淺析220/20千伏供電模式在深圳市前海地區(qū)的應(yīng)用

王安

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電能在社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，然而電力設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)與建設(shè)用地資源緊缺的矛盾日益增加，導(dǎo)致變電站用地落實難度加大、線路走廊資源減少，面對這一系列問題，解決城市建設(shè)高密區(qū)負(fù)荷密度大、供電保障要求高、電力設(shè)施建設(shè)困難的根本辦法是簡化傳統(tǒng)的電壓級制，然而應(yīng)用新的電壓級制也面臨新的問題和限制條件，本文主要探討研究220/20千伏供電模式在新的城市核心區(qū)的應(yīng)用，以深圳市前海地區(qū)的電力工程規(guī)劃為例，共同行參考，敬請指教。

關(guān)鍵詞：220/20千伏；供電模式；變電站

一、220/20千伏供電模式在前海地區(qū)的適用性分析

研究表明，在現(xiàn)狀建成度低、規(guī)劃負(fù)荷密度高的地區(qū)，采用220/20千伏供電模式建設(shè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性明顯超越傳統(tǒng)的電壓等級。前海地區(qū)為新增的城市核心區(qū)，規(guī)劃打造為深圳加快建設(shè)現(xiàn)代化國際化先進(jìn)城市的一個重要標(biāo)志，且現(xiàn)狀建成度較低，基本為新建、改造建設(shè)用地，非常適合采用220/20千伏供電模式建設(shè)電網(wǎng)，較傳統(tǒng)的供電模式，有節(jié)約大量寶貴的建筑空間、減少可觀的電網(wǎng)建設(shè)投資、增大供電范圍、提高供電能力和節(jié)能降損等諸多優(yōu)勢。

二、電力工程規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容

第一，開展電力工程規(guī)劃的工作之前，對深圳市的規(guī)劃建設(shè)部門、電力運營部門和能源管理部門進(jìn)行走訪調(diào)研，收集工作開展前的基礎(chǔ)資料，弄清規(guī)劃范圍及周邊電力設(shè)施的現(xiàn)狀情況、相關(guān)城市規(guī)劃資料、電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)資料和國家和地方的能源政策等資料，摸清各職能部門對規(guī)劃項目的建議和期望。

第二，結(jié)合城市規(guī)劃確定的建設(shè)規(guī)模，對規(guī)劃區(qū)電力負(fù)荷作科學(xué)合理的預(yù)測。結(jié)合《前海深港現(xiàn)代服務(wù)業(yè)合作區(qū)綜合規(guī)劃》確定的土地使用性質(zhì)、路網(wǎng)規(guī)劃、建筑開發(fā)量（3000萬平方米）、地下空間及市政體系保障系數(shù)（1.2），采用分類建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，負(fù)荷指標(biāo)取《深圳市城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則》（2013版）的高值，考慮地塊間的總同時系數(shù)0.85后，預(yù)測得規(guī)劃區(qū)的電力負(fù)荷總量約161.7萬千瓦；按建設(shè)用地面積12.25平方公里核算，負(fù)荷密度約13.2萬千瓦/平方公里，按建筑總面積核算，負(fù)荷密度約53.9瓦/平方米。

第三，電源的支撐分析。緊鄰規(guī)劃區(qū)的南側(cè)，現(xiàn)狀有1座以220千伏電壓等級上網(wǎng)的媽灣西部電廠，裝機(jī)容量1840兆伏安，距離規(guī)劃區(qū)北側(cè)約9.5公里處現(xiàn)狀有1座500千伏紫荊變電站，現(xiàn)狀容量2×1500兆伏安（規(guī)劃容量3×1500兆伏安），《深圳市電力設(shè)施和高壓走廊詳細(xì)規(guī)劃修編2012-2020》在規(guī)劃區(qū)西南側(cè)預(yù)留一座500千伏前海站，規(guī)劃容量4×1000兆伏安。500千伏容載比按1.5計算，現(xiàn)狀媽灣西部電廠、紫荊變電站和規(guī)劃前海變電站可提供電力約750萬千瓦，可以保證前海地區(qū)161.7萬千瓦的用電需求。

第四，220/20千伏變電站規(guī)劃。根據(jù)預(yù)測的電力負(fù)荷161.7萬千瓦，依據(jù)《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》中負(fù)荷增長較快地區(qū)的容載比取值規(guī)定，220千伏電網(wǎng)容載比取2.0，則前海地區(qū)共需220/20千伏變電容量約3234.0兆伏安；結(jié)合供電部門的意見及國內(nèi)外案例借鑒，為滿足規(guī)劃區(qū)99.999%的高供電可靠性和降低短路電流的要求，220/20千伏變電站的裝機(jī)容量按4臺75兆伏安主變設(shè)計，則規(guī)劃區(qū)共需220/20千伏變電站11座，結(jié)合天然市政廊道、負(fù)荷分布、用地規(guī)劃等布點220/20千伏變電站，在桂灣片區(qū)、鏟灣片區(qū)和媽灣片區(qū)分別布點4座、3座和4座220/20千伏變電站；若采用傳統(tǒng)的220/110/10千伏供電模式，前海地區(qū)則需4座220千伏變電站（4×240兆伏安）和18座110千伏變電站（3×50兆伏安），相比之下220/20千伏方案較220/110/10千伏方案減少11座變電站，按220千伏變電站所需建筑面積5000平方米/座和110千伏變電站所需建筑面積4000平方米/座估算，總計減少建筑面積約3.7萬平方米，相應(yīng)的電纜通道需求也大大減少。

第五，現(xiàn)狀架空線改造及電纜隧道規(guī)劃。結(jié)合220/20千伏變電站的布點情況，后與供電部門協(xié)調(diào)確定前海地區(qū)220千伏電網(wǎng)接線，規(guī)劃220千伏變電站與500千伏變電站、媽灣西部電廠形成三個環(huán)路，各環(huán)路之間通過2回220千伏電纜連接，增加供電安全性和可靠性，新增大量220千伏電纜線路。媽灣西部電廠和500千伏變電站的220千伏電纜出線，是未經(jīng)變電站接入的直連線路，其單回需傳輸容量達(dá)770兆伏安，在現(xiàn)行電力電纜傳輸指標(biāo)的限制下，220千伏電纜只有敷設(shè)在專用電纜隧道內(nèi)才能達(dá)到最佳的電纜散熱條件；綜合考慮現(xiàn)狀架空線改造計劃、道路網(wǎng)規(guī)劃、前海地區(qū)對景觀的高標(biāo)注要求（后期開挖道路難度大）、220千伏電纜傳送容量需求和其他市政管線的規(guī)劃方案，在規(guī)劃區(qū)主要道路下設(shè)置共同溝內(nèi)，目前部分路段共同溝已按規(guī)劃建成。

第六，中壓電纜溝規(guī)劃。現(xiàn)狀道路和規(guī)劃道路路由、標(biāo)準(zhǔn)一致時，按規(guī)劃保留或擴(kuò)建現(xiàn)狀電纜溝；現(xiàn)狀道路和規(guī)劃道路不一致時，隨新建道路按規(guī)劃同步新建電纜溝。已規(guī)劃共同溝的路段，20千伏電纜布置于規(guī)劃的共同溝內(nèi)（已考慮20千伏電纜的敷設(shè)空間），開發(fā)單元（街坊）之間的道路，結(jié)合共同溝分支管配套建設(shè)電纜溝，斷面規(guī)格主要為1.2米×1.3米和2×1.2米×1.3米。

第七，電氣的計算工作。電力工程的電氣計算主要包電流的括潮流計算、穩(wěn)定性計算、短路電流計算和無功補償計算。其中潮流計算主要是對電力網(wǎng)絡(luò)中的功率和電壓的分布進(jìn)行計算，通過潮流計算可確定系統(tǒng)運行方式，檢查各元件是否滿足運行要求，并為系統(tǒng)繼電保護(hù)和穩(wěn)定計算提供依據(jù)和初值。潮流計算作為電力系統(tǒng)設(shè)計中最基本的計算，是比較電力工程各接入系統(tǒng)方案最直觀的方法。通過潮流計算得出的電網(wǎng)各節(jié)點電壓、各網(wǎng)絡(luò)元件電力損耗、以及電力潮流的分布情況，可直接用于分析各接入系統(tǒng)方案的可靠性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。

三、如何解決現(xiàn)狀10千伏系統(tǒng)向20千伏系統(tǒng)過渡的問題

前海地區(qū)的媽灣片區(qū)現(xiàn)狀已有部分10千伏用戶，電源由規(guī)劃區(qū)內(nèi)唯一的現(xiàn)狀110千伏媽灣站提供，該站遠(yuǎn)期將升壓改造為220/20千伏變電站，10千伏系統(tǒng)的退出運行問題是規(guī)劃實施的一項重要內(nèi)容；目前深圳市10千伏系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)劃分的節(jié)點是10千伏公共環(huán)網(wǎng)柜，從公共環(huán)網(wǎng)柜至用戶變電所間的產(chǎn)權(quán)歸用戶，從現(xiàn)狀的產(chǎn)權(quán)劃分上看，用戶端的10千伏系統(tǒng)在近期退出運行是難以實現(xiàn)的。

規(guī)劃建議電力主管部門從用戶10千伏系統(tǒng)維護(hù)、退出運行的政策入手，研究加快用戶系統(tǒng)10千伏更新的辦法，解決110/10千伏系統(tǒng)逐步向220/20千伏系統(tǒng)過渡的問題。規(guī)劃建議新報裝的用戶應(yīng)采用10千伏和20千伏兼容的變配電設(shè)施，現(xiàn)狀10千伏用戶端的設(shè)施待自然報廢后，應(yīng)以20千伏線路接入220/20千伏變電站，待現(xiàn)狀10千伏用戶全部退出運行后，即可開展110千伏媽灣站的升壓改造工作。

四、如何進(jìn)行220/20千伏供電模式的應(yīng)用分析

在城市發(fā)展的初級階段，負(fù)荷密度較低，設(shè)備技術(shù)水平較差，不適宜采用220 /20千伏電壓序列的電力系統(tǒng)。而當(dāng)城市發(fā)展到中高級的新階段，負(fù)荷密度增大，同時伴隨著設(shè)備技術(shù)水平、管理水平提高，具備應(yīng)用新電壓序列進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)的條件。

首先，論證220/20千伏新電壓序列的適宜性和在規(guī)劃區(qū)的可行性。對電網(wǎng)起到核心作用的電力系統(tǒng)電壓序列進(jìn)行調(diào)整涉及面廣、影響大，需要科學(xué)合理的論證；其次，制訂新電壓序列電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，必須明確新電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，主要包括20千伏和220/20千伏電力設(shè)施的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)電力系統(tǒng)布局以及電力設(shè)施用地落實；然后，確定電力系統(tǒng)布局和落實電力設(shè)施用地，按照負(fù)荷預(yù)測—系統(tǒng)布局—落實設(shè)施的思路完成，負(fù)荷預(yù)測充分考慮城市更新產(chǎn)生的負(fù)荷增量；最后，綜合考慮電網(wǎng)的建設(shè)時序和新舊電網(wǎng)過渡期的實施策略，根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃的要求，確定電網(wǎng)的建設(shè)時序，同時考慮到新舊系統(tǒng)電網(wǎng)將會在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)并存，需制定過渡期的電網(wǎng)實施策略。

五、我國220/20千伏供電模式應(yīng)用的現(xiàn)狀情況

深圳市光明新區(qū)是國內(nèi)首個220/20千伏電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的試點，國內(nèi)目前沒有其他城市采用新電壓序列規(guī)劃建設(shè)電力系統(tǒng)。因此，針對我國的實際情況，在具體開展220/20千伏電網(wǎng)建設(shè)條件的地區(qū)，應(yīng)積極采用220/20千伏供電模式規(guī)劃建設(shè)電網(wǎng)，從根本上優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)節(jié)能減排、節(jié)約土地資源、減少電網(wǎng)投資、促進(jìn)社會和諧。

新型城鎮(zhèn)化是國家發(fā)展模式的新選擇，我們必須走和諧發(fā)展和資源節(jié)約的道路。電網(wǎng)建設(shè)所需的用地和投資必須有效縮減，電力設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)必須提高，以滿足不斷提高的景觀要求和公眾心理需求。面對土地資源日益緊缺、電力系統(tǒng)損耗日益增大、電力投資居高不下、因居民反對和景觀要求造成電力設(shè)施建設(shè)困難重重等問題，必須對電網(wǎng)建設(shè)模式做重大調(diào)整，特別在簡化電壓等級和提高用戶供電電壓上尋求重大突破，現(xiàn)狀的220/110/10千伏電壓序列電網(wǎng)建設(shè)方式已經(jīng)走入困局，采用220/20千伏電壓序列迫在眉睫。

參考文獻(xiàn)：

[1].范明天 張祖平.中國配電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)問題研究.北京.中國電力出版社.2008

[2].程浩忠 姜祥生.20kV配電網(wǎng)規(guī)劃與改造.北京.中國電力出版社.2010

[3].陳章潮 程浩忠.城市電網(wǎng)規(guī)劃與改造（第二版）.北京.中國電力出版社.2007

[4].姜祥生 城網(wǎng)配電電壓等級研究.電網(wǎng)技術(shù)，1999，23（2）：31-33

[5].姜祥生 蘇州工業(yè)園區(qū)20kV配電工程簡介.華東電力，1997，（10）：21-23

[6].馬曉東 蘇州20kV配電網(wǎng)運行實踐，供用電，2009，26（2）：69-72