電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)

師延輝 賈婧

國(guó)網(wǎng)青海省電力公司海北供電公司 青海 海晏 810200

引言

電力對(duì)于人們的生活是不可或缺的，并且在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)可以促進(jìn)電氣系統(tǒng)的高效運(yùn)行，并且從根本上促進(jìn)電氣系統(tǒng)的有效發(fā)展，不斷為相關(guān)領(lǐng)域提供良好的電氣服務(wù)。因此，做好電源規(guī)劃和設(shè)計(jì)尤為重要。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)基本原則

盡管電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已經(jīng)明確了電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要性，要真正發(fā)揮出重要的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的價(jià)值，必然要遵循安全性、周期性、經(jīng)濟(jì)性原則[1]。第一，安全性。在安全性原則基礎(chǔ)上開(kāi)展電力規(guī)劃設(shè)計(jì)，務(wù)必保證規(guī)劃的可行性。因?yàn)殡娏ㄔO(shè)和社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展有非常密切的聯(lián)系，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性是非常必要的條件，若無(wú)法保證安全性，極有可能會(huì)在后期工作中出現(xiàn)一些質(zhì)量隱患。所以，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中必須注重安全性，通過(guò)多樣化技術(shù)工藝排除電力系統(tǒng)中的安全隱患。第二，周期性。電力系統(tǒng)建設(shè)工期較長(zhǎng)，一般會(huì)歷經(jīng)設(shè)計(jì)、審核、施工等諸多流程，遵循周期性原則，可以規(guī)避定位、方向失誤導(dǎo)致的問(wèn)題，以免投入額外資金導(dǎo)致資源浪費(fèi)。因此，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該立足于各個(gè)方面進(jìn)行考慮與分析，加強(qiáng)細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)，遵循周期性原則，在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)完成所有設(shè)計(jì)工作。第三，經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)建設(shè)的成本是關(guān)鍵，直接關(guān)系到所有建設(shè)任務(wù)的有序進(jìn)行。所以，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該注重成本管理，須在保證電力系統(tǒng)安全性、質(zhì)量基礎(chǔ)上減少成本支出。

2 電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 做好電力規(guī)劃和設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)之前，相關(guān)單位必須做好工作前的必要準(zhǔn)備工作，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的分析和統(tǒng)計(jì)，并了解其潛在的一些情況及其特征。收集有關(guān)電網(wǎng)的所有可用信息，和一些輔助性參數(shù)信息，并將其輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中。在收集過(guò)程中，不僅應(yīng)收集一些歷史數(shù)據(jù)，而且還應(yīng)收集最新的電力計(jì)劃報(bào)告，通過(guò)相關(guān)軟件，以比較和分析電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。將現(xiàn)在收集的數(shù)據(jù)與過(guò)去收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成對(duì)比，以創(chuàng)建全面的核心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。電源計(jì)劃的狀態(tài)也是電氣系統(tǒng)的整體計(jì)劃和設(shè)計(jì)中考慮的一個(gè)環(huán)節(jié)。為此，相關(guān)人員來(lái)計(jì)劃和執(zhí)行有關(guān)周圍電網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)時(shí)，并且應(yīng)該盡可能完整地分析，通過(guò)有利于電力系統(tǒng)框架發(fā)展建設(shè)，并反映設(shè)計(jì)科學(xué)依據(jù)的功率輸出。

2.2 加強(qiáng)電力系統(tǒng)勘察設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 引入現(xiàn)代化勘察設(shè)備和技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)勘察設(shè)備和技術(shù)不斷更新?lián)Q代，相關(guān)行政管理部門在制定行業(yè)勘察規(guī)范時(shí)，應(yīng)提出明確的勘察準(zhǔn)確性要求，適當(dāng)提高勘察行業(yè)的準(zhǔn)入門檻，進(jìn)而促進(jìn)勘察單位增加設(shè)備和技術(shù)投入，引進(jìn)先進(jìn)的勘察設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)與行業(yè)和國(guó)際水平接軌[2]。勘察單位應(yīng)意識(shí)到設(shè)備和技術(shù)的重要性，增加資金投入，積極使用新型設(shè)備和技術(shù)，為勘察工作的順利開(kāi)展提供更大的便利。要想提高電力系統(tǒng)勘察工作的最終效果，就須對(duì)獲取的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。所以要不斷更新技術(shù)，提高勘察設(shè)計(jì)的分析水平。地質(zhì)勘察工作涉及的數(shù)據(jù)信息比較多，應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和水文情況進(jìn)行詳細(xì)分析，并檢驗(yàn)工程地基結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)方案是否科學(xué)合理，從而提高電力系統(tǒng)的整體質(zhì)量。

2.2.2 應(yīng)用多樣化的勘察技術(shù)。波速測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等技術(shù)在電力系統(tǒng)勘察工作中的應(yīng)用可顯著提高勘察工作的質(zhì)量和效率，還能最大程度確保勘察工作的可靠性和真實(shí)性。傳統(tǒng)勘察手段無(wú)法獲得地質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確信息，在新時(shí)期綜合應(yīng)用實(shí)地勘察技術(shù)和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)可幫助獲得準(zhǔn)確性較高的參數(shù)，獲得巖層的性質(zhì)、破壞模式及變形特征等各項(xiàng)參數(shù)[3]。為進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)巖層性能數(shù)據(jù)分析的精確性，行業(yè)內(nèi)通常會(huì)使用多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)可獲得較理想的勘察效果。在電力系統(tǒng)巖土勘測(cè)中，行業(yè)通常采用回歸分析技術(shù)來(lái)獲取巖層的承載力特征，并使用克里格法的統(tǒng)計(jì)原理來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理和分析，經(jīng)過(guò)專業(yè)軟件處理后就可為工程提供更加科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

2.3 重視和科學(xué)選擇電壓等級(jí)

電壓是電力系統(tǒng)正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素，需要以電路需求地的地形特點(diǎn)與用電需求為基礎(chǔ)，對(duì)電力系統(tǒng)中的電壓等級(jí)進(jìn)行合理規(guī)劃，以此提高電力系統(tǒng)的工作質(zhì)量，提高電力設(shè)備的安全性與可靠性[4]。當(dāng)電壓等級(jí)過(guò)低時(shí)，無(wú)法負(fù)荷變電站的電力需求，反之，若電壓等級(jí)較高，變電站線路的電力資源輸送能力就會(huì)越強(qiáng)，容易導(dǎo)致資源浪費(fèi)，增加電力運(yùn)行成本。因此，需要科學(xué)地進(jìn)行電壓等級(jí)的選擇，才能降低電壓對(duì)電網(wǎng)安全的負(fù)面影響。當(dāng)輸電網(wǎng)的電壓等級(jí)為500kV和200kV時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，配電網(wǎng)可選擇110kV、10kV、0.4kV。

2.4 科學(xué)預(yù)估電網(wǎng)負(fù)荷

近年來(lái)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)面臨一些新的要求，也在原本設(shè)計(jì)內(nèi)容基礎(chǔ)上，增加了用電負(fù)荷分析、預(yù)測(cè)擬建等項(xiàng)目，根據(jù)所在地區(qū)實(shí)際用電負(fù)荷，采集數(shù)據(jù)之后分析，制定長(zhǎng)期規(guī)劃。電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的實(shí)施，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，預(yù)測(cè)對(duì)象包括負(fù)荷數(shù)值和負(fù)荷特性等[5]。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)比較常用的預(yù)測(cè)方法有經(jīng)濟(jì)模型預(yù)測(cè)、回歸分析、時(shí)間序列等諸多方法，落實(shí)電網(wǎng)負(fù)荷分析期間，須要對(duì)其他有關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行考察，了解電力項(xiàng)目設(shè)計(jì)的獨(dú)特性，處于建設(shè)狀態(tài)的項(xiàng)目要結(jié)合規(guī)劃項(xiàng)目要求進(jìn)行全方位分析。除此之外，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的實(shí)施，對(duì)于輸發(fā)電、配電建設(shè)、制定建設(shè)計(jì)劃等而言是必要前提，實(shí)際上開(kāi)展負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，電力負(fù)荷也可以從側(cè)面體現(xiàn)出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。因此，在負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中務(wù)必要以經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀為前提，展開(kāi)全面調(diào)查，有利于提高負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果有效性。

2.5 采用精準(zhǔn)計(jì)算方法

電力規(guī)劃設(shè)計(jì)涉及大量數(shù)據(jù)的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果也會(huì)影響到電力系統(tǒng)接入方案成效，因此，計(jì)算也被視為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵流程。比較常見(jiàn)的計(jì)算方法為潮流計(jì)算，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，采用潮流計(jì)算方法，在電網(wǎng)設(shè)備元器件檢測(cè)上具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，能保證精準(zhǔn)性，還與現(xiàn)代化行業(yè)改革中電網(wǎng)運(yùn)行需求相符。運(yùn)用潮流計(jì)算，設(shè)計(jì)人員可快速確定電網(wǎng)電壓、功率分布情況。電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及一些單項(xiàng)工程，對(duì)于這一類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)優(yōu)先采用電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定性、系統(tǒng)暫態(tài)等計(jì)算方法，其中電流穩(wěn)定計(jì)算便是在潮流計(jì)算基礎(chǔ)上展開(kāi)[6]。所以，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅要采用科學(xué)的計(jì)算方法，還要全面判斷接入系統(tǒng)方案內(nèi)容的完整性、實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量，保證接入方案和電網(wǎng)運(yùn)行要求一致，這也可以幫助設(shè)計(jì)人員在了解實(shí)際情況之后調(diào)整設(shè)計(jì)方案。最后，計(jì)算短路電流時(shí)，電力系統(tǒng)可能面臨諸多影響因素，增加短路的發(fā)生率，短路電流計(jì)算能夠準(zhǔn)確獲得電力系統(tǒng)短路電流的數(shù)據(jù)，有助于選擇切實(shí)可行的處理方法。

2.6 電源電力規(guī)劃

在完整的電源規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，電源規(guī)劃在項(xiàng)目建設(shè)中非常重要。如果要確定電力項(xiàng)目，則需要對(duì)電力供應(yīng)方面進(jìn)行全面的必要的分析，并且還需合理地規(guī)劃周圍的電網(wǎng)。電力系統(tǒng)中主要分為兩部分，一部分是本地電源，本地電源指的是一些中小型水力發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組。另一部分是電源組件，需要所有大型發(fā)電廠在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中均勻分布，但是，由于外界環(huán)境的不同，每個(gè)電源的輸出狀態(tài)存在一些差異，因此在規(guī)劃過(guò)程中，需要使用新建電源單元的組合，這需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員對(duì)電源進(jìn)行全面的分析，以確保下一步工作的順利進(jìn)行。

2.7 新能源接入

隨著對(duì)新能源的開(kāi)采以及科技的進(jìn)步，新能源越來(lái)越多的應(yīng)用在電力方面。同時(shí)，新能源對(duì)電網(wǎng)的規(guī)劃產(chǎn)生了巨大的影響。其主要表現(xiàn)在電能質(zhì)量、電網(wǎng)調(diào)度和輸電方式等方面。電能質(zhì)量主要體現(xiàn)在新能源發(fā)電裝置的應(yīng)用，在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，諧波與直流分量一直存在于電力網(wǎng)絡(luò)，如果在新能源接入電力系統(tǒng)的過(guò)程中，沒(méi)有及時(shí)的控制諧波與直流分量的影響，將會(huì)給電網(wǎng)電壓造成一定的沖擊[7]。電能質(zhì)量得不到保障，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置發(fā)揮不了應(yīng)有的職能，電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性可靠性大幅降低。新能源在發(fā)電過(guò)程中，因外界環(huán)境等因素，隨機(jī)性較強(qiáng)，致使電網(wǎng)調(diào)度具有一定的復(fù)雜性。在輸電方面主要體現(xiàn)在新能源與傳統(tǒng)能源相比，在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，需關(guān)注遠(yuǎn)距離輸電和超遠(yuǎn)距離輸電的技術(shù)和安全性，且對(duì)設(shè)備要求更好，程序更復(fù)雜。針對(duì)以上影響，在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，我們需對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行拓展和延伸，如開(kāi)拓新設(shè)備、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能等方面的創(chuàng)新，也要對(duì)清潔能源的結(jié)構(gòu)比重進(jìn)行充分提升，通過(guò)先進(jìn)輸電技術(shù)穩(wěn)定性的控制，進(jìn)一步對(duì)變電環(huán)節(jié)、通電環(huán)節(jié)等各個(gè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以此突破新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

2.8 注重電力電量平衡分析

電力電量平衡分析是電力規(guī)劃設(shè)計(jì)非常重要的內(nèi)容之一，保證電力電量平衡分析質(zhì)量與效果，可以對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)起到良好的制約效果。經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲得電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果，計(jì)算所在地區(qū)電力電量平衡數(shù)據(jù)，得出結(jié)果之后制定電力系統(tǒng)施工進(jìn)度、建設(shè)規(guī)模、布局等的控制方案，有利于加強(qiáng)控制有效性[8]。平衡分析方法中，比較常用的方法有系統(tǒng)分析法、常規(guī)分析法。在電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)深入進(jìn)行的當(dāng)下，平衡分析方法也越來(lái)越優(yōu)化，最終得到分析結(jié)果精準(zhǔn)性更高。在電力規(guī)劃設(shè)計(jì)中采用電力電量平衡分析的方法，可在電源規(guī)劃分析之后，對(duì)電力電量盈虧做出準(zhǔn)確判斷，優(yōu)化電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果，提高電力規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，消除電力系統(tǒng)內(nèi)部潛在影響因素。

3 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)規(guī)劃對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)揮著重要作用，也是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，對(duì)電力建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)及電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行發(fā)揮著重要的意義和價(jià)值。因此，為保障電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，以現(xiàn)代信息發(fā)展技術(shù)為核心目標(biāo)，保障電力設(shè)備的安全運(yùn)行，適應(yīng)更加方便快捷的電力能源規(guī)劃，保障電力工作的全面性發(fā)展，滿足國(guó)家和居民的全面需要，必須不斷完善電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，優(yōu)化電力發(fā)展內(nèi)容和整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的有效性。