論電力工程設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

歐陽魏巍

【摘 ?要】在電力工程中，系統(tǒng)規(guī)劃是其中最為重要的部分，合理規(guī)劃電力系統(tǒng)能夠減少電力的投資，同時(shí)，能夠充分滿足用戶的對用電的需求，電能是當(dāng)前世界最基礎(chǔ)的能源，是人們賴以生存的重要資源之一，在電力工程設(shè)計(jì)中，電力系統(tǒng)規(guī)劃是最重要的方針，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)對電力工程的運(yùn)行情況有直接的影響。在當(dāng)前社會(huì)的不斷發(fā)展中，電力工程設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)規(guī)劃仍舊存在著問題，為解決存在的問題，應(yīng)該設(shè)計(jì)、規(guī)劃合理的電力系統(tǒng)，以此來保證電力工程投資效益，確保電能供應(yīng)質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì);電力工程設(shè)計(jì);應(yīng)用

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的逐漸完善，電力工程設(shè)計(jì)工作的重要性日漸凸顯。良好的電力工程設(shè)計(jì)能夠有效的提升工程質(zhì)量，保障電力工程能夠?qū)崿F(xiàn)整體安全性。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，將電力工程設(shè)計(jì)的效率大幅度提升，是比較典型的電力工程設(shè)計(jì)手段。目前，在電網(wǎng)電壓不斷升高以及電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、電源裝機(jī)總?cè)萘恐饾u增加的基礎(chǔ)上。我國電力系統(tǒng)逐漸進(jìn)入到了全新的發(fā)展階段，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要一定的原則，對于中小規(guī)模的電力設(shè)計(jì)單位而言，如何促進(jìn)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作能夠順利的開展，是擺在電力系統(tǒng)面前的新問題。

一、概述

所謂電力系統(tǒng)規(guī)劃是集發(fā)電、輸電、用電等環(huán)節(jié)組成的電力系統(tǒng)，電能就是通過電力系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)之間的轉(zhuǎn)換形成的，電力系統(tǒng)能夠?qū)⒆匀唤缰械哪茉崔D(zhuǎn)換成電能，由此可見，電力系統(tǒng)的重要性。我國的國民經(jīng)濟(jì)在很大程度上受電力系統(tǒng)的影響，它不僅是我國眾多能源系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)，還決定著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。電力系統(tǒng)受著多方面的影響，主要有一次性的能源以及電力技術(shù)設(shè)備，實(shí)際上，電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是為了促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，主要是對具體的地區(qū)進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)模和情況，對電力電量的平衡進(jìn)行分析，了解當(dāng)?shù)氐碾娏κ褂们闆r，并且做出合理的評(píng)估，對地區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)做出分析，對電力設(shè)備的情況進(jìn)行檢測，在了解相關(guān)數(shù)據(jù)之后，合理的對所需要的電力做出規(guī)劃，要在各項(xiàng)指標(biāo)都滿足的情況下降低規(guī)劃電力系統(tǒng)的費(fèi)用。在對電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要做的是對電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，通過預(yù)測電力負(fù)荷，了解電力的增長情況和分布情況，由此可見，電力負(fù)荷數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)規(guī)劃中發(fā)揮著不可替代的作用。

二、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中包含很多內(nèi)容，在對于電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用到電力工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用研究之前，需要分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。一般情況下，在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，主要包含以下內(nèi)容：

1、中短期預(yù)測。在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃環(huán)節(jié)中，對于電力系統(tǒng)中的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測能夠有效的系統(tǒng)規(guī)劃的準(zhǔn)確性。實(shí)際的規(guī)劃中，中短期的電力負(fù)荷預(yù)測更加的重要。中短期的的負(fù)荷預(yù)測主要包含了10 年以上的負(fù)荷預(yù)測。圍繞著國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行與發(fā)展，并且總結(jié)社會(huì)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測出中短期近區(qū)最大的負(fù)荷。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)已經(jīng)修建好以及在建的項(xiàng)目情況，對負(fù)荷的特性進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)，找到其對于電網(wǎng)的消極影響因素，避免電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。電力系統(tǒng)規(guī)劃中，負(fù)荷的預(yù)測方式有很多種，一方面包含序列預(yù)測法，另一方面也包含了模糊理論等新概念方法，主要作用于樞紐變電站、輸送大量潮流電路等。

2、電源的出力情況規(guī)劃。在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，對于電源的出力情況進(jìn)行分析是比較核心的內(nèi)容，在對電源的出力情況分析之后，能夠在單項(xiàng)的電力工程設(shè)計(jì)中提供比較中的數(shù)據(jù)依據(jù)。在電力系統(tǒng)中，電源主要分為兩種情況，分別為統(tǒng)調(diào)電源和地方電源。其中前者能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行統(tǒng)一化調(diào)度，而后者中也包含了小型的水電站，以及相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組。當(dāng)不同的電源其處所的水文期出力不同，因此，在電力系統(tǒng)規(guī)劃中需要對電源的出力情況進(jìn)行比價(jià)詳細(xì)的分析與統(tǒng)計(jì)。

3、電力系統(tǒng)中的電氣計(jì)算。在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作之中電氣計(jì)算工作也是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，其主要包括對電力短路電流的計(jì)算、潮流計(jì)算、電網(wǎng)感應(yīng)負(fù)荷無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算以及對電力系統(tǒng)故障問題的模擬分析等。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中，潮流計(jì)算是非常基本的一個(gè)計(jì)算行駛，其主要是為了確保接入系統(tǒng)系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性;穩(wěn)定計(jì)算通常是建立于潮流計(jì)算的基礎(chǔ)之上，對系統(tǒng)穩(wěn)定狀況開展模擬計(jì)算，從而對電力系統(tǒng)開展相應(yīng)的故障分析，主要包括對頻率穩(wěn)定、電力穩(wěn)定和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定等的相關(guān)計(jì)算，進(jìn)而切實(shí)有效的提出確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案與措施。電力短路電流計(jì)算工作主要是根據(jù)特定的供電網(wǎng)之中由于短路問題而發(fā)生的異常電流值開展的計(jì)算工作;開展無功補(bǔ)償計(jì)算工作主要是為了有效降低由于無功功率的額傳輸對電力網(wǎng)絡(luò)元件所導(dǎo)致的電能損耗問題等。

4、方案對比選擇。一般來說，在開展電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的時(shí)候常常會(huì)提出一些不同的工程方案，在具體應(yīng)用工程方案的時(shí)候應(yīng)該具體結(jié)合電氣計(jì)算結(jié)果對各種接入系統(tǒng)方案進(jìn)行相應(yīng)的比較，根據(jù)實(shí)用性、可靠性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性的原則，對各種因素可能會(huì)帶來的電力系統(tǒng)運(yùn)行問題予以仔細(xì)的分析，并且對其開展相應(yīng)的探討，從而選擇出最佳的工程設(shè)計(jì)方案，切實(shí)保證工程的效率水平等。

三、電力工程設(shè)計(jì)中電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的應(yīng)用

1、電源工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)。電源規(guī)劃在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中有著重要的作用，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮，掌握并了解周邊的電源規(guī)劃及電源處理情況。一般電力電源包括地方電源和統(tǒng)調(diào)電源兩種。地方電源指的是水電站、企業(yè)單位和事業(yè)單位中的私有發(fā)電機(jī);統(tǒng)調(diào)電源指的是電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃中統(tǒng)一的發(fā)電廠。不同水文期的電源出力情況也是不同的，在創(chuàng)建電源機(jī)組過程中，要全面統(tǒng)計(jì)分析電源運(yùn)行中的處理情況，對電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有重要作用。

2、提高電力系統(tǒng)的專業(yè)性。通過對電氣系統(tǒng)進(jìn)行可靠的計(jì)算以及科學(xué)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合的進(jìn)行比較來選擇出優(yōu)秀的系統(tǒng)方案，把電氣系統(tǒng)工程投資時(shí)間與電氣項(xiàng)目工程建筑規(guī)模確定下來，這樣做可以為電氣工程項(xiàng)目和電氣工程中其他部門相關(guān)設(shè)計(jì)來提供更加有效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，能夠使得電力行業(yè)發(fā)展的更加好。

3、電氣的計(jì)算

（1）穩(wěn)定計(jì)算。穩(wěn)定計(jì)算簡單的說，就是能夠最終達(dá)到穩(wěn)定發(fā)展的水平，其主要的內(nèi)容是對電力系統(tǒng)的各種事故進(jìn)行模擬計(jì)算分析，使其達(dá)到穩(wěn)定水平。我們在進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算的過程中，一定要做好穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)工作，只有這樣穩(wěn)定計(jì)算才可以得到更好的發(fā)展，在單個(gè)的電力工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)里面，經(jīng)常用到的計(jì)算有：電力電壓穩(wěn)定計(jì)算，頻率穩(wěn)定計(jì)算，電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算等等多種計(jì)算。我們進(jìn)行各種穩(wěn)定計(jì)算，進(jìn)而保證電力工程設(shè)計(jì)能夠更好的進(jìn)行下去。

（2）無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算。電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用能夠更好的為電力系統(tǒng)中的感應(yīng)負(fù)荷進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，可以降低每個(gè)元素在網(wǎng)絡(luò)元件上因?yàn)閭鬏敓o功功率的過程中所造成的電能消耗。在實(shí)際的電力系統(tǒng)工程中，一般是用無功補(bǔ)償來維持平衡的。工作中涉及到無功補(bǔ)償裝置的分組容量與總?cè)萘康臅r(shí)候，需要對單組低壓電容器進(jìn)行投切時(shí)，對電壓波動(dòng)進(jìn)行校核，并且進(jìn)行近區(qū)無功平衡的分析，與調(diào)相調(diào)壓計(jì)算。

（3）潮流計(jì)算。在電力系統(tǒng)中，潮流計(jì)算主要說的是在電力工程的網(wǎng)絡(luò)上對電壓與功率的分布來進(jìn)行計(jì)算，潮流計(jì)算可以更加準(zhǔn)確的確定電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式。還要分析電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，并且檢查電力系統(tǒng)中每個(gè)元件能不能達(dá)到基本運(yùn)行的要求。并且我們也要想到電力系統(tǒng)中的蓄電保護(hù)，電力系統(tǒng)工程的穩(wěn)定計(jì)算提供了基本初值與數(shù)據(jù)信息的依據(jù)。

（4）短路電流的計(jì)算。短路電流計(jì)算其主要目的就是要達(dá)到可以檢測出電力系統(tǒng)中所存在的電路故障，也就是電力系統(tǒng)短路引起的故障，計(jì)算電力系統(tǒng)中因?yàn)槎搪饭收蠈﹄姎庠斐傻牟欢ㄐ杂绊懙碾娏髦?，?jīng)過短路電流的計(jì)算，充分為電力工程的選材奠定了基礎(chǔ)，可以更加準(zhǔn)確的選擇那些適合的電力器材。電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)確定好的情況下，還可以依據(jù)短路電流的計(jì)算來驗(yàn)校電力系統(tǒng)的設(shè)備，以便更加準(zhǔn)確的選擇電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備。

4、電力負(fù)荷的預(yù)測分析。電力負(fù)荷預(yù)測在電力系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)過程和階段中都有著重大的意義，電力負(fù)荷預(yù)測主要分為3種，目前，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中針對的主要是近期和中期的負(fù)荷預(yù)測。目前，我國社會(huì)的發(fā)展趨勢影響著電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測，因此，在進(jìn)行預(yù)測時(shí)要以社會(huì)的發(fā)展趨勢為基礎(chǔ)。對之前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，能夠全面了解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對負(fù)荷預(yù)測的影響，并以此對區(qū)域中的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。規(guī)劃建成以及正在建設(shè)的項(xiàng)目，并研究其負(fù)荷特性，分析它們對電力網(wǎng)絡(luò)的影響，針對性地制定解決計(jì)劃降低影響率。在進(jìn)行周邊區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測工作中會(huì)使用到多種方式，目前，我國主要的使用方式主要有以下：經(jīng)濟(jì)模型預(yù)測;時(shí)間序列預(yù)測;年平均增長率預(yù)測;電力消費(fèi)彈性系數(shù)預(yù)測;人均用電量增長預(yù)測[3]。在大型電力工程及重要變電站和輸電線路中，要使用不同的預(yù)測方式提高符合預(yù)測的精準(zhǔn)度，并且要結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及負(fù)荷的增長及發(fā)展趨勢，提高負(fù)荷預(yù)測水平。

5、平衡電力電量。在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，平衡電力電量也是不可或缺的因素，平衡電力電量在電力系統(tǒng)中起到了非常重要的約束作用。我們依據(jù)電源出力的分析與電力負(fù)荷的預(yù)測，來對電力系統(tǒng)中電力項(xiàng)目所在區(qū)域的電量平衡來進(jìn)行計(jì)算，還要根據(jù)平衡計(jì)算的結(jié)果來進(jìn)行詳細(xì)的分析探討，進(jìn)而確定電力系統(tǒng)工程的布局與規(guī)模。

四、電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要注意事項(xiàng)

1、規(guī)劃設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段。電力系統(tǒng)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)前，一定要做好充分的準(zhǔn)備，對那些可以影響到電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的因素，都要進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。要熟悉電網(wǎng)區(qū)域的基本情況與特征，對電力系統(tǒng)使用狀況以及相關(guān)資料進(jìn)行收集整理與分析探討，還要對現(xiàn)有的統(tǒng)調(diào)電源線路與變電站有關(guān)的資料進(jìn)行收集整理，并且把收集好的數(shù)據(jù)信息輸入到數(shù)據(jù)庫中去，當(dāng)作電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)資料信息。

2、規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的開展。規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作人員一定要密切關(guān)注電力工程系統(tǒng)的變化狀況，如果數(shù)據(jù)信息發(fā)生變化的話，一定要及時(shí)的對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新，要多研究與收集每個(gè)區(qū)域內(nèi)電力負(fù)荷的使用狀況與特點(diǎn)。這樣才可以更好的了解與掌握電力電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)變電站，大型的電廠與電力線路的地理位置與數(shù)據(jù)資料，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備工作。

總之，在電力工程設(shè)計(jì)過程之中有效的應(yīng)用電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)對于切實(shí)保證電力工程的質(zhì)量水平，確保工程的安全性以及經(jīng)濟(jì)性等方面具有十分重要的作用，因此一定要予以足夠的重視。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)使電力系統(tǒng)朝著高電壓等級(jí)、大容量、較遠(yuǎn)輸送距離的方向可持續(xù)發(fā)展，能夠有效縮短我國電力系統(tǒng)的發(fā)展周期，促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，使我國電網(wǎng)建設(shè)具有安全性、高效性、智能型，節(jié)約我國能源，滿足社會(huì)的發(fā)展需求及人民用電需求。

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（作者單位：江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司）