遼寧“小康電”示范縣電網建設模式研究

韓震燾，金 仲，戴曉宇，宋 坤，尹婧嬌

(1.國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網遼寧省電力有限公司管理培訓中心，遼寧 沈陽 110023)

?

遼寧“小康電”示范縣電網建設模式研究

韓震燾1，金 仲2，戴曉宇1，宋 坤1，尹婧嬌1

(1.國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網遼寧省電力有限公司管理培訓中心，遼寧 沈陽 110023)

縣域地區是實現2020年全面建設成小康社會目標的重點區域，為支撐縣域經濟社會的協調發展，提高農村供電服務均等化水平，開展“小康電”示范縣建設勢在必行。基于小康社會各項建設要求，提出一種“小康電”示范縣電網建設模式，主要包括基于重點行業發展的負荷預測方法，基于供電安全的多電壓等級協調規劃，以及考慮民生及產業發展的電網設施布點。

全面小康社會；“小康電”示范縣；重點行業發展；多電壓等級協調規劃

黨的十八大提出全面建成小康社會的宏偉目標，電力建設作為經濟社會發展的重要推動力和基礎保障，應超前謀劃，為小康社會建設保駕護航。小康社會建設重點在于農村[1]，為保證小康社會建設目標的完成，國家提出新一輪“十三五”農網改造升級規劃，并提出建設“小康電”示范縣，保證縣級供電區經濟發展的動力供應，提高居民生活用電服務質量，增強城鄉電力發展一體化，著重提高配電網供電可靠性、供電能力與電能質量，滿足農村電網可靠、智能、高效、清潔的需求。

習近平總書記對于全面建成小康社會新的目標要求[2]有詳細描述，分別從經濟發展速度、創新驅動能力、人民生活水平、國民素質、生態環境及各方面制度等角度進行解讀。對應電網建設，應滿足：推動農業現代化發展，滿足動力電需求；支持地區重點行業發展，并引導綠色、節能產業發展，供電能力向環境友好、可持續發展、創新性強的產業傾斜；完善電網網架，提升設備水平，有差異的提高不同類型供電區域的供電可靠率[3]；與地區規劃相協調，完善電網規劃納入地方規劃的制度與流程。因此，本文通過選取海城市為典型試點區域，提出一種“小康電”示范縣電網建設模式。

1 考慮重點行業發展的負荷預測研究

1.1 海城重點行業發展情況及負荷預測思路

1.1.1 海城重點行業情況

海城市在遼寧縣級行政區域中屬于經濟較為發達地區，2015年人均GDP7.56萬元，人均生活用電量達496.9 kWh/人。海城市雖然是典型重工業城市，但是2015年隨著經濟形勢下滑，第三產業的比例已超過第二產業，三產比例為5.72∶4.45∶47.83。但菱鎂滑石產業與鋼鐵產業仍是對海城經濟發展影響最為重要的2個產業，其用電量基本占全社會用電量的60%以上，具體分布如表1所示。因此工業負荷電量的預測將對海城整體負荷電量產生巨大影響[4]。

表1 海城逐年電量分布情況

1.1.2 負荷預測思路

負荷預測分為總體預測與城區空間飽和負荷預測。為保證負荷預測準確性，總體預測要采用自然增長+大用戶方法[5]、趨勢外推、單耗法，并以人均用電量法進行校核，進行電量預測；并根據城市產業結構變化和發展定位，進行最大負荷利用小時數推算，得到總體負荷預測結果。

飽和年空間負荷預測依據海城總體規劃確定的用電性質、用電面積，結合國內外特別是鞍山以及遼寧其他城市的負荷密度指標，預測飽和負荷[6]。

本文主要介紹基于成長曲線的自然增長+大用戶的負荷預測方法。

1.2 基于成長曲線的自然增長+大用戶負荷預測方法

1.2.1 海城總體電量預測

自然增長+大用戶法可以較準確地把握近期的負荷變化趨勢，在中長期電力負荷預測中采用大用戶法進行電力預測可以有效地對負荷預測結果進行修正。自然增長+大用戶法預測的關鍵是對于新增大用戶報裝容量的正確把握及有效分析，因此采用電力成長曲線的趨勢外推來預測大用戶負荷的發展情況。

煉鋼、采礦、鎂制品等行業所建廠區規模相對較大，建設到一定程度就投入生產，負荷會進入邊建設邊生產的成長期，導致此類大用戶負荷成長曲線成長期具有相對較長的特性，具體大用戶成長曲線示意圖如圖1所示。

圖1 大用戶成長曲線示意圖

按照成長曲線，可以得到大用戶的相關報裝情況，表2為部分大用戶報裝及預測情況。

表2 大用戶報裝情況及電量預測

海城市2012—2015年扣除大用戶用電量的自然電量增長趨勢變化，2012—2015年增長率為5.1%，考慮全國經濟形勢及遼寧省整體經濟情況，結合海城經濟發展趨勢2016—2020年年均增速大于7%的目標，在此新常態下，推薦“十三五”期間自然電量增長變化趨勢中方案取值4%，高低方案按照±0.5%變化。最終結果如表3所示。

表3 海城“十三五”電量預測

1.2.2 最大負荷利用小時數(Tmax)預測

最大負荷利用小時數的變化與工業用電的發展密切相關。由于“十二五”末期工業負荷變化較快，導致Tmax先升后降，最高達到5 085 h。

2016年，鎂制品、鋼鐵等行業企穩向好，“十三五”初期Tmax仍將繼續提升，但隨著產業結構調整、工業產業升級、落后產能淘汰，最大負荷利用小時數將趨于穩定，2020年，Tmax為4 700 h。具體預測結果如圖2所示。

圖2 Tmax預測結果

1.2.3 負荷預測結果

根據自然增長+大用戶方法預測結果，結合趨勢外推、單耗法等預測加權，得到海城全社會的電量、負荷預測結果。“十三五”期間，海城負荷年均增長4.46%，至2020年底達到169.79萬kW；電量年均增長4.18%，至2020年底達到79.8億kWh。

2 基于供電安全的各電壓等級協調規劃

2.1 供電模式選擇

遼寧66 kV電網接線方式以雙鏈和雙輻射為主。其中雙鏈分為T接與π接[7]。

66 kV電網典型接線模式如圖3—圖5所示。

圖3 雙鏈T接

圖4 雙鏈π接

圖5 雙輻射

3種接線的優缺點分析如下。

a.供電能力。相同供電安全條件下(滿足線路N-1校驗)，相同線徑下供電能力：雙鏈T接=雙輻射=1/2雙鏈π接，線路負載率均為50%。

b.供電可靠性。線路N-1校驗：線路負載率在50%以內，3種接線均能滿足“N-1”校驗。

線路N-1-1校驗：線路負載率在50%以內，雙鏈π接可以滿足，其他2種模式均無法滿足“N-1-1”校驗。

c.經濟性。雙鏈π接與雙鏈T接，線路投資相同，T接一般采用線變組接線，因此變電站占地面積小，開關設備少，造價較低；雙鏈π接供電能力強，線路所帶負荷是雙鏈T接的2倍，可以節省出線通道。雙輻射接線由于線路長度短，線路投資經濟性較高。

遼寧地區66 kV變電站主接線多采用線變組型式，因此較為適用雙鏈T接與雙輻射模式。海城地區66 kV電網基本滿足典型供電模式要求，以雙輻射接線為主，配合線變組的主接線能夠大大簡化網架，變電站的占地面積相對較小，較少的開關設備也避免了因設備可靠率低導致的頻繁跳閘。

為了提高電網可靠性，滿足在220 kV電網全停以及線路雙回故障時不損失負荷，保障城區可靠性要求較高地區的電網供電安全，提出多電壓等級的協調規劃。

2.2 城區多電壓等級協調規劃

2.2.1 考慮上級供電安全的66 kV聯絡線規劃

該部分規劃主要為抵御220 kV變電站主變全停時損失負荷，通過66 kV雙鏈接線及220 kV變電站的66 kV目標，將故障變電站負荷轉移至相聯絡變電站。因此聯絡線容量及220 kV變電站容量應同時滿足式(1)要求。

(1)

式中:Tl為66 kV雙鏈線路容量;Loadl為線路正常運行時所帶負荷；SA為220 kV變電站A的容量;LoadA為A站正常運行時最大負荷；SB為B站容量;LoadB為B站正常運行時最大負荷。

2.2.2 強-簡-強網架結構

以220 kV變電站組劃分供電區域，基于66 kV簡化網架，構建66 kV變電站之間10 kV強聯絡，保證10 kV聯絡較強的66 kV變電站來自不同220 kV電源，或來自于66 kV聯絡線，實現不同供電區域間的10 kV強聯絡[8]。

2.2.3 海城城區規劃結果

海城城區主要由海城變供電，其中老城區由66 kV海中變、鐵東變及代千變供電，新城區由高速、東尚和大甲供電，如果海城220 kV變電站全停，將導致海城城區大部分停電。

根據海城城區飽和負荷預測結果及近期的發展規劃，結合各66 kV變電站10 kV聯網情況，對66 kV的網架進行梳理。將海城城區以220 kV變電站為核心劃分為3個供電區域，各供電區域間實現強聯絡。

3 基于民生和產業升級的電網布點規劃

3.1 考慮民生的電網布點規劃

電能質量是影響農村居民生活的重要指標，特別農網地區由于供電距離長、設備容量小，部分區域經常出現“低電壓”問題，干擾日常的生產生活。

“低電壓”治理措施主要有以下3點[9]：

a.加強電源布點，縮短10 kV、380 V線路的供電半徑；

b.提升10 kV線路或配變供電能力，降低因負荷過重導致的高損耗；

c.提升各級網絡的調壓能力，包括配置無功補償、10 kV線路配置調壓器等。

海城什司縣地區，由于負荷小，僅由10 kV什司線、王英一線供電，供電半徑達20 km以上。隨著南國梨產業的快速發展，以及農村地區冷庫儲存技術的普及，該地區“低電壓”問題逐漸凸顯。結合負荷發展，規劃上英變，徹底解決該地區的“低電壓”問題。

3.2 考慮產業升級的220 kV布點規劃

工業產業發展往往需求高電壓等級、大容量的變電站布點供電。然而在產業轉型期間，污染超標、技術低下的產業對負荷發展仍有貢獻度，環保節能、可持續發展的產業需要一定成長周期。因此在電力規劃角度，應限制落后產能的發展，推動重點行業的產業升級，提升縣域經濟競爭力。

海城析木新城是重要菱鎂產業基地，由于以往的粗放發展導致該地區污染嚴重，一些企業僅為原材料加工，產品附加值低，礦產資源的利用效率較低，這一類企業以10 kV用電為主，因此在電源布局上，盡量限制66 kV電源點的隨意擴建，一方面推動產業轉型，另一方面也避免該類型企業在行業環境限制萎縮后變電站設備的空置和浪費。

隨著產業轉型，目前已逐步引進大型的深加工企業，形成礦產加工及下游制品的鏈條式發展，環境友好程度高，對地區的經濟發展具有持續的推動作用，因此這一類企業應得到電網支持，結合園區的總體規劃，結合66 kV網架需求，規劃220 kV梨樹變布點，以電源布點引導大型點負荷更均衡分布，分攤220 kV代家溝變負荷壓力。

4 結束語

本文主要結合海城典型地區特點，研究適用遼寧的“小康電”示范縣建設模式，提出負荷預測、網架規劃及電力設施布點的相關原則和方法。“小康電”將是在建設小康社會過程中重要的能源保障，下一步需要在結合線損、可靠性分析的基礎上，提出一整套“小康電”電網建設模式和建設標準，保證縣域地區電網建設能夠助推當地經濟社會的協調發展，提高用戶的服務體驗，推動城鄉電網均等化進程。

[1] 陳 政，陳 曦．全面建成小康社會最艱巨最繁重的任務在農村[J]．理論與當代，2015，32(9): 12-13．

[2] 中共中央宣傳部．習近平總書記系列重要講話讀本(2016年版)[M]．北京：人民出版社，2016：53-64．

[3] 萬 青，龔樹東，盧國寧,等．基于典型區域的配電網供電可靠性分析研究[J]．東北電力技術，2015，36(11):40-45．

[4] 宮及峰，張婷婷，劉 晨,等．基于改進粒子群算法的工業負荷規劃研究[J]．東北電力技術，2016,37(7):22-25．

[5] 張 靜，王主丁，張代紅,等．配電網規劃中負荷預測實際問題探討[J]．華東電力，2014，42(2):384-390．

[6] 薛 琪．基于飽和負荷密度指標約束下的大連市中心區電網負荷預測[J]．東北電力技術，2016，37(6)：53-56．

[7] 葛少云,郭明星,王成山,等．城市高壓配電網接線模式比較研究[J]．電力自動化設備，2004,24(2)：33-37．

[8] 王 碩，趙 杰，劉國平,等．基于網格化的城市智能配電網規劃研究[J]．東北電力技術，2016，37(4)：56-59．

[9] 王金麗，段祥駿，李云江,等．配電網低電壓產生原因與綜合治理措施[J]．供用電，2016，33(7)：8-12．

Research on Grid Construction Model in Liaoning “Well-off Electric” Demonstration Country

HAN Zhentao1，JIN Zhong2，DAI Xiaoyu1，SONG Kun1，YIN Jingjiao1

(1.State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute, Shenyang，Liaoning 110015, China; 2.State Grid Liaoning Management Training Center, Shenyang, Liaoning 110023；China)

The key area of completing the target of building moderately prosperous society in 2020 is county region. It’s necessary to carry out the “well-off electric” demonstration county construction to support the county territory economic society coordinated development and raising the level of rural power supply services equalization. Based on the requirement of the construction of a well-off society, a “well-off electric” demonstration county grid construction mode is propsed, including the load forecasting method based on the development of key industries, coordinated planning based on power supply security voltage grade, and consider the people’s livelihood and industry development of power grid location.

moderately prosperous society; “well-off electric” demonstration county; the development of key industries; coordinated planning of voltage grade

F426.61

A

1004-7913(2017)05-0059-04

韓震燾(1986)，男，碩士，工程師，主要從事配電網規劃技術研究。

2017-03-01)