供電能力優(yōu)化下智能電網(wǎng)的規(guī)劃與運(yùn)行

（國(guó)網(wǎng)浙江臨海市供電公司,浙江 臨海 317000）

（國(guó)網(wǎng)浙江臨海市供電公司,浙江 臨海 317000）

隨著我國(guó)城市化建設(shè)步伐逐步加快，城市配電網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)也引起越來(lái)越多的關(guān)注，電網(wǎng)合理規(guī)劃和運(yùn)行是城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。本文通過(guò)對(duì)配電系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行理念進(jìn)行探討，為優(yōu)化建設(shè)智能供電系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

供電能力；智能電網(wǎng)；規(guī)劃與運(yùn)行

1 智能配電網(wǎng)供電能力理念

電網(wǎng)供電能力主要由配電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)二者聯(lián)合作用決定，在配電系統(tǒng)中電網(wǎng)的最大供電能力主要指變電站產(chǎn)生的電能，以及與配電系統(tǒng)間電能轉(zhuǎn)換的能力，通常情況下，最大供電能力是在最大運(yùn)行負(fù)荷下配電系統(tǒng)所提供的電能。目前，我國(guó)已開(kāi)展對(duì)配電系統(tǒng)的供電能力研究工作，主要可分為以下三個(gè)階段：

第一階段：本階段主要針對(duì)電網(wǎng)內(nèi)的變電容量和配電系統(tǒng)供電能力進(jìn)行分析研究，未對(duì)變電站下級(jí)配電系統(tǒng)的供電能力進(jìn)行考慮，因此，所得評(píng)估結(jié)果并不能準(zhǔn)確反映配電系統(tǒng)供電能力。

第二階段：基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)配電系統(tǒng)的供電能力進(jìn)行核算，該階段由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，將計(jì)算機(jī)融入變電容量計(jì)算中，該階段還提出了利用計(jì)算機(jī)控制電能輸配的構(gòu)想。其計(jì)算理念主要基于配電網(wǎng)電力輻射能力以計(jì)算各支路和節(jié)點(diǎn)最大負(fù)荷，以及在供配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷轉(zhuǎn)換的能力等。

第三階段：在前兩個(gè)研究階段基礎(chǔ)上，第三階段是對(duì)供電能力評(píng)估結(jié)果精確化的過(guò)程，通過(guò)理念和實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建供配電能力計(jì)算模型，在模型準(zhǔn)則中計(jì)算供電能力。近年來(lái)，關(guān)于供電能力的理論研究快速發(fā)展，已初步定量化解決國(guó)家配電系統(tǒng)的供電能力的評(píng)估、建模和求解等問(wèn)題。

2 配電網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題

現(xiàn)階段，我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)配電自動(dòng)化程度逐步增強(qiáng)，配電系統(tǒng)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)有助于確保電網(wǎng)安全高效運(yùn)行。應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)弱，很大程度上提升了將電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行智能化水平，為現(xiàn)代化變電站建設(shè)奠定基礎(chǔ)。此外，城市人民生活和工業(yè)發(fā)展都依托電網(wǎng)建設(shè)，因此，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行，合理提供供電能力是提高電網(wǎng)工作效率，降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵。

為保證配電網(wǎng)高效運(yùn)行，首先需對(duì)配電網(wǎng)中最大負(fù)荷條件下的供電能力進(jìn)行分析，挖掘電網(wǎng)中的潛在能力。同時(shí)，為保證配電網(wǎng)高效運(yùn)行的安全，還需對(duì)電網(wǎng)中安全邊界進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，以期在安全運(yùn)行中獲得最大運(yùn)行效率。

在配電網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)換負(fù)荷量對(duì)增加配電網(wǎng)絡(luò)的操作次數(shù)，但這一不利因素在實(shí)際工作中造成的影響并不大。在對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)通常采用最大負(fù)荷設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)，但實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷往往低于最大負(fù)荷量，該操作可以通過(guò)變電站自動(dòng)轉(zhuǎn)換完成，只有在變電站內(nèi)部轉(zhuǎn)帶機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，才需要人工操作完成，因此，實(shí)際運(yùn)行中增加的操作次數(shù)并不多。

3 新形勢(shì)下電網(wǎng)規(guī)劃

3.1 智能電網(wǎng)規(guī)劃與傳統(tǒng)規(guī)劃方法比較

傳統(tǒng)規(guī)劃主要按照規(guī)劃導(dǎo)則中提供的規(guī)劃方法，預(yù)測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷量為變電站和電網(wǎng)線(xiàn)路進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，目前，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃主要采用該種規(guī)劃方法，但是，現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，使得傳統(tǒng)規(guī)劃方法面臨巨大挑戰(zhàn)。

第一，傳統(tǒng)規(guī)劃主要是對(duì)電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷量進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上編制電網(wǎng)規(guī)劃方案。這種規(guī)劃方法在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛，規(guī)劃技術(shù)相對(duì)成熟，但是，這種規(guī)劃存在很大的不確定性，因電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷量受多種因素聯(lián)合影響，對(duì)負(fù)荷量預(yù)測(cè)出現(xiàn)偏差將導(dǎo)致電網(wǎng)規(guī)劃整體設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。第二，傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃將變電站規(guī)劃選址和電網(wǎng)線(xiàn)路布設(shè)分開(kāi)進(jìn)行，先選定變電站位置，然后設(shè)計(jì)變電站電容量，最后進(jìn)行電網(wǎng)線(xiàn)路布設(shè)，該方法并未將電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)電能的影響考慮在內(nèi)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，往往導(dǎo)致電網(wǎng)需要增設(shè)新的變電容量以滿(mǎn)足后續(xù)發(fā)展中負(fù)荷量的提升，在工作中經(jīng)常需要更換供配電設(shè)備，增大了運(yùn)行成本，此外，由于電網(wǎng)內(nèi)電容無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)負(fù)荷量，也大大降低了電網(wǎng)運(yùn)行中的安全性。第三，隨著我國(guó)城市進(jìn)程步伐加快，土地利用率逐漸成為規(guī)劃人員和政府管理者普遍關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)方法建設(shè)的變電站占地面積大，不適合當(dāng)前形勢(shì)需要。在此背景下，電網(wǎng)規(guī)劃人員應(yīng)關(guān)注電網(wǎng)建設(shè)長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，在規(guī)劃工作中并入城市發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)電網(wǎng)負(fù)荷量預(yù)測(cè)等相關(guān)因素，不斷更新規(guī)劃技術(shù)，不斷探索電網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

智能電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃方法與傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方法不同點(diǎn)在于電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)。傳統(tǒng)規(guī)劃是在對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，而新規(guī)劃方法是在負(fù)荷未知條件下進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)。智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分析和優(yōu)化，采用自動(dòng)配電系統(tǒng)，能夠快速轉(zhuǎn)換電能量，保證電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。因此，在建成區(qū)域內(nèi)規(guī)劃電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)首先采用智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，提升電網(wǎng)工作效率。即在已建成電網(wǎng)的基礎(chǔ)上分析要增加的負(fù)荷量，檢驗(yàn)現(xiàn)有電網(wǎng)內(nèi)供電能力與增后負(fù)荷總量之間的差值，若現(xiàn)有電能無(wú)法滿(mǎn)足增后電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷需求，則應(yīng)重新調(diào)整負(fù)荷在電網(wǎng)系統(tǒng)中的分布情況，改變新增負(fù)荷的位置，或者對(duì)配電系統(tǒng)線(xiàn)路結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整規(guī)劃，改變線(xiàn)路連接方式等，以滿(mǎn)足負(fù)荷要求。

3.2 智能電網(wǎng)規(guī)劃案例分析

如圖1所示為配電網(wǎng)的基礎(chǔ)情況：該電網(wǎng)系統(tǒng)中共有3座變電站，分別標(biāo)為S1，S2，S3，電壓均為110kV，總?cè)萘繛?40 MVA，現(xiàn)階段電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷量為128 MVA，容載比為1.875。對(duì)該電網(wǎng)規(guī)劃后期負(fù)荷目標(biāo)為188 MVA，目前新增60MVA，新增負(fù)荷位置見(jiàn)圖1黑點(diǎn)位置所示，分別用L1至L7表示。其中，L1至L4之間負(fù)荷增量為6 MVA，L5、L6和L7新增負(fù)荷為12 MVA。本文運(yùn)用兩種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行條件，選取更為合理的規(guī)劃方案。

方案一：傳統(tǒng)規(guī)劃方案，按照規(guī)劃導(dǎo)則規(guī)定，預(yù)測(cè)電網(wǎng)容載比為2.0，為與新增負(fù)荷匹配，電網(wǎng)新增變電容量為120 MVA。因此，按照規(guī)劃導(dǎo)則內(nèi)容，該電網(wǎng)需要新建1座3×40 MVA的變電站，具體位置如圖中S4所示。結(jié)合新增變電站位置選擇情況，本規(guī)劃方案對(duì)原電網(wǎng)線(xiàn)路進(jìn)行調(diào)整，得到具體線(xiàn)路規(guī)劃如圖1中虛線(xiàn)所示。

方案二：智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)對(duì)電網(wǎng)供電能力進(jìn)行合理優(yōu)化，規(guī)劃具體步驟如下：首先，計(jì)算配電網(wǎng)系統(tǒng)中現(xiàn)有TSC為180 MVA，而規(guī)劃負(fù)荷量為188 MVA，實(shí)際運(yùn)行能力未達(dá)到規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，但當(dāng)電網(wǎng)充分運(yùn)行時(shí)，TSC 可達(dá)252 MVA，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)劃預(yù)期。因此，可以通過(guò)調(diào)整電網(wǎng)線(xiàn)路以達(dá)到要求，不需要增設(shè)變電站。具體規(guī)劃方案如圖2所示。

表1 兩種規(guī)劃方案對(duì)比

由表1可知，傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方案需增設(shè)變電站，同時(shí)，還需對(duì)電網(wǎng)線(xiàn)路進(jìn)行調(diào)整，建設(shè)成本較大。而方案二則是在原有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，調(diào)整電網(wǎng)系統(tǒng)中負(fù)荷和線(xiàn)路分布情況，以滿(mǎn)足負(fù)荷變化。因此，方案二可行性更高。但當(dāng)新增負(fù)荷量較大時(shí)，總負(fù)荷大于252 MVA，則應(yīng)選擇方案一。

本文對(duì)上述案例進(jìn)行分析，主要得出以下結(jié)論：

（1）在對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和供電能力進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；

（2）通過(guò)調(diào)整電網(wǎng)系統(tǒng)中負(fù)荷分布情況，以提高電網(wǎng)的供電能力與負(fù)荷之間的匹配度。優(yōu)化后的電網(wǎng)規(guī)劃與傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃最大不同點(diǎn)在于規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，傳統(tǒng)規(guī)劃重要對(duì)變電站容量進(jìn)行分析，布置供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；而優(yōu)化后的供電系統(tǒng)則優(yōu)先考慮網(wǎng)絡(luò)新增負(fù)荷量，再結(jié)合新增變電容量進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布設(shè)。優(yōu)化后的規(guī)劃設(shè)計(jì)有助于解決目前我國(guó)所面臨的電網(wǎng)線(xiàn)路緊張、資金利用效率低等問(wèn)題，能夠降低電網(wǎng)建設(shè)投資金額。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)電力需求不斷提高，配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題日益凸顯，改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃、供電能力優(yōu)化設(shè)計(jì)逐步成為新的探索領(lǐng)域。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例進(jìn)行分析闡述，為相關(guān)理論研究提供新思路。

[1]黃平.實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能規(guī)劃建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)[J].電力信息化，2009（09）.

[2]肖峻,張躍.基于供電能力的配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)有效性評(píng)價(jià)與化簡(jiǎn)方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012（08）.

[3]楊寧.智能電網(wǎng)規(guī)劃在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2011（30）.

供電能力優(yōu)化下智能電網(wǎng)的規(guī)劃與運(yùn)行

孫海玉,單劍敏