電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是在保證電能質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，能夠持續(xù)的為用戶供給所需的電能，并使系統(tǒng)可 靠、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。衡量經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的指標(biāo)是比耗量和線損率。比耗量指生產(chǎn)單位電能所需消耗的一次能源，例如火電廠以克/千瓦·小時(shí)表示的煤耗率。線損率或網(wǎng)損率如前所述，就整個(gè)系統(tǒng)而言，是指系統(tǒng)中損耗的電能占電源發(fā)出電能的百分?jǐn)?shù)。這些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)劣與系統(tǒng)中有功、無(wú)功功率的分配以及頻率、電壓的調(diào)整有關(guān)。
1、有功功率平衡與備用容量
電力系統(tǒng)中的功率平衡是指在一定頻率下的平衡，有功功率電源是集中在各類發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)，電源發(fā)出的有功功率必須大于系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率。系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分稱為系統(tǒng)的備用容量。從備用容量所處的狀態(tài)可劃分為熱備用和冷備用。熱備用是運(yùn)行中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)出的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，亦稱旋轉(zhuǎn)備用。冷備用則指未運(yùn)行的設(shè)備可能發(fā)出的最大功率。負(fù)荷備用必須取熱備用形式，事故備用中的部分容量取熱備用形式，部分容量取冷備用形式。
有功功率平衡是指運(yùn)行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和，在任何時(shí)候都等于該系統(tǒng)的總負(fù)荷。包括所有用戶的有功功率負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)的總有功功率損耗，即 （1）在一般情況下，網(wǎng)絡(luò)總損耗約為系統(tǒng)負(fù)荷的6-10%，對(duì)于廠用電，水電廠的廠用電相當(dāng)小，僅為電廠最大負(fù)荷的0.1-1%，火電廠稍大，約為5-8%。為了保證系統(tǒng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，系統(tǒng)還應(yīng)具有一定的備用容量，只在具備系統(tǒng)備用容量的情況下，才有可能進(jìn)行系統(tǒng)的頻率調(diào)整與廠間負(fù)荷的最優(yōu)分配。
為了保證供電可靠性及電能質(zhì)量合格，系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分稱系統(tǒng)的備用容量，即
備用容量＝系統(tǒng)可用電源容量－發(fā)電負(fù)荷
系統(tǒng)備用容量按存在形式可分：
(1)熱備用，指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，因而也稱運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。
(2)冷備用，指未運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率。檢修中的發(fā)電設(shè)備不屬于冷備用，它們不能聽命于隨時(shí)調(diào)用。
從保證供電可靠性及電能質(zhì)量角度，熱備用愈多愈好。因發(fā)電設(shè)備從“冷備用”至投入系統(tǒng)、只發(fā)出額定功率所需的時(shí)間短則幾分鐘（水電廠）長(zhǎng)則十余小時(shí)（火電廠）。而就保證重要負(fù)荷供電而言，時(shí)間應(yīng)盡量縮短，但從保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的角度，熱備用又不宜過(guò)多。
系統(tǒng)備用容量按作用可分：
(1)負(fù)荷備用：指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用，滿足負(fù)荷波動(dòng)、計(jì)劃外的負(fù)荷增量。負(fù)荷備用容量的大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的大小、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并考慮系統(tǒng)中各類用電的比重確定。一般為最大負(fù)荷的2-5%，大系統(tǒng)采用較小數(shù)值，小系統(tǒng)采用較大數(shù)值。
(2)事故備用：指電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受嚴(yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。是保證發(fā)電機(jī)因故退出運(yùn)行能頂上的容量，大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)容量、發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)、單位機(jī)組容量、機(jī)組的事故概率、系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)確定，一般約為最大負(fù)荷的5-10%， 但不得低于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。
(3)檢修備用：是指系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用，它和系統(tǒng)負(fù)荷大小關(guān)系不密切，只和負(fù)荷性質(zhì)、發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)、檢修時(shí)間的長(zhǎng)短、設(shè)備的新舊程度等有關(guān)。發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后必須進(jìn)行檢修，檢修分大修和小修，大修一般安排在系統(tǒng)負(fù)荷的季節(jié)性低落期間，小修一般安排在節(jié)假日進(jìn)行。在這期間內(nèi)，如不能完全安排所有機(jī)組的大小修時(shí)，才設(shè)置所需的檢修備用容量。
(4)國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：是為了滿足工農(nóng)業(yè)超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用。
綜上所述，負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用、國(guó)名經(jīng)濟(jì)備用歸納起來(lái)仍是以熱備用和冷備用形式存在于系統(tǒng)中，熱備用中至少應(yīng)包括全部負(fù)荷備用和一部分事故備用，而將部分事故備用處于停機(jī)狀態(tài)，一般檢修備用、國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用及部分事故備用采用冷備用狀態(tài)。
2、有功功率電源
發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中唯一的有功功率電源，發(fā)電機(jī)安裝在發(fā)電廠內(nèi)。根據(jù)發(fā)電廠所用一次能源的不同，可將發(fā)電廠分為火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠等三大類。
火力發(fā)電廠是電力系統(tǒng)有功功率電源的一個(gè)重要組成部分，在世界上大部分國(guó)家，包括我國(guó)在內(nèi)，火力發(fā)電廠裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量的一半以上，因而在系統(tǒng)中具有重要地位?；鹆Πl(fā)電廠還可以進(jìn)一步分類。按其燃料，可分為燃油火力發(fā)電廠、燃?xì)猓ㄌ烊粴猓┗鹆Πl(fā)電廠、燃煤火力發(fā)電廠；按蒸汽參數(shù)，可分為低溫低壓（蒸汽溫度450°c，壓力35大氣壓），中溫中壓（500-520°c，100大氣壓），高溫高壓（550°c，180大氣壓），以及超臨界機(jī)組（575°c，200大氣壓）。一般來(lái)講，運(yùn)行效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)，高溫高壓熱電廠運(yùn)行效率大于中溫中壓熱電廠。
火力發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)：
(1)火電廠運(yùn)行時(shí)要消耗大量的燃料，需要支付燃料費(fèi)用，但運(yùn)行不受自然條件影響?；痣姀S的鍋爐和汽輪機(jī)都受最小技術(shù)負(fù)荷的限制，可調(diào)范圍小。
(2)火電廠機(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，既額外耗費(fèi)能量，又花費(fèi)時(shí)間，且易損壞設(shè)備。
(3)帶有熱負(fù)荷的火電廠稱為熱電廠，如圖所示，熱負(fù)荷輸出功率是強(qiáng)迫功率，通過(guò)熱力網(wǎng)向附近工業(yè)區(qū)和居民住宅供熱，它采用抽汽供熱，其總效率要高于一般的凝汽式火電廠。圖1熱電廠承擔(dān)熱負(fù)荷
水力發(fā)電廠是電力系統(tǒng)中又一中重要的有功功率電源，我國(guó)是水力資源十分豐富的國(guó)家，有效地開發(fā)和合理利用水資源對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。建國(guó)60年來(lái)，我國(guó)一直十分重視水電發(fā)展。1949年全國(guó)水電裝機(jī)只有16.3萬(wàn)千瓦，2008年全國(guó)水電裝機(jī)容量達(dá)到1.73億千瓦，年發(fā)電量已達(dá)5655.5億千瓦時(shí)。
根據(jù)水力資源的不同，水力發(fā)電廠可分為多年調(diào)節(jié)庫(kù)容水力發(fā)電廠、日調(diào)節(jié)庫(kù)容水力發(fā)電廠、徑流式水力發(fā)電廠、抽水蓄能水力發(fā)電廠等。
水電廠的運(yùn)行特點(diǎn)：
(1)水廠不需要支付燃料費(fèi)用，且水能是可以再生的資源。
(2)受水庫(kù)容量限制，水電廠的水輪機(jī)沒(méi)有嚴(yán)格的最小技術(shù)負(fù)荷要求，發(fā)電機(jī)出力的調(diào)整范圍較寬。
(3)可調(diào)范圍大。水電廠機(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，所需時(shí)間短，不增加能耗，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需額外的耗費(fèi)。有強(qiáng)迫功率，視不同水電廠而定，一般可充當(dāng)調(diào)峰機(jī)組，如圖2所示，由圖可見，抽水蓄能發(fā)電廠減小了系統(tǒng)符合的峰谷差。
(4)水力樞紐往往兼有防洪、發(fā)電、航運(yùn)、灌溉、養(yǎng)殖、供水和旅游等多方面的效益。
圖2抽水蓄能水電廠承擔(dān)的調(diào)峰作用
核能發(fā)電廠利用原子能裂變反應(yīng)所釋放的能量進(jìn)行發(fā)電。雖然核能發(fā)電廠的一次性投資大，但一旦建成投產(chǎn)，其運(yùn)行費(fèi)用要較火電廠低得多，因而在系統(tǒng)日常運(yùn)行中應(yīng)可能利用它的容量。
核電站的運(yùn)行特點(diǎn)：
(1)核電廠一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用低。
(2)核電廠的反應(yīng)堆和汽輪機(jī)投入、退出或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，需耗費(fèi)能量，花費(fèi)時(shí)間，且設(shè)備易損壞。
(3)一般承擔(dān)基荷。
目前，由于可再生能源的大力發(fā)展，在世界上已分布了十大可再生能源工程，分別在美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)和法國(guó)等地，主要包括水電站、風(fēng)電場(chǎng)、潮汐能電站、太陽(yáng)能熱電廠、生物能電廠、波浪能電廠等。在我國(guó)很多地區(qū)開始建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長(zhǎng)期利用。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染，風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮。
3、各類發(fā)電廠（機(jī)組）的合理組合
有功功率電源的最優(yōu)組合是指各發(fā)電廠（機(jī)組）在承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷時(shí)的合理組合。電力系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)用負(fù)荷曲線表示，典型的日負(fù)荷曲線如圖3所示。它是調(diào)度運(yùn)行的重要依據(jù)，電力調(diào)度部門根據(jù)負(fù)荷曲線的變化將發(fā)電任務(wù)分配給各個(gè)發(fā)電廠。日負(fù)荷曲線的最低點(diǎn)以下部分稱為基荷，基荷與最大負(fù)荷之間的部分稱為峰荷。基荷在24小時(shí)之內(nèi)是不變的，而峰荷是實(shí)時(shí)變化的。根據(jù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，按各類發(fā)電廠的特點(diǎn)，可以將基荷和峰荷分別分配給各類發(fā)電廠，如圖4所示，基荷由具有強(qiáng)迫功率、不可調(diào)功率或高效率的熱力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠或徑流式水力發(fā)電廠負(fù)擔(dān)，而峰荷則由有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水力發(fā)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠、中溫中壓火力發(fā)電廠等負(fù)擔(dān)。
電力系統(tǒng)中的有功功率時(shí)刻發(fā)生變化，實(shí)際上是不規(guī)則的負(fù)荷變動(dòng)曲線，如圖5所示。一般將系統(tǒng)實(shí)際的負(fù)荷看作由三種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷組成:第一種變動(dòng)幅度很小（0.1%～0.5%），周期又很短（一般10s以內(nèi)），這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性。第二種變動(dòng)幅度較大（0.5%～1.5%），周期也較長(zhǎng)（一般10s～3min），屬于這種的主要有電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)；第三種變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)的可預(yù)測(cè)負(fù)荷，這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。第一、二種負(fù)荷變動(dòng)不易預(yù)計(jì)，要通過(guò)裝設(shè)在原動(dòng)機(jī)上的調(diào)速器對(duì)發(fā)電機(jī)輸出功率進(jìn)行調(diào)解。第三種負(fù)荷可以通過(guò)參考長(zhǎng)期積累的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)用電量大戶申報(bào)的近日預(yù)計(jì)負(fù)荷來(lái)預(yù)測(cè)，提前編制預(yù)測(cè)的有功功率日負(fù)荷曲線，按最優(yōu)分配的原則，做出各發(fā)電廠的日發(fā)電曲線，各發(fā)電廠則按此曲線調(diào)節(jié)發(fā)電功率。
圖3日負(fù)荷曲線中基荷和峰荷
圖4日負(fù)荷曲線上各發(fā)電廠分擔(dān)的負(fù)荷
圖5有功負(fù)荷的變化
1-第一種負(fù)荷變動(dòng)，2-第二種負(fù)荷變動(dòng)，3-第三種負(fù)荷變動(dòng)，4-實(shí)際不規(guī)則的負(fù)荷變動(dòng)