城市電力網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)及其流程

梁 晅

(山西省電力公司臨汾供電公司，山西臨汾 041000)

隨著中國城市化的發(fā)展，如何對城市電網(wǎng)進(jìn)行合理規(guī)劃直接影響到電力公司的效益、居民自身利益以及國家資源有效的利用等問題。

電網(wǎng)規(guī)劃是一項復(fù)雜的工作，在實際規(guī)劃中涉及到電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)的參數(shù)、概念及規(guī)劃流程［1－3］。

1 電力行業(yè)主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特征

1.1 電力系統(tǒng)需要維持瞬時平衡

根據(jù)能量定律，電能無法大規(guī)模經(jīng)濟(jì)存儲，電力系統(tǒng)需要維持瞬時平衡。這就導(dǎo)致電網(wǎng)規(guī)劃與其他行業(yè)的規(guī)劃相比，具有一個明顯的技術(shù)特征，即:其他行業(yè)的規(guī)劃，一般以平均需求為依據(jù)，以最大需求為參考;電網(wǎng)規(guī)劃以最大負(fù)荷為依據(jù)，平均負(fù)荷為參考。因此，在電網(wǎng)規(guī)劃中涉及的各項負(fù)荷，正常情況下是指最大負(fù)荷，如負(fù)荷預(yù)測、電力電量平衡以及容載比計算等［4］。

1.2 電網(wǎng)投資規(guī)模大

電力行業(yè)是資金、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，城市電網(wǎng)更是如此。通過優(yōu)化規(guī)劃模式與方法，可節(jié)約大量資金，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益;反之，任何失誤，均會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 電網(wǎng)規(guī)劃需適度超前

電力是城市經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)措施，由于城市電網(wǎng)建設(shè)周期長，且城市電網(wǎng)各部分需統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃，因此城市電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)適度超前。

2 電網(wǎng)規(guī)劃基本概念

(1)負(fù)荷率。是負(fù)荷的時間特性。電網(wǎng)規(guī)劃中以最大負(fù)荷為依據(jù)，以平均負(fù)荷為參考，若最大負(fù)荷遠(yuǎn)大于平均負(fù)荷，將導(dǎo)致電網(wǎng)需建設(shè)較大容量，但實際供電量較小。因此，為平衡負(fù)荷特性，常用負(fù)荷率評價負(fù)荷的時間特性。

負(fù)荷率是指平均負(fù)荷占最大負(fù)荷的比例。

式中，α為負(fù)荷率;Sav為平均負(fù)荷;Smax為最大負(fù)荷。

(2)負(fù)荷同時率。是衡量電網(wǎng)中各分區(qū)最大負(fù)荷不同時發(fā)生的現(xiàn)象。例如:某居民小區(qū)，設(shè)每個家庭最大負(fù)荷為20 kW，該居民小區(qū)共有400戶，但整個小區(qū)的最大負(fù)荷將明顯低于8 000 kW，這是因為各家庭的負(fù)荷不會同時達(dá)到最大負(fù)荷。負(fù)荷同時率的定義式如下

式中，γ為負(fù)荷同時率;Swmax為整個規(guī)劃區(qū)最大負(fù)荷;為規(guī)劃區(qū)中第i分區(qū)的最大負(fù)荷;n為整個規(guī)劃區(qū)中分區(qū)個數(shù)。

(3)負(fù)載率。是針對變電站、變壓器以及線路而言，也是以最大負(fù)荷來衡量的。其定義如下

式中，η是變電站負(fù)載率;SsubmaxLOAD為變電站最大負(fù)荷;Scapacity是變電站容量。需注意，變電站負(fù)載率是一個微觀指標(biāo)，是衡量變電站的負(fù)載情況指標(biāo)。

(4)容載比。定義為電網(wǎng)中某個電壓等級的變電容量與該電壓等級的最大負(fù)荷比。例如:110 kV的容載比，其定義為某個區(qū)域110 kV變電容量之和除以該電壓等級變電站供電的最大負(fù)荷。考慮到負(fù)荷同時率、負(fù)荷分散系數(shù)以及儲備系數(shù)等因素，不同電壓等級的容載比不同。通常電壓等級越高，容載比推薦值越低。

(5)規(guī)劃基準(zhǔn)年、水平年。規(guī)劃基準(zhǔn)年是在規(guī)劃中作為現(xiàn)狀的年份。例如，2010年編制“十二五”規(guī)劃時，2010年尚未完全發(fā)生，尤其是2010年的最大負(fù)荷尚未發(fā)生，所以選取2009年作為“現(xiàn)狀”，而“現(xiàn)狀”年份，即為規(guī)劃中的“基準(zhǔn)年”。

(6)電網(wǎng)規(guī)劃分類。電網(wǎng)規(guī)劃從規(guī)劃時間角度可分為:1)遠(yuǎn)景年規(guī)劃。遠(yuǎn)景規(guī)劃有兩種理解方式，一是不確定規(guī)劃水平年的長期規(guī)劃，二是規(guī)劃水平年距當(dāng)今較遠(yuǎn)。一般假設(shè)遠(yuǎn)景年即為電網(wǎng)發(fā)展的飽和期，不再發(fā)生大的變動。2)近期規(guī)劃。一般是指五年規(guī)劃，如“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃等。3)中期規(guī)劃。通常是指十年規(guī)劃。4)滾動規(guī)劃。電網(wǎng)滾動規(guī)劃即電網(wǎng)每年進(jìn)行的規(guī)劃。其原因包含以下幾個方面:①負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率問題。在負(fù)荷預(yù)測中，距離目標(biāo)時間越近，信息越多，不確定性越小。例如，2009年編制“十二五”規(guī)劃時，對2014和2015年的負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率，一般將低于2013年對上述年份的負(fù)荷預(yù)測。因此，每年需根據(jù)實際情況，對規(guī)劃方案進(jìn)行滾動修編。②電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)的不確定性。電源規(guī)劃與建設(shè)也存在不確定性，并由此影響到電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)，使得電網(wǎng)規(guī)劃需根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。③電網(wǎng)建設(shè)過程中的不確定因素。電網(wǎng)建設(shè)過程中將遇到諸多不確定因素，例如:因城市規(guī)劃調(diào)整導(dǎo)致規(guī)劃中的某變電站或輸電走廊無法落實;或因周邊居民反對，導(dǎo)致變電站或者輸電走廊需要遷移等。這類不確定因素，使電網(wǎng)規(guī)劃需根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

另外，電網(wǎng)規(guī)劃從電壓等級和層次角度可分為:1)配網(wǎng)規(guī)劃，是指110 kV及以下電壓等級的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃;2)輸電網(wǎng)規(guī)劃，是指220 kV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

除以上兩種外，還提到“主網(wǎng)規(guī)劃”，尤其是在地市級供電企業(yè)中。通常主網(wǎng)是高壓配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)的總稱，即110 kV及以上電壓等級網(wǎng)絡(luò)。

3 城市電網(wǎng)規(guī)劃基本流程

對城市電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃研究前，需清楚了解電網(wǎng)規(guī)劃的基本流程，可通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)、城網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則和報告等文件，總結(jié)電網(wǎng)規(guī)劃的基本流程如下:

(1)城市現(xiàn)狀及發(fā)展概況調(diào)研。城市電網(wǎng)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，城市電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)納入城市總體規(guī)劃中，成為其重要的組成部分。為使電網(wǎng)規(guī)劃與城市總體發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)，應(yīng)充分收集城市社會、經(jīng)濟(jì)及市政規(guī)劃方面的資料。具體調(diào)研的內(nèi)容包括:城區(qū)概況、社會國民經(jīng)濟(jì)情況以及城市總體規(guī)劃。

(2)現(xiàn)狀電網(wǎng)分析。城市現(xiàn)狀分析是未來電網(wǎng)發(fā)展、規(guī)劃及建設(shè)的基礎(chǔ)與依據(jù)。因此必須對城市電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。主要包含:當(dāng)前高、中壓電網(wǎng)的基本情況;供電分區(qū)，電網(wǎng)容載比，變電站數(shù)量、容量和型號等;線路長度、型號等;高中壓電網(wǎng)接線模式、設(shè)備狀況、電源分析和電網(wǎng)各考核指標(biāo)等。

(3)電力需求預(yù)測。負(fù)荷預(yù)測是城市電網(wǎng)規(guī)劃中的基礎(chǔ)工作，是制定電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的重要依據(jù)。負(fù)荷預(yù)測要具有較強(qiáng)的科學(xué)性，需要大量反映客觀規(guī)律性的科學(xué)數(shù)據(jù)，并采用適應(yīng)發(fā)展規(guī)律的科學(xué)方法，同時應(yīng)選用符合實際的科學(xué)參數(shù)。

電力負(fù)荷預(yù)測是立足基準(zhǔn)年的負(fù)荷水平，以規(guī)劃區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的電力需求為目的，提出多種負(fù)荷預(yù)測方法。并對不同負(fù)荷預(yù)測方法的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行對比分析，確定預(yù)測方案。同時應(yīng)注意配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測與主網(wǎng)預(yù)測負(fù)荷的銜接。

負(fù)荷預(yù)測的內(nèi)容:1)進(jìn)行電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展中長期的預(yù)測，并展望遠(yuǎn)景規(guī)模。2)若各分區(qū)歷史電量負(fù)荷資料統(tǒng)計詳實，則進(jìn)行分區(qū)電量負(fù)荷預(yù)測。3)若存在多個高壓配電電壓等級，需進(jìn)行分電壓等級的負(fù)荷預(yù)測。4)在城市規(guī)劃的基礎(chǔ)上，進(jìn)行空間負(fù)荷分布預(yù)測。

(4)城網(wǎng)規(guī)劃。主要包括:電源規(guī)劃、負(fù)荷、電量平衡、變電站布點、高中壓網(wǎng)架規(guī)劃和配電自動化等。

(5)規(guī)劃成果評估。是電網(wǎng)項目規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)，一方面可對規(guī)劃項目的前期工作進(jìn)行全面、客觀的檢測和衡量;另一方面可通過評估過程中的反饋信息，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行修正，從而提高管理的水平，也為今后電網(wǎng)規(guī)劃的決策提供科學(xué)的依據(jù)。規(guī)劃網(wǎng)評估的主要內(nèi)容包括:1)高壓規(guī)劃網(wǎng)評估。運(yùn)用電力系統(tǒng)分析軟件BPA對規(guī)劃的高壓電網(wǎng)進(jìn)行電氣計算，包括潮流短路電流計算。2)中壓規(guī)劃網(wǎng)評估。主要包括:潮流計算、網(wǎng)絡(luò)“N－1”校驗、抗災(zāi)能力評估、供電可靠性評估、經(jīng)濟(jì)評估以及規(guī)劃網(wǎng)成效對比等。

(6)投資估算。是指在項目投資決策階段，按照現(xiàn)有資料和特定的方法，對建設(shè)項目的投資數(shù)額進(jìn)行的估算。投資估算是建設(shè)項目決策的重要依據(jù)。根據(jù)規(guī)定，在整個建設(shè)項目投資決策過程中，必須對建設(shè)工程造價進(jìn)行估算，并據(jù)此決策是否投資建設(shè)。投資估算的準(zhǔn)確性十分重要，若估算誤差過大，將導(dǎo)致決策的失誤。因此，準(zhǔn)確和全面地估算建設(shè)項目的造價是項目可行性研究的重要依據(jù)，也是整個投資決策階段工程造價管理的重要任務(wù)。城市電網(wǎng)規(guī)劃流程如圖1所示。

4 結(jié)束語

文中從電網(wǎng)瞬時平衡、規(guī)模大及適度超前等對城網(wǎng)規(guī)劃的特點進(jìn)行了介紹。并對城網(wǎng)規(guī)劃中較為重要的指標(biāo)進(jìn)行分析，由城網(wǎng)規(guī)劃工作的特殊性對各指標(biāo)進(jìn)行定義。同時，提出城網(wǎng)規(guī)劃流程，為電力規(guī)劃工作者提供了參考。

圖1 城市電網(wǎng)規(guī)劃流程圖

［1］李杰超.電網(wǎng)規(guī)劃方法探討［J］.廣西電業(yè)，2009(3):39－40.

［2］韓福春，趙銘凱.城市電網(wǎng)規(guī)劃方法的研究［J］.電力系統(tǒng)自動化，1994，18(11):57 －62.

［3］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督總局.城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則［S］.北京:國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督總局，2006.

［4］RICHARDO B，PAULO C V，ESEMERALDO M A.Network planning in brazil:experience and perspectives during electric industry testruring period in a high rate growing market［C］.Brazil:CIGRE Session，2002:37－107.