浅谈电力系统备用容量

刘松+赵云翔+张文瀚

【摘要】 电力系统之所以需要备用容量，主要是由于电力工业生产的特点和用户用电的不均衡性所决定的。电能的生产，输送和消费几乎同时进行，电能又不能大量储存，而用户的用电又具有随机性和不均衡性特点。因此，为了保证电力系统供电的可靠性、运行的经济型、保证良好的电能质量这三个指标，则必须设置足够的备用容量。

【关键词】 电力系统 不均衡性 备用容量

一、电力系统的容量备用

我国规定电力系统中需要有一定的备用容量，要求系统电源容量大于发电的符合容量，系统的备用容量分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。电力系统中的备用分为热备用和冷备用，热备用是指可以随时投入运行的设备，就是两侧刀闸都在合位，只有开关在分位，只要操作开关，就能立即投入运行。而冷备用两侧刀闸和开关均在分位，不能立即投入运行。即使刀闸有远方操作机构，操作了还要检查，确认合闸到位，才能操作开关。

负荷备用（2%～5%）为热备用，是为了满足短时期内负荷波动和一天中计划额外增加的负荷留有的备用容量；事故备用（5%～10%）既是冷备用也是热备用，是为了满足电力用户在电力设备发生偶然事故时不受到影响，维持系统正常供电所需要的容量；检修备用（4%～5%）为冷备用，为了保证电力设备进行定期检修，不影响供电而在系统中留有的备用容量；国民经济备用（3%～5%）为冷备用，是为了考虑工业和农业超计划生产留用的备用容量。

二、电力系统的备用率计算

2.1常规公式计算

其中备用率K的大小确定与系统规模，用电结构，电压等级等因素有关。直观分析可知，在电力系统规划期内，如果系统的备用容量不足，将直接导致供电可靠性下降；但如果备用容量设置过大，又将使电源建设的投资费用增加。因此，如何在可靠性与经济性之间，对备用容量的大小作出合理的选择，一直是规划设计中的一项重要研究内容。

2.2事故备用计算

1、经验统计法。根据电力系统多年来的運行经验确定，一般采用电力系统最大负荷的百分数来计算。根据历史统计资料分析，事故备用容量大致为系统最大负荷的8%～10%。为保证系统中最大机组事故时有替代容量，事故备用容量应不小于系统中最大机组的容量。

2、经济比较法。估算出电力用户因系统事故停电所造成的损失，和安装事故备用容量的费用进行经济比较，通过比较可以确定出经济而有利的事故备用容量。

3、用概率理论计算事故备用容量。用概率理论计算事故备用容量，是基于系统中机组发生事故具有随机性的特点所形成的方法，该方法在后边发电系统可靠性分析中将具体介绍。系统事故备用容量应在各种电源间进行合理分配，一般可按各电源工作容量的比例进行，调节性能良好，靠近负荷中心的火电厂，可担任较大的事故备用容量。

三、周波和负荷备用

电力系统运行时，由于电力用户用电设备经常的投入或切除，造成负荷的突然急剧变化，并导致系统周波也在不断变化，为维持电力系统周波在要求的误差范围内，就必须设装置一定的备用容量，该容量称为周波备用，用以调整系统的周波。

电力系统的负荷与电源间的供需平衡是预先有计划的，但这种计划是预测的估计值，在实际运行中电力系统必须满足系统预计不到的负荷要求，这也需要设置一定的备用容量，称负荷备用，用来负担短期内计划外的负荷增加。

因此，周波和负荷备用是为了调整电力系统瞬间的负荷波动以稳定系统的周波，和担负短期内计划外的的负荷增加。

周波和负荷备用容量的大小，应根据电力系统容量的大小，以及系统内电力用户的性质和组成情况来确定。在系统规划设计中，一般取系统最大负荷的3%～5%。其中，大系统取小值（容量基数大），而小系统取大值。周波备用和负荷备用可以在一年中不同的季节内，和一昼夜中不同的时间内，由不同的发电厂来担任。

周波备用和负荷备用只需要有容量备用，不需要能量储备。

四、总结

就性质来说，备用容量是一种储备容量或等待调用容量，它与系统的正常工作容量一起组成了系统的需要容量。系统的工作容量主要与系统的需要负荷大小相适应，而备用容量则是为了满足系统在发生异常情况下的补偿容量，诸如设备故障、枯水季节、负荷波动及预测误差等现象发生时所设置的容量。广义上讲，电力系统的各个环节都涉及备用容量问题，但在电力电量平衡分析中，主要是研究确定发电环节的备用容量问题。

参 考 文 献

[1]于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，1996.

[2]吴杰康，史美娟，陈国通，张宏亮.区域电力系统最优备用容量模型与算法[J].…中国电机工程学报，2009，（01）：14-20.endprint