淺談我國電力系統的規劃及新技術的應用

劉 宇

沈陽供電公司客服中心，遼寧沈陽 110003

1 電力系統規劃的意義

電力規劃是一項非常復雜的系統工程，其具有不確定因素多、規模大、涉及部門和專業領域廣的特點。電力規劃工作不僅需電力系統規劃是電力系統建設的一項必不可少的前期工作。其目的是根據對某一區域在某一時期內負荷預測的結果，在滿足一定的可靠性水平的條件下，尋求一個最好的電力發展方案，科學合理的電力系統規劃是電力系統安全、可靠、經濟運行的前提。因此，做好電力系統規劃工作具有迫切的現實意義。

2 我國電力系統規劃現狀

隨著我國電力工業迅速發展，裝機容量和送電線路都有了驚人的增長。發電裝機容量自1987年超過100GW，1995年超過200GW，2000年將超300GW，2020年將760GW～800GW；年發電量1995年已居世界第二；500kV網架已初具規模，更高電壓等級的送電方式已在研討；發電機單機容量由300mW、600mW向800mW、1000mW方向發展；大區間聯網正在醞釀；三峽電站已經開工建設，我國的電力工業已進入大機組、高電壓的發展時期。傳統的常規規劃方法有些已不能適應，系統的發展給電力規劃、設計、運行、制造提出了許多新要求。

3 我國電力系統規劃存在的問題

3.1 規劃視角比較狹窄

電力是一個與經濟和社會發展關聯度極強的產業。目前我國對電力行業的規劃沒有能全面綜合的考慮與環境保護、人力資源管理、土地資源、資金籌措、等的密切聯系。電廠的運行產生的廢氣、廢水、灰渣對環境的污染比較嚴重。輸電線路對土地的占用量過大，電力系統的運行生產一定數量的電磁波、諧波等，對家用電器或電子產品的干擾影響人們正常的生活。另外，電力的建設和運行需要大量的資金、設備和一次能源供應、人力資源等，需要與整個社會協調發展。因此，我國電力規劃應充分考慮資源多樣化運用，降低供應與價格風險，推動特定地區的經濟發展，保障國家安全，減少煤礦傷亡事故，節約用水及降低水污染控制成本。

3.2 電網建設滯后

有線路由于規劃工作不細致、不到位，線路新建投運不到一年就出現超負荷情況；有的輸電線路建成后的長期負荷率低于10%；有的地方由于輸電線路滯后，電站建設無施工電源，工程進展速度慢，增加了建設成本和施工難度；有的地方產生了“四無水電站”項目，導致工程建設質量無法保證，同時也埋下了重大的安全隱患。另外，電網與電源發展不協調的矛盾，電網輸電能力不強，西部、北部的電力難以輸送到負荷密集的中、東部地區，加劇了煤炭供應和交通運輸緊張局面，降低了能源配置效率。同時，互聯電網輸電能力嚴重不足，大電網的優越性得不到發揮；區域電網之間水火互濟和跨流域補償能力明顯不足；三是現有電網難以滿足遠距離、大容量輸電的需要。

3.3 缺乏全局利益

有些地方為了招商引資和維護地方利益，減小電站規劃容量，水電開發力度不夠，特別是調節性能好的水電站比例小，小機組比例過大，核電、優質能源發電和新能源發電比例太小，電網峰谷差增大，調峰能力不足，削弱了電網自身進行電量平衡的能力，加劇地方電網的峰枯矛盾。我國現行的電力部門規劃過程并沒有完全將需求側的能效方案認定為增加供應的替代方案。盡管一些需求側的方案已經獲得投資并得以實施，但是對這些方案的重視程度卻不及供應側方案。

4 如何更好地對電力系統進行規劃

4.1 規劃要點

綜合資源規劃是以最低或最合理的成本運用可靠的方式確定一組資源的配置。在制定擴容規劃時，要考慮傳統的供應側資源和可再生能源，社會總資源，供應側、需求側的利益及應滿足的可靠性約束及財政上的完整性、投資額度和裝機容量。當在電力規劃中考慮需求側資源時，規劃的內容將發生改變。滿足用電需求側成本最小作為目標函數；對需求側資源按照不同的目標負荷形式分別進行約束。綜合資源規劃包括計量經濟方法戰略負荷預測，資源的評估，電價分析和財務分析。具體做法是將各類需求側管理措施的影響視為出力，利用原有的規劃手段綜合考慮供需雙方的資源選擇。

4.2 資源組合方法

4.2.1 同時法

同時法是將需求側與供應側措施進行直接比較來估算系統成本，評價其可靠性和運行能力。它能對需求側管理進行動態，可以直接估算需求側管理的規模和時間特性完全可以滿足計算要求和分析速度。但該法要求需求側詳細的信息以及復雜的用電估算模型比較費時，且成本較高。

4.2.2 DSM消去法

該法應用簡單，當需求側管理規模不大時，系統運行基本不會出現問題。DSM消去法是根據邊際成本選擇需求側管理措施，再消去所有的具有成本有效性的需求側管理措施，進而對供應側資源進行優化組合，達到滿足剩余負荷需求。但利用該方法在需求側管理措施在新資源所占比重過大時可能會導致系統產生可靠性和運行能力問題；它忽略了電價對用電需求的影響。

5 電力系統中新技術的應用

近年來，現代控制理論、系統工程、新材料的開發、電力系統的分析方法、運籌學及其計算機技術、分析試驗手段等都有了新的發展，特別是計算機的廣泛應用，使電力規劃在原有的基礎上取得了新的突破。

5.1 靈活交流輸電系統技術(FACTS)

應用電力電子學的最新成就和現代控制技術的FACTS，通過對交流輸電功率的靈活控制，大幅度提高現有高壓輸電線路的輸送能力與系統穩定水平。

5.2 串聯補償技術及電力系統頻譜分析

為了保持遠距離輸電系統穩定運行，將廣泛采用串聯電容補償技術，以提高系統暫態穩定。串聯電容器的投入，構成了LC串聯回路，當串聯電容補償度增加到一定程度，系統某一點發生擾動時可能會和發電機、變壓器、送電線路的電容發生串聯諧振，其頻率通常在次同步頻帶上，如諧振頻率和發電機機械系統質量彈性體的扭轉振蕩頻率互補，相互激勵，將會造成機組的損壞。

由于非線性負荷的不斷增加及電力電子技術的利用，電力系統的不對稱和諧波日趨嚴重，串聯、并聯諧振和系統不對稱對電力設備與用戶的影響已不可忽視。電力系統穩態運行和發生擾動時系統頻率不變的傳統假設已不適應，因此有必要開拓頻譜分析的研究，以豐富電力系統規劃設計思維。

5.3 大區互聯

大電網之間的互聯具有顯著的技術經濟效益，能充分利用能源和減少裝機容量，并提高電力系統運行和供電的安全可靠性、經濟性，改善電能質量。