電力系統規劃設計在電力工程設計中的應用

摘 要：電力系統設計是為了滿足用電需求的增長，合理的優化電源的配置，合理構建輸電網絡，力求以較小的投資與運行費用，滿足用戶的用電需求，實現安全經濟的發供電。它的核心是兩點：一是滿足需求，二是經濟合理。文章根據電力工程設計的特點，闡述了電力系統規劃設計在電力工程設計中的應用，并提出了做好電力系統規劃設計工作的建議。

關鍵詞：電力系統規劃設計；電力工程設計；接入系統方案；電氣計算

前言

規劃是電力建設的一個必要程序，應進行充分的考察和綜合分析，才能起到優化能源配置的作用，減少風險損失和降低資源優化配置的成本。至于電力系統設計，一般來說，它是在中期電源建設基本確定以后，研究為滿足用電需求和實現安全輸供電而需要進行的電網建設項目。這個構建的電網，需要適應多種常有的運行方式的要求，并要有可靠性和靈活性，具有較強的技術性，而且需要進行較多的電氣計算，因此是電網建設的必要程序。

1 電力工程中所涉及系統規劃設計的主要內容

1.1 電力負荷預測和分析

負荷預測包括電量需求預測和最大負荷預測，在規劃設計中，應完成以下內容。電量需求預測應包括以下內容：（1）各年（或水平年）需電量；（2）各年（或水平年）一、二、三產業和居民生活需電量；（3）各年（或水平年）分部分、分行業需電量；（4）各年（或水平年）按經濟區域、行政區域或供電區需電量。

電力負荷預測應包括以下內容：（1）各年（或水平年）最大負荷；（2）各年（或水平年）代表月份的日負荷曲線、周負荷曲線；（3）各年（或水平年）年時序負荷曲線、年負荷曲線；（4）各年（或水平年）的負荷特性和參數，如平均負荷率、最小負荷率、最大峰谷差、最大負荷利用小時數等。

為了很好地掌握系統中用電增長的因素和規律，需要在充分調查研究的基礎上，對以下內容進行分析：（1）能源變化的情況與電力負荷的關系；（2）國民生產總值增長率與電力負荷增長率的關系；（3）工業生產發展速度與電力負荷增長速度的關系；（4）設備投資、人口增長與電力負荷增長的關系；（5）電力負荷的時間序列發展過程。

此外，還需研究經濟政策、經濟發展水平、人均收入變化、產業政策變化、產業結構調整、科技進步、節能措施、需求側管理、電價、各類相關能源與電力的可轉換性及其價格、氣候等因素與電力需求水平和特性之間的影響，需分析研究電網的擴展和加強、城市電網改造。

1.2 電源規劃情況

電源規劃主要研究規劃期內各種電源的開發順序，確定電源建設的項目、布局、容量及進度，其目的是滿足國民經濟和社會可持續發展戰略的要求，體現最大范圍的資源優化配置，貫徹以市場為導向、經濟效益為中心的原則。它是電力系統中期發展規劃的組成部分。主要內容有：（1）確定發電設備總容量；（2）選擇電源結構；（3）確定電源布局；（4）電源建設方案優化；（5）提出電源建設項目表。

1.3 電力電量平衡

電力系統設計應編制目前到設計水平年的逐年電力電量平衡及遠景水平年全系統和分地區的電力電量平衡，必要時還應列出分地區低谷負荷時的電力平衡。電力電量平衡主要分析和研究以下問題：（1）確定電力系統需要的發電設備容量，確定規劃設計年度內逐年新增的裝機容量和退役機組容量。（2）確定系統需要的備用容量，研究在水、火電廠之間的分配。（3）確定系統需要的調峰容量，使之能滿足設計年不同季節的系統調峰需要。（4）合理安排水、火電廠的運行方式，充分利用水電，使燃料消耗最經濟，并計算系統需要的燃料消耗量。（5）確定各代表水文年各類型電廠的發電設備利用小時數，檢驗電量平衡。（6）確定水電廠電量的利用程度，以論證水電裝機容量的合理性。（7）分析系統與系統之間、地區與地區之間的電力電量交換，為論證擴大聯網及擬定網絡方案提供依據。

1.4 接入系統方案

發電廠的接人系統方式，出線電壓等級及回路數的選定，應考慮以下因素。

（1）發電廠的規劃容量，單機容量，輸電方向，容量和距離及其在系統中的地位及作用。（2）簡化網絡結構及電廠主接線，減少電壓等級及出線回路數，降低網損，調度運行及事故處理靈活。（3）斷路器的斷流容量，對限制系統短路水平的要求。（4）對系統安全穩定水平的影響。（5）對各種因素變化的適應性。

1.5 電氣計算

輸電規劃設計和接入系統設計均要對推薦方案進行各水平年的下列部分和全部電氣計算和分析。常用的方法有潮流計算、短路電流計算、穩定計算、必要時進行工頻過電壓、潛供電流和自勵磁計算，并提出限制措施。根據上述計算提出相應的無功補償容量，提高穩定措施，限制短路電流措施以及過渡年份的過渡措施，以及對發電廠電氣主結線及電氣設備參數提出要求。

1.6 方案比較

電力系統的規劃設計（Planning）可概略為對各種可行方案進行全面的技術經濟比較，從而獲得滿足技術要求且經濟最省的確定方案， 經濟比較的內容，主要是方案的投資及年運行費兩個方面。計算各經濟指標時，必須計算資金的時間價值，也就是說，應將各項不同時間的費用折算到統一時間才能比較。

1.6.1 費用換算

1.6.2 經濟判據

2 電力系統規劃設計工作的一些經驗

2.1 準備階段

首先應收集近區電力系統現狀相關資料，了解大網區的基本情況和特點，分析和整理收集到的系統資料；其次還需收集最新電力主網規劃報告，了解近區電網的發展方向和變化特點；最后將規劃電力網絡資料錄入數據庫，形成各規劃水平年的網架基礎數據。

2.2 開展工作

關注電力系統的最新變化情況，掌握和更新各電廠、變電站、電力線路的數據資料，為做好系統設計奠定基礎。針對新項目工程，展開對當地負荷情況的收集工作，及時更新當地及周邊電力系統的資料。之后，進行各類系統電氣計算，配合項目工程的設計工作。由于電氣計算是建立在電網數據的基礎上，因此需不斷更新和完善基礎數據。

3 結束語

總的來說電力系統規劃設計要根據各個地區的用電負荷和電源規模情況，分析各個地區之間的電力送受關系，確定各個電源的接入電壓，各級電壓電網。特別是最高一級電壓的電網連接，形成各級電壓的輸配電電網。只有這樣電力工程設計的電網結構，才能適應不同水平年、各種負荷情況、各種機組運行情況，確保電力供應都能夠安全暢通。

參考文獻

[1]電力工業部電力規劃設計總院.電力系統設計手冊[M].中國電力出版社，1998.

[2]康重慶，夏清，張伯明.電力系統負荷預測研究綜述與發展方向的探討[J].電力系統自動化，2004，28（17）.