電力系統規劃設計剖析

吳兵長

摘要 電能對于我們國家的經濟和社會發展有著重大的作用，也與人們日常生活息息相關。研究我國的電力工程現狀可知，電力規劃設計是電力工程設計中最核心的部分，合理的電力系統規劃能夠保證整個電力系統的正常運行。本文將從電力規劃設計的原則入手，深入剖析電力工程匯總電力規劃設計的主要環節。

關鍵詞 電力工程；電力系統；規劃設計

目前環境下，世界上任何一個國家都離不開電能，電力工程中的電力規劃設計更是重中之重，隨著我國經濟和社會的不斷發展，對于電力工程中的電力系統規劃設計提出了更高的要求，如何通過合理的電力系統設計規劃保障我國國民經濟的快速發展和人們日常生活正常進行是整個電力工程行業面臨的重要問題，電力規劃設計研究具有重要的意義。

1電力系統規劃設計的設計原則

合理的電力系統規劃設計離不開設計原則的指引，電力系統規劃設計原則可以簡單地歸納成以下的3個方面。

1.1周期性原則

周期性原則是指大型的電力系統規劃設計應該在一定的時間內完成，在制定過程中還需要保證規劃方案的全面性和完善性，確信在規定的時間內可以完成所有的工作，對用戶的正常使用不構成影響。

1.2安全性原則

安全性原則是指電力系統規劃設計中最核心的部分，沒有安全性的保證，整個電力系統規劃設計也就失去了全部的意義，所以必須設定一定的長期性系統檢測功能。

1.3成本原則

在電力系統規劃設計中必須要充分考慮工程成本，這對于后期工程的具體實施有著重要的意義，設計師應該找到系統功能和投入成本之間的平衡點，在保證系統功能的基礎上盡最大的可能縮減投入成本。

2單項電力工程系統規劃設計主要環節

電力系統規劃設計對單項電力工程設計具有重大的指導意義，依據時間的長短可以將其分為長期的電力系統發展規劃和中期電力系統發展設計。單項電力工程規劃設計的主要內容可以概括為以下的幾個方面。

2.1電力負荷預測

電力負荷的分析預測是整個電力規劃設計的基礎性工作，一般的電力規劃設計要求進行中短期負荷預測，時間在10年以內。中短期電力負荷預測是以國民經濟的運行和發展為核心，通過總結以往幾年的基礎數據和未來經濟的發展方向，對整個地區10年之內的最大負荷進行準確預測。預測方法有序列預測法和迷糊理論等。

2.2電源規劃設計

電源規劃是通過對周邊以建和擬建工程的統計分析，規劃處電源的出力策略，保證各個用戶安全用電。電力電源可以分為統調電源和地方電源兩個類型，各大類型的發電廠是統調電源，一般歸電網統一調度。

2.3電力電量平衡

電力電量平衡是通過電力負荷預測和電源出力分析，對所在區域的供電項目進行電力電量平衡計算，保證各個項目合理用電，這是整個電力規劃設計的約束條件。具體平衡計算可以簡要概述成以下的步驟，首先根據負荷預測得到各水平年的系統最大負荷，依據各類電源出力情況的分析，計算出電力電量盈虧，然后計算出電力系統所需要的發電總量、變電設備的容量。在電力電量平衡過程中，受分區間的電力電量交換影響，設備容量需要根據實際情況適度增減。

2.4系統接入和項目接入方案

在分析當地情況后，設計師需要依據原有的負荷分布、網絡特點和電網發展規劃確定項目接入系統比較方案，說明項目工程在整個電力系統中的重要地位和意義，并等待政府部門的審批意見。在制定接入系統方案時，不僅要考慮建設距離、節約用地、電網新技術和節能降耗，還要依據該地區投產年的電網結構、供電電壓和運行方式確定項目工程各方案的規模和布局結構。

2.5電氣計算

電氣計算是電力規劃設計最重要的部分，主要包括潮流計算、短路計算、穩定計算和無功補償計算四部分潮流計算是依據電力網絡中的功率和電壓分布來確定系統的具體運行方式，保證系統繼電，為穩定計算做數據積累。潮流計算可以得出各網絡元件電力損耗、電網各節點電壓和電力潮流的分布情況，這是分析各接入系統合理性、可靠性的舉出。短路計算電氣設備選擇的依據，它能驗算給定網架中的不正常電流值和各個接入系統節點處的短路電流。依據短路計算選擇的電氣設備保證了熔體的額定電流和整定值。穩定計算是在潮流計算的基礎上對電力系統出現的各種故障進行分析和模擬計算，保證電力系統穩定運行。無功補償計算是指通過為電力網絡中的感性負荷提供無功功率，以降低網絡元件的電能損耗。

2.6方案比較

在完成上述內容后，要對所有的項目接入方案在安全性、實時性和經濟性等方面進行比較，選出其中最佳的接入方案。合理的接入方案基本規定了建設規模和投產時間，這為其他專業設計提供了設計依據和數據支撐。以2013年江西省某一地區獨立發電廠的位置和容量的確定為例來說明電力系統規劃設計中方案比較，該地區的初始負荷水平為2012年的負荷曲線，設定該地區的工業負荷基本維持不變，非工業的符合以每年2%的增長率升高，各個年份的負荷持續曲線形狀相同，每小時的負荷按當年峰荷相同的比例增加。根據實際情況設計人員設計了以下4個方案，方案一：一個50MW的木屑燃料獨立發電廠，在SCP變電站接入69kV系統。方案二：一個150MW的天然氣獨立發電廠，在IPM變電站接入69kV系統。方案三：一個150MW的天然氣獨立發電廠，發電機組通過一條230kV的線路，在CAM變電站接入230kV系統。方案四：一個80MW的天然氣獨立發電廠，在UNY變電站接入690kV的系統。依據4個獨立發電廠位置對應的系統年度化期望缺供電量選擇出兩個獨立發電廠接入方案進行下一步評估。方案一：80MW容量的UNY變電站接入69kV系統，150MW容量CAM變電站接入230kV系統。方案二：80MW容量的UNY變電站接入69kV系統，80Mw容量CAM變電站接入230kV系統。計算兩種方案下獨立發電廠對應系統年度期望缺供電量。兩個獨立發電廠方案減少的系統風險損失費用、兩個獨立發電廠方案減少的系統平均網損和減少的系統網損費用。方案一年度期望缺供電量為274，風險損失費用為874.5萬加元，平均網損為6.2MW，減少的系統網損費用為562.7萬加元，方案二的年度期望缺供電量為288，風險損失費用為907.8萬加元，平均網損為9.0Mw，減少的系統網損費用為814.4萬加元。計算發電容量需求的減少費用發現，方案一的減少系統發電容量需求為62.4MW，其中52MW是獨立發電廠直接供電的用戶負荷，按照單位發電容量投資費用3.4萬加元進行計算可以得到減少的容量成本是212.2萬加元。方案二減少系統發電容量需求為118.4Mw，減少的容量成本是402.6萬加元。本案例中涉及的電力公司方針是僅允許返修非電力公司發電量的2570，其余的3/4發電量必須上網，獨立發電廠業主反售給電力公司的電量實質上是電力公司轉售給其他用戶，電力公司不能在其中獲得收益，如果電力公司自身發電出售給相同用戶的電量，盈利將以每兆瓦32.75加元的速度減少。方案一減少的凈收入為每年363.6萬加元，凈效益為226.0萬加元，方案二減少的凈收入為690.0萬加元，凈效益為577.0萬加元，所以方案一為最佳的設計方案。

3結論

世界上的每一個國家都離不開電能，電力工程中的電力規劃設計是最核心的問題，隨著我國經濟和社會的不斷發展，對于電力工程中的電力系統規劃設計提出了更高的要求，這就需要我們不斷總結以往經驗和學習先進知識來共同保障正常的電力供應。endprint