供電能力優化下智能電網的規劃與運行

（國網浙江臨海市供電公司,浙江 臨海 317000）

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隨著我國城市化建設步伐逐步加快，城市配電網的基礎建設也引起越來越多的關注，電網合理規劃和運行是城市社會、經濟發展的關鍵。本文通過對配電系統規劃和運行理念進行探討，為優化建設智能供電系統奠定基礎。

供電能力；智能電網；規劃與運行

1 智能配電網供電能力理念

電網供電能力主要由配電系統和輸電系統二者聯合作用決定，在配電系統中電網的最大供電能力主要指變電站產生的電能，以及與配電系統間電能轉換的能力，通常情況下，最大供電能力是在最大運行負荷下配電系統所提供的電能。目前，我國已開展對配電系統的供電能力研究工作，主要可分為以下三個階段：

第一階段：本階段主要針對電網內的變電容量和配電系統供電能力進行分析研究，未對變電站下級配電系統的供電能力進行考慮，因此，所得評估結果并不能準確反映配電系統供電能力。

第二階段：基于計算機網絡對配電系統的供電能力進行核算，該階段由于計算機網絡的不斷發展，將計算機融入變電容量計算中，該階段還提出了利用計算機控制電能輸配的構想。其計算理念主要基于配電網電力輻射能力以計算各支路和節點最大負荷，以及在供配電網絡系統中發生故障，網絡負荷轉換的能力等。

第三階段：在前兩個研究階段基礎上，第三階段是對供電能力評估結果精確化的過程，通過理念和實踐工作經驗構建供配電能力計算模型，在模型準則中計算供電能力。近年來，關于供電能力的理論研究快速發展，已初步定量化解決國家配電系統的供電能力的評估、建模和求解等問題。

2 配電網運行問題

現階段，我國電網系統內配電自動化程度逐步增強，配電系統自調節系統有助于確保電網安全高效運行。應用互聯網操作系統自動控制調節電網內負荷轉移能力強弱，很大程度上提升了將電網系統運行智能化水平，為現代化變電站建設奠定基礎。此外，城市人民生活和工業發展都依托電網建設，因此，確保電網安全運行，合理提供供電能力是提高電網工作效率，降低運行成本的關鍵。

為保證配電網高效運行，首先需對配電網中最大負荷條件下的供電能力進行分析，挖掘電網中的潛在能力。同時，為保證配電網高效運行的安全，還需對電網中安全邊界進行準確計算，以期在安全運行中獲得最大運行效率。

在配電網絡中轉換負荷量對增加配電網絡的操作次數，但這一不利因素在實際工作中造成的影響并不大。在對供電系統進行規劃時通常采用最大負荷設計供電系統，但實際運行中負荷往往低于最大負荷量，該操作可以通過變電站自動轉換完成，只有在變電站內部轉帶機器出現故障時，才需要人工操作完成，因此，實際運行中增加的操作次數并不多。

3 新形勢下電網規劃

3.1 智能電網規劃與傳統規劃方法比較

傳統規劃主要按照規劃導則中提供的規劃方法，預測電網系統內負荷量為變電站和電網線路進行規劃設計，目前，我國電網規劃主要采用該種規劃方法，但是，現階段我國對于電網建設提出了更高標準，使得傳統規劃方法面臨巨大挑戰。

第一，傳統規劃主要是對電網內負荷量進行預測，在此基礎上編制電網規劃方案。這種規劃方法在我國應用十分廣泛，規劃技術相對成熟，但是，這種規劃存在很大的不確定性，因電網內負荷量受多種因素聯合影響，對負荷量預測出現偏差將導致電網規劃整體設計方案出現嚴重錯誤。第二，傳統電網規劃將變電站規劃選址和電網線路布設分開進行，先選定變電站位置，然后設計變電站電容量，最后進行電網線路布設，該方法并未將電網系統負荷對電能的影響考慮在內，在實際運行過程中，往往導致電網需要增設新的變電容量以滿足后續發展中負荷量的提升，在工作中經常需要更換供配電設備，增大了運行成本，此外，由于電網內電容無法滿足電網負荷量，也大大降低了電網運行中的安全性。第三，隨著我國城市進程步伐加快，土地利用率逐漸成為規劃人員和政府管理者普遍關注的問題。傳統方法建設的變電站占地面積大，不適合當前形勢需要。在此背景下，電網規劃人員應關注電網建設長遠目標，在規劃工作中并入城市發展趨勢和未來電網負荷量預測等相關因素，不斷更新規劃技術，不斷探索電網優化設計方法。

智能電網優化規劃方法與傳統電網規劃方法不同點在于電網負荷預測。傳統規劃是在對電網負荷進行預測的基礎上進行電網規劃設計，而新規劃方法是在負荷未知條件下進行電網設計。智能電網是在傳統電網建設的基礎上對電網進行分析和優化，采用自動配電系統，能夠快速轉換電能量，保證電網系統運行的安全穩定性。因此，在建成區域內規劃電網時，應首先采用智能電網設計方案，提升電網工作效率。即在已建成電網的基礎上分析要增加的負荷量，檢驗現有電網內供電能力與增后負荷總量之間的差值，若現有電能無法滿足增后電網內的負荷需求，則應重新調整負荷在電網系統中的分布情況，改變新增負荷的位置，或者對配電系統線路結構進行調整規劃，改變線路連接方式等，以滿足負荷要求。

3.2 智能電網規劃案例分析

如圖1所示為配電網的基礎情況：該電網系統中共有3座變電站，分別標為S1，S2，S3，電壓均為110kV，總容量為240 MVA，現階段電網內負荷量為128 MVA，容載比為1.875。對該電網規劃后期負荷目標為188 MVA，目前新增60MVA，新增負荷位置見圖1黑點位置所示，分別用L1至L7表示。其中，L1至L4之間負荷增量為6 MVA，L5、L6和L7新增負荷為12 MVA。本文運用兩種規劃設計方案，結合電網實際運行條件，選取更為合理的規劃方案。

方案一：傳統規劃方案，按照規劃導則規定，預測電網容載比為2.0，為與新增負荷匹配，電網新增變電容量為120 MVA。因此，按照規劃導則內容，該電網需要新建1座3×40 MVA的變電站，具體位置如圖中S4所示。結合新增變電站位置選擇情況，本規劃方案對原電網線路進行調整，得到具體線路規劃如圖1中虛線所示。

方案二：智能電網設計對電網供電能力進行合理優化，規劃具體步驟如下：首先，計算配電網系統中現有TSC為180 MVA，而規劃負荷量為188 MVA，實際運行能力未達到規劃標準，但當電網充分運行時，TSC 可達252 MVA，能夠實現規劃預期。因此，可以通過調整電網線路以達到要求，不需要增設變電站。具體規劃方案如圖2所示。

表1 兩種規劃方案對比

由表1可知，傳統電網規劃方案需增設變電站，同時，還需對電網線路進行調整，建設成本較大。而方案二則是在原有電網結構基礎上，調整電網系統中負荷和線路分布情況，以滿足負荷變化。因此，方案二可行性更高。但當新增負荷量較大時，總負荷大于252 MVA，則應選擇方案一。

本文對上述案例進行分析，主要得出以下結論：

（1）在對現有電網系統進行分析研究基礎上，對電網網架結構和供電能力進行優化調整；

（2）通過調整電網系統中負荷分布情況，以提高電網的供電能力與負荷之間的匹配度。優化后的電網規劃與傳統電網規劃最大不同點在于規劃設計理念，傳統規劃重要對變電站容量進行分析，布置供電網絡設計；而優化后的供電系統則優先考慮網絡新增負荷量，再結合新增變電容量進行網絡布設。優化后的規劃設計有助于解決目前我國所面臨的電網線路緊張、資金利用效率低等問題，能夠降低電網建設投資金額。

4 結語

綜上所述，隨著我國電力需求不斷提高，配電網絡運行過程中存在的問題日益凸顯，改變傳統配電網規劃設計理念，對電網規劃、供電能力優化設計逐步成為新的探索領域。筆者結合自身工作經驗和實例進行分析闡述，為相關理論研究提供新思路。

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供電能力優化下智能電網的規劃與運行

孫海玉,單劍敏