電力系統(tǒng)，開關(guān)電源的重基礎(chǔ)
電力系統(tǒng)是指由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能
在電力系統(tǒng)規(guī)劃中,需綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性,以取得合理的投資平衡。對(duì)電源設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是考慮設(shè)備受迫停運(yùn)率、水電站枯水情況下電力不足概率和電能不足期望值；對(duì)輸、變電設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是平均停電頻率、停電規(guī)模和平均停電持續(xù)時(shí)間。大容量機(jī)組的單位容量造價(jià)較低，電網(wǎng)互聯(lián)可減少總的備用容量。這些都是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性需首先考慮的問題。
電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的大系統(tǒng)，它的規(guī)劃問題還需要在時(shí)間上展開，從多種可行方案中進(jìn)行優(yōu)選。這是一個(gè)多約束條件的具有整數(shù)變量的非線性問題，遠(yuǎn)非人工計(jì)算所能及。60年代以來出現(xiàn)的系統(tǒng)工程理論，以及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，為電力系統(tǒng)規(guī)劃提供了有力的工具。
負(fù)荷預(yù)測(cè)是制訂電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要基礎(chǔ)。它要求預(yù)先估算規(guī)劃期間各年需要的總電能和最大負(fù)荷，并預(yù)測(cè)各負(fù)荷點(diǎn)的地理位置。預(yù)測(cè)方法有按照地區(qū)、用途（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、市政、民用等）累計(jì)的方法和宏觀估算方法。后者就是考慮電力負(fù)荷與國(guó)民生產(chǎn)總值的關(guān)系，電力負(fù)荷增長(zhǎng)率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的關(guān)系，按時(shí)間序列由歷史數(shù)據(jù)估算出規(guī)劃期間電力負(fù)荷的增長(zhǎng)。由于負(fù)荷預(yù)測(cè)中不確定因素很多，因此，往往需采用多種方法互相校核，最后由規(guī)劃者作出決策。
能源布局
可用于發(fā)電的一次能源主要有河流的水力、化石燃料(煤、石油、天然氣)和核燃料等。一次能源的規(guī)劃決定于各種能源的儲(chǔ)量及開發(fā)條件。水力資源屬再生能源,一般講具有發(fā)電成本低的特點(diǎn),但建造周期長(zhǎng)。水力資源和大型水利樞紐的開發(fā)方案是發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、水土保持及生態(tài)環(huán)境效益綜合平衡的結(jié)果。許多國(guó)家的電力系統(tǒng)在發(fā)展初期是優(yōu)先發(fā)展水電，形成“水主火從”的局面。20世紀(jì)50年代末，發(fā)達(dá)國(guó)家中條件較好的水力資源已經(jīng)充分開發(fā)，逐漸轉(zhuǎn)為“火主水從”的局面。在火電開發(fā)中，以煤為燃料占主要地位。發(fā)達(dá)國(guó)家用于發(fā)電的煤炭約占煤炭總消費(fèi)量的50％以上。利用天然氣和石油為燃料的火電廠也占一定比例。70年代世界性石油危機(jī)后，以核燃料為動(dòng)力的發(fā)電站得到了較快的發(fā)展。
電源規(guī)劃; 主要是根據(jù)各種發(fā)電方式的特性和資源條件，決定增加何種形式的電站(水電、火電、核電等)，以及發(fā)電機(jī)組的容量與臺(tái)數(shù)。承擔(dān)基荷為主的電站，因其利用率較高，宜選用適合長(zhǎng)期運(yùn)行的高效率機(jī)組，如核電機(jī)組和大容量、高參數(shù)火電機(jī)組等，以降低燃料費(fèi)用。承擔(dān)峰荷為主的電站，因其年利用率低，宜選用啟動(dòng)時(shí)間短、能適應(yīng)負(fù)荷變化而投資較低的機(jī)組，如燃汽輪機(jī)組等。至于水電機(jī)組，在豐水期應(yīng)盡量滿發(fā)，承擔(dān)系統(tǒng)基荷；在枯水期因水量有限而帶峰荷。
由于水電機(jī)組的造價(jià)僅占水電站總投資的一小部分，近年來多傾向于在水電站中適當(dāng)增加超過保證出力的裝機(jī)容量（即加大裝機(jī)容量的逾量），以避免棄水或減少棄水。對(duì)有條件的水電站，世界各國(guó)均致力發(fā)展抽水蓄能機(jī)組，即系統(tǒng)低谷負(fù)荷時(shí)，利用火電廠的多余電能進(jìn)行抽水蓄能；當(dāng)系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)，再利用抽蓄的水能發(fā)電。盡管抽水-蓄能-發(fā)電的總效率僅2/3,但從總體考慮，安裝抽水蓄能機(jī)組比建造調(diào)峰機(jī)組還是經(jīng)濟(jì)，尤其對(duì)調(diào)峰容量不足的系統(tǒng)更是如此。
電網(wǎng)規(guī)劃; 在已確定的電源點(diǎn)和負(fù)荷點(diǎn)的前提下，合理選擇輸電電壓等級(jí)，確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及輸電線路的輸送容量，然后對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和無功平衡等進(jìn)行校核。
配電規(guī)劃確定配電變電站的容量和位置、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配電線路導(dǎo)線截面選擇、電壓水平與無功補(bǔ)償措施，以及可靠性校驗(yàn)等。
電力系統(tǒng)中的信息與控制子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它使電力系統(tǒng)具有可觀測(cè)性與可控性，從而保證電能生產(chǎn)與消費(fèi)過程的正常進(jìn)行，以及在事故狀態(tài)下的緊急處理。從電力系統(tǒng)誕生之日起，信息與控制子系統(tǒng)就是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，它在不同水平上的完善和發(fā)展，才使電能的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
電力系統(tǒng)信息與控制子系統(tǒng)的進(jìn)步，保證了電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平,改善了勞動(dòng)條件,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，還為電力系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)決策提供有力支援，從概念上、方法上對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行分析和經(jīng)營(yíng)管理賦予新的內(nèi)容。
在電力系統(tǒng)規(guī)劃中,需綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性,以取得合理的投資平衡。對(duì)電源設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是考慮設(shè)備受迫停運(yùn)率、水電站枯水情況下電力不足概率和電能不足期望值；對(duì)輸、變電設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是平均停電頻率、停電規(guī)模和平均停電持續(xù)時(shí)間。大容量機(jī)組的單位容量造價(jià)較低，電網(wǎng)互聯(lián)可減少總的備用容量。這些都是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性需首先考慮的問題。
電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的大系統(tǒng)，它的規(guī)劃問題還需要在時(shí)間上展開，從多種可行方案中進(jìn)行優(yōu)選。這是一個(gè)多約束條件的具有整數(shù)變量的非線性問題，遠(yuǎn)非人工計(jì)算所能及。60年代以來出現(xiàn)的系統(tǒng)工程理論，以及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，為電力系統(tǒng)規(guī)劃提供了有力的工具。
負(fù)荷預(yù)測(cè)是制訂電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要基礎(chǔ)。它要求預(yù)先估算規(guī)劃期間各年需要的總電能和最大負(fù)荷，并預(yù)測(cè)各負(fù)荷點(diǎn)的地理位置。預(yù)測(cè)方法有按照地區(qū)、用途（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、市政、民用等）累計(jì)的方法和宏觀估算方法。后者就是考慮電力負(fù)荷與國(guó)民生產(chǎn)總值的關(guān)系，電力負(fù)荷增長(zhǎng)率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的關(guān)系，按時(shí)間序列由歷史數(shù)據(jù)估算出規(guī)劃期間電力負(fù)荷的增長(zhǎng)。由于負(fù)荷預(yù)測(cè)中不確定因素很多，因此，往往需采用多種方法互相校核，最后由規(guī)劃者作出決策。
能源布局
可用于發(fā)電的一次能源主要有河流的水力、化石燃料(煤、石油、天然氣)和核燃料等。一次能源的規(guī)劃決定于各種能源的儲(chǔ)量及開發(fā)條件。水力資源屬再生能源,一般講具有發(fā)電成本低的特點(diǎn),但建造周期長(zhǎng)。水力資源和大型水利樞紐的開發(fā)方案是發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、水土保持及生態(tài)環(huán)境效益綜合平衡的結(jié)果。許多國(guó)家的電力系統(tǒng)在發(fā)展初期是優(yōu)先發(fā)展水電，形成“水主火從”的局面。20世紀(jì)50年代末，發(fā)達(dá)國(guó)家中條件較好的水力資源已經(jīng)充分開發(fā)，逐漸轉(zhuǎn)為“火主水從”的局面。在火電開發(fā)中，以煤為燃料占主要地位。發(fā)達(dá)國(guó)家用于發(fā)電的煤炭約占煤炭總消費(fèi)量的50％以上。利用天然氣和石油為燃料的火電廠也占一定比例。70年代世界性石油危機(jī)后，以核燃料為動(dòng)力的發(fā)電站得到了較快的發(fā)展。
電源規(guī)劃; 主要是根據(jù)各種發(fā)電方式的特性和資源條件，決定增加何種形式的電站(水電、火電、核電等)，以及發(fā)電機(jī)組的容量與臺(tái)數(shù)。承擔(dān)基荷為主的電站，因其利用率較高，宜選用適合長(zhǎng)期運(yùn)行的高效率機(jī)組，如核電機(jī)組和大容量、高參數(shù)火電機(jī)組等，以降低燃料費(fèi)用。承擔(dān)峰荷為主的電站，因其年利用率低，宜選用啟動(dòng)時(shí)間短、能適應(yīng)負(fù)荷變化而投資較低的機(jī)組，如燃汽輪機(jī)組等。至于水電機(jī)組，在豐水期應(yīng)盡量滿發(fā)，承擔(dān)系統(tǒng)基荷；在枯水期因水量有限而帶峰荷。
由于水電機(jī)組的造價(jià)僅占水電站總投資的一小部分，近年來多傾向于在水電站中適當(dāng)增加超過保證出力的裝機(jī)容量（即加大裝機(jī)容量的逾量），以避免棄水或減少棄水。對(duì)有條件的水電站，世界各國(guó)均致力發(fā)展抽水蓄能機(jī)組，即系統(tǒng)低谷負(fù)荷時(shí)，利用火電廠的多余電能進(jìn)行抽水蓄能；當(dāng)系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)，再利用抽蓄的水能發(fā)電。盡管抽水-蓄能-發(fā)電的總效率僅2/3,但從總體考慮，安裝抽水蓄能機(jī)組比建造調(diào)峰機(jī)組還是經(jīng)濟(jì)，尤其對(duì)調(diào)峰容量不足的系統(tǒng)更是如此。
電網(wǎng)規(guī)劃; 在已確定的電源點(diǎn)和負(fù)荷點(diǎn)的前提下，合理選擇輸電電壓等級(jí)，確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及輸電線路的輸送容量，然后對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和無功平衡等進(jìn)行校核。
配電規(guī)劃確定配電變電站的容量和位置、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配電線路導(dǎo)線截面選擇、電壓水平與無功補(bǔ)償措施，以及可靠性校驗(yàn)等。
電力系統(tǒng)中的信息與控制子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它使電力系統(tǒng)具有可觀測(cè)性與可控性，從而保證電能生產(chǎn)與消費(fèi)過程的正常進(jìn)行，以及在事故狀態(tài)下的緊急處理。從電力系統(tǒng)誕生之日起，信息與控制子系統(tǒng)就是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，它在不同水平上的完善和發(fā)展，才使電能的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
電力系統(tǒng)信息與控制子系統(tǒng)的進(jìn)步，保證了電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平,改善了勞動(dòng)條件,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，還為電力系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)決策提供有力支援，從概念上、方法上對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行分析和經(jīng)營(yíng)管理賦予新的內(nèi)容。
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