电力系统调频浅谈

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在讲解调频之前,先说说电网频率是怎么回事,通俗的理解,对电网来说频率的稳定比之人体心率的稳定有过之而无不及。生活用电有交流电、直流电之分,感兴趣的朋友可以搜搜特斯拉爱迪生关于交直流电的大战,这里就不一一展开了。只有交流电是有频率的,交流电的大小跟方向随着时间在不断的变化,这个变化是有规律的,频率指的就是每秒钟完成周期性变化的次数,单位是Hz。常用的交流电的变化规律服从正余弦函数,因为有恒定(至于为什么恒定,稍后讲解)的周期0.02s,所以反推频率就是50Hz(国内、国外的电压频率不一样,仅仅是制式的不同,本质是一样的),调频就是调节频率的简称。周期为什么是恒定值,很简单,交流电都是由动力系统推动发电机进行转动而产生,而发电机每秒的转速的特性决定了交流电的频率是一个固定值(发电机要求转速一定,3000r/min)。1.为什么要调频延续前面的讨论,频率是一个恒定值,这个恒定值本质上是由发电机决定的。那么问题来了,发电机如何保证一直是每分钟转3000圈,而发电机也是有动力系统的,比如火力发电机组,通过加热蒸气通过推动汽轮机实现发电机的转动,汽轮机的转速是由蒸汽阀门的开度决定,想要加快转速就的增加进气量,反之就减小。

由于我们用电具有随机性、不确定性,而电能又不能被大量存储,属于用多少发多少(这里涉及到的储能后续展开),保证电力系统处于动态稳定平衡状态,用户用电的随机不确定性具有瞬间变化特征。比如感觉有点热,一摁遥控器就开空调、洗衣机、电视等等,负荷需求会突然增加。这个情况就正如你开着拖拉机铛铛地在平地上跑着,一抬头前面出现了60度斜坡,如果不加油门,就只能嘟嘟的慢腾腾往上蹭,运气不好还会熄火(考驾照的朋友对于坡道停车应该不会陌生)。同样,电力系统碰到类似问题时,能量输入端跟能量输出端不平衡,发电机转速就有变化,频率就变动了,因此需要一些调频手段来维持频率稳定。

2.调频的常用方法当我们发现频率变化后,如何进行调频。用开车这个例子来说,遇到上坡我们就要加点油门,遇到下坡我们得松点油门。但对于庞大的电力系统来说,调节不是那么简单,因为电网涉及到的负荷太大,要求的时效性又很高,常用的调频方法有:通过调整发电机出力来调频,如果出力不足就只能调整负荷了,负荷只能减,所以有低频减载;机组调频是调整发电机组的出力,多发或少发;机组与系统并网需要同期并列,所谓同期就是频率相同或相近,大系统回拉近机组与系统的频率,大机组可以调整系统的频率与之相近。简单的调节汽轮机很难实现,毕竟水变成蒸汽是一个渐变过程。目前比较常用的办法之一就是添加水力机组,它只需要开合进水闸门就行了,调节更方便快速,另一个常用的办法就是增加大功率储能装置,辅助电网调频,目前市场上流行的储能是大能量储能,作为能量之源对光伏、风电等间隙性能源进行储存作为电源使用。#储能#

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2022-06-09 07:29

咨询一下:为什么能量输入端跟能量输出端不平衡,发电机转速就有变化?