電力工程設(shè)計(jì)中電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)解析

吳兵長(zhǎng)

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司余江縣供電分公司，江西 鷹潭 335200）

電力工程設(shè)計(jì)中電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)解析

吳兵長(zhǎng)

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司余江縣供電分公司，江西 鷹潭 335200）

電能是各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)，也是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡牟糠帧ｋ娏σ?guī)劃設(shè)計(jì)是電力工程設(shè)計(jì)中的重要部分，其關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，影響著后期電力工程設(shè)計(jì)的方針和原則。本文在深入介紹電力工程中電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作提出了一些建議。

電力工程；電力系統(tǒng)；規(guī)劃設(shè)計(jì)

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，這離不開(kāi)電能的基礎(chǔ)作用，隨著人們的生活水平提高，電能不僅是工業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)的基本條件，也是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是整個(gè)電力工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，關(guān)系著電力工程的正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是有效利用電能的指導(dǎo)方針，關(guān)系著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)我國(guó)綜合國(guó)力的提升有著重要影響。

一、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

（一）電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則

合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)離不開(kāi)設(shè)計(jì)原則的指引，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則可以簡(jiǎn)單地歸納成以下的3個(gè)方面。第一，對(duì)于大型的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要從大局考慮，嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)自身的周期性設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)方案完善。第二，安全性是整個(gè)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的首要保證，沒(méi)有安全性，整個(gè)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)就沒(méi)有意義。第三，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的成本控制是設(shè)計(jì)師要重點(diǎn)考慮的，需要根據(jù)不同的情況設(shè)計(jì)出最佳的解決方案。

（二）單項(xiàng)電力工程系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)單項(xiàng)電力工程設(shè)計(jì)具有重大的指導(dǎo)意義，依據(jù)時(shí)間的長(zhǎng)短可以將其分為長(zhǎng)期的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和中期電力系統(tǒng)發(fā)展設(shè)計(jì)。單項(xiàng)電力工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容可以概括為以下的幾個(gè)方面。

1.預(yù)測(cè)和分析電力負(fù)荷

電力負(fù)荷的分析預(yù)測(cè)是整個(gè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性工作，一般的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)要求進(jìn)行中短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，時(shí)間在10年以內(nèi)。例如已知一個(gè)地區(qū)的基礎(chǔ)負(fù)荷為23MW，按照當(dāng)年的負(fù)荷增長(zhǎng)率計(jì)算，目前可供選擇的主變?nèi)萘考芭_(tái)數(shù)的配置方案見(jiàn)表1。

利用MATLAB計(jì)算可得LCC費(fèi)用如下所示，根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳的方案，見(jiàn)表2。

2.電源規(guī)劃

電源規(guī)劃是通過(guò)對(duì)周邊以建和擬建工程的統(tǒng)計(jì)分析，規(guī)劃出電源的處理策略，保證各個(gè)用戶安全用電。電力電源可以分為統(tǒng)調(diào)電源和地方電源兩個(gè)類型，各大類型的發(fā)電廠是統(tǒng)調(diào)電源，一般歸電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。企業(yè)的自備發(fā)電機(jī)和小型的水電站屬于地方電源。兩種類型的電源在不同的水文期有不同的調(diào)度策略，不同的處理情況，隨著新建的電源機(jī)組不斷地投入使用，電源的統(tǒng)計(jì)分析就變得十分必要，這也是電源分析的意義。例如，江西省某城鎮(zhèn)的兩個(gè)系統(tǒng)電源擴(kuò)展規(guī)劃如下所述：該城鎮(zhèn)要求容量為100MV和容量為150MV的機(jī)組λ=2次/年，r=87.6小時(shí)/次，容量為50MV的劇組λ=2次/年，r=87.6小時(shí)/次。第一種方案平均投資為每千瓦10000元，每年的機(jī)組平均運(yùn)行費(fèi)用為300元。第二種方案為9000元和320元?，F(xiàn)已規(guī)劃期30年，停電損失為10元/kWh，貼現(xiàn)率為10%計(jì)算。第一種方案的總投資金額為5.6×105萬(wàn)元，運(yùn)行維修費(fèi)用為1.63×105萬(wàn)元，停電損失費(fèi)用為1.66×104萬(wàn)元，總體投資金額為7.96×105萬(wàn)元。第二種方案的總投資金額為4.95×105萬(wàn)元，運(yùn)行維修費(fèi)用為1.74×105萬(wàn)元，停電損失費(fèi)用為2.46×104萬(wàn)元，總體投資金額為7.92×105萬(wàn)元，故方案2為最佳方案。

3.電力電量平衡

電力電量平衡是通過(guò)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和電源出力分析，對(duì)所在區(qū)域的供電項(xiàng)目進(jìn)行電力電量平衡計(jì)算，保證各個(gè)項(xiàng)目合理用電，這是整個(gè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的約束條件。首先根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)得到各水平年的系統(tǒng)最大負(fù)荷，計(jì)算出電力電量盈虧、出電力系統(tǒng)所需要的發(fā)電總量、變電設(shè)備的容量。

4.接入系統(tǒng)方案

在分析當(dāng)?shù)厍闆r后，設(shè)計(jì)師需要依據(jù)原有的負(fù)荷分布、網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃確定項(xiàng)目接入系統(tǒng)比較方案，說(shuō)明項(xiàng)目工程在整個(gè)電力系統(tǒng)中的重要地位和意義，并等待政府部門的審批意見(jiàn)。在制定接入系統(tǒng)方案時(shí)，不僅要考慮建設(shè)距離、節(jié)約用地、電網(wǎng)新技術(shù)和節(jié)能降耗，還要依據(jù)該地區(qū)投產(chǎn)年的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電電壓和運(yùn)行方式確定項(xiàng)目工程各方案的規(guī)模和布局結(jié)構(gòu)。

5.地按期計(jì)算是電力規(guī)劃設(shè)計(jì)最重要的部分，主要包括潮流計(jì)算、短路計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算4部分。

潮流計(jì)算可以得出各網(wǎng)絡(luò)元件電力損耗、電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓和電力潮流的分布情況，這是分析各接入系統(tǒng)合理性、可靠性的舉出。短路計(jì)算保證了熔體的額定電流和整定值，便于在故障情況下迅速地切斷短路電流，盡可能地減少損失。穩(wěn)定計(jì)算包括電壓穩(wěn)定計(jì)算、頻率穩(wěn)定計(jì)算和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，設(shè)計(jì)人員通過(guò)這些計(jì)算的具體數(shù)值提出相應(yīng)的保障措施和穩(wěn)定策略無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算為電力網(wǎng)絡(luò)中的感性負(fù)荷提供無(wú)功功率，以降低網(wǎng)絡(luò)元件的電能損耗。

6.方案比較和系統(tǒng)專業(yè)提資

在完成上述內(nèi)容后，要對(duì)所有的項(xiàng)目接入方案在安全性、實(shí)時(shí)性和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比較，選出其中最佳的接入方案。合理的接入方案基本規(guī)定了建設(shè)規(guī)模和投產(chǎn)時(shí)間，這為其他專業(yè)設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。以1999年江西省某一地區(qū)發(fā)電廠的退役決策為例來(lái)說(shuō)明電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中方案比較，該地區(qū)的全部負(fù)荷由60kV輻射式輸電線路供電，地區(qū)總負(fù)荷為54MW，電源主要來(lái)自與系統(tǒng)相連的GLD變電站，此外有50MW的發(fā)電機(jī)組容量的本地發(fā)電廠作為備用電源，由于發(fā)電機(jī)的運(yùn)行年限已經(jīng)到達(dá)最后的壽命終止年限。其中的一臺(tái)渦輪機(jī)已經(jīng)失效，實(shí)際的容量為25MW，該機(jī)動(dòng)組還有啟動(dòng)失敗的記錄，因此，電力公司需要比較機(jī)組完全退役，修復(fù)改造恢復(fù)到50MW和維持現(xiàn)有容量只進(jìn)行常規(guī)修復(fù)3種方案的利弊。通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，50MW的燃?xì)廨啓C(jī)的平均有效強(qiáng)迫停運(yùn)概率為12.2%，平均修復(fù)時(shí)間為56.04h。如果只對(duì)該地區(qū)機(jī)組進(jìn)行常規(guī)維修，使其維持在25MW的容量，假設(shè)機(jī)組不會(huì)進(jìn)一步惡化，機(jī)組的平均有效強(qiáng)迫停運(yùn)概率為23.38%，平均修復(fù)時(shí)間為為181.81小時(shí)。從投資成本來(lái)看，發(fā)電機(jī)組退役和保持原來(lái)狀況不會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用，修復(fù)發(fā)電機(jī)組西藥追加120萬(wàn)元，退役方案需要支出45萬(wàn)元的拆除費(fèi)用。估計(jì)機(jī)組修復(fù)方案和常規(guī)修復(fù)方案的運(yùn)行成本和風(fēng)險(xiǎn)損失費(fèi)用。機(jī)組修復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)損失為每年6.0萬(wàn)元，維持現(xiàn)有狀況的風(fēng)險(xiǎn)損失為每年13.0萬(wàn)元。機(jī)組退役方案的總費(fèi)用為206.44萬(wàn)元，機(jī)組修復(fù)方案的總費(fèi)用為304.16萬(wàn)元，機(jī)組維持不變方案的總費(fèi)用為260.22萬(wàn)元。

二、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn)

我國(guó)不斷壯大的電力系統(tǒng)要求更加專業(yè)的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)為其服務(wù)，在中小規(guī)模電力設(shè)計(jì)單位開(kāi)展電力系統(tǒng)面臨著新的挑戰(zhàn)。在實(shí)際工作中總結(jié)很多有效經(jīng)驗(yàn)，主要在準(zhǔn)備階段和開(kāi)展工作階段兩個(gè)方面。針對(duì)新項(xiàng)目要注意收集最新負(fù)荷情況?？傊陚涞臄?shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)展各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)，需要不斷地添加更新。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的電力工程已經(jīng)向大電網(wǎng)、高電壓的方向不斷發(fā)展，這對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了更高的要求，本文簡(jiǎn)單地總結(jié)了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)還需我們不斷的完善發(fā)展，才能保證國(guó)家的電力供應(yīng)。

［1］張?jiān)骑w.電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011（7）：82-83.

［2］鐘俊強(qiáng).分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.廣東科技，2012（3）：66-67.

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