畢業(yè)論文——電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)研究

1、<p>　　Study on Energy-saving Technology of Power Systems</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　伴隨著生態(tài)環(huán)境惡化、能源危機加劇，促進產(chǎn)業(yè)節(jié)能、謀求持續(xù)發(fā)展已成為現(xiàn)代發(fā)展的主題。黨中央高度重視節(jié)約型社會建設(shè)的戰(zhàn)略背景給電力行業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)的突破帶來了新的契機。我國電力行業(yè)已經(jīng)

2、進入產(chǎn)業(yè)調(diào)整和結(jié)構(gòu)升級的轉(zhuǎn)型時期，大力推進電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)，有利于彌補我國各城市、各地域的用電缺口，從根本上解決電力資源短缺的問題。</p><p>　　以電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變配電和用電四大環(huán)節(jié)為切入點，系統(tǒng)的概括分析了常見的電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，著重的介紹了新能源分布式發(fā)電、變壓器的節(jié)電降耗以及電網(wǎng)的無功功率優(yōu)化等等節(jié)約發(fā)電成本、降低電網(wǎng)損耗的經(jīng)典措施，并簡要的擴展了一些具有廣闊發(fā)展前景的節(jié)能降耗新

3、舉措、新技術(shù)，總體把握了當(dāng)前電力系統(tǒng)在能量損耗方面的存在的具體問題和實際情況，為以后深入開展電力系統(tǒng)節(jié)能降耗工作提出了初步的思路。</p><p>　　關(guān)鍵詞 節(jié)能降耗 新能源與分布式發(fā)電 無功功率優(yōu)化</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the deterioration of the ec

4、ological environment and the intensifying of energy crisis, saving energy of industry and seeking sustainable way of developments have become a topic of modern world. Our government paid attention to the Conservation-ori

5、ented society long time ago, which has brought a new chance for energy-saving technology of power systems. China's power industry has entered the age of adjusting industrial structure and upgrading the transition. Th

6、e study on energy-saving technol</p><p>　　The entry point consists in the introduction of four parts of power systems named generation part, transmission part, power distribution part and consumption part,

7、focusing on the introduction of energy saving technologies, referring to DER, energy saving transformer, and reactive power optimization, for example. Besides, we talked about a brief extension of some new energy saving

8、initiatives and new technologies, studied the specific problems about the energy consumption of power systems. All </p><p>　　Keywords Energy saving DER Reactive Power Optimization</p><p><

9、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第1章 關(guān)于電力系統(tǒng)和電力損耗3</p><p>　　1.1 電力系統(tǒng)的基本概念和組成3</p><p>　　1.2 電力系統(tǒng)運行的基本要求3</p><p>　　1.3 電力

10、損耗的成因以及定義4</p><p>　　第2章 電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗技術(shù)5</p><p>　　2.1 發(fā)電環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗措施5</p><p>　　2.1.1 發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗舉措的重要性5</p><p>　　2.1.2 發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗舉措：新能源發(fā)電技術(shù)6</p><p>　　2.1.3 發(fā)

11、電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗舉措：分布式發(fā)電與電源的最優(yōu)組合8</p><p>　　2.2 輸配電環(huán)節(jié)的電力損耗計算及節(jié)能降耗措施10</p><p>　　2.2.1輸電線路數(shù)學(xué)模型以及降耗措施10</p><p>　　2.2.2 變壓器的節(jié)能降耗13</p><p>　　2.3 以節(jié)能降耗為目的的電網(wǎng)優(yōu)化與負荷調(diào)整18</p>&

12、lt;p>　　2.3.1 電網(wǎng)的合理規(guī)劃與優(yōu)化改造18</p><p>　　2.3.2 電力系統(tǒng)中有功功率負荷的最優(yōu)分配20</p><p>　　2.3.3電力系統(tǒng)無功功率的產(chǎn)生和研究意義22</p><p>　　2.3.4 無功功率的調(diào)整——提高負荷的自然功率因數(shù)24</p><p>　　2.3.5 無功功率的人工補償25

13、</p><p><b>　　結(jié)束語28</b></p><p><b>　　謝 辭29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　自法拉第在

14、1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律以來，電力技術(shù)已得到飛速的發(fā)展。在電磁感應(yīng)定律基礎(chǔ)上，人們發(fā)明了原始的交直流電機；并且不斷對其進行完善。在1882年，法國人M·德波列次首次嘗試研究出了電力系統(tǒng)雛形。德波列次創(chuàng)造的這個輸電系統(tǒng)雖然規(guī)模很小，但卻具備了電力系統(tǒng)應(yīng)有的幾大重要環(huán)節(jié)，即發(fā)電、輸電、變配電及用電環(huán)節(jié)。</p><p>　　近代電力系統(tǒng)，相對于100多年前的電力系統(tǒng)雛形相比，已經(jīng)得到了質(zhì)的飛越和發(fā)展。近代

15、電力系統(tǒng)采用三相交流輸電，對電能的輸送能力有很大的提高，線路電壓等級逐漸提高，承擔(dān)的負荷也越來越多。電力系統(tǒng)的發(fā)展能夠提高人們的生活質(zhì)量，與自身與時俱進、不斷創(chuàng)新的要求密切相關(guān)。尤其是在當(dāng)今的時代背景下，與資源短缺、生態(tài)惡化等全球性問題相適應(yīng)，電力系統(tǒng)對于自身節(jié)能降耗的要求也日益值得重視和研究。</p><p>　　電力技術(shù)問世以來，在短短的上百年的時間內(nèi)已經(jīng)獲得了飛速的發(fā)展。電力應(yīng)用的的巨大前景和其簡單便捷的控

16、制手段使其在被投入生產(chǎn)生活的使用之后飛速發(fā)展起來，電力能源作為清潔能源到現(xiàn)在為止還在表現(xiàn)著巨大的生命力和深邃的發(fā)展前景。電力的使用還催生了多種學(xué)科分支的出現(xiàn)，譬如研究發(fā)電部分的電機學(xué)科，研究電力系統(tǒng)調(diào)配環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)分析和潮流計算，研究反應(yīng)電力系統(tǒng)故障狀態(tài)和不正常工作狀態(tài)下的電力系統(tǒng)繼電保護學(xué)科等。電力系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟的同時，也體現(xiàn)出了推陳出新、與時俱進的時代要求。其中，電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，在地球資源日益枯竭、可持續(xù)發(fā)展成

17、為當(dāng)今發(fā)展主題的時代背景下，已成為備受世界關(guān)注的研究課題。</p><p>　　眾所周知，電力系統(tǒng)作為當(dāng)代社會應(yīng)用最廣泛的二次能源，其清潔性和便利性深受人們的喜愛和歡迎。但是隨著資源短缺、全球變暖等環(huán)境問題越來越嚴重，電力系統(tǒng)，尤其是依靠火力發(fā)電的電力系統(tǒng)，必須努力改進技術(shù)、加快推進節(jié)能降耗，從而提高資源利用率、實現(xiàn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。</p><p>　　我國的煤炭儲量居全世界第三位，

18、豐富的煤礦資源使火力發(fā)電技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用和推廣。這種能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致我國電力產(chǎn)業(yè)對煤炭等非可再生能源具有嚴重的依賴性。據(jù)相關(guān)部門調(diào)查，目前我國高達80%的發(fā)電廠仍舊單一依靠火力發(fā)電；在資源嚴重短缺的今天，我國電力行業(yè)進行資源結(jié)構(gòu)調(diào)整、采用新能源發(fā)電的進程已經(jīng)刻不容緩。由于缺煤情況日益嚴峻，我國電力缺口十分嚴重，數(shù)據(jù)統(tǒng)計今年全國有11個省由于電力缺口過大而不得不采取拉閘限電措施，而電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用和推廣是減小我國電力缺口、提高用電

19、效率的最有效措施，節(jié)能降耗的重要性和實用性理應(yīng)得到電力部門研究人員更多的關(guān)注和重視。</p><p>　　重視電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)，不僅是當(dāng)前中國社會長久可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，也是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的和諧社會的主觀需要，更是我國實現(xiàn)長治久安、文明生態(tài)等大政方針堅定擁躉。國家“十一五規(guī)劃”明確指出要優(yōu)化發(fā)展能源工業(yè)、實現(xiàn)各種能源工業(yè)的節(jié)能減排；而最近的“十二五規(guī)劃”更是直接將“科學(xué)發(fā)展”作為社會發(fā)展的主題，

20、對建設(shè)綠色低耗型產(chǎn)業(yè)做出更加細致的規(guī)劃與要求。由此可見，電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)，完全可以為今后我國能源方面節(jié)能降耗的探索積累寶貴的實踐經(jīng)驗，完全可以為我國能源優(yōu)化調(diào)整和建設(shè)事業(yè)構(gòu)出基本的藍圖，屆時已經(jīng)完成資源優(yōu)化調(diào)整、達到節(jié)能降耗要求的電力系統(tǒng)必定會成為我國可持續(xù)發(fā)展之路的先行者和開拓者，必定能夠領(lǐng)跑整個中國能源優(yōu)化市場。這樣看來，電力系統(tǒng)實施節(jié)能降耗技術(shù)的戰(zhàn)略意義十分重大。</p><p>　　目前人們對電力系統(tǒng)

21、節(jié)能降耗技術(shù)已經(jīng)有了比較詳盡的研究，有不少實踐性強、具有可操作性的節(jié)能降耗措施已被投入實際的生產(chǎn)生活中。其中有些電力系統(tǒng)節(jié)能降耗的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并日漸成為一門系統(tǒng)的學(xué)科。在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)論證、資料調(diào)研以及實地考察，大膽提出自己的對于電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)的見解和應(yīng)用措施，意在通過溫故納新、吐故推陳，為電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展貢獻一份綿薄之力。</p><p>　　第1章 關(guān)于電力系統(tǒng)和電力損耗

22、</p><p>　　1.1 電力系統(tǒng)的基本概念和組成</p><p>　　近代電力系統(tǒng)的廣義定義：廣義的電力系統(tǒng)應(yīng)該是由鍋爐、反應(yīng)堆、汽輪機、水輪機、發(fā)電機等生產(chǎn)電能的設(shè)備，變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能的設(shè)備，電動機、電熱電爐、電燈等消耗電能的設(shè)備，以及測量、保護、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)組成的統(tǒng)一整體。[1] 通俗來講，狹義電力系統(tǒng)是指由發(fā)電機、變壓器、電力線路、各種用電設(shè)備

23、四大相關(guān)部分構(gòu)成，這四大部分也可以稱作發(fā)電、變配電、輸電、用電四大環(huán)節(jié)。</p><p>　　發(fā)電機是電力系統(tǒng)最重要的組成部分，是電力系統(tǒng)有功功率的唯一來源，也是電力線路傳輸?shù)臒o功功率的重要來源之一。重視發(fā)電環(huán)節(jié)的節(jié)能和降耗措施，發(fā)揮發(fā)電機的最大運行效益，是進行電力系統(tǒng)節(jié)能降耗的必要舉措。</p><p>　　1.2 電力系統(tǒng)運行的基本要求</p><p>　　電能

24、的生產(chǎn)特點、輸送特點、消費特點決定了電能商品的特殊性，因此電力系統(tǒng)的運行有如下基本要求：可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟。</p><p>　　所謂可靠，是指能夠保證可靠地持續(xù)供電。停電能夠?qū)用裆?、工業(yè)生產(chǎn)造成巨大影響，嚴重威脅正常的生產(chǎn)生活秩序，有時甚至?xí)斐蔁o法估量的生命和財產(chǎn)損失。對電力系統(tǒng)而言，電力中斷對社會各行各業(yè)帶來的危害明顯多于其對自身的危害。因此，能不能可靠而又持續(xù)的向各級用電設(shè)備提供電力，是衡量電力系統(tǒng)能否

25、完全投入使用的最基本要求。 [1] </p><p>　　所謂優(yōu)質(zhì)，是指能夠保證良好的電能質(zhì)量。電能質(zhì)量涉及到電壓、頻率和波形等幾個方面。我國電力工業(yè)部門規(guī)定，正常電力系統(tǒng)的電壓偏移不得超過額定值的±5%，頻率偏移不得超過±0.2Hz至0.5Hz等。波形質(zhì)量則以波形的畸變率來衡量。波形畸變率反應(yīng)了諧波有效值和基波有效值之間的比較關(guān)系。波形畸變率不可超過給定值。</p><p

26、>　　所謂經(jīng)濟，是指能夠保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。經(jīng)濟性是電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)所要考慮的重要因素。減少電能在發(fā)電、輸電、變配電等幾大環(huán)節(jié)中的損失，是保證電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行重點考慮的實現(xiàn)途徑。反應(yīng)電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的決定性參數(shù)有兩個，分別是煤耗率（比耗量）和線損率（網(wǎng)損率）。所謂煤耗率，是指每生產(chǎn)1千瓦時電能所消耗的標準煤重，而標準煤是指含熱量為29.31MJ/kg的煤；所謂線損率或網(wǎng)損率，是指電力網(wǎng)絡(luò)中損耗的電能與向電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電能的百

27、分比。[1]</p><p>　　1.3 電力損耗的成因以及定義</p><p>　　電力能源在輸送過程中產(chǎn)生的可變損耗、不變（固定）損耗以及其他損耗構(gòu)成了現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)中的電力損耗，電網(wǎng)中的電力損耗主要是指有功功率損耗。由于組成電力網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)、各種電氣設(shè)備或多或少都存在一定的電阻，電能在現(xiàn)代電網(wǎng)中要經(jīng)過各級變壓器以及不同的輸電網(wǎng)絡(luò)和輸電線路才能運輸?shù)接秒娫O(shè)備環(huán)節(jié)中，在電能以電流的形式流

28、經(jīng)各電阻時，就會產(chǎn)生功率損耗，導(dǎo)致電阻發(fā)熱；除此以外，由于勵磁電動勢的激勵作用，變壓器的鐵芯中也會產(chǎn)生電磁場轉(zhuǎn)化而生成的渦流和磁滯損耗，毫無疑問它們也是有功功率損耗的一種。因此，電能損耗在電力系統(tǒng)中隨處可見。電網(wǎng)中的電能損耗不僅會導(dǎo)致用電設(shè)備發(fā)熱，還會占用一部分發(fā)電和供電設(shè)備容量。[2]</p><p>　　線損率是指在電力線路上損失的有功功率占電源提供功率的比值。線損率指標與電力生產(chǎn)質(zhì)量、電網(wǎng)規(guī)劃水平具有代表性

29、的關(guān)系。線損就是電力能源在發(fā)電機發(fā)出一直到各級用電設(shè)備接入的過程中，沿線各電壓等級線路、各變配電設(shè)備上由于電壓降落或者電阻損耗造成的損失。 相關(guān)部門調(diào)研統(tǒng)計：貫通于發(fā)輸配用各個環(huán)節(jié)中的電力能量損耗的比例占發(fā)電總量的三成以上，消耗的數(shù)值幾近十省年均用電量之和。這說明電力系統(tǒng)自身電能損耗是相當(dāng)大的，要真正達到降損節(jié)能必須從電力系統(tǒng)本身出發(fā)，為保證國民經(jīng)濟高速穩(wěn)定發(fā)展，要尋求一條不用物資投資或少量投資，依靠高新技術(shù)就能節(jié)電的途徑具有重大意義，

30、只有技術(shù)降損才能提高經(jīng)濟效益。[3]</p><p>　　第2章 電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗技術(shù)</p><p>　　2.1 發(fā)電環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗措施</p><p>　　2.1.1 發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗舉措的重要性</p><p>　　發(fā)電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)中最重要和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，發(fā)電廠是我國重要的電能生產(chǎn)基地，是我國現(xiàn)代化建設(shè)中不可缺少的能源力量。

31、我國的大部分發(fā)電廠是以煤炭等一次能源為主的火力發(fā)電廠，在給人們?nèi)粘Ｉ钐峁┝吮憷耐瑫r，火力電廠“三廢”等污染物的排放、能源的巨大消耗也逐漸成為我國可持續(xù)發(fā)展道路上的阻礙，同時也給我國現(xiàn)代電力系統(tǒng)帶來了嚴重的經(jīng)濟能源問題。因此，發(fā)電環(huán)節(jié)尤其是火電廠節(jié)能降耗技術(shù)措施的應(yīng)用，實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能和降耗的目標，能夠從各個方面促進電力企業(yè)的整體效益的增長，為電力企業(yè)創(chuàng)造出更多的財富，對我國經(jīng)濟的健康持久發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。</p>&

32、lt;p>　　發(fā)電環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗舉措有利于降低一次化石能源等不可再生能源的投資成本。當(dāng)前我國資源短缺的局面還沒有得到根本改善，人與自然環(huán)境的關(guān)系依舊嚴峻。隨著煤炭、石油、天然氣等一次能源開采量的加大，其儲量降低會成為必然趨勢。一次能源的儲量減少會導(dǎo)致價格上漲甚至供不應(yīng)求，單純依靠非可再生資源進行發(fā)電的火電廠，投資成本也必然會隨之增加。因此，發(fā)電廠部分節(jié)能降耗措施，有利于發(fā)電行業(yè)的轉(zhuǎn)型和長足發(fā)展。</p><p&

33、gt;　　發(fā)電環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗舉措有利于保護自然環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量。隨著責(zé)任意識的增強和環(huán)保觀念的提高，污染防治與生態(tài)保護事宜已逐步被人們提上日程。近年來，我國逐漸惡化的空氣質(zhì)量以及日益加劇的灰霾現(xiàn)象已嚴重影響了人們的日常生活。而火電行業(yè)造成工業(yè)“三廢”大量排放，“三廢”中包含的粉塵和二氧化硫等，是造成霧霾現(xiàn)象的罪魁禍首。發(fā)電廠尤其是火電廠應(yīng)用節(jié)能降耗措施可減輕大氣的進一步污染，改善人們的生活。</p><p&g

34、t;　　發(fā)電環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗措施的研究有利于形成核心技術(shù)，為企業(yè)創(chuàng)新能力的提高做出貢獻。節(jié)能降耗技術(shù)本質(zhì)是技術(shù)革命和科技革新，發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗技術(shù)的研究以及實際應(yīng)用，能夠提高我國的科技水平，其革命性技術(shù)的突破是創(chuàng)新進步重要表現(xiàn)。在當(dāng)前國際環(huán)境下，在保證我國電力能源安全性的背景下，發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗技術(shù)具有重大戰(zhàn)略意義。</p><p>　　總之，發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗措施的開展，與我國的現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)息息相關(guān)，與人們的日常

35、生活息息相關(guān)，與我國實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快以及長期可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略布局息息相關(guān)，具有深遠意義。</p><p>　　2.1.2 發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗舉措：新能源發(fā)電技術(shù)</p><p>　　新能源和可再生能源發(fā)電在現(xiàn)代社會具有深遠的現(xiàn)實意義。結(jié)合我國當(dāng)前資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的經(jīng)濟發(fā)展目標，從未來的出發(fā)點來看，重點扶持新能源和可再生能源行業(yè)， 能夠慢慢改變發(fā)展中國家以煤炭等不可再生資源為主的資源利用

36、布局，特別是能夠改善電能的供給結(jié)構(gòu)，使日常生活中普遍使用的基本能源得到進一步充分、高效的利用，從根本上解決和改變與礦產(chǎn)開發(fā)使用相關(guān)的環(huán)境污染問題，使我國國內(nèi)生產(chǎn)總值與生態(tài)條資源件的發(fā)展互為統(tǒng)一，早日實現(xiàn)經(jīng)濟的又好又快發(fā)展。從當(dāng)前的出發(fā)點來看，開辟新能源和可再生能源的使用新渠道，即通過各種新型科技途徑將它們轉(zhuǎn)換為已被人們普遍熟知和利用的二次電力能源，不僅能夠從源頭改進我國的動力供給狀況，而且還能使我國廣大山區(qū)、戈壁沙漠等比較惡劣的自然環(huán)境

37、下人類聚居區(qū)的電力調(diào)配和供給局面得到最大改變。[4]</p><p>　　從世界的角度看來，不論是出于“滿足當(dāng)代人需求，又不損害子孫后代，滿足其需求能力的發(fā)展”的目標考慮，還是為了保障世界上一部分缺電缺能的弱勢人群享有生存的基本權(quán)利，將可再生的新型能源向電力能源進行轉(zhuǎn)化，擁有著不可替代的影響力。作為會產(chǎn)生嚴重污染的化石能源的替補，新型能源和可再生能源是未來人類社會動力資源的奠基者。隨著地球人口基數(shù)的不斷增加，資源

38、與人類的相對關(guān)系也會變得越來越緊張。具有清潔性和高效性特征的新型可再生能源，無疑會成為未來社會人類與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾緩沖劑，無疑會成為經(jīng)濟進步與生態(tài)和諧統(tǒng)一進程的中間協(xié)調(diào)者，同時又會徹底解決少數(shù)化石資源短缺地區(qū)面臨的發(fā)展難題。[5]</p><p>　　當(dāng)前我國能夠使用的新型清潔可再生能源主要有風(fēng)能、水能以及太陽能，因此也衍生出與這幾種清潔可再生能源相關(guān)的發(fā)電行業(yè)。其中，由于我國風(fēng)能和水能資源含量在世界占有較大

39、優(yōu)勢，因此，風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電變成了發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗的實用新舉措。</p><p>　　我國風(fēng)力資源含量豐富，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。我國特殊的地理位置和地理環(huán)境決定了可利用的風(fēng)力資源儲量居于世界第一。我國處于亞歐大陸東部，毗鄰太平洋和印度洋，且大陸主版塊橫亙北回歸線，受亞熱帶季風(fēng)氣流影響顯著；從西伯利亞高原以及蒙古內(nèi)陸吹來的冬季風(fēng)也構(gòu)成我國風(fēng)力資源的主要部分。此外，我國的海岸線延伸距離長、大陸架地理特點

40、突出，洋流季風(fēng)及熱帶海洋風(fēng)暴對我國大陸也有一部分影響。經(jīng)初步探測，我國低空風(fēng)力能源大約為10億千瓦，集中分布在新疆、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古地區(qū)。</p><p>　　我國的水資源含量也毫不遜色，已具有大規(guī)模開發(fā)使用水力發(fā)電技術(shù)的基本資源條件。水力發(fā)電效益可觀。據(jù)統(tǒng)計，我國水電售電利潤占總體利潤的一半以上，屬于低成本、高收益的新型科技產(chǎn)業(yè)。水力發(fā)電必須修建水庫，而修建水電站而興修的水庫等水利工程，又具有防洪、抗旱、蓄水

41、等輔助生態(tài)效益，能夠促進城鄉(xiāng)一體化發(fā)展和農(nóng)副產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展，可謂一舉多得。發(fā)展水力發(fā)電技術(shù)，不僅是環(huán)境資源綜合高效利用的基本要求，也是生態(tài)經(jīng)濟健康發(fā)展的客觀需要。</p><p>　　太陽能發(fā)電技術(shù)雖說在我國還處于剛剛起步、技術(shù)研究的的階段，具體應(yīng)用條件可能還不太成熟，但其高效性、清潔性、便利性已備受科學(xué)家們的青睞。熱力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電是最具代表性的兩種太陽能發(fā)電技術(shù)，當(dāng)前已投入實際應(yīng)用階段。</p&g

42、t;<p>　　目前全球?qū)μ柲軣崃Πl(fā)電的開發(fā)工作有兩個途徑，一個是位于美國和日本的專門開發(fā)的高壓高溫太陽能熱發(fā)電站，以擁有商業(yè)競爭力的價格供給電力為目的。作為未來解決能源短缺的一個辦法，這些國家都建有太陽能光熱發(fā)電試驗設(shè)備，以及已經(jīng)投入運行并成為實驗研究的基成千上萬的數(shù)千千瓦的太陽能熱發(fā)電裝置。據(jù)美聯(lián)社報道，1978年年底，位于加利福尼亞州巴斯托的一萬千瓦太陽能熱電站已經(jīng)開始動工，預(yù)計于1981年投產(chǎn)。另一種由歐盟（多數(shù)

43、為歐洲西部國家）為代表，專注于小功率太陽能熱電站的生產(chǎn)。對西歐國家來講，小功率的太陽能熱電裝置的一個研究目的是開發(fā)利用新型能源，另一個目的是也可以用于技術(shù)出口，例如德意志人供給印第安人的一組10千瓦太陽能熱電站。中華人民共和國對太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究工作也逐步升上臺階，天津大學(xué)、機械工程學(xué)院已經(jīng)建立了兩個熱力基站，中國國家電工所也對太陽能熱發(fā)電進行了廣泛的理論研究。[6]</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電主要設(shè)

44、備是光伏電池（即太陽能電池，能夠完成太陽能到電能的轉(zhuǎn)化過程，并且儲存到蓄電池中）。光伏電池制造成本較高，目前還未投入到大規(guī)模的生產(chǎn)生活應(yīng)用中去。但是，微型光伏電池的研究和實際應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，并逐漸深入到人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的各個方面。如太陽能驅(qū)動的通訊工具以及交通工具等，已經(jīng)被廣大人民群眾所熟知、所應(yīng)用。太陽能是地球上分布最為廣泛的可再生能源，取之不盡、用之不竭，受地勢、海拔等地理因素的影響甚為微小?？紤]到太陽能作為清潔能源的巨大效益，光

45、伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在未來必會有一席之地。</p><p>　　2.1.3 發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗舉措：分布式發(fā)電與電源的最優(yōu)組合</p><p>　　除了采用風(fēng)力、水力、太陽能等新能源發(fā)電之外，對發(fā)電環(huán)節(jié)進行優(yōu)化調(diào)度以及采用分布式發(fā)電技術(shù)也是發(fā)電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗的有效措施。</p><p>　　優(yōu)化調(diào)度模式，即以節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保為主要原則，對發(fā)電機組的發(fā)電次序和發(fā)電時間進行最佳的優(yōu)

46、化組合。國家發(fā)展和改革委員會計劃報告明確提出，電力系統(tǒng)發(fā)電行業(yè)要首先考慮到環(huán)保和節(jié)能的要求，優(yōu)先考慮經(jīng)濟能源發(fā)電調(diào)度。加大電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展力度，實現(xiàn)電力系統(tǒng)最佳優(yōu)化與合理調(diào)度，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能降耗舉措的客觀要求。</p><p>　　目前，以大型發(fā)電機組、大規(guī)模輸電網(wǎng)絡(luò)和高電壓輸電為特點的單一復(fù)雜供電系統(tǒng)已構(gòu)成電力系統(tǒng)發(fā)展的一種主要模式。但是，隨著社會工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)傳輸距離的擴大，大規(guī)模的復(fù)雜單一型供電網(wǎng)絡(luò)

47、已經(jīng)難以滿足當(dāng)代社會對于電力能源安全性、可靠性以及經(jīng)濟環(huán)保的要求。超大規(guī)模電力系統(tǒng)投入成本高，運行模式復(fù)雜難以調(diào)節(jié)，污染日益加重，這些缺點的日漸凸顯，致使分布式發(fā)電技術(shù)作為滿足人們開發(fā)和利用新能源和經(jīng)濟高效性要求的新技術(shù)慢慢興起。直接安裝在用戶近旁的分布式發(fā)電，彌補了大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)的缺點，完善了大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)的功能，受到世界各國的廣泛重視。目前，大電網(wǎng)與分布式電源相結(jié)合能夠節(jié)省投資、降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性，已成為世界上許多

48、能源和電力專家的公認和共識。[7]</p><p>　　在資源含量十分緊張、工業(yè)破壞非常嚴重、生態(tài)平衡受到極大挑戰(zhàn)的今天，對分布式能源系統(tǒng)的分研究也越來越提上日程，分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用條件也原來越成熟。《DER效益分析研究最終報告》對分布式能源系統(tǒng)作了深刻的探討，并總結(jié)了分布式能源系統(tǒng)的特點和評價標準的31份研究報告，世界公認這些研究報告的真實性和有效性已達到領(lǐng)先水平。實現(xiàn)能源的梯級利用，使用效率高，節(jié)能效果好，

49、已成為中國分布式能源系統(tǒng)的主要特點。傳統(tǒng)的集中式能源供應(yīng)是相對簡單的，當(dāng)用戶不只需要電力，還需要其他形式的能量的供給，例如需要加熱和冷卻家用熱水時，只通過簡單的電力級聯(lián)是很難獲得較大的利用率來滿足這些需求的。小規(guī)模分布式能源系統(tǒng)，其靈活性和強大的功能，實現(xiàn)了能源的綜合梯級利用。大型發(fā)電廠的發(fā)電效率一般是55%到35%，去掉廠用電和線損率之后，最終的使用效率只能達到30%至47%；分布式能源系統(tǒng)和能源效率可以達到80% ，在輸電線路上沒有

50、功率的損耗。[8]</p><p>　　有功功率電源的最優(yōu)組合指的是電力系統(tǒng)發(fā)電機組的優(yōu)化組合，包括發(fā)電廠承擔(dān)負荷任務(wù)的分配、發(fā)電機組開機停機時間的配合、不同容量的發(fā)電機發(fā)電順序的配合等有關(guān)發(fā)電廠發(fā)電規(guī)劃的問題。對于不同類型的發(fā)電廠，在負荷曲線圖中所處的位置、所承擔(dān)的調(diào)節(jié)責(zé)任也不相同?；鹆Πl(fā)電廠承擔(dān)的負荷應(yīng)該保持穩(wěn)定和不變，因為這樣可以保證火力發(fā)電廠發(fā)電機組避免頻繁開停。高溫高壓火電廠應(yīng)承擔(dān)大部分負荷，保證首先投

51、入運行，并且應(yīng)位于負荷曲線底層；其次，中溫中壓火電廠投入運行；而高耗能、低溫低壓火電廠已經(jīng)處于被淘汰的邊緣，只應(yīng)在負荷頂峰時投入使用。無調(diào)節(jié)功率的水電廠也應(yīng)率先投入使用，有調(diào)節(jié)功率的水電廠可以靈活投入電網(wǎng)；抽水蓄能電廠在低谷時需要作為負荷考慮，而在高峰期時作為電源投入使用。承擔(dān)不同負荷任務(wù)的各種類型的發(fā)電廠在負荷曲線圖中位置的分布差異，能夠?qū)崿F(xiàn)有功功率電源的最優(yōu)組合；各發(fā)電機組靈活的開停，也為節(jié)能降耗的實現(xiàn)提供了有利條件。</p&

52、gt;<p>　　2.2 輸配電環(huán)節(jié)的電力損耗計算及節(jié)能降耗措施</p><p>　　2.2.1輸電線路數(shù)學(xué)模型以及降耗措施</p><p>　　輸電線路主要分為兩類，即架空線路和電纜線路。其中，以架空線路最為典型和常見。鑒于電纜線路造價昂貴、線路損耗低、實際應(yīng)用少，架空線路的線路損耗計算以及節(jié)能降耗的措施是主要研究方面。</p><p>　　架空線路

53、上的主要參數(shù)是架空線路的電阻參數(shù)R、架空線路的電感參數(shù)L、架空線路的電抗參數(shù)X以及電導(dǎo)參數(shù)G。其中，架空線路的電阻表征線路在輸電過程中的有功功率損耗，即構(gòu)成線損的主要部分；架空線路的電感表征輸電線路的磁場效應(yīng)，架空線路上的電感導(dǎo)致線路漏電抗壓降的形成；電導(dǎo)則表征了輸電線路由于電暈放電和絕緣子串泄露導(dǎo)致的有功功率損耗，在天氣狀況不是極端惡劣的情況下電路電導(dǎo)記為0。電納表征輸電線路的電場效應(yīng)，一般默認為輸電線路之間或與大地之間的電容參數(shù)。&

54、lt;/p><p>　　在電力行業(yè)，只要不涉及復(fù)雜的計算機算法，中等長度架空線路的數(shù)學(xué)等效模型一般為“∏”型等效電路。架空線路等效模型如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 架空線路等效模型</p><p>　　在圖2.1中，Z=(r+jx)·l,是輸電線路上的阻抗參數(shù)。Y是輸電線路上的導(dǎo)納參數(shù)。輸電線路上的有功功率損耗主要是指線路的銅耗，與架空線路

55、的電阻大小有關(guān)。由r=ρ·l/s得架空線路的線損與線路的材料、長度和橫截面積大小有關(guān)。因此，輸電線路節(jié)能降耗措施可以從這幾個因素入手進行考慮。</p><p>　　導(dǎo)線的常用金屬材料有銅、鋁、鋁合金等。銅金屬電導(dǎo)率ρ比較小，因此導(dǎo)電性能好，此外銅還有良好的機械強度，是比較理想的導(dǎo)電材料。但是，由于銅金屬價格昂貴，從經(jīng)濟性的角度出發(fā)，實際工程上銅材料導(dǎo)線應(yīng)用較少。鋁的導(dǎo)電性能僅次于銅，鋁合金的導(dǎo)電性能更加

56、優(yōu)越，并且造價低廉，因此，鋁已取代銅，成為了輸電線路的常用金屬材料。</p><p>　　總之，導(dǎo)線材料的選取應(yīng)參照如下基本條件：導(dǎo)線材料應(yīng)同時保證輸電線路的電氣優(yōu)越性和經(jīng)濟優(yōu)越性，即保證輸電線路能夠高效并且經(jīng)濟的輸送電能。導(dǎo)線截面的選擇一般先按經(jīng)濟電流密度來確認導(dǎo)線截面，再按允許電壓損失、發(fā)熱、電暈等條件驗算；大跨越的導(dǎo)線截面應(yīng)按導(dǎo)線允許載流量選擇，并通過技術(shù)分析比較確定。[9]</p><

57、p>　　同一材料的導(dǎo)線，長度越大、橫截面積越小，其電阻的數(shù)值就越大，輸送相同功率的電力其損耗就越多。因此，在保證線路長度一定的情況下，應(yīng)盡可能的增大線路的有效輸電面積。所以，不論從機械強度的角度還是從電力損耗的角度出發(fā)，多股導(dǎo)線的性能往往都優(yōu)于單股導(dǎo)線。往往將鋁導(dǎo)線和鋼材料混在一起構(gòu)成多股導(dǎo)線，以期增大橫截面積，使之成為損耗低、性能好、機械性強的鋼芯鋁絞線。常用的鋼芯鋁絞線有LGJ型（普通鋼芯鋁線）、LGJJ型（加強型鋼芯鋁線）和

58、LJGQ型（輕型鋼芯鋁線）幾種類型，實際工程中可以考慮當(dāng)?shù)厥┕l件以及其他因素進行考慮和選擇。</p><p>　　除有功功率損耗外，輸電線路上的無功功率損耗也必須考慮在內(nèi)。輸電線路上的無功功率損耗主要是是指由于架空線路的電場以及磁場效應(yīng)造成的電暈損耗和容性無功功率損耗?？梢愿淖冚旊娋€路周圍的電磁場可以降低無功功率損耗。對于電壓等級在220kV以上的架空線路，可以通過增大導(dǎo)線直徑來降低輸電線路上的電暈損耗和電抗，

59、但就實際的導(dǎo)線載流量而言，又不必采用很大的橫截面積的導(dǎo)線。因此，采用擴徑導(dǎo)線不失為降低電抗和電暈損耗的好辦法。所謂擴徑導(dǎo)線，是指人為的擴大導(dǎo)線的直徑，但卻又不改變導(dǎo)線的載流部分面積。擴徑導(dǎo)線技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)在已達到成熟階段，是一種比較廣泛的節(jié)能降耗技術(shù)。</p><p>　　分裂導(dǎo)線又稱為復(fù)導(dǎo)線，通過將一根導(dǎo)線分為2根、4根或8根，有效改變了導(dǎo)線周圍的磁場分布，從而減小了導(dǎo)線的電抗。每相都有n根的分裂導(dǎo)線的單位電抗計

60、算公式為:</p><p>　　x1=0.1445lg （2.1）</p><p>　　req= （2.2）</p><p>　　Dm是指分裂導(dǎo)線的幾何均距，r為每根導(dǎo)線的半徑，req為導(dǎo)線的等值半徑，d12d13……為某根導(dǎo)體距離其余n-1根導(dǎo)體的距離，dm為各導(dǎo)體間的幾何均距。分裂數(shù)n和幾何

61、均距Dm與導(dǎo)體電抗參數(shù)的關(guān)系如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 分裂導(dǎo)線的電抗</p><p>　?。╝）與分裂根數(shù)n的關(guān)系；（b）與各根導(dǎo)體之間幾何均距dm之間的關(guān)系</p><p>　　因此，分裂導(dǎo)線可以有效地減少每段線路的電抗參數(shù)，從而達到節(jié)能降耗的目的。</p><p>　　高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展也為輸電線路減少線損率、

62、節(jié)能降耗提供了新舉措。高壓直流輸電系統(tǒng)由整流站CS1、逆變站CS2以及直流線路三部分構(gòu)成，其基本原理如圖2.3所示。</p><p>　　設(shè)直流線路電流為Id，則：</p><p><b>　　（2.3）</b></p><p>　　直流輸電線路較交流輸電線路而言，輸送相同功率時工程造價小、運行成本低，并且線路的有功功功率損耗小；由于直流電沒有

63、電容和電感消耗，無功功率損耗??；直流輸電線路具有一種“空間電荷”效應(yīng)，電暈損耗比架空輸電線路要小很多，很好的滿足了節(jié)能降耗的技術(shù)要求。</p><p>　　2.2.2 變壓器的節(jié)能降耗</p><p>　　配電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，變壓器也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的必備電器之一，對升降壓變壓器進行節(jié)能降耗技術(shù)的研究，對整個電力系統(tǒng)的節(jié)能減損有著舉足輕重的作用。變壓器的主要電力參數(shù)與輸電

64、線路相似，即都是由阻抗參數(shù)以及導(dǎo)納參數(shù)構(gòu)成，因此，研究變壓器的節(jié)能降耗技術(shù)也可以從類似的方向入手。</p><p>　　雙繞組變壓器的等值電路模型如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4 雙繞組變壓器的等值電路</p><p>　　由圖中分析可得，變壓器支路電阻RT的作用是表征變壓器銅耗，即由于導(dǎo)體線路具有電阻而產(chǎn)生的有功功率損耗；XT形成了漏電抗壓降，表示

65、變壓器的漏磁電抗。導(dǎo)納支路中的電導(dǎo)和電納產(chǎn)生變壓器的鐵損，即渦流損耗、磁滯損耗。</p><p>　　因此，總體說來，變壓器中的損耗可以分為兩大類，即與負載電流有關(guān)的可變損耗，包括負載的基本電阻損耗（銅損）以及由于換位不完全引起的循環(huán)電流導(dǎo)致的附加損耗和漏磁通引起的雜散損耗；還有就是與流過的負載電流無關(guān)的鐵損，包括渦流損耗以及磁滯損耗。</p><p>　　變壓器的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用靈活，可

66、以根據(jù)具體情況實施具體的降耗措施。當(dāng)不考慮改變變壓器的參數(shù)結(jié)構(gòu)時，變壓器降低損耗的簡單措施有以下幾種：一是停止運行輕載或空載變壓器進行節(jié)能。在合適的變壓器參數(shù)以及負載條件下，當(dāng)有數(shù)臺變壓器輕負荷運行時，可以通過停運將負荷集中在一個變壓器上使其滿載運行，以達到節(jié)能效果。但是需要通過計算防止相反的后果。二是可以進行變壓器的調(diào)換和暫時代替。若使用場合有備用變壓器，那么小容量變壓器滿載運行和大容量變壓器輕載運行相比較，有時候大容量變壓器輕載運行

67、時的損耗較小、較為節(jié)能。三是梯度調(diào)整使用變壓器，錯開高峰期。例如，工廠或者其他用電場所若是夜間或節(jié)假日停工，可以將不能停電的負荷轉(zhuǎn)移到日間專用變壓器，夜間變壓器停止工作以節(jié)約電力、減少能耗。四是可以控制變壓器參與運行的臺數(shù)。當(dāng)多臺變壓器并列運行時，可以通過增減相同容量的變壓器參與數(shù)來減少電力損失。</p><p>　　變壓器的負載損耗是指變壓器一端短路的情況下測得繞組上的損耗。負載損耗包括繞組電阻損耗、引線損耗、

68、附加損耗和雜散損耗 [10]。調(diào)節(jié)負載損耗越小，變壓器的節(jié)能降耗的效果也就越為顯著。減小繞組上的基本電阻損耗最簡單直接的辦法是減少流過繞組導(dǎo)線上的電流密度，但是，電流密度偏低也會導(dǎo)致變壓器繞組溫升降低，反而會影響其運行的經(jīng)濟性。所以，減少變壓器的附加損耗等才具有現(xiàn)實的意義。變壓器的節(jié)能降耗舉措主要是圍繞減少附加損耗、引線損耗以及雜散損耗來進行的。</p><p>　　減少變壓器附加損耗等損耗的簡單方法與很多，例如

69、變壓器繞組采用多根導(dǎo)線進行并聯(lián)的方式，從而減小垂直于漏磁場的單根裸導(dǎo)線的厚度，降低變壓器繞組線圈上的渦流以減少變壓器的附加損耗；采用換位導(dǎo)線使單根導(dǎo)線所處的技術(shù)環(huán)境相同，使縱向或橫向漏磁通產(chǎn)生的導(dǎo)線渦流損耗降低，減少導(dǎo)線中的循環(huán)電流進而減少大型變壓器的附加損耗；雜散損耗大的變壓器可以采用低導(dǎo)磁甚至不導(dǎo)磁的結(jié)構(gòu)部分組件，或者對油箱實行磁屏蔽來減少雜散損耗。如果變壓器二次側(cè)開路時的損耗（即空載損耗）比二次側(cè)短路時的損耗要小很多時，可以采用較

70、粗的鐵芯，通過增加鐵芯半徑的方式減少纏繞在變壓器繞組上的線圈匝數(shù)，最終減少變壓器的負載損耗，達到節(jié)能降耗的目的。</p><p>　　減少變壓器的雜散損耗也可以有效地實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗目標。雜散損耗是繞組的漏電抗產(chǎn)生漏磁通通過變壓器的鋼結(jié)構(gòu)件（螺栓、螺母、油箱壁等）產(chǎn)生的渦流損耗。變壓器的漏磁通越大，雜散損耗就相對越大，因此設(shè)法降低大型變壓器雜散損耗具有積極意義和實際需要。</p><p&g

71、t;　　為了使變壓器雜散損耗降低到理想水平，漏磁通能夠通過的鋼構(gòu)件材料往往會被替換成非磁材料，如中小型變壓器用木夾代替鋼夾，低磁鋼被用于制造大型變壓器的夾具和繞組板，甚至用下拉層壓或木質(zhì)層壓絕緣繞組制造變壓器材料板塊。用上述方法生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，都能夠顯著降低變壓器的雜散損耗,但是，這種方法也將增加漏磁的橫向分量，額外的繞組損失會因此增加，特別是繞組的端部會產(chǎn)生局部過熱，最終結(jié)果是有益還是有害還難以確定，需要結(jié)合實際情況進行分析。如果在夾

72、子上附著一個磁分路的硅鋼片，那么漏磁通的分布狀況也會因此改善，磁力線被吸引進入鐵芯；或使用磁屏蔽硅鋼片卷制繞板的靠近側(cè)，或者用環(huán)氧樹脂澆注。這些方法不僅會降低這些結(jié)構(gòu)的雜散損失，同時也能減少橫向的漏磁通分量，從而也相應(yīng)地減少了繞組的導(dǎo)線中的附加損耗；用這種磁屏蔽措施通?？梢詼p少約40%的總雜散損失。[11]</p><p>　　采用屏蔽措施的最常見的方式有電屏蔽方式和磁屏蔽方式兩種。電屏蔽方式是在變壓器油箱中鋪設(shè)

73、銅板，有時候也有可能是鋁板。當(dāng)變壓器漏電抗上產(chǎn)生的漏磁通穿過鋪設(shè)銅板或鋁板的油箱壁時，由于銅和鋁電導(dǎo)率高的特性，銅板或者鋁板中會出現(xiàn)渦流，渦流產(chǎn)生與漏磁相反的磁場，表現(xiàn)出去磁效應(yīng)，使漏磁減少，從而達到了屏蔽作用。磁屏蔽方式對漏磁通的屏蔽有更為顯著的作用。在油箱的內(nèi)壁上加鋪硅鋼片，因為硅鋼片的導(dǎo)磁性能強，大部分漏磁通通過硅鋼片而不再穿過油箱內(nèi)壁，這樣就達到屏蔽的效果，這種方法就叫做磁屏蔽。但磁屏蔽方式一般適用于大容量的高壓變壓器，因考慮漏

74、磁通橫分量和繞組溫升的影響而有所限制。</p><p>　　除上述技術(shù)性的變壓器節(jié)能降耗舉措外，對變壓器進行優(yōu)化運行組合、并列經(jīng)濟運行也可以實現(xiàn)配電環(huán)節(jié)的用電經(jīng)濟性、耗能節(jié)約性目標。變壓器的并列經(jīng)濟運行在現(xiàn)當(dāng)代的應(yīng)用較為廣泛，已經(jīng)發(fā)展成為一項基本成熟的技術(shù)。變壓器的并列運行是指將幾臺變壓器一、二次繞組分別并聯(lián)在公共母線上，再連接電源和負荷，各變壓器在一定的負載容量下運行，共同擔(dān)負電網(wǎng)負荷。[12]</p&g

75、t;<p>　　變壓器的并列運行，可以將本來大型變壓器所承擔(dān)的負荷容量分配給幾個中小型變壓器，減少了變壓器的投資和運行成本，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟性；電網(wǎng)的容量非常之巨大，若只由一個電力變壓器負載和承擔(dān)的話，那么這樣的變壓器其容量、體積也會有更高的要求，運行維護以及能耗情況也不容小視；變壓器的并列運行也很好的符合了電能質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性要求，當(dāng)其中的某一臺變壓器需要停運檢修或出現(xiàn)故障時，可以將備用變壓器迅速投入使用以完成變壓器的替換，

76、保證了持續(xù)可靠的供電；變壓器的并列運行還對負荷的變化具有適應(yīng)性，可以根據(jù)負載的實際情況改變投入運行的變壓器并聯(lián)數(shù)，減少變壓器的空載損耗，節(jié)約運行成本，減少電力損耗；并且變壓器的并聯(lián)運行還可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)容量裕度，可以根據(jù)負荷年變化曲線規(guī)律進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，減少一次性的資金投入，降低運行成本。</p><p>　　但是，要保證變壓器并聯(lián)運行滿足高效率、低能耗、安全可靠的要求，還要遵循一定的原則。變壓器并列運行的最佳狀態(tài)是

77、，空載時并聯(lián)的各變壓器的二次側(cè)繞組之間沒有壓降存在，即沒有循環(huán)流動的電流；正常運行時，變壓器的電流應(yīng)與其負載成比例分配；各變壓器二次側(cè)電流沒有相位差。因此，變壓器的并列運行必須滿足以下條件：</p><p>　　第一，并聯(lián)運行的變壓器聯(lián)結(jié)組別必須相同。若并聯(lián)的變壓器繞組聯(lián)結(jié)號不同，則在投入運行時變壓器二次側(cè)閉合回路之間會出現(xiàn)電壓差和較大環(huán)流Iy，環(huán)流的計算公式為：</p><p><

78、b>　　（2.4）</b></p><p>　　其中ΔU為變壓器二次側(cè)同極性的電壓降，ZK1, ZK2,…… ZKn為已折合到變壓器二次側(cè)的短路阻抗。這樣，變壓器的并列運行不僅沒有達到節(jié)能降耗的目的，反而大大增加了能量損耗，甚至可能會燒毀設(shè)備，引起更大的損失。因此，為保證用電安全性和經(jīng)濟性，并列運行的變壓器必須要滿足聯(lián)結(jié)號相同。</p><p>　　第二，并聯(lián)運行的變壓器

79、一二次繞組的額定的電壓應(yīng)相同。具體原因和第一條相似，也是為了防止環(huán)流過大導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。但是實際使用過程中可以允許繞組的電壓比有不超過5%的誤差，保證在許可范圍內(nèi)。</p><p>　　第三，并聯(lián)運行的變壓器短路電壓、短路阻抗應(yīng)平等參與。這主要是從經(jīng)濟角度考慮的。負荷分配的電壓和短路阻抗變壓器并聯(lián)運行成反比，所以我們的國家標準規(guī)定變壓器短路阻抗的比例不超過10%。</p><p>　　使

80、用節(jié)能變壓器也是實現(xiàn)配電環(huán)節(jié)節(jié)能降耗的有效方法之一。節(jié)能變壓器是對變壓器進行結(jié)構(gòu)改造或者參數(shù)變換，以得到節(jié)約能源、降低損耗的效果。現(xiàn)有節(jié)能變壓器主要分為兩類，一是調(diào)容量變壓器，適合具有季節(jié)灌溉性的廣大農(nóng)村地區(qū)使用；二是低損調(diào)容變壓器，在工業(yè)城市等具有長期穩(wěn)定性負荷的區(qū)域應(yīng)用比較廣泛。</p><p>　　調(diào)容變壓器改變了原有變壓器的繞組接線方式，在繞組高壓側(cè)多設(shè)了幾個調(diào)節(jié)抽頭，可以隨時調(diào)節(jié)變壓器的容量。調(diào)容變壓器

81、最大檔的容量與線路所承擔(dān)的最大負荷量相適應(yīng)，在數(shù)值上調(diào)節(jié)后的變壓器容量與原變壓器容量相等。具體操作措施是使結(jié)線變換前后變壓器的每相繞組接線要么為一只，要么為兩組，分為兩組的話，每一組導(dǎo)線的輸電有效面積（橫截面積）為原來普通變壓器截面的二分之一。</p><p>　　改變繞組接線形式得到的調(diào)容量變壓器有以下幾種形式：</p><p>　　一，串并聯(lián)調(diào)容型。串并聯(lián)調(diào)容變壓器是將一次側(cè)或者二次側(cè)

82、繞組導(dǎo)線串聯(lián)或者并聯(lián)相接，并且兩側(cè)繞組的接線方式均為星型聯(lián)接。串并聯(lián)調(diào)容變壓器的工作原理是將一次側(cè)和二次側(cè)繞組分別分為兩個部分，每一部分和與原來相比匝數(shù)保持不變，但是導(dǎo)線的橫截面積減為原來的50%，由調(diào)容檔開關(guān)根據(jù)具體的負載情況實現(xiàn)變壓器實時容量調(diào)整。</p><p>　　二，Y-Δ調(diào)容型。Y-Δ調(diào)容型變壓器每相一次側(cè)繞組只有一個，當(dāng)系統(tǒng)負擔(dān)容量較小時調(diào)節(jié)為Y 型聯(lián)接，系統(tǒng)負擔(dān)容量較大時調(diào)節(jié)為Δ型聯(lián)接。與此同時，

83、Y-Δ調(diào)容型變壓器的二次側(cè)繞組組成方式較為復(fù)雜，它是由三部分組成的：I段由約27%匝數(shù)的繞組線圈構(gòu)成，II段和III段構(gòu)成剩下約73%的線圈，但導(dǎo)線輸電面積是I段的一半。當(dāng)系統(tǒng)負擔(dān)容量較小時，二次側(cè)I、II、 III段全部串聯(lián)聯(lián)接，系統(tǒng)負擔(dān)容量較大時II、III段繞組先行并聯(lián)后再與I段繞組串聯(lián)，保證變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電壓變比不發(fā)生變化。</p><p>　　三，Z-Δ調(diào)容型。Z型聯(lián)接是指將電力變壓器的每相鐵芯

84、均分為上下兩個部分，繞組接成曲折形。Z-Δ調(diào)容型變壓器接法變換前后可保證電壓比不變，并且在節(jié)能降耗的同時有較好的防雷擊效果。</p><p>　　除以上三種調(diào)容型變壓器之外，幾種連接方式靈活組合還可以構(gòu)成其他調(diào)容型變壓器，多檔調(diào)容開關(guān)的應(yīng)用還能構(gòu)成多檔調(diào)容變壓器。</p><p>　　低損耗調(diào)容量變壓器與普通調(diào)容變壓器相比又有其獨特的優(yōu)勢。低損耗調(diào)容變壓器將調(diào)容技術(shù)與材料生產(chǎn)工藝相結(jié)合，采

85、用低耗材料，在改變原邊和副邊繞組線圈聯(lián)接方式的基礎(chǔ)上進一步進行工藝的減損，以期達到更好的節(jié)能降耗的效果。</p><p>　　總之，使用節(jié)能變壓器節(jié)電效果顯著，是電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能降耗的有效途徑之一。使用節(jié)能變壓器，相對較小的資金投入就能達到令人滿意的節(jié)電效果，節(jié)約空間大，能夠卓有成效地彌補電力能源日益擴大的供需缺口；可以減少一次性發(fā)電投入，降低運行的經(jīng)濟成本，創(chuàng)造附加產(chǎn)值；利用新的生產(chǎn)工藝優(yōu)化變壓器設(shè)備，

86、使變壓器規(guī)模得到有效優(yōu)化，可以節(jié)約占地、減少能耗。因此，新型節(jié)電變壓器的推廣使用是保持電力行業(yè)持續(xù)長期發(fā)展的必由途徑。</p><p>　　2.3 以節(jié)能降耗為目的的電網(wǎng)優(yōu)化與負荷調(diào)整</p><p>　　2.3.1 電網(wǎng)的合理規(guī)劃與優(yōu)化改造</p><p>　　進入新世紀以來，我國各級政府加大了對電力行業(yè)的重視程度與資金投入，各城市電網(wǎng)的改造和發(fā)展工作取得了出色的

87、成績。但是，不容忽視的是，我國城市電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，由于城市發(fā)展進程過快，與電網(wǎng)規(guī)劃的脫節(jié)狀況也越來越突出；城市居民用電和工業(yè)用電負荷增長很快，用電需求量大，對電網(wǎng)的經(jīng)濟性和安全性要求很高；城網(wǎng)建設(shè)部分設(shè)備老舊無法滿足各個方面對于電能的要求。夏季頻發(fā)的負荷高峰使各大、中型城市基礎(chǔ)薄弱的中低壓電網(wǎng)面臨著極大的壓力。對各城市電網(wǎng)進行合理規(guī)劃和優(yōu)化改造，改善電能質(zhì)量，提高供電能力，保證供電的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，已成為各地發(fā)展的首要考慮因素。電力系

88、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的緊迫性和重要性已不容忽視，對電網(wǎng)的改造和優(yōu)化已迫在眉睫。</p><p>　　當(dāng)前我國城市電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題有以下幾個表現(xiàn)方面：</p><p>　　一是城市電網(wǎng)中電力負荷增長快、需求高，勢頭迅猛。近些年來，伴隨經(jīng)濟發(fā)展和社會的進步，城市化進程加快，以重工業(yè)為基礎(chǔ)的第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，以服務(wù)業(yè)為主的第三產(chǎn)業(yè)的崛起勢頭也未有稍減。工業(yè)用電、生活用電的需求越來越大導(dǎo)致城市用電負荷增長迅

89、猛。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，1986年至1993年，全國用電平均的年增長率已達到9.2%,其中居民用電和第三產(chǎn)業(yè)平均增長18%，大多數(shù)城市近年平均增長在15%以上。在而后的幾年至今，全國各大中型城市年負荷增長率持續(xù)上升，環(huán)比增長最低數(shù)值為16%，有時甚至達到25%。這樣的增長速度給城市電網(wǎng)增添了很大壓力，設(shè)備過負荷情況時有發(fā)生，許多城市尤其是中小城市對電力的需求始終有心無力。用電結(jié)構(gòu)的變化給中低壓配電網(wǎng)帶來了嚴重負擔(dān)，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量差損

90、耗高，時有故障發(fā)生。[13]</p><p>　　二是城市電網(wǎng)建設(shè)脫節(jié)，滯后性大。目前我國對發(fā)電方向的投入比電網(wǎng)投入要大，變電容量總額小，電網(wǎng)的增長率低于發(fā)電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)的發(fā)展，電網(wǎng)已成為我國各城市電力發(fā)展的瓶頸和薄弱環(huán)節(jié)。各城市在電網(wǎng)上的投資相對比較薄弱。針對這種情況，中央政府和各地方政府正在多方籌集資金，科學(xué)統(tǒng)籌和規(guī)劃，調(diào)整對電網(wǎng)的資金投入，使電價適應(yīng)市場經(jīng)濟的發(fā)展和電力建設(shè)的需求。</p>

91、<p>　　三是城市電網(wǎng)設(shè)備由于更新?lián)Q代慢，較于陳舊，技術(shù)也相對落后。我國地域跨度廣、人口基數(shù)大，各地區(qū)經(jīng)濟技術(shù)水平差異性明顯，雖然改革開放以來也引進國外先進技術(shù)和設(shè)備，但仍有一些地區(qū)，特別是西部偏遠地區(qū)仍存在著供電技術(shù)落后、損耗大、效率低的缺點。城市供電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化管理體系尚未形成，直接影響到了供電的經(jīng)濟性，影響了電力效益的提高。</p><p>　　城市電網(wǎng)面臨的上述三個問題，決定了電網(wǎng)合理規(guī)劃和優(yōu)

92、化調(diào)整的必須性和重要性，也為電網(wǎng)規(guī)劃改造舉措提供了切實有效的切入點。對電網(wǎng)進行規(guī)劃改造，應(yīng)力求全面、實際，注重改造的綜合性和效益性，在與經(jīng)濟計劃相協(xié)調(diào)的客觀要求下進一步建設(shè)現(xiàn)代化城市電網(wǎng)。進行電網(wǎng)規(guī)劃與改造的主要技術(shù)措施有以下幾條：</p><p>　　一，要首先落實好電網(wǎng)合理規(guī)劃的目標。以發(fā)展的眼光看，電網(wǎng)的合理規(guī)劃符合電力系統(tǒng)的長久效益，是進行電網(wǎng)改造不可小覷的根本舉措。對電網(wǎng)進行改造，主要的根據(jù)是進行合理準

93、確的負荷預(yù)測。采用經(jīng)濟模型預(yù)測法、時間序列預(yù)測法、小區(qū)預(yù)測法等負荷預(yù)測的常用有效方法，作出年負荷曲線，把握負荷變化規(guī)律，努力使改造和規(guī)劃之后的電網(wǎng)能很好的彌補電力缺口和節(jié)能降耗，優(yōu)化電網(wǎng)的經(jīng)濟性和節(jié)約性。對于規(guī)劃原則和推進供電設(shè)施和電網(wǎng)標準化結(jié)構(gòu)改進工作中出現(xiàn)的一些主要問題，如電網(wǎng)接線方式，主終端變電所容量的合理配置，電源優(yōu)化等，用戶可以考慮實施的經(jīng)濟可行性和技術(shù)優(yōu)化計算，確定規(guī)劃的技術(shù)原則，對改造計劃及規(guī)劃藍圖進行合理評估。</

94、p><p>　　二，做好對線路電壓等級的簡化和標準化工作。簡化電壓等級，避免重復(fù)降壓，逐步提高配電電壓的等級，，有利于減少電力系統(tǒng)的損耗，提高能源利用的效率。隨著城市負荷密度的不斷增長，對存在的非標準的電壓等級進行改造、簡化電壓等級已成為適應(yīng)負荷密度的有效措施，我國各城市在這一方面的改造工作已經(jīng)取得了較大成績，并且獲取了更高的用電效益。</p><p>　　三，加強對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電設(shè)施的優(yōu)化和

95、改進。淘汰一批已明顯不適應(yīng)經(jīng)濟時代發(fā)展的老舊設(shè)備，對老城區(qū)進行進一步改造，使城市配電網(wǎng)絡(luò)更加完善可靠，不僅是電網(wǎng)合理規(guī)劃的基本要求，也是城市規(guī)劃的主要工作。推廣變壓器并列運行方式在變電站的使用，采用單回路母線接線方式等；配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)推廣采用多回路母線、根據(jù)實際情況靈活采用多種環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接等方式，進一步提高資源的利用效率，同時保證供電持續(xù)可靠。</p><p>　　電力系統(tǒng)規(guī)劃目的在于確定電力系統(tǒng)最佳建設(shè)效果，

96、以滿足整個社會的用電需求。有效的電力規(guī)劃能夠合理利用現(xiàn)有的主要能源資源，以最佳的投資回報，使未來電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟運行；電力系統(tǒng)規(guī)劃（包括電源開發(fā)項目和電網(wǎng)發(fā)展項目）研究了合理的能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，發(fā)展了電網(wǎng)架構(gòu)的合理布局，為如何協(xié)調(diào)電力與國民經(jīng)濟協(xié)同前進的關(guān)系提供了方向，為如何協(xié)調(diào)內(nèi)部開發(fā)與電力工業(yè)其他部門統(tǒng)籌發(fā)展的關(guān)系做出了貢獻。</p><p>　　2.3.2 電力系統(tǒng)中有功功率負荷的最優(yōu)分配</p&

97、gt;<p>　　電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配的主要研究方向是確定各用電負荷在電力系統(tǒng)的各種發(fā)電廠以及用電設(shè)備之間的最佳分布配置，通?？紤]的因素是負荷投入的經(jīng)濟性，即在滿足約束條件的前提下，負荷消耗的能源應(yīng)達到最小。對有功功率最優(yōu)分配這一課題，世界各國都頗為重視，對其的研究也日益深入。目前有功功率負荷最優(yōu)分配的實用技術(shù)理論也已發(fā)展成熟，對負荷進行經(jīng)濟分配的主要原則已趨于多樣化，但是最經(jīng)典的還是利用等耗量微增率經(jīng)濟調(diào)度原則確

98、定耗能少、效益高的電力系統(tǒng)有功功率負荷的最優(yōu)分配。</p><p>　　說到等耗量微增率，就不得不引入耗量特性曲線這一概念。耗量特性是指發(fā)電設(shè)備的輸入與輸出之間的關(guān)系，即發(fā)電設(shè)備在單位時間內(nèi)發(fā)出的有功功率與消耗的能源之間的關(guān)系。將兩者之間的關(guān)系在平面直角坐標系用平滑曲線表示出來，即為耗量特性曲線。在耗量特性曲線中，縱坐標的單位一般是MJ/kg（火電廠每小時消耗的單位標準煤的熱量）或者是立方米（水電廠單位時間內(nèi)消耗

99、的水量），分別用字母F或者W表示；而橫坐標的單位一般是發(fā)出電功率的單位，即kW或者MW。圖2.6為某一電力系統(tǒng)的耗量特性曲線圖。</p><p>　　圖2.6 耗量特性曲線</p><p>　　圖2.6中，在耗量特性曲線上存在一點（P,F），那么定義數(shù)值μ=F/P為比耗量。比耗量的定義是在單位時間內(nèi)，發(fā)電機組向電力系統(tǒng)輸入的有功功率與輸出功率的比值，在數(shù)值上可以認為與電力系統(tǒng)發(fā)電機組效率

100、η的倒數(shù)相等（前提是耗量特性曲線上橫縱坐標的單位相同）。等耗量微增率的定義與比耗量相似卻又有根本的不同，等耗量微增率用希臘字母λ表示，λ是指單位時間內(nèi)系統(tǒng)的輸入功率的微增量與輸出功率微增量的比值，用公式表示為λ=ΔF/ΔP-dF/dP。落實到耗量曲線圖上，μ是指點（P,F）到原點O的斜率；而λ是指過點（P,F）且與耗量特性曲線相切的直線的斜率。耗量特性曲線上存在一點m使μ和λ相等，即耗量特性曲線上m點的切線同時經(jīng)過原點O。</p&

101、gt;<p>　　等耗量微增率原則是指，當(dāng)承載不同有功功率負荷的發(fā)電設(shè)備投入運行時，為保證總體的能源消耗量最小，實現(xiàn)負荷的最優(yōu)分配，達到節(jié)能降耗的目標，各發(fā)電設(shè)備（以兩臺設(shè)備PG1、PG2為例）應(yīng)該滿足以下條件：</p><p><b>　　（2.5）</b></p><p><b>　　又因為</b></p><

102、;p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　所以等耗量微增率原則即為幾臺設(shè)備在投入運行時應(yīng)保證在滿足約束條件的同時，其耗量微增率相同，即λ1=λ2=λ。</p><p>　　等耗量微增率還可以擴展至水電設(shè)備和火電設(shè)備的之間的優(yōu)化分配中去，由于水力發(fā)電機組的約束條件不同于火力發(fā)電機組，水電廠發(fā)電消耗的水量受到水庫容量及其調(diào)度分配的約束，因此需引入一個