電力工程設(shè)計(jì)中電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的應(yīng)用

劉棟鋼

粵北諧天設(shè)計(jì)所，廣東韶關(guān) 512000

眾所周知，若想確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)的又好又快發(fā)展，就離不開各領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性能源——電能。編制電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)以調(diào)查分析為依據(jù)，統(tǒng)籌考慮，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，研究解決電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的措施；以安全可靠為前提，突出整體經(jīng)濟(jì)效益，提高電網(wǎng)供電能力和適應(yīng)性；遠(yuǎn)近結(jié)合，新建與改造結(jié)合，充分考慮規(guī)劃實(shí)施的可操作性，努力實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)接線的規(guī)范化和設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化，并重視新技術(shù)的應(yīng)用。為保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，先行建設(shè)電力工業(yè)是其必要的保障。電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是電力工程的前期工作，也是電力工程發(fā)展的重中之重，為保證電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的年限宜與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃的年限相一致，一般分近期電網(wǎng)規(guī)劃（5 年內(nèi)），電網(wǎng)發(fā)展中期規(guī)劃（簡(jiǎn)稱中期規(guī)劃，時(shí)間為5-15 年）和電網(wǎng)發(fā)展長(zhǎng)期規(guī)劃（簡(jiǎn)稱長(zhǎng)期規(guī)劃，時(shí)間為15 年以上）。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī)劃，方便了人們論證電力工程有無(wú)建設(shè)的必要性，同時(shí)也為電力工程師設(shè)計(jì)單項(xiàng)電力工程提供了依據(jù)。

根據(jù)電力工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可將系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容劃分為以下幾個(gè)部分：電力負(fù)荷預(yù)測(cè)與特性分析、電源規(guī)劃與出力分析、電力與電量平衡設(shè)計(jì)、電力工程入網(wǎng)方式比選、入網(wǎng)方案的電氣計(jì)算、比較并為其他專業(yè)提供資料。

顧青有些歉疚，房子是太簡(jiǎn)陋了，沒(méi)有廚房沒(méi)有客廳，只有小小的一間，放了床、桌子和一臺(tái)電腦之后，空間就占掉了大半。溫簡(jiǎn)在樓梯口生了個(gè)爐子，燒蜂窩煤，味道很濃嗆，她總是一邊炒菜一邊咳嗽，但她并不覺(jué)得苦。

1.1 淺析電力負(fù)荷

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容便是要對(duì)籌備建設(shè)中的電力工程所在區(qū)域進(jìn)行勘探與電力需求預(yù)測(cè)，其中首當(dāng)其沖的便是預(yù)測(cè)與分析所在區(qū)域的電力負(fù)荷。若將要進(jìn)行的電力工程規(guī)模較小，那么進(jìn)行一個(gè)中短期（一般在十五年以內(nèi)）的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)便足夠了。電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)屬于經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)的一種，是根據(jù)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)歷年來(lái)運(yùn)行與發(fā)展的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，以我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃為指導(dǎo)，而對(duì)承建區(qū)域中中短期的電力負(fù)荷做出的一種預(yù)測(cè)。此外，除對(duì)承建區(qū)域的電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)外，在其他方面，如該區(qū)域是否正在建設(shè)大型項(xiàng)目或是否有建大型項(xiàng)目的計(jì)劃，或在建項(xiàng)目對(duì)電力工程建設(shè)是否有影響等情況都要考慮在內(nèi)，以便預(yù)先做好防治措施。

短路電流計(jì)算指的是對(duì)電器元件上可能產(chǎn)生的最大故障電流進(jìn)行計(jì)算（通常考慮三相短路而造成的計(jì)算），從而可以幫助選出正確的電氣元件和設(shè)備。為取得合理的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)從網(wǎng)架設(shè)計(jì)、采用的電壓等級(jí)、主結(jié)線、變壓器的容量和阻抗的選擇、運(yùn)行方式等方面，綜合控制短路電流，使各級(jí)電壓斷路器的開斷電流以及設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定電流得到配合。

“……頭上的氣流像要把我扯上去，其實(shí)那是我期待很久的一種感覺(jué)，好像下一秒就自由了，無(wú)拘無(wú)束了。不用再聽(tīng)我媽的嘮叨，不用再過(guò)枯燥的生活，可以一直飛一直飛了……可真到了那個(gè)時(shí)候，我忽然發(fā)現(xiàn)自己原來(lái)沒(méi)有想象中那么期待！我居然害怕了……我不想死，不想離開……我還沒(méi)孝順我媽，我還沒(méi)生個(gè)小孩陪他長(zhǎng)大，我還要跟七哥白頭偕老……

1.2 有關(guān)電源的規(guī)劃與分析

為對(duì)電力工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做出約束與規(guī)范，就必須加強(qiáng)對(duì)電力電量的平衡設(shè)計(jì)。電力電量平衡計(jì)算的目的與要求：確定電力系統(tǒng)需要的發(fā)電設(shè)備容量，確定規(guī)劃設(shè)計(jì)年度內(nèi)逐年新增的裝機(jī)容量和退役機(jī)組容量；確定系統(tǒng)需要的備用容量，研究在水、火電廠之間的分配；確定系統(tǒng)需要的調(diào)峰容量，使之能滿足設(shè)計(jì)年不同季節(jié)的系統(tǒng)調(diào)峰需要；合理安排水、火電廠的運(yùn)行方式，充分利用水電，使燃料消耗最經(jīng)濟(jì)，并計(jì)算系統(tǒng)需要的燃料消耗量；確定各代表水文年各類型電廠的發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)，檢驗(yàn)電量平衡；確定水電廠電量的利用程度，以論證水電裝機(jī)容量的合理性；分析系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、地區(qū)與地區(qū)之間的電力電量交換，為論證擴(kuò)大聯(lián)網(wǎng)及擬定網(wǎng)絡(luò)方案提供依據(jù)。

1.3 電力電量平衡計(jì)算

電源規(guī)劃須參照政府及相關(guān)部門提出的電源發(fā)展計(jì)劃，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，充分考慮規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的資源優(yōu)化配置。按照電源與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，提出與本區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃相適應(yīng)的電源建設(shè)方案。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是電源的規(guī)劃，對(duì)電源的規(guī)劃主要在于擬建區(qū)域及其周邊區(qū)域的電源統(tǒng)計(jì)。包括對(duì)各個(gè)區(qū)域電源出力的數(shù)值進(jìn)行分析，借此可以有效地得出此區(qū)域是否可以建設(shè)單項(xiàng)電力工程。由于電力電源由統(tǒng)調(diào)電源（即各大型發(fā)電廠的電源由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度）與地方電源（不屬統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)的各種小型水電站和企業(yè)發(fā)電機(jī)組）兩部分組成，電源的不同造成電源出力的多變，且由于規(guī)劃期間內(nèi)會(huì)有新的電源機(jī)組逐年投入使用，故需深入分析不同電源的出力情況，如此，才能得到翔實(shí)的數(shù)據(jù)資料。為接下來(lái)工作的順利開展夯實(shí)好基礎(chǔ)。

計(jì)算電網(wǎng)功率和電壓分布的是潮流計(jì)算，借此可以，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行確定，對(duì)各個(gè)元件是否達(dá)標(biāo)進(jìn)行檢查，還可提供早期數(shù)據(jù)，以便系統(tǒng)下一步的穩(wěn)定計(jì)算和繼電保護(hù)。

1.4 有關(guān)接入電網(wǎng)系統(tǒng)的方式比較

通過(guò)比較分析擬建區(qū)域的原電網(wǎng)分布情況、特點(diǎn)以及電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，找出在電力系統(tǒng)中擬建設(shè)的電力工程的作用與意義。然后根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃以及政府有關(guān)部門對(duì)此工程的意見(jiàn)，提出入網(wǎng)比較方案。另外，在方案比較論證時(shí)，應(yīng)注重可持續(xù)發(fā)展的原則，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的電力工程。同時(shí)還需堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀的要求，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電網(wǎng)新技術(shù)的應(yīng)用必不可少。

1.5 有關(guān)電氣計(jì)算問(wèn)題

在電氣工程中采用智能化技術(shù)可以很好的對(duì)電氣工程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，監(jiān)督控制好設(shè)備的運(yùn)行管理，讓電氣工程可以整體系統(tǒng)運(yùn)行良好，克服安全問(wèn)題，除此之外，對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行調(diào)控時(shí)，還能夠及時(shí)檢查和預(yù)警，排除電氣工程中的一些安全隱患，盡快的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，顯著提高整體系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，運(yùn)用智能化技術(shù)還可以很好的實(shí)現(xiàn)電氣工程的遠(yuǎn)程控制，提高電氣工程的控制能力和運(yùn)行效率。

電力電量的平衡設(shè)計(jì)的流程為：先確定出各年電力的最大電力負(fù)荷的同比值（可借助負(fù)荷預(yù)測(cè)來(lái)操作），聯(lián)系各電源的出力情況，從而計(jì)算出該區(qū)電力的盈虧情況，進(jìn)而便可得出該區(qū)域所需發(fā)電、變電設(shè)備容量的大小。需注意的是平衡電力電量，不可忽視電力與電量在各區(qū)域間的交換，并以此為根據(jù)對(duì)電力設(shè)備的容量增減做出取舍。對(duì)電力和電量的平衡設(shè)計(jì)，既可以預(yù)測(cè)出該區(qū)域的電力負(fù)荷，還可以大體上確定預(yù)建的電力工程的布局與規(guī)模，可謂一舉兩得。

制冷循環(huán)可分為以下四個(gè)過(guò)程(1)絕熱壓縮過(guò)程：碳?xì)淅涿皆趬嚎s機(jī)中從低溫低壓的飽和蒸汽狀態(tài)提升到高溫高壓的過(guò)熱蒸汽狀態(tài)；(2)等壓放熱過(guò)程：高溫高壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)入冷凝器將能量以對(duì)流的方式傳遞給空氣媒介，使碳?xì)淅涿降葔悍艧嶂溜柡蜖顟B(tài)或過(guò)冷的高壓常溫飽和液態(tài)冷媒；(3)等焓絕熱膨脹過(guò)程：常溫高壓冷媒經(jīng)節(jié)流結(jié)構(gòu)后壓力迅速降低，少量液態(tài)冷媒因壓力驟降而閃蒸為氣態(tài)，最后冷媒以氣液兩相離開節(jié)流機(jī)構(gòu)；(4)等壓吸熱過(guò)程：低溫低壓碳?xì)淅涿竭M(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，利用冷媒相變過(guò)程高潛熱值特性吸收蒸發(fā)器外介質(zhì)熱量，實(shí)現(xiàn)冷卻的效果。

電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要最主要的內(nèi)容便是電氣計(jì)算，主要有潮流計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算、工頻過(guò)電壓計(jì)算、短路電流計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算等方面。

若要模擬計(jì)算和分析電力系統(tǒng)未來(lái)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的故障，那便需要采用穩(wěn)定計(jì)算。其計(jì)算方法是根據(jù)相關(guān)要求，以潮流計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，找出系統(tǒng)穩(wěn)定的基本水平和特征。目前，單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中，暫態(tài)穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定計(jì)算等是最常見(jiàn)的穩(wěn)定計(jì)算方式。

電力系統(tǒng)過(guò)電壓的分類：雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、暫時(shí)過(guò)電壓。通過(guò)相關(guān)仿真軟件，來(lái)模擬實(shí)際電網(wǎng)情況，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算工作。從而采取相應(yīng)的措施，控制過(guò)電壓產(chǎn)生的危害。

令xm=tan(|Δθ|max)，則YN/XN∈[-xm,xm].當(dāng)n≥4時(shí)，近似有arctan2-n≈2-n及tan2-n≈2-n.由式(3)與式(4)可知，

電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)按分層分區(qū)和就地平衡的原則配置，采取用戶端分散就地補(bǔ)償與地區(qū)變電站集中補(bǔ)償相結(jié)合方式，以利于降低電網(wǎng)損耗和有效控制電壓質(zhì)量。正常運(yùn)行時(shí)，依靠及時(shí)投切無(wú)功補(bǔ)償裝置等措施控制樞紐變電站電壓維持合理的高水平并保持基本不變，功率因數(shù)控制在0.98 以上的較高水平，確保預(yù)留足夠的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備。

1.6 為其它相關(guān)專業(yè)提資

電力規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，收集了大量的工程數(shù)據(jù)資料。并為此建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為今后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。為電力工程設(shè)計(jì)的其它相關(guān)專業(yè)提供數(shù)據(jù)平臺(tái)，使整個(gè)電力工程設(shè)計(jì)工作能順利開展并穩(wěn)定有序進(jìn)行，且滿足實(shí)際需要。

2 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)

2.1 前期準(zhǔn)備

“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”，在展開工作之前事先做好調(diào)查與資料收集的工作尤為重要。需要收集的資料主要就是擬建區(qū)及其周邊地區(qū)的電力系統(tǒng)情況，一般須對(duì)該區(qū)域有個(gè)整體的、系統(tǒng)的、宏觀的了解。此外，還要對(duì)已有的發(fā)電廠、變電站、電網(wǎng)線路和地方電源的相關(guān)資料進(jìn)行收集，以便分析類比。若情況允許，最好對(duì)這些資料建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)要與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)更新觀念，關(guān)注行業(yè)內(nèi)的新情況、新變化。學(xué)習(xí)最新的電力規(guī)范要求。重視各方面的協(xié)調(diào)工作，如電網(wǎng)規(guī)劃與電源規(guī)劃的協(xié)調(diào)，電網(wǎng)規(guī)劃與城市總體規(guī)劃的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，一次規(guī)劃與二次規(guī)劃的協(xié)調(diào)，區(qū)域、全省、地市電網(wǎng)規(guī)劃間的協(xié)調(diào)，各級(jí)電壓電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)，有功容量與無(wú)功容量間的協(xié)調(diào)。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)資料進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，通過(guò)對(duì)各個(gè)電廠、變電站和電力線路的分布情況和相關(guān)數(shù)據(jù)的了解掌握，來(lái)對(duì)各區(qū)的電力負(fù)荷進(jìn)行研究分析，為單項(xiàng)電力工程設(shè)計(jì)做好充足的前期準(zhǔn)備。

3 結(jié)論

近年來(lái)，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的影響和作用越來(lái)越高，因此對(duì)電力工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求也不斷增加。所以電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要不斷改進(jìn)創(chuàng)新，使規(guī)劃符合當(dāng)前社會(huì)的新形勢(shì)和新要求，推動(dòng)電力行業(yè)不斷向前發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速、健康發(fā)展。

[1]陳波.電力系統(tǒng)規(guī)劃若干思考[J].科技資訊，2010(27)：132-134.

[2]丁濤.電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2012(5)：80.

[3]張?jiān)骑w.電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011(3)：82-83.

[4]鐘俊強(qiáng).分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].廣東科技，2012(3)：66-67.