電力系統(tǒng)的備用容量

電力系統(tǒng)的備用容量

一、作用及分類

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

送和消費幾乎同時開展，電能又不能大量儲存，而用戶的用

電又具有隨機性和不均衡性特點，因此，為了保證電力系統(tǒng)

安全，可靠，連續(xù)地發(fā)供電，則必須設(shè)置足夠的備用容量。

在電源安排時，所配置電源的裝機容量必須大于最大負

荷的要求，兩者的差額稱為備用容量。

按設(shè)置備用容量的用途(或任務)可分為下述三種備用。

(1)負荷備用。具體又分周波備用和負載備用，用于滿

足電力系統(tǒng)由于負荷突然變動的調(diào)頻需要，以保證系統(tǒng)的正

常周波的周波備用；用于補償一些預計不到的負荷需求的負

載備用。

(2)檢修備用。為保證電力系統(tǒng)正常設(shè)備的運行效率和

提高設(shè)備的使用壽命，設(shè)置檢修備用是必不可少的。檢修備

用是用于滿足設(shè)備定期計劃檢修的容量設(shè)置。

(3)事故備用。用于替代發(fā)生事故的機組出力，擔負系

統(tǒng)的事故負荷備用。事故備用是保證系統(tǒng)穩(wěn)定和保證系統(tǒng)重

要用戶供電可靠性的需要。

以及還應考慮滿足系統(tǒng)超計劃用電的需要。

備用容量的種類，按其所處的狀態(tài)劃分，又可分為熱備

用和冷備用。

(1)熱備用。又稱旋轉(zhuǎn)備用，指運轉(zhuǎn)中的機組可發(fā)最大

功率與最大負荷的差額，其表現(xiàn)為部分機組空載或欠載運行

的容量之和。

(2)冷備用。屬于等待調(diào)用未運轉(zhuǎn)的機組可發(fā)容量。

在發(fā)展規(guī)劃設(shè)計中，主要考慮冷備用問題。

電力系統(tǒng)的備用率為

式中K---電力系統(tǒng)的備用率；

Ny——電力系統(tǒng)的裝機容量(kw)；

Pm----電力系統(tǒng)的最大負荷(kw)o

其中備用率K的大小確定與系統(tǒng)規(guī)模，用電構(gòu)造，電壓

等級等因素有關(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

容量缺陷，將直接導致供電可靠性下降；但如果備用容量設(shè)

置過大，又將使電源建設(shè)的投資費用增加。因此，如何在可

靠性與經(jīng)濟性之間，對備用容量的大小作出合理的選擇，一

直是規(guī)劃設(shè)計中的一項重要研究內(nèi)容。

就性質(zhì)來說，備用容量是一種儲備容量或等待調(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)的需要負荷大小相適應，而備用容量

則是為了滿足系統(tǒng)在發(fā)生異常情況下的補償容量，諸如設(shè)備

故障、枯水季節(jié)、負荷波動及預測誤差等現(xiàn)象發(fā)生時所設(shè)置

的容量。廣義上講，電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都涉及備用容量問

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

備用容量問題。

關(guān)于備用容量確實定方法。合理確定各種備用容量，應

從可靠性與經(jīng)濟性兩個方面開展分析和論證。但目前經(jīng)常所

使用的方法還屬于一種經(jīng)驗估計方法，在我國的《電力系統(tǒng)

設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，各種備用容量確實定是按占系統(tǒng)最

大負荷的一定百分比來估算。

有關(guān)通過可靠性分析來確定備用容量的方法，我們將在

以后章節(jié)中另作介紹。

二、周波和負荷備用

電力系統(tǒng)運行時，由于電力用戶用電設(shè)備經(jīng)常的投入或

切除，造成負荷的突然急劇變化，并導致系統(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)的負荷與電源間的供需平衡是預先有計劃的，

但這種計劃是預測的估計值，在實際運行中電力系統(tǒng)必須滿

足系統(tǒng)預計不到的負荷要求，這也需要設(shè)置一定的備用容量,

稱負荷備用，用來負擔短期內(nèi)計劃外的負荷增加。

因此，周波和負荷備用是為了調(diào)整電力系統(tǒng)瞬間的負荷

波動以穩(wěn)定系統(tǒng)的周波，和擔負短期內(nèi)計劃外的的負荷增加。

周波和負荷備用容量的大小，應根據(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)和組成情況來確定。在系統(tǒng)

規(guī)劃設(shè)計中，一般取系統(tǒng)最大負荷的3%~5%o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

晝夜中不同的時間內(nèi)，由不同的發(fā)電廠來擔任。

由于水電廠的水輪機組應變能力較強，能較好的適應負

荷的變化，能量損失小，而且水輪機的最大效率是在機組額

定容量的70%?90%,因此，一般的系統(tǒng)都由水電廠來擔負周

波和負荷備用。在豐水期還可以用這部分容量來發(fā)電，以節(jié)

約燃料。若由火電廠來擔任周波和負荷備用時，則要有熱備

用機組。

周波備用和負荷備用只需要有容量備用，不需要能量儲

備。

三、事故備用

電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備，可能因為某些偶然的事故而被

迫臨時停機。為了解決電力系統(tǒng)中的某些突然事故，防止發(fā)

電設(shè)備事故停機時，影響對電力用戶的正常供電。在電力系

統(tǒng)中需設(shè)置一定數(shù)量的備用容量，以替代事故停機時的發(fā)電

設(shè)備，這部分備用容量稱事故備用容量。

因為事故備用容量要替代事故機組的運行，因此，事故

備用除需要備用容量外，還必須有相應的能量儲備。

（一）影響事故備用容量的因素

（1）系統(tǒng)裝機總?cè)萘亢蛦螜C容量：

根據(jù)大型機組事故次數(shù)統(tǒng)計，單機事故占75%,兩機以

上同時事故占20%,全廠事故只占5%,可見單機發(fā)生故隙的

概率最大。因此。系統(tǒng)裝機總?cè)萘吭酱螅瑱C組臺數(shù)越多，事

故備用容量越大。

因為事故備用機組要替代發(fā)生事故的機組運行，為保證

電力系統(tǒng)中最大機組事故時有替代容量，事故備用容量必須

等于或大于系統(tǒng)中最大機組的容量。

（2）運行人員的技術(shù)水平。

（3）系統(tǒng)中機組的使用年限，及新舊機組的比例。

（4）設(shè)備檢修的質(zhì)量。

（二）事故備用容量確實定方法

1.經(jīng)驗統(tǒng)計法

根據(jù)電力系統(tǒng)多年來的運行經(jīng)驗確定，一般采用電力系

統(tǒng)最大負荷的百分數(shù)來計算。根據(jù)歷史統(tǒng)計資料分析，事故

備用容量大致為系統(tǒng)最大負荷的8%?10%。

為保證系統(tǒng)中最大機組事故時有替代容量，事故備用容

量應不小于系統(tǒng)中最大機組的容量。

2.經(jīng)濟比較法

估算出電力用戶因系統(tǒng)事故停電所造成的損失，和安裝

事故備用容量的費用開展經(jīng)濟比較，通過比較可以確定出經(jīng)

濟而有利的事故備用容量。

3.用概率理論計算事故備用容量

用概率理論計算事故備用容量，是基于系統(tǒng)中機組發(fā)生

事故具有隨機性的特點所形成的方法，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)事故備用容量應在各種電源間開展合理分配，一般

可按各電源工作容量的比例開展，調(diào)節(jié)性能良好，靠近負荷

中心的火電廠，可擔任較大的事故備用容量。在開展事故備

用容量的分配時還要考慮以下情況：

(1)一般水電廠擔任事故備用容量時，需要有相應的

事故備用庫容。

(2)火電廠擔任事故備用容量時，應將其大部分設(shè)置

在運轉(zhuǎn)機組上，以提高系統(tǒng)供電的可靠性。也就是火電廠要

設(shè)有部分熱備用，以利于系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，和事故時周波的

穩(wěn)定。

因火電廠機組經(jīng)濟出力在80%-90%之間，其欠載部分可

在系統(tǒng)發(fā)生事故時投入而滿載運行。

四、檢修備用

電力系統(tǒng)中的機組設(shè)備，均需要開展定期預防性檢修,

電廠設(shè)備的檢修主要有大修，小修及事故修理三種，事故修

理由事故備用容量來解決，檢修備用只考慮大修和小修。

檢修備用容量確實定，主要取決與每臺機組檢修所需要

的時間，和兩次檢修之間的時間間隔。

確定機組檢修的時間和時間間隔，主要考慮機組的工作

年限，檢修質(zhì)量，及備用備件供給情況等。一般火電機組大

修周期為1?2年，檢修時間為30天左右，水電機組大修周

期為2?3年，檢修時間為20天左右，小修每年一次約需5

天左右。一般對電力系統(tǒng)機組的檢