電力工程設計中的電力系統(tǒng)規(guī)劃設計應用研究

吳鐵彪

摘要：要想保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，確保足夠的安全性，其中前提保障為電力系統(tǒng)規(guī)劃，規(guī)劃結果直接影響著電能質量以及使用效率。本文針對目前經常用到的電力系統(tǒng)規(guī)劃方法展開論述，詳細介紹了電力工程規(guī)劃目標，同時分析了電力系統(tǒng)規(guī)劃相關內容，在此基礎上對系統(tǒng)規(guī)劃經驗進行總結，為國內電力工程系統(tǒng)規(guī)劃設計提供參考借鑒，全面助力國內電力工程的長遠穩(wěn)定發(fā)展。

關鍵詞：電力工程設計;電力系統(tǒng);規(guī)劃設計;應用

之所以進行電力系統(tǒng)規(guī)劃設計，主要在于找到最佳的投資決策，確保電力系統(tǒng)長期可持續(xù)發(fā)展，全面提升經濟效益。電力系統(tǒng)在規(guī)劃時需要遵循基本原則，要將電力安全穩(wěn)定的輸送至負荷中心，這樣才能全面降低電網建設投入資金，同時也可以縮減運行費用，在此基礎上實現(xiàn)效益最大化。

一、電力系統(tǒng)規(guī)劃方法

電力系統(tǒng)規(guī)劃方案主要包括三種，除了近期與中期之外，還包括遠期規(guī)劃。在具體規(guī)劃過程中要遵循相應的思路，一般遵循“近細遠粗，遠近結合”這樣的思路。首先近期規(guī)劃時間通常為5年，主要在于滿足目前在電力供應方面的需求;中期規(guī)劃時間在5～15年之間，需要與近期規(guī)劃進行有效連接，一般要設計多個方案進行對比，然后論證電力系統(tǒng)網絡架設，以此為基礎對電網基本結構進行確認;遠期規(guī)劃時間一般在15年以上，考慮到電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定發(fā)展，因此對此要引起足夠重視，確保未來居民日常供電需求，同時也要結合生產生活等各種需求確認電源布局以及電力網絡規(guī)劃，對電力網絡結構、框架以及戰(zhàn)略性特征進行研究。

近幾年隨著信息技術以及計算機技術的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)劃方法也越來越多，目前常用的方法主要有三種，第1種為啟發(fā)式優(yōu)化法，第2種為數(shù)學優(yōu)化法，另外一種為智能優(yōu)化法。其中啟發(fā)式優(yōu)化法參考依據(jù)為直觀分析，主要以系統(tǒng)性能指標作為基礎，深入分析電力可行路徑相應參數(shù)，嚴格按照相關原則對線路架設加以確認。這種電力系統(tǒng)規(guī)劃方法優(yōu)勢比較明顯，規(guī)劃人員個人經驗可以很好的發(fā)揮，操作便利，不過對于是否能夠獲得最優(yōu)方案無法保證，同時在各個時期不同線路架設決策彼此之間的影響很少考慮，一旦需要選擇的線束較多、擁有很長的規(guī)劃期，使用這種規(guī)劃方法鎖的結果很難達到最優(yōu)方案要求。數(shù)學優(yōu)化法在電力網絡規(guī)劃描述方面主要用到運籌學數(shù)學模型，將遇到的問題及時轉變成極值問題，通過最優(yōu)化理論進行解答，這種方法最大優(yōu)勢在于可以確保獲得最優(yōu)解，不過最大的缺陷在于計算量非常大。在電路網絡實際規(guī)劃過程中，并不像解決數(shù)學題如此簡單，一般需要考慮各種各樣的內外因素，即便創(chuàng)建模型，求解難度也較大，因此不少因素無法進行形式化，由此可知創(chuàng)建模型難度不小。最后一種為智能優(yōu)化法，這種方法又可以分為4種，除了粒子群算法以及模擬退火算法之外，還包括經常用到的蟻群優(yōu)化算法以及免疫算法，電力二次系統(tǒng)示意圖具體可見圖1。

二、電力工程規(guī)劃目標

1.考慮配電網規(guī)劃問題

配電網也有相應的規(guī)劃目標，首先輸電網與配電網之間一定要做到有效協(xié)調，創(chuàng)建一套安全穩(wěn)定、具有較強實用性的電網結構，確保電量可以穩(wěn)定供給，在此基礎上全面提升電在此基礎上全面提升電能工作效率，工作效率。在規(guī)劃電力系統(tǒng)的時候，首先要遵循的原則為資產全壽命周期成本最小，深入分析其中的周期成本，通過多個方案之間進行對比，在此基礎上選擇最佳方案，確保在設計、創(chuàng)建以及運行維護電網資產的過程中成本實現(xiàn)最低化。

2.有自愈、應急處理、負荷轉移等能力

配電網絡一定要及時將電量輸送給用戶，該過程也要確保安全性以及穩(wěn)定性，因此將配電網規(guī)劃考慮在內，可以在不同層級之間做到有效協(xié)調，在空間方面也要做到合理布局，確保時間方面的合理過渡，這樣供電網絡才能擁有應急處理以及負荷轉移等相關能力。

3.遵循差異化原則

考慮項目所在區(qū)域環(huán)境、經濟發(fā)展等要求，同時也要結合用戶個性化需求對創(chuàng)建標準進行確認，以滿足不同用戶在用電方面的各種需求，在此基礎上滿足地區(qū)經濟以及社會發(fā)展需求。在配電網線規(guī)劃時，要考慮到未來發(fā)展，比如要與包括電動汽車以及儲能裝置在內的新型負荷接入要求保持一致。

三、電力系統(tǒng)規(guī)劃設計應用

1.確定服務區(qū)域

在原則上以分區(qū)規(guī)劃為主全面展開電力規(guī)劃，嚴格劃分電網服務區(qū)域，將其分為4個不同的區(qū)域，分別為A、B、C、D，在規(guī)劃時結合相關標準全面展開。A區(qū)域人均GDP在8萬元以上，人口密度大于25MW/km2，同時要屬于當?shù)亟洕⒄位蛘呖萍脊I(yè)園等中心區(qū);B區(qū)域屬于普通工業(yè)園區(qū)，人均GDP在3～8萬元之間，人口密度在8-25MWMW/km2之間，在供電可靠性方面有相應的要求，同時也是生產以及生活集中區(qū);C區(qū)域人均GDP在1～3萬元之間，人口密度在3-8MWMW/km2之間，為生活以及生產相對集中區(qū)域，或者屬于高耗能工業(yè)園區(qū);D區(qū)域人均GDP不超過1萬元，人口密度大小不超過3MWMW/km2，屬于一般農業(yè)經濟活動區(qū)。將這些區(qū)域進行精準化分工，就可以確認具體的供應范圍以及面積大小，輸電網規(guī)劃流程具體可見圖2。

2.220kV電網規(guī)劃

市政規(guī)劃以及征地政策也將會直接影響到城市電網的正常建設，因此不少城市變電站在創(chuàng)建過程中有很多不穩(wěn)定因素，建設周期比預期的要長很多，為了保障電力改革的正常進行，預負荷增長，需求保持一致，在220kV電網規(guī)劃的時候，首先要提前安排變電容量，結合供電網絡負荷預測以及變電容量平衡等進行規(guī)劃。

3.110kV電網規(guī)劃

220kV變電站運作基礎為110kV電網，在網架結構模式方面主要用到雙聯(lián)或者單鏈，在規(guī)劃時一定要將110kV電網做得足夠強，目標網架需要具備足夠強的互相供電能力，網絡結構不能模糊不清，供電可靠穩(wěn)定。就整體而言在規(guī)劃110kV電網的時候，參考依據(jù)為新增加的220kV變電站，同時還要結合實際情況增加額外的線路通道，不斷完善電網結構，將與標準不符的界限結構進行拆除。

4.35kV電網規(guī)劃

最近幾年隨著城市建設速度的持續(xù)加快，35kV電網主變容量一般每臺不大于10MVA，而且10kV出線間隔相對較少，無法與城市地區(qū)不斷增加的用電需求相吻合。因此在規(guī)劃的時候可以使用異地新建的模式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)35kV變電站。

四、結語

隨著電力系統(tǒng)改革的不斷進行，為了確保與日常生產生活用電需求保持一致，電力工程設計中電力系統(tǒng)規(guī)劃設計是有必要的，本文對此展開深入分析，希望為國內電力系統(tǒng)規(guī)劃提供參考借鑒，全面助力國內電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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