遼寧“小康電”示范縣電網(wǎng)建設(shè)模式研究

韓震燾，金 仲，戴曉宇，宋 坤，尹婧嬌

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司管理培訓(xùn)中心，遼寧 沈陽 110023)

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遼寧“小康電”示范縣電網(wǎng)建設(shè)模式研究

韓震燾1，金 仲2，戴曉宇1，宋 坤1，尹婧嬌1

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司管理培訓(xùn)中心，遼寧 沈陽 110023)

縣域地區(qū)是實(shí)現(xiàn)2020年全面建設(shè)成小康社會(huì)目標(biāo)的重點(diǎn)區(qū)域，為支撐縣域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高農(nóng)村供電服務(wù)均等化水平，開展“小康電”示范縣建設(shè)勢(shì)在必行?；谛】瞪鐣?huì)各項(xiàng)建設(shè)要求，提出一種“小康電”示范縣電網(wǎng)建設(shè)模式，主要包括基于重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，基于供電安全的多電壓等級(jí)協(xié)調(diào)規(guī)劃，以及考慮民生及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的電網(wǎng)設(shè)施布點(diǎn)。

全面小康社會(huì)；“小康電”示范縣；重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展；多電壓等級(jí)協(xié)調(diào)規(guī)劃

黨的十八大提出全面建成小康社會(huì)的宏偉目標(biāo)，電力建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力和基礎(chǔ)保障，應(yīng)超前謀劃，為小康社會(huì)建設(shè)保駕護(hù)航。小康社會(huì)建設(shè)重點(diǎn)在于農(nóng)村[1]，為保證小康社會(huì)建設(shè)目標(biāo)的完成，國家提出新一輪“十三五”農(nóng)網(wǎng)改造升級(jí)規(guī)劃，并提出建設(shè)“小康電”示范縣，保證縣級(jí)供電區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力供應(yīng)，提高居民生活用電服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)城鄉(xiāng)電力發(fā)展一體化，著重提高配電網(wǎng)供電可靠性、供電能力與電能質(zhì)量，滿足農(nóng)村電網(wǎng)可靠、智能、高效、清潔的需求。

習(xí)近平總書記對(duì)于全面建成小康社會(huì)新的目標(biāo)要求[2]有詳細(xì)描述，分別從經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)能力、人民生活水平、國民素質(zhì)、生態(tài)環(huán)境及各方面制度等角度進(jìn)行解讀。對(duì)應(yīng)電網(wǎng)建設(shè)，應(yīng)滿足：推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，滿足動(dòng)力電需求；支持地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展，并引導(dǎo)綠色、節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，供電能力向環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新性強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)傾斜；完善電網(wǎng)網(wǎng)架，提升設(shè)備水平，有差異的提高不同類型供電區(qū)域的供電可靠率[3]；與地區(qū)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，完善電網(wǎng)規(guī)劃納入地方規(guī)劃的制度與流程。因此，本文通過選取海城市為典型試點(diǎn)區(qū)域，提出一種“小康電”示范縣電網(wǎng)建設(shè)模式。

1 考慮重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展的負(fù)荷預(yù)測(cè)研究

1.1 海城重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展情況及負(fù)荷預(yù)測(cè)思路

1.1.1 海城重點(diǎn)行業(yè)情況

海城市在遼寧縣級(jí)行政區(qū)域中屬于經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)，2015年人均GDP7.56萬元，人均生活用電量達(dá)496.9 kWh/人。海城市雖然是典型重工業(yè)城市，但是2015年隨著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下滑，第三產(chǎn)業(yè)的比例已超過第二產(chǎn)業(yè)，三產(chǎn)比例為5.72∶4.45∶47.83。但菱鎂滑石產(chǎn)業(yè)與鋼鐵產(chǎn)業(yè)仍是對(duì)海城經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響最為重要的2個(gè)產(chǎn)業(yè)，其用電量基本占全社會(huì)用電量的60%以上，具體分布如表1所示。因此工業(yè)負(fù)荷電量的預(yù)測(cè)將對(duì)海城整體負(fù)荷電量產(chǎn)生巨大影響[4]。

表1 海城逐年電量分布情況

1.1.2 負(fù)荷預(yù)測(cè)思路

負(fù)荷預(yù)測(cè)分為總體預(yù)測(cè)與城區(qū)空間飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)。為保證負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，總體預(yù)測(cè)要采用自然增長+大用戶方法[5]、趨勢(shì)外推、單耗法，并以人均用電量法進(jìn)行校核，進(jìn)行電量預(yù)測(cè)；并根據(jù)城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和發(fā)展定位，進(jìn)行最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)推算，得到總體負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

飽和年空間負(fù)荷預(yù)測(cè)依據(jù)海城總體規(guī)劃確定的用電性質(zhì)、用電面積，結(jié)合國內(nèi)外特別是鞍山以及遼寧其他城市的負(fù)荷密度指標(biāo)，預(yù)測(cè)飽和負(fù)荷[6]。

本文主要介紹基于成長曲線的自然增長+大用戶的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。

1.2 基于成長曲線的自然增長+大用戶負(fù)荷預(yù)測(cè)方法

1.2.1 海城總體電量預(yù)測(cè)

自然增長+大用戶法可以較準(zhǔn)確地把握近期的負(fù)荷變化趨勢(shì)，在中長期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中采用大用戶法進(jìn)行電力預(yù)測(cè)可以有效地對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。自然增長+大用戶法預(yù)測(cè)的關(guān)鍵是對(duì)于新增大用戶報(bào)裝容量的正確把握及有效分析，因此采用電力成長曲線的趨勢(shì)外推來預(yù)測(cè)大用戶負(fù)荷的發(fā)展情況。

煉鋼、采礦、鎂制品等行業(yè)所建廠區(qū)規(guī)模相對(duì)較大，建設(shè)到一定程度就投入生產(chǎn)，負(fù)荷會(huì)進(jìn)入邊建設(shè)邊生產(chǎn)的成長期，導(dǎo)致此類大用戶負(fù)荷成長曲線成長期具有相對(duì)較長的特性，具體大用戶成長曲線示意圖如圖1所示。

圖1 大用戶成長曲線示意圖

按照成長曲線，可以得到大用戶的相關(guān)報(bào)裝情況，表2為部分大用戶報(bào)裝及預(yù)測(cè)情況。

表2 大用戶報(bào)裝情況及電量預(yù)測(cè)

海城市2012—2015年扣除大用戶用電量的自然電量增長趨勢(shì)變化，2012—2015年增長率為5.1%，考慮全國經(jīng)濟(jì)形勢(shì)及遼寧省整體經(jīng)濟(jì)情況，結(jié)合海城經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)2016—2020年年均增速大于7%的目標(biāo)，在此新常態(tài)下，推薦“十三五”期間自然電量增長變化趨勢(shì)中方案取值4%，高低方案按照±0.5%變化。最終結(jié)果如表3所示。

表3 海城“十三五”電量預(yù)測(cè)

1.2.2 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)(Tmax)預(yù)測(cè)

最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的變化與工業(yè)用電的發(fā)展密切相關(guān)。由于“十二五”末期工業(yè)負(fù)荷變化較快，導(dǎo)致Tmax先升后降，最高達(dá)到5 085 h。

2016年，鎂制品、鋼鐵等行業(yè)企穩(wěn)向好，“十三五”初期Tmax仍將繼續(xù)提升，但隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、落后產(chǎn)能淘汰，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)將趨于穩(wěn)定，2020年，Tmax為4 700 h。具體預(yù)測(cè)結(jié)果如圖2所示。

圖2 Tmax預(yù)測(cè)結(jié)果

1.2.3 負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)自然增長+大用戶方法預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合趨勢(shì)外推、單耗法等預(yù)測(cè)加權(quán)，得到海城全社會(huì)的電量、負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。“十三五”期間，海城負(fù)荷年均增長4.46%，至2020年底達(dá)到169.79萬kW；電量年均增長4.18%，至2020年底達(dá)到79.8億kWh。

2 基于供電安全的各電壓等級(jí)協(xié)調(diào)規(guī)劃

2.1 供電模式選擇

遼寧66 kV電網(wǎng)接線方式以雙鏈和雙輻射為主。其中雙鏈分為T接與π接[7]。

66 kV電網(wǎng)典型接線模式如圖3—圖5所示。

圖3 雙鏈T接

圖4 雙鏈π接

圖5 雙輻射

3種接線的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

a.供電能力。相同供電安全條件下(滿足線路N-1校驗(yàn))，相同線徑下供電能力：雙鏈T接=雙輻射=1/2雙鏈π接，線路負(fù)載率均為50%。

b.供電可靠性。線路N-1校驗(yàn)：線路負(fù)載率在50%以內(nèi)，3種接線均能滿足“N-1”校驗(yàn)。

線路N-1-1校驗(yàn)：線路負(fù)載率在50%以內(nèi)，雙鏈π接可以滿足，其他2種模式均無法滿足“N-1-1”校驗(yàn)。

c.經(jīng)濟(jì)性。雙鏈π接與雙鏈T接，線路投資相同，T接一般采用線變組接線，因此變電站占地面積小，開關(guān)設(shè)備少，造價(jià)較低；雙鏈π接供電能力強(qiáng)，線路所帶負(fù)荷是雙鏈T接的2倍，可以節(jié)省出線通道。雙輻射接線由于線路長度短，線路投資經(jīng)濟(jì)性較高。

遼寧地區(qū)66 kV變電站主接線多采用線變組型式，因此較為適用雙鏈T接與雙輻射模式。海城地區(qū)66 kV電網(wǎng)基本滿足典型供電模式要求，以雙輻射接線為主，配合線變組的主接線能夠大大簡(jiǎn)化網(wǎng)架，變電站的占地面積相對(duì)較小，較少的開關(guān)設(shè)備也避免了因設(shè)備可靠率低導(dǎo)致的頻繁跳閘。

為了提高電網(wǎng)可靠性，滿足在220 kV電網(wǎng)全停以及線路雙回故障時(shí)不損失負(fù)荷，保障城區(qū)可靠性要求較高地區(qū)的電網(wǎng)供電安全，提出多電壓等級(jí)的協(xié)調(diào)規(guī)劃。

2.2 城區(qū)多電壓等級(jí)協(xié)調(diào)規(guī)劃

2.2.1 考慮上級(jí)供電安全的66 kV聯(lián)絡(luò)線規(guī)劃

該部分規(guī)劃主要為抵御220 kV變電站主變?nèi)r(shí)損失負(fù)荷，通過66 kV雙鏈接線及220 kV變電站的66 kV目標(biāo)，將故障變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)移至相聯(lián)絡(luò)變電站。因此聯(lián)絡(luò)線容量及220 kV變電站容量應(yīng)同時(shí)滿足式(1)要求。

(1)

式中:Tl為66 kV雙鏈線路容量;Loadl為線路正常運(yùn)行時(shí)所帶負(fù)荷；SA為220 kV變電站A的容量;LoadA為A站正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷；SB為B站容量;LoadB為B站正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷。

2.2.2 強(qiáng)-簡(jiǎn)-強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

以220 kV變電站組劃分供電區(qū)域，基于66 kV簡(jiǎn)化網(wǎng)架，構(gòu)建66 kV變電站之間10 kV強(qiáng)聯(lián)絡(luò)，保證10 kV聯(lián)絡(luò)較強(qiáng)的66 kV變電站來自不同220 kV電源，或來自于66 kV聯(lián)絡(luò)線，實(shí)現(xiàn)不同供電區(qū)域間的10 kV強(qiáng)聯(lián)絡(luò)[8]。

2.2.3 海城城區(qū)規(guī)劃結(jié)果

海城城區(qū)主要由海城變供電，其中老城區(qū)由66 kV海中變、鐵東變及代千變供電，新城區(qū)由高速、東尚和大甲供電，如果海城220 kV變電站全停，將導(dǎo)致海城城區(qū)大部分停電。

根據(jù)海城城區(qū)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果及近期的發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合各66 kV變電站10 kV聯(lián)網(wǎng)情況，對(duì)66 kV的網(wǎng)架進(jìn)行梳理。將海城城區(qū)以220 kV變電站為核心劃分為3個(gè)供電區(qū)域，各供電區(qū)域間實(shí)現(xiàn)強(qiáng)聯(lián)絡(luò)。

3 基于民生和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的電網(wǎng)布點(diǎn)規(guī)劃

3.1 考慮民生的電網(wǎng)布點(diǎn)規(guī)劃

電能質(zhì)量是影響農(nóng)村居民生活的重要指標(biāo)，特別農(nóng)網(wǎng)地區(qū)由于供電距離長、設(shè)備容量小，部分區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)“低電壓”問題，干擾日常的生產(chǎn)生活。

“低電壓”治理措施主要有以下3點(diǎn)[9]：

a.加強(qiáng)電源布點(diǎn)，縮短10 kV、380 V線路的供電半徑；

b.提升10 kV線路或配變供電能力，降低因負(fù)荷過重導(dǎo)致的高損耗；

c.提升各級(jí)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)壓能力，包括配置無功補(bǔ)償、10 kV線路配置調(diào)壓器等。

海城什司縣地區(qū)，由于負(fù)荷小，僅由10 kV什司線、王英一線供電，供電半徑達(dá)20 km以上。隨著南國梨產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及農(nóng)村地區(qū)冷庫儲(chǔ)存技術(shù)的普及，該地區(qū)“低電壓”問題逐漸凸顯。結(jié)合負(fù)荷發(fā)展，規(guī)劃上英變，徹底解決該地區(qū)的“低電壓”問題。

3.2 考慮產(chǎn)業(yè)升級(jí)的220 kV布點(diǎn)規(guī)劃

工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展往往需求高電壓等級(jí)、大容量的變電站布點(diǎn)供電。然而在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型期間，污染超標(biāo)、技術(shù)低下的產(chǎn)業(yè)對(duì)負(fù)荷發(fā)展仍有貢獻(xiàn)度，環(huán)保節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需要一定成長周期。因此在電力規(guī)劃角度，應(yīng)限制落后產(chǎn)能的發(fā)展，推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提升縣域經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

海城析木新城是重要菱鎂產(chǎn)業(yè)基地，由于以往的粗放發(fā)展導(dǎo)致該地區(qū)污染嚴(yán)重，一些企業(yè)僅為原材料加工，產(chǎn)品附加值低，礦產(chǎn)資源的利用效率較低，這一類企業(yè)以10 kV用電為主，因此在電源布局上，盡量限制66 kV電源點(diǎn)的隨意擴(kuò)建，一方面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，另一方面也避免該類型企業(yè)在行業(yè)環(huán)境限制萎縮后變電站設(shè)備的空置和浪費(fèi)。

隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，目前已逐步引進(jìn)大型的深加工企業(yè)，形成礦產(chǎn)加工及下游制品的鏈條式發(fā)展，環(huán)境友好程度高，對(duì)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有持續(xù)的推動(dòng)作用，因此這一類企業(yè)應(yīng)得到電網(wǎng)支持，結(jié)合園區(qū)的總體規(guī)劃，結(jié)合66 kV網(wǎng)架需求，規(guī)劃220 kV梨樹變布點(diǎn)，以電源布點(diǎn)引導(dǎo)大型點(diǎn)負(fù)荷更均衡分布，分?jǐn)?20 kV代家溝變負(fù)荷壓力。

4 結(jié)束語

本文主要結(jié)合海城典型地區(qū)特點(diǎn)，研究適用遼寧的“小康電”示范縣建設(shè)模式，提出負(fù)荷預(yù)測(cè)、網(wǎng)架規(guī)劃及電力設(shè)施布點(diǎn)的相關(guān)原則和方法?！靶】惦姟睂⑹窃诮ㄔO(shè)小康社會(huì)過程中重要的能源保障，下一步需要在結(jié)合線損、可靠性分析的基礎(chǔ)上，提出一整套“小康電”電網(wǎng)建設(shè)模式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，保證縣域地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)能夠助推當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高用戶的服務(wù)體驗(yàn)，推動(dòng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)均等化進(jìn)程。

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Research on Grid Construction Model in Liaoning “Well-off Electric” Demonstration Country

HAN Zhentao1，JIN Zhong2，DAI Xiaoyu1，SONG Kun1，YIN Jingjiao1

(1.State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute, Shenyang，Liaoning 110015, China; 2.State Grid Liaoning Management Training Center, Shenyang, Liaoning 110023；China)

The key area of completing the target of building moderately prosperous society in 2020 is county region. It’s necessary to carry out the “well-off electric” demonstration county construction to support the county territory economic society coordinated development and raising the level of rural power supply services equalization. Based on the requirement of the construction of a well-off society, a “well-off electric” demonstration county grid construction mode is propsed, including the load forecasting method based on the development of key industries, coordinated planning based on power supply security voltage grade, and consider the people’s livelihood and industry development of power grid location.

moderately prosperous society; “well-off electric” demonstration county; the development of key industries; coordinated planning of voltage grade

F426.61

A

1004-7913(2017)05-0059-04

韓震燾(1986)，男，碩士，工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)研究。

2017-03-01)