面向特級負荷的城市電網差異化規劃

田旻雙　雙凱　金洪聲

【摘 要】城市電網差異化規劃在極端自然災害、人為災害等非常態情況下，面向特殊負荷的供電能力在時間和空間上的布置，是建設智能電網的重要組成部分。為了解決電網可靠性及經濟性，對城市電網中的特級負荷進行差異化規劃，并探討了城市電網差異化流程。

【關鍵詞】電網；差異化規劃；智能電網；可靠性

0 引言

我國電網建設不完善，抵御自然災害的能力差。為提高電網大范圍抗冰能力，國家電網調整了電網設計、建設的企業標準。而由于全面提高標準將導致電網造價大幅度提升，國家電網決定采用“差異化”的設計原則，但如果大范圍提高安全標準，會導致電力工程造價大幅上漲，全面提高抗冰設計標準并不現實，因此，滿足電網可靠性及經濟性是電網差異化規劃的重點。

城市電網差異化規劃就是提高電力系統部分核心電氣元件的設計標準，要求對重要電源送出線路、戰略性輸電線路、主網架、重要及高危用戶的供電差異化設計，要求在嚴重自然災害情況下，這些核心線路、網架的安全穩定運行。

1 城市電網特級負荷供電原則

電力負荷通常分為三類：如果停電將會造成政治經濟重大損失的屬于一級負荷，要求兩個獨立電源供電，必要時備應急電源；如果停電將會造成政治經濟較大損失的屬于二級負荷，宜雙回路供電；其他為三級負荷，對電源無特殊要求。

目前，一些某些城市還劃分了特級負荷，特級負荷主要是指在重大自然災害、戰爭等非常態下需要保證供電的特殊負荷，比如國防、政府、交通（地鐵、機場）、醫院、通信等等負荷，特級負荷范圍需要嚴格限制，比如在重大自然災害的情況下，醫院的治療中心、藥物儲備地應屬于特級負荷，但是一些辦公用電負荷不應屬于特級負荷。特級負荷是一級負荷的重要組成部分，其供電可靠性要求比一級負荷要高，在城市電網規劃中，應對重要地區的重要負荷進行規劃，對特級負荷供電方式采取以下原則：

（1）積極推廣城市特級負荷的概念，并嚴格限制特級負荷的范圍。由于嚴重自然災害及戰爭等非常情況下，必須要保證救護、通信、交通等的正常運行，在供電可靠性上，必須要加強特級負荷的推廣，其主要分為高危工業負荷（化工、礦產等）、救災中心（醫院、救災指揮中心等）及重要負荷（政治、通訊、交通等）三類。

（2）科學合理的規劃城市特級負荷。由于要單獨考慮特級負荷的供電方案，在城市規劃中可以考慮合理集中部分特級負荷， 如果特級負荷過于分散，那么向特級負荷供電的線路、變電站不能夠合理利用，這樣對導致電網投資大，設備利用率低，電網結構復雜。但如果特級負荷過于集中，一條線路或變電站故障會導致與大亮特級負荷停電。

（3）高標準站在災害情況下供特級負荷容量不僅要滿足N-1原則。電網的任一電力設備（發電設備、輸電設備、變電設備等）由于某種原因發生故障被切除的情況下，應不造成對用戶無法供電的局面，不能導致系統電壓崩潰。

（4）構建特級負荷供電網絡。在構建特級負荷供電網絡時，在不能由電壓等級來決定設計標準，要形成各個電壓等級的供電通路，如500kV的部分線路可以采用考慮50年一遇的災情，為了保證在嚴重自然災害情況下對特級負荷供電，同時要考慮與之相關的220kV及以下的部分電力線路也應該考慮50年一遇的災情，形成對特級負荷的供電通道，可以考慮由特級負荷到電源的逐級向上的模式，也可以考慮由電源點到特級負荷的逐級向下的模式，不論采用何種模式，均要保證特級負荷供電網絡可靠、完整、簡單。

（5）特級負荷是指在非常態情況下的特別重要的一級負荷，在構建一級負荷的供電網絡同時，對于特級負荷供電網絡的設計標準應高于一級負荷的供電網絡，以此來保證對一級、特級負荷供電。特級負荷的供電網絡及一級負荷的供電網絡能夠應對自然災害等非常態情況，體現了未來電網的堅強、可靠特征，也為未來智能電網實現自愈提供了有利條件。

2 城市電網差異化規劃流程

（1）負荷預測

由于特級負荷的在非常情況下的重要性，做好負荷預測是變電站建設、輸電線路建設的依據，也是城市差異化規劃設計的基礎工作。預測太小則不能夠應對非常規情況的復雜局面，那么不能夠體現城市電網差異化規劃的目的；預測太大則造成投資大，設備利用率低，不滿足經濟性原則。所以負荷預測要采用先進的預測方法。

（2）電力電量平衡

在滿足設計負荷水平的前提下，做好電力電量平衡，使系統的總裝機容量最小，運行可靠的同時體現經濟指標。

（3）選址定容

由于當前城市土地資源有限，征地費用高，所以務必遵照“兩型一化”的設計原則，據統計，實施“兩型一化”，110-500kV變電站平均減少用地越2-3%，“兩型一化”變電站在基礎施工少，因此可節約費用約為總造價的2～3%，變電站內不用進行人工綠化，采用碎石場地。對于變電站中低壓側，在技術性能及其他條件許可的情況下，可采用緊湊型預裝式箱式變電站，可以大量減少土建工作量，縮短施工周期；箱式變電變電站架構少，占地面積小，電氣設備裸（下轉第113頁）（上接第132頁）露少，在城市環境較為惡劣的情況下，能夠有效防止外部環境對電氣設備性能的影響，減少維護工作量，同時達到環境友好的目的。為了節省城市用地，開關設備可以選擇可靠性高、智能型、小型化的電氣設備，綜合優化電氣接線、平面布置及建筑物節能等措施，變電站綜合費用可以降低5%左右。

（4）選線

建設“兩型三新”輸電線路，其主要目的是貫徹項目全壽命周期管理的理念和差異化設計的要求，集成應用新技術、新材料、新工藝，實現輸電線路功能可靠、各部分壽命匹配全過程精益化管理，借閱建設和運行總體成本，推進基建標準化建設，又好又快建設“資源節約型、環境友好型”輸電線路，實現國網公司建設方式的轉變。建設“兩型三新”輸電線路的總體要求時：技術創新、安全可靠、經濟合理、節約資源、環境友好。在設計理念上，推行全壽命周期最優化設計，貫徹標準化設計和差異化設計，確保安全可靠，提高輸電線路建設的效率和效益。選擇路徑時應統籌考慮，科學利用走廊資源，避免大面積房屋拆遷，不占或少占耕地和經濟效益高的土地，并可能避讓自然保護區、森林、果園、經濟作物區，減少果木砍伐和對生態的影響。

（5）技術經濟評估

根據電力系統規劃的要求和差異化規劃設計要求，綜合考慮網絡結構、路徑長短、變電站位置、地理環境、城市整體規劃、交通、施工及運行等各因素對選址定容及選線方案綜合考慮，選擇其中最為科學、合理、實際、易行的方案進行規劃。

（6）規劃方案

規劃方案時務必考慮整個方案的可靠性、經濟性、可行性及抗災能力，要避免卡脖子風險、抗災風險、大面積停電事故風險、大短路電流風險等等。

（7）規劃實施

設計標準化，全方位、全范圍質量監管，全面應用標準工藝、典型工法，認真落實參建單位質量管理主體責任，加強質量巡檢和專項質監，確保工程“零缺陷”投運。

3 結束語

為保證在自然災害或戰爭等非正常狀態下的必要負荷供電，需要建立并推廣特級負荷的概念，并實施城市電網特級負荷的差異化規劃，采取自上而下或者自下而上的方式，在負荷預測、電力電量平衡、選址定容、選線、技術經濟評估、規劃方案與實施等方面綜合考慮。以此來實現面向特級負荷的城市電網差異化規劃，在極端自然災害、人為災害等非常態情況下，面向特殊負荷的供電能力在時間和空間上的布置，是建設智能電網的重要組成部分。

【參考文獻】

[1]葛少云，張國良，申剛.中壓配電網各種接線模式的最優分段[J].電網技術，2006，30（4）：87-91.

[2]王凱軍，肖峻，葛少云，等.杭州濱江區10kV配電網規劃中的接線模式與轉供能力分析[J].中國電力，2005，38（2）：64-69.

[3]城市電力網規劃設計導則[C].國家電網公司策劃部，科技部，2006.endprint