关参数对调节系统速动性与稳定性的影响
暂态转差系数 bt是平衡水轮机调节系统速动性与稳定性主要参数之一，减小 bt值能够提高水轮机调速器的灵敏性，使调速器迅速动作、调节时间减短、调节品质变好，然而过小的 bt会使得调节系统稳定性变差。在生产实践中，水电机组在并网运行时，在保证机组稳定的情况下往往将 bt整定的很小，使水轮机调速器具有较好的灵敏性，从而使并网时间更少；在水电机组并网后，为了保证电力系统负荷变动时机组调节系统能够迅速改变机组出力，通过增加或减小有功功率支援电网负荷变化。在这个过程中，往往希望 bt越小越好，最好让 bt趋于 0。bt越小，则调节系统稳定性就必然会变得越差，然而电网中其他机组为电网一次调频提供了稳定储备，可以保证调节系统稳定。对于调频电厂，减小 bt可以通过水电机组调节系统速动性并且能够保证电能质量【39】。
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3 机组调节系统建模 .......... 15
3.1 水轮机调节系统分析 ...... 15
3.2 汽轮机调节系统分析 ...... 21
3.2.1 汽轮机调节系统结构 ........... 21
3.2.2 汽轮机调节系统数学模型 ....... 22
3.3 机组并网运行模型 ........ 29
3.4 本章小结 ...... 31
4 水电机组容量占比对一次调频性能及系统稳定性的影响...... 33
4.1 水电机组满足一次调频速动性指标时调节参数 bt、Td的取值范围 ............ 33
4.2 水电机组不同容量占比下满足系统稳定域要求的 bt、Td取值范围 ............ 35
4.3 水电机组相关参数对容量占比临界值的影响 ............ 38
4.3 本章小结 ...... 47
5 结论与展望 ....... 49
5.1 结论 .......... 49
5.2 展望 .......... 49
4 水电机组容量占比对一次调频性能及系统稳定性的影响
4.1 水电机组满足一次调频速动性指标时调节参数 bt、Td的取值范围
在水轮发电机组单机运行时，水轮机调节系统的稳定性是主要的方面。在水轮发电机组并入大电网运行时，在正常情况下，其转速（频率）由大电网状态决定。因为单机容量较电网容量小得多，机组出力的变化对电网频率影响甚小，水轮机调节系近似处于开环状态，这时调速器的速动性，既开环动态响应特性将成为更令关注的问题。通常，在考察水电机组调节系统的一次调频特性时，其对速动性的考察既为水轮机输出力矩对系统频率的变化响应特性【10】。当系统频率发生变化时，希望机组调节系统能够迅速调节机组的出力以满足电力系统的要求。为确保电网安全稳定、经济优质的运行，根据《发电厂并网运行管理规定》，（各地区相继）制定了电厂并入电网运行时的相关管理实施细则，其中，对于水电机组一次调频速动性指标有如下要求：《电网运行准则》规定：水电机组达到 90%目标负荷的时间不大于 15s，应在 30s 内根据机组响应目标完全响应；《西北电网发电机组一次调频技术管理规定》与《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》要求：所有机组一次调频的负荷调整幅度应在 15 秒内（直流锅炉、循环硫化床锅炉要求25 秒内）达到理论计算的一次调频的最大负荷调整幅度的 90%。#p#分页标题#e#
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结论
本文所讨论的问题是实际中存在的，但并未引起从业者的重视与深入研究；诚然，在电网一次调频过程中，水电机组能够快速响应并迅速调节输出功率，对于电网频率的稳定起到了非常重要的作用，但是水电机组调节过快，会引起水电机组调节系统的不稳定；当过多的水电机组都为了较好的速动性而牺牲稳定性，将会引起整个电网不稳定，甚至导致电网频率崩溃。本文通过对水电机组速动性与系统稳定性进行分析得到以下结论：
（1）当水电机组w aT T 较小时，其值不大于 0.237，无论水电机组在系统中的容量占比为多少，总有一定的t db 、T 可以使机组满足一次调频速动性指标要求又能使系统保持稳定。随着w aT T 增大，能够同时满足速动性与稳定性要求的t db 、T 取值范围不断减小。
（2）当水电机组w aT T 较大时，其值大于 0.237，会出现一个水电机组容量占比临界值，水电机组容量占比超过该临界值时，任何调节参数均无法同时满足速动性与稳定性要求。随着w aT T 比值增大，系统中既能使机组满足一次调频速动性指标要求又能保障系统稳定的水电机组容量占比临界值减小。
（3）自调节系数ne 取值越大，系统中既能保障系统稳定又能使机组满足一次调频速动性指标要求的水电机组容量占比的临界值就越大。
（4）永态转差系数pb取值越大，系统中既能保障系统稳定又能使机组满足一次调频速动性指标要求的水电机组容量占比的临界值就越大。
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参考文献（略）
