模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計方法

許春林

摘要：本文根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗，對電網(wǎng)規(guī)劃設計的一些方法進行看探討，并提出相關見解，僅供同行參考。

關鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；方法；供電區(qū)域

中圖分類號： U665.12 文獻標識碼： A

1 供電模式

目前應用較多的電網(wǎng)建設模式為典型設計模式和通用設計模式。典型設計方案主要包括初步設計階段的變電站典型設計方案、配電站典型設計方案、線路典型設計方案等。通用設計方案則主要包括變電站、配電站、線路等組成模塊的施工設計方案。

近年來提出并得到推廣應用的供電模式是規(guī)劃設計階段的典型設計模式。本文供電模式為界定了電網(wǎng)結構、供電單元和電網(wǎng)裝備等供電系統(tǒng)主要組成要素的電網(wǎng)規(guī)劃設計方案，深度介于電網(wǎng)規(guī)劃與初步設計之間，屬于典型設計范疇供電模式以電網(wǎng)規(guī)劃理論、規(guī)程規(guī)范為支撐，在電壓等級匹配、供電半徑優(yōu)化、電網(wǎng)布局優(yōu)化等基礎上，對電網(wǎng)結構、供電單元和電網(wǎng)裝備等供電系統(tǒng)主要組成要素進行優(yōu)化配置。圖 1 為供電模式制定方法，圖 2 為供電模式要素。

供電模式將典型設計拓展到了電網(wǎng)規(guī)劃設計領域。目前施工設計階段和初步設計階段的典型設計方案服務于供電單元的標準化建設，供電模式則從電網(wǎng)建設的源頭入手，服務于全供電系統(tǒng)的標準化建設。

2 區(qū)域供電

區(qū)域供電中的“區(qū)域”是指需要規(guī)劃或建設的供電區(qū)，供電分區(qū)及一個或多個用戶占用的區(qū)塊、子區(qū)域。在應用供電模式編制某地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃方案時，需要以該地區(qū)用電需求為出發(fā)點。區(qū)域供電充分考慮各區(qū)域供電需求的差異化，以供電區(qū)域需求為核心制定區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案，在各子區(qū)域規(guī)劃的基礎上形成全規(guī)劃區(qū)的規(guī)劃方案。

區(qū)域供電思想可概括為：按照區(qū)塊功能、地理環(huán)境、行政區(qū)劃等條件將供電區(qū)劃分為不同層次、相互關聯(lián)而又相互獨立的供電區(qū)域；根據(jù)各供電區(qū)域的實際情況，綜合考慮負荷、經(jīng)濟、資源、環(huán)境、技術等多方面因素，分情況采用合理的電壓等級、電網(wǎng)結構、設備型式、生產(chǎn)管理及用電服務技術手段；考慮供電區(qū)域特別是相鄰、相嵌套區(qū)域的供電系統(tǒng)的相互影響及制約因素，采用由下至上的規(guī)劃設計順序(即先規(guī)劃較低電壓等級電網(wǎng)再規(guī)劃較高電壓等級電網(wǎng))制定各供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃方案，最后通過優(yōu)化組合制定全供電區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案。

電網(wǎng)規(guī)劃設計具有以下特點：

1）電網(wǎng)之間相互影響又相互獨立。

2）各供電區(qū)域/用戶的供電系統(tǒng)之間相互影響又相互獨立。

3）各級變電所/配電站的分布由用戶/供電區(qū)域或下級電網(wǎng)決定。

4）電網(wǎng)接線/結構由上級電網(wǎng)及本級變電所的分布情況決定。以上特點表明在規(guī)劃某電壓等級或區(qū)域/用戶電網(wǎng)時可相對獨立地規(guī)劃另一電壓等級或區(qū)域/用戶電網(wǎng)，同時也表明完全可以由下往上制定電網(wǎng)規(guī)劃方案，而電網(wǎng)接線特別是高壓電網(wǎng)接線需要考慮上、下級電網(wǎng)布局，即在規(guī)劃中需要考慮上、下級電網(wǎng)的相互影響。

電網(wǎng)規(guī)劃設計特點表明從用戶/區(qū)域出發(fā)采取由下至上的順序進行規(guī)劃具有理論及技術的可行性，電網(wǎng)規(guī)劃設計實踐也證明了基于區(qū)域供電的電網(wǎng)規(guī)劃設計方法符合電網(wǎng)發(fā)展規(guī)律，切實可行并且易于實施。

按照區(qū)域供電思想，全供電區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定包含縱向組合和橫向優(yōu)化 2 個過程?？v向規(guī)劃是從用戶到供電區(qū)域，然后再到全供電區(qū)的過程，或者說從低壓到中壓，再到高壓的過程，為組合過程；橫向規(guī)劃是對供電區(qū)域某電壓等級規(guī)劃方案的制定過程，如制定變電站分布、變電站規(guī)模及高壓電網(wǎng)結構方案等，為優(yōu)化過程。

圖3 為基于區(qū)域供電思想進行電網(wǎng)規(guī)劃設計的流程。區(qū)域供電思想可為模式化電網(wǎng)規(guī)劃提供理論支持。

3 模式化的電網(wǎng)規(guī)劃設計

3.1 可行性分析

模式化的電網(wǎng)規(guī)劃設計方法基于區(qū)域供電思想，從區(qū)域供電需求出發(fā)，選擇相適應的供電模式制定電網(wǎng)規(guī)劃方案。該方法采用由下至上的規(guī)劃設計順序，制定各供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃方案，進而優(yōu)化組合確定全供電區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案。按照經(jīng)濟水平、負荷性質、區(qū)域功能等對供電區(qū)域(含供電分區(qū)、子區(qū)域)進行劃分，并可提煉出具有代表性的典型供電區(qū)域，實際供電區(qū)域可以分解為 1 個或多個典型供電區(qū)域。同類型供電區(qū)由于負荷特性、供電需求等各方面與某典型供電區(qū)域相同或相近，可直接采用該典型供電區(qū)域的供電模式。因而，采用區(qū)域供電思想進行電網(wǎng)規(guī)劃時，各區(qū)域可采用相應的供電模式同時進行規(guī)劃。

3.2 供電區(qū)域劃分與分類

不同供電區(qū)域有不同的供電需求，不同的供電需求對供電模式有不同的要求。應用模式化規(guī)劃方法編制規(guī)劃方案時，需要對供電區(qū)域進行劃分和分類，區(qū)域劃分時應考慮與可采用的供電模式適用條件的一致性，以便進行供電模式選擇。具體劃分及分類方法如下。

供電區(qū)域劃分。

供電區(qū)域可以按行政區(qū)劃、區(qū)域功能或地理方位等標準進行劃分：

①以行政區(qū)劃為標準進行供電區(qū)域劃分。

從全國范圍看，供電區(qū)域可以省、市、縣為標準進行劃分，在同一個縣以行政區(qū)劃為標準可將供電區(qū)域劃分為縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村 3 個層次的供電區(qū)域。

②以區(qū)域功能為標準進行供電區(qū)域劃分。

區(qū)域功能主要有居住、工業(yè)、公共設施(包括行政辦公、商業(yè)、體育、醫(yī)療、教育科研、文化娛樂及其他公共設施)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)副業(yè)加工、道路廣場、公園綠地等。以區(qū)塊功能為劃分標準，可將供電區(qū)域劃分為居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、行政辦公區(qū)、商業(yè)區(qū)、商住混合區(qū)、醫(yī)療用地、教育科研區(qū)、文化娛樂區(qū)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)、農(nóng)副業(yè)加工區(qū)、道路廣場、公園綠地等。

③以地理方位為標準進行供電區(qū)域劃分。

依據(jù)地理位置的獨立性、特殊性等條件，可將供電區(qū)域劃分為縣城、城郊、開發(fā)區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)、鄉(xiāng)村、自然村等。

3.3 供電模式制定

選擇若干個具有代表性的供電區(qū)域，制定出該類供電區(qū)域的規(guī)劃設計方案，并作為同類型供電區(qū)域的供電模式。

供電模式的制定主要考慮 3 個方面：

1）適用條件和范圍。該方面主要考慮供電模式適用的經(jīng)濟水平、負荷水平、負荷性質、地理環(huán)境等。

2）典型供電區(qū)域的電壓等級。根據(jù)供電區(qū)域負荷水平，按需要的最高電壓等級對區(qū)域進行分類，并制定該區(qū)域最高電壓等級電網(wǎng)的規(guī)劃方案，該規(guī)劃方案即為此類區(qū)域的典型供電模式。

3）供電模式的深度。電網(wǎng)規(guī)劃方案可包括電網(wǎng)布局/結構、接線方式、供電單元以及裝備等各方面，也可只包括其中一個或幾個方面，可根據(jù)實際需要確定，較簡單的供電模式可以只包括電網(wǎng)接線方式。為提高供電模式對具體規(guī)劃方案的指導性，供電模式的深度宜適當向初步設計深度靠攏。

3.4 典型供電模式的選擇

根據(jù)劃分后的各供電區(qū)域的相關指標(如經(jīng)濟水平、負荷水平、負荷性質、需要的電壓等級等)選擇相適應的供電模式。供電模式選擇時，需要考慮以下幾個方面：

1）電壓等級。根據(jù)區(qū)域負荷水平確定該區(qū)域需要的電壓等級，并在相應電壓等級的供電模式中選取該區(qū)域供電模式。如某工業(yè)園區(qū)需要的最高電壓等級為 110kV，如果只需制定 110kV 電壓等級電網(wǎng)規(guī)劃方案，則直接在 110kV 供電模式中選??；如果需要制定 110、10 kV 電壓等級的電網(wǎng)規(guī)劃方案，則需要對供電區(qū)域進行劃分，并選擇合適的 110、10kV 電壓等級供電模式。

2）對供電可靠性、環(huán)境等方面的要求。原則上供電模式選擇時需要參考同類型區(qū)域的供電模式，但由于實際情況的復雜性，可以根據(jù)供電可靠性、環(huán)境等選擇與之相適應的供電模式。

3）深度和適用性。

3.5 模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計步驟

模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計步驟具體內容如下。

1）按照常規(guī)電網(wǎng)規(guī)劃設計方法收集、整理資料，然后將規(guī)劃區(qū)按行政區(qū)劃、區(qū)塊功能、地理環(huán)境等條件將其劃分為不同層次、相互關聯(lián)而又具有獨立性的供電區(qū)域，并進行負荷預測。

2）選擇與各供電區(qū)域相對應的供電模式。

3）將選定的供電模式與各供電區(qū)域實際情況相結合，制定各電壓等級電網(wǎng)的具體規(guī)劃方案。

4）將各供電區(qū)域規(guī)劃方案進行組合優(yōu)化，制定規(guī)劃區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案，并對各供電區(qū)域的規(guī)劃方案進行調整，調整方法如下：①先將某中壓供電區(qū)域包括的各低壓供電區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案進行組合，并確定配電變壓器的分布情況。若只需制定低壓電網(wǎng)規(guī)劃方案，則不需進行以下各步驟。

②根據(jù)配電變壓器的分布情況，對該中壓供電區(qū)的中壓電網(wǎng)規(guī)劃方案進行優(yōu)化，并對各低壓供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃方案進行調整。

③重復①、②，制定所有中壓供電區(qū)域的中、低壓電網(wǎng)規(guī)劃方案。若只需制定中、低壓電網(wǎng)規(guī)劃方案，則不需進行以下各步驟。

④將某高壓供電區(qū)域的各中壓供電區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案進行組合，并對上級變電站布點、供電范圍及主變容量等進行優(yōu)化。

⑤重復④，制定所有高壓供電區(qū)域的變電站規(guī)劃方案，并對各中壓供電區(qū)域的中壓電網(wǎng)規(guī)劃方案進行調整。

⑥依據(jù)高壓變電站規(guī)劃方案，提出高壓電網(wǎng)的上級電網(wǎng)規(guī)劃建議，并制定高壓電網(wǎng)接線方案。

⑦形成包括不同電壓等級涉及電網(wǎng)布局、供電單元和電網(wǎng)裝備各要素的電網(wǎng)規(guī)劃方案。

圖 4 為模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計流程。

3.6 模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計方法的特點

模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計方法與傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃設計方法既一脈相承，又具有自身特點：

1）模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計方法根據(jù)區(qū)域、用戶實際情況選擇合適的供電模式形成電網(wǎng)規(guī)劃方案，是一種由下至上或電壓等級由低到高的電網(wǎng)規(guī)劃設計方法。

2）模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計方法采用縱向組合、橫向優(yōu)化的方法實現(xiàn)全地區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案編制，符合電網(wǎng)建設的規(guī)律。

3）對相同、相近的供電區(qū)域采用相同的供電模式，符合電網(wǎng)規(guī)劃的精細化管理、集約化發(fā)展的要求，可以促進電網(wǎng)標準化建設。

4）可提高電網(wǎng)規(guī)劃設計效率和規(guī)劃質量，并可拓展現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃邊界。

4 結論

1）基于區(qū)域供電思想的電網(wǎng)規(guī)劃設計方法，采用由下至上的規(guī)劃順序，從供電區(qū)域出發(fā)制定區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案，依據(jù)供電區(qū)域的供電需求、特性選擇同類典型供電區(qū)域的供電模式，在各供電分區(qū)規(guī)劃的基礎上形成全規(guī)劃區(qū)的規(guī)劃方案。

2）區(qū)域供電思想及模式化電網(wǎng)規(guī)劃方法具有理論及技術的可行性，符合電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)律，且易于實現(xiàn)。

3）作為典型供電區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案的供電模式，具有可復制性、移植性，可以應用到相同類型、相似供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃設計中。

4）模式化電網(wǎng)規(guī)劃方法有助于電網(wǎng)標準化建設，能夠滿足電網(wǎng)規(guī)劃的精細化管理、集約管理和“大規(guī)劃”的要求，同時也是一種集規(guī)劃、設計于一體并拓展了現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃邊界的優(yōu)化規(guī)劃方法。

5）模式化電網(wǎng)規(guī)劃設計方法主要適用于配電網(wǎng)規(guī)劃設計。

參考文獻

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