淺析新型城鎮(zhèn)化配網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究

范春燕

摘 要：研究探索新型城鎮(zhèn)化配網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，以期對(duì)新型城鎮(zhèn)電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃建設(shè)。針對(duì)城鎮(zhèn)電網(wǎng)現(xiàn)狀，從新型城鎮(zhèn)負(fù)荷預(yù)測(cè)、高壓變電站站址布置、新型城鎮(zhèn)分布式電源建設(shè)、配電自動(dòng)化建設(shè)這些方面進(jìn)行研究，以提高城鎮(zhèn)配電自動(dòng)化水平。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)化；配網(wǎng)規(guī)劃；負(fù)荷預(yù)測(cè)；電源建設(shè)

中圖分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.038

城鄉(xiāng)電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展緊密相連，更貼近人民群眾的日常生活。隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力負(fù)荷也持續(xù)增長(zhǎng)，作為城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施的電力設(shè)施建設(shè)顯得尤為迫切。近年來(lái)，隨著區(qū)域大型發(fā)電廠的建成投產(chǎn)，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)缺電原因逐漸由“電源性缺電”向“電網(wǎng)性缺電”轉(zhuǎn)變，更加迫切要求加快電網(wǎng)的建設(shè)。而由于規(guī)劃工作滯后，電力設(shè)施建設(shè)用地缺乏專項(xiàng)規(guī)劃統(tǒng)一控制，造成選址困難，進(jìn)而影響輸變電項(xiàng)目的進(jìn)度。

1 城鎮(zhèn)化電網(wǎng)現(xiàn)狀

隨著當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量成為關(guān)系到一個(gè)地區(qū)電力系統(tǒng)健康運(yùn)行的關(guān)鍵。

1.1 負(fù)荷增長(zhǎng)迅猛，城鎮(zhèn)電網(wǎng)故障頻發(fā)

以上海市區(qū)和天津市和平區(qū)為例，配電網(wǎng)的負(fù)荷增長(zhǎng)率平均為25%左右。如此負(fù)荷增長(zhǎng)率在國(guó)內(nèi)外一些發(fā)達(dá)城市都鮮見(jiàn)。由于負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，城市配電網(wǎng)改造和建設(shè)的滯后投入給城市配電網(wǎng)帶來(lái)了巨大壓力，中低壓配電網(wǎng)故障頻繁發(fā)生。

1.2 城鎮(zhèn)的電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重落后于電源建設(shè)

城鎮(zhèn)的電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重落后于電源建設(shè)，跟不上形勢(shì)發(fā)展的需要。電源的問(wèn)題是我國(guó)電力供應(yīng)的核心問(wèn)題，但電源的增長(zhǎng)并沒(méi)有有效地緩解城市電網(wǎng)的供電矛盾。各地供電部門(mén)普遍反映，輸變電工程的投資落后于電源投資，而城鎮(zhèn)電網(wǎng)的投資又落后于輸變電工程投資，在設(shè)備配置上又存在“重高壓設(shè)備、輕低壓設(shè)備”的傾向。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，投資比例和裝備比例嚴(yán)重失調(diào)，造成電網(wǎng)發(fā)展嚴(yán)重落后于輸變電和電廠的建設(shè)。

1.3 城鎮(zhèn)電網(wǎng)設(shè)備陳舊、落后，過(guò)載嚴(yán)重

部分城鎮(zhèn)電網(wǎng)由于缺乏維修改造資金，設(shè)備普遍陳舊、落后。不但現(xiàn)有的供電設(shè)備陳舊，而且原有結(jié)構(gòu)落后，導(dǎo)致轉(zhuǎn)供能力差，且年久失修，給安全供電造成了麻煩和困難。

1.4 技術(shù)研發(fā)落后于電力發(fā)展和城市建設(shè)

目前，城鎮(zhèn)電網(wǎng)技術(shù)大多還停留在幾十年前的水平，雖然近幾年來(lái)也引進(jìn)了一些新設(shè)備和新技術(shù)，但全國(guó)城鎮(zhèn)電網(wǎng)技術(shù)與國(guó)外相比差距仍相當(dāng)大。各地自發(fā)的研究項(xiàng)目難以及時(shí)推廣。而城鎮(zhèn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化管理技術(shù)水平直接影響到電網(wǎng)供電可靠性的提高。

2 新型城鎮(zhèn)負(fù)荷預(yù)測(cè)

由于城鎮(zhèn)化建設(shè)尚處于起步階段，關(guān)于城鎮(zhèn)化發(fā)展地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多。具體的研究思路如下。

2.1 采用綜合預(yù)測(cè)模型技術(shù)

對(duì)于序列量（比如電量、最大負(fù)荷）的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)人員可選擇的模型是多種多樣的。數(shù)學(xué)模型是理想化抽象模型，負(fù)荷發(fā)展的自然規(guī)律很難用單一的數(shù)學(xué)模型加以描述，任何單一的預(yù)測(cè)模型的精度都不可能很高。研究過(guò)程中，將建立負(fù)荷預(yù)測(cè)模型庫(kù)，采用需要系數(shù)法、負(fù)荷增長(zhǎng)相似性分析等多種方法，根據(jù)區(qū)塊城鎮(zhèn)化發(fā)展的不同階段進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)。

2.2 預(yù)測(cè)過(guò)程中結(jié)合專家的經(jīng)驗(yàn)和技巧

負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的合理性依賴于預(yù)測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧。在預(yù)測(cè)過(guò)程中，首先通過(guò)查閱歷史數(shù)據(jù)和各種相關(guān)數(shù)據(jù)，以及歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，為選擇何種預(yù)測(cè)方法提供可供參考的依據(jù)。然后根據(jù)電力部門(mén)運(yùn)行人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用專家系統(tǒng)技術(shù)對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的不同階段性結(jié)果作適當(dāng)?shù)募m正或者調(diào)整，保證預(yù)測(cè)的合理性和可靠性。

2.3 歷史數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)

為了獲得較好的預(yù)測(cè)效果，用于預(yù)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)的合理性應(yīng)該得到充分保證。因此，需要對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析，去偽存真。最基本的要求是：排除因人為因素帶來(lái)的錯(cuò)誤（比如錄入錯(cuò)誤）以及因統(tǒng)計(jì)口徑不同帶來(lái)的誤差。

3 高壓變電站站址布置

變電站的選址需符合地區(qū)總體規(guī)劃，盡可能靠近負(fù)荷中心，因此，可借助于遞歸法，以計(jì)算得到變電站最優(yōu)幾何位置。實(shí)際建設(shè)時(shí)，應(yīng)在該中心點(diǎn)附近選取合適位置建設(shè)。

此方法的核心思路為：根據(jù)各區(qū)塊的負(fù)荷中心點(diǎn)進(jìn)行兩兩變換合并，經(jīng)多級(jí)變換后將區(qū)域內(nèi)所有負(fù)荷集中到一個(gè)幾何中心點(diǎn)，則自該點(diǎn)到達(dá)各個(gè)區(qū)塊的供電線路空間距離長(zhǎng)度為最優(yōu)。

4 新型城鎮(zhèn)分布式電源建設(shè)

我國(guó)大部分地區(qū)的可再生新能源都以分布式電源的形式存在，只有少數(shù)地區(qū)可以大規(guī)模集中利用，像風(fēng)電、光伏這樣的分布式電源，隨機(jī)性和間歇性較強(qiáng)，當(dāng)接入數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的控制運(yùn)行造成不利影響。

針對(duì)新型城鎮(zhèn)能源構(gòu)成中家庭分布式電源的特殊性，可將各小區(qū)每戶的分布式光伏發(fā)電單元通過(guò)統(tǒng)一的逆變單元一次升壓后接入?yún)^(qū)域儲(chǔ)能裝置或反饋入小區(qū)電網(wǎng)，在每戶與逆變單元的節(jié)點(diǎn)部分裝設(shè)分閘。此種建設(shè)方案的優(yōu)點(diǎn)在于能源利用率較高，且對(duì)主網(wǎng)造成的諧波雜訊較小。但缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，其一次投入較高，成本回收周期較長(zhǎng)。

目前，分布式電源（光伏、風(fēng)能）的主要接入步驟如下：①風(fēng)電單元、光伏單元與其配套逆變器一一對(duì)應(yīng)；②正常運(yùn)行時(shí)，由逆變器將各分機(jī)、光伏單元的出口電壓首次升壓至同一水準(zhǔn)；③集電線各分機(jī)、光伏單元統(tǒng)一接入二次升壓站；④二次升壓站接入主網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。

5 配電自動(dòng)化建設(shè)

從目前的技術(shù)水平看，沒(méi)有任何一種單一的通信手段能夠全面滿足各種規(guī)模的配電自動(dòng)化的需要，因此多種通信方式在配電網(wǎng)中的混合使用就難以避免。鑒于此，需根據(jù)實(shí)施配電自動(dòng)化區(qū)域的具體情況選擇合適的通信方式（光纖專網(wǎng)、電力線通信、無(wú)線通信等）。

由于配電網(wǎng)自動(dòng)化中可能使用多種通信方式，因此通信系統(tǒng)相互間的協(xié)調(diào)和管理也很重要。好的管理方式可以實(shí)現(xiàn)信息的共享及通信間有效、高速的連接等。

現(xiàn)代配電自動(dòng)化通道技術(shù)主要分為5種，分別為引導(dǎo)線通道、電力線載波通道、微波通道、光纖通信和無(wú)線專網(wǎng)通信。

新型城鎮(zhèn)電網(wǎng)建設(shè)倡導(dǎo)分布式電源接入配電網(wǎng)，分布式電源注入并網(wǎng)時(shí)間隨機(jī)性較強(qiáng)，電能質(zhì)量也參差不齊，對(duì)電網(wǎng)的即時(shí)反應(yīng)能力提出了較高的要求。無(wú)線專網(wǎng)通信采用電力專用頻點(diǎn)，帶寬高，系統(tǒng)容量大，建設(shè)成本較低，擴(kuò)展性和實(shí)時(shí)性較好，能滿足新型城鎮(zhèn)電網(wǎng)建設(shè)要求。因此，建議新型城鎮(zhèn)電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式采用無(wú)線專網(wǎng)通信。

6 總結(jié)

對(duì)新型城鎮(zhèn)化配網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究項(xiàng)目的成功實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了新型城鎮(zhèn)負(fù)荷預(yù)測(cè)、高壓變電站站址布置、新型城鎮(zhèn)分布式電源建設(shè)、配電自動(dòng)化建設(shè)、現(xiàn)場(chǎng)管控工作有效開(kāi)展等，還實(shí)現(xiàn)了部分線路由分布式電源供電。這在一定程度上滿足了大負(fù)荷供電的需求，促進(jìn)了新型城鎮(zhèn)電網(wǎng)的合理規(guī)劃建設(shè)，提高了配電自動(dòng)化水平。

〔編輯：劉曉芳〕