一、有功功率负荷的变化
基于日负荷曲线的负荷成分分析
实际电力系统的负荷曲线可分解为三个成分：
P₁ 成分
变动幅度很小、周期很短，有很大的随机性
→ 调速器一次调频解决
P₂ 成分
变动幅度较大、周期较长，主要为周期性短时间需大量有功的用电设备（冲击性负荷）
→ 调频器二次调频解决
P₃ 成分
变动幅度最大、周期最长，由生产/生活/气象等变化引起
→ 最优发电分配（三次调频）解决
负荷曲线的三级分解对应三种不同的调频控制策略：
- 一次调频：调速器自动响应（秒级）
- 二次调频：自动发电控制 AGC（分钟级）
- 三次调频：经济调度优化（小时/日级）
二、电力系统的有功电源
电力系统有功电源主要是各种发电机。
各类发电厂的特点
火电厂
- 存在技术最小负荷
- 不宜频繁起停
- 参数不同，效率不同
水电厂
- 存在强迫功率（灌溉、通航等因素导致）
- 起停容易
- 水头影响出力
- 受水库调节性能和洪枯等自然条件影响
- 可配置抽水蓄能
核电厂
- 存在技术最小负荷
- 不宜频繁起停
- 运行费用小
有功电源优化包含两个层面：
- 有功电源的最优组合（机组组合问题 Unit Commitment）
用哪些发电机的问题
- 有功负荷在运行机组间的最优分配（经济调度 Economic Dispatch）
已经启动的这些电机，各自出多少力
枯水期各类电厂发电顺序
- 无调节水电厂
- 有调节水电厂的强迫功率
- 热电厂的强迫功率
- 核电厂
- 燃料劣质、当地燃料火电厂
- 热电厂的可调功率
- 高温高压火电厂
- 中温中压火电厂
- 低温低压火电厂
- 有调节水电厂的可调功率
丰水期特殊规则：
有调节水电厂的可调功率归入强迫功率，成为不可调功率（必须优先消纳水能）。
因为如果不放水的话可能导致大坝损坏等更严重的后果
核心原则：
- 优先利用不可调、低成本电源
- 按燃料成本和运行效率排序
- 调峰任务由高效火电和可调水电承担
抽水蓄能的作用
抽水蓄能电站在负荷低谷时抽水储能，在负荷高峰时发电，可以：
- 填补枯水期调峰缺口
- 提高系统运行灵活性
- 配合核电、火电基荷运行
- 提供快速响应的事故备用
三、备用容量
定义
系统备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。
一般要求达最大发电负荷的 15%~20%。
分类
按存在形式分
- 热备用（旋转备用）： 已并网运行但未满载的机组；需要增加出力时可以在秒到分钟级进行响应
- 冷备用： 未运行但可启动的机组
按用途分
1. 负荷备用（热备用）
- 比例：最大负荷的 2~5%
- 用途：满足系统中短期负荷波动和计划外增加的负荷
- 响应速度：秒至分钟级
2. 事故备用（热+冷备用）
- 比例：最大负荷的 5~10%，> 最大单机容量
- 用途：系统中发电设备发生故障时，为保证正常供电而设置的备用
- 影响因素：与系统容量、各类电厂比例、发电机台数、单机容量、故障概率有关
3. 检修备用（冷备用）
- 比例：视需要 4%~5%
- 用途：为系统内发电设备定期检修而设置的
- 影响因素：与发电机台数、年负荷曲线、检修周期、检修时间的长短有关
- 特点：常事先安排在低谷负荷期进行，一般可不单独设检修备用
4. 国民经济备用（冷备用）
- 比例：最大负荷的 3~5%
- 用途：考虑到国民经济超计划增长而设置的备用
备用容量配置总结
备用类型 | 形式 | 比例 | 响应时间 |
负荷备用 | 热备用 | 2~5% | 秒-分钟 |
事故备用 | 热+冷 | 5~10% | 分钟-小时 |
检修备用 | 冷备用 | 4~5% | 提前计划 |
国民经济备用 | 冷备用 | 3~5% | 长期储备 |
设计要点：
- 总备用容量通常为最大负荷的 15%~20%
- 热备用主要应对快速波动，冷备用应对长期需求
- 事故备用必须大于最大单机容量，确保N-1安全准则
- 实际运行中需根据系统规模、负荷特性和可靠性要求综合确定
