为什么电力系统频率由负荷决定?
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发布时间：2024-10-17 22:52
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时间：2024-11-03 15:38
电力系统早期的“三大战争”之一即为“频率之争”，从50Hz和60Hz的频率选择上可见一斑。最早的电气设备运行频率从140Hz到25Hz不等，最终美国采纳了60Hz作为行业标准。尽管50Hz和60Hz在某些方面存在差异，但频率选择更多地取决于历史因素。
电力系统的频率会随负载变化而波动。理论上，应保持发电与负载实时平衡，以维持频率稳定。然而，在实际操作中，频率波动是不可避免的，主要由负载端和发电端的不确定性引起。
负载端的用电习惯难以预测，且用户通常不会主动调整用电行为以适应系统频率变化。因此，系统运行原则是根据负载变化调整发电量。发电端的发电机组则需要根据负载变化调整输出，但机组故障等因素可能导致发电量与实际需求的不匹配。为了应对这些情况，系统提供频率响应服务，包括Primary Frequency response和High frequency response，以调整发电量。
在电力系统中，机组故障导致的频率变化是无法预测的。系统调度制定的Grid code，如Rate of Change of Frequency（RoCoF）、Nadir和Quadratic-steady-state，旨在确保系统在故障后能够迅速恢复稳定。RoCoF标准的提高是基于新能源发电接入增多的现实，以预防频率快速下降可能对发电机组造成的损害。Nadir和Quadratic-steady-state则分别针对系统频率最大变化点和稳定频率范围进行规定。
电力系统的频率变化受到多种因素影响，包括可再生能源发电的不稳定性和负载变化。随着新能源发电比例的增加，电网稳定运行面临更大的挑战。在维护系统频率稳定的过程中，某些可再生能源表现不佳，导致频率波动。了解这些因素对电力系统工程师而言至关重要，因此推荐阅读《Power System Stability And Control》一书，以深入理解电力系统暂稳态分析。
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