電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)分析

李奕恒

南京工程學(xué)院，江蘇南京，210000

0 引言

在現(xiàn)代城市建設(shè)中，電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的對(duì)象，其范圍很廣，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響很大。根據(jù)開(kāi)發(fā)需要，項(xiàng)目必須精確投入生產(chǎn)，形成符合市場(chǎng)發(fā)展規(guī)律、標(biāo)準(zhǔn)良好、前景廣闊的電力系統(tǒng)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)的初期，要形成優(yōu)秀的規(guī)劃方案，確保未來(lái)設(shè)計(jì)的完整性和可復(fù)制性[1]。大規(guī)模規(guī)劃設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)，以大區(qū)域能源協(xié)調(diào)作為系統(tǒng)規(guī)劃的依據(jù)，全面挖掘市場(chǎng)需求，根據(jù)電力、供電網(wǎng)絡(luò)狀況提出有效的建設(shè)思路、負(fù)荷等條件，要切實(shí)統(tǒng)一規(guī)劃，形成復(fù)雜機(jī)制，保障電網(wǎng)穩(wěn)定，積極化解區(qū)域能源供應(yīng)矛盾，為城市發(fā)展良性循環(huán)創(chuàng)造積極條件。電力系統(tǒng)的前期規(guī)劃已經(jīng)不能滿足能源配給的要求，在市場(chǎng)條件下，高層規(guī)劃項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求確定，在輸配電分離的基礎(chǔ)上，進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研分析，根據(jù)地區(qū)發(fā)展，綜合配套供電、輸電設(shè)施，分配社會(huì)電源，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，營(yíng)造電力安全運(yùn)行環(huán)境。

1 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃的注意事項(xiàng)

電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃與我國(guó)的發(fā)展前景密切相關(guān)。隨著近年來(lái)我國(guó)電網(wǎng)覆蓋面積不斷擴(kuò)大，為滿足人民群眾用電需求，相關(guān)電力企業(yè)需要及時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行更新完善。為保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行，首先必須要有良好的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于電力系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，必須確保在設(shè)計(jì)之前有效完成電路網(wǎng)絡(luò)各個(gè)階段的運(yùn)作。設(shè)計(jì)人員必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)文件進(jìn)行完整的檢查和分析[2]。為了使相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)更加完整，必須在符合電廠運(yùn)行條件以及原始路線的基礎(chǔ)上，將有序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更合理的格式。對(duì)此，需要補(bǔ)充的是，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視最近發(fā)布的項(xiàng)目報(bào)告，以掌握電路動(dòng)態(tài)和方向，從而可以將新數(shù)據(jù)添加到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)及時(shí)優(yōu)化。

2 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重點(diǎn)

電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作包含很多內(nèi)容，應(yīng)將電源規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行測(cè)算，甚至全面研究園區(qū)配電狀況、電源運(yùn)行狀況。在此期間，需要開(kāi)展以下工作，以達(dá)到提高電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)效率的目標(biāo)。①認(rèn)真調(diào)研、綜合分析建設(shè)區(qū)供電狀況，主要考慮本區(qū)供電系統(tǒng)，發(fā)揮為各類企業(yè)、個(gè)人發(fā)電的作用。②充分了解區(qū)域內(nèi)的總體電力狀況，然后在區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃中對(duì)各類發(fā)電機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和管理。在此期間，主要是結(jié)合具體運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，第一時(shí)間提出合適的故障排除策略，進(jìn)而全面保障電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的順利完成。③對(duì)電力系統(tǒng)各部分供電運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，確保整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行，為人們提供安全穩(wěn)定的生活能源生產(chǎn)。在電氣系統(tǒng)正式設(shè)計(jì)之前對(duì)安裝電氣設(shè)備的區(qū)域的電氣負(fù)荷情況進(jìn)行分析研究，進(jìn)而推動(dòng)實(shí)際實(shí)施預(yù)測(cè)電力負(fù)荷和分析特性的工作。在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)期間，對(duì)該地區(qū)的能源系統(tǒng)進(jìn)行10年的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是很重要的。在此基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)規(guī)劃人員和設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的具體狀況進(jìn)行調(diào)查分析，不僅能提高預(yù)測(cè)短期和中期重用電負(fù)荷的準(zhǔn)確性，而且也完全滿足特定的電氣要求。在通常情況下，多采用幾種預(yù)測(cè)方法，特別是在電力行業(yè)中一些非常重要的對(duì)象的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)中，如交通量大的電力線路、容量較大的機(jī)組等[3]。

在對(duì)平衡點(diǎn)受力的實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，需要根據(jù)物體的電荷進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，額外確定每年電力系統(tǒng)負(fù)荷的最大值。還需要仔細(xì)分析整個(gè)電源的輸出狀態(tài)。之后，確定具體的電費(fèi)。在將這項(xiàng)工作連接到最后階段后，還應(yīng)密切關(guān)注具體的電力，選擇能適應(yīng)電力系統(tǒng)的電力設(shè)備[4]。在為電力系統(tǒng)提供接入這項(xiàng)工作的實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，為提高電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率，必須進(jìn)行以下兩項(xiàng)工作。一是嚴(yán)格按照老電網(wǎng)、用電負(fù)荷等諸多因素，針對(duì)不同電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，制定有針對(duì)性、科學(xué)依據(jù)的方案，甚至仔細(xì)比較多個(gè)方案。其次，在這項(xiàng)并網(wǎng)工作的實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，系統(tǒng)地規(guī)劃和設(shè)計(jì)整個(gè)接入工作，甚至綜合考慮電網(wǎng)技術(shù)、節(jié)能、降耗等諸多要求，是非常關(guān)鍵的。以此來(lái)保障用電便利，全面提高資源綜合利用率。

3 電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.1 新能源的接入對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響及應(yīng)對(duì)措施

隨著新能源的發(fā)展以及科技進(jìn)步，新能源在電力行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越多。同時(shí)，新能源對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃影響巨大。其主要表現(xiàn)在電能質(zhì)量、電網(wǎng)調(diào)度和輸電方式上。電能質(zhì)量主要表現(xiàn)在新建電廠的應(yīng)用中，在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)中不斷存在諧波和直流分量，如果在新能源接入電力系統(tǒng)的過(guò)程中，諧波和直流分量的影響不及時(shí)控制，會(huì)對(duì)電源電壓造成一定的影響。電能質(zhì)量得不到保證，電氣系統(tǒng)繼電器保護(hù)裝置不能正常工作，電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性大大降低。新能源在發(fā)電過(guò)程中，諸如外部環(huán)境等因素的影響導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度具有一定的復(fù)雜性。在輸電方面，主要表現(xiàn)在電網(wǎng)規(guī)劃需要重視遠(yuǎn)距離輸電的技術(shù)和安全，對(duì)設(shè)備要求的增加，以及更復(fù)雜的程序。在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，我們需要通過(guò)控制先進(jìn)輸電技術(shù)的穩(wěn)定性，進(jìn)一步優(yōu)化變電環(huán)節(jié)、通電等不同環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)，從而攻克新能源發(fā)展的瓶頸[5]。

3.2 對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)中干擾因素的消除方法

現(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，對(duì)電力負(fù)荷增長(zhǎng)情況的統(tǒng)計(jì)是非常困難的，缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和完美的電力統(tǒng)計(jì)，使得準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)變得艱難。特別是在不同的地區(qū)，這種用電需求的差異很普遍，電力供應(yīng)也需要適時(shí)調(diào)整。同時(shí)，對(duì)于一些突發(fā)事件和氣候因素的影響，總體規(guī)劃設(shè)計(jì)也存在較為嚴(yán)重的問(wèn)題。為了及時(shí)應(yīng)對(duì)上述變動(dòng)，在規(guī)劃電力系統(tǒng)之前，設(shè)計(jì)人員首先要收集一個(gè)大用戶近期的負(fù)荷報(bào)告，以及該地區(qū)累計(jì)用電量和負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，以及作為城市建設(shè)和各行業(yè)發(fā)展的信息，綜合研究國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的各種相關(guān)因素與用電需求的關(guān)系，只有充分了解相關(guān)數(shù)據(jù)，才能使本地區(qū)的電力長(zhǎng)期發(fā)展得到保證。不同地區(qū)不同發(fā)展階段的電網(wǎng)，需要制定相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略。并且設(shè)計(jì)人員必須具備突發(fā)事件預(yù)判能力，及時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)突發(fā)問(wèn)題并有效解決，與社會(huì)發(fā)展保持同步，更好地適應(yīng)社會(huì)大方向。

3.3 配電網(wǎng)規(guī)劃思路

電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大，零售分銷(xiāo)公司的競(jìng)爭(zhēng)也在加劇。供電公司的經(jīng)營(yíng)效益主要來(lái)源于電價(jià)差異，其根本利益決定了配電網(wǎng)建設(shè)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，應(yīng)轉(zhuǎn)變配電網(wǎng)規(guī)劃思路，創(chuàng)新發(fā)展，配電網(wǎng)規(guī)劃要對(duì)原模式進(jìn)行調(diào)整?？煽啃猿杀九c開(kāi)發(fā)成本有關(guān)，開(kāi)發(fā)成本是電力公司為保證配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行而投入的建設(shè)和運(yùn)維成本?？煽啃允找媾c需求側(cè)管理相關(guān)，等同于消費(fèi)者的用電成本，也就是說(shuō)，只要可靠性滿足一定的要求，用戶就可以從給定的配電網(wǎng)絡(luò)中受益。電力公司的投資收益需要使用可靠性成本理論進(jìn)行評(píng)估，這是基于可靠性模型對(duì)分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。需要分析消費(fèi)者缺電的情況，在目標(biāo)函數(shù)中應(yīng)用可靠性模型，總結(jié)可靠性的收益和成本，在設(shè)計(jì)、規(guī)劃和運(yùn)行中使用。在規(guī)劃配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，公用事業(yè)公司必須繼續(xù)提供準(zhǔn)確的市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)，作為建設(shè)規(guī)劃的基礎(chǔ)。在實(shí)施過(guò)程中，電力公司部分預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求往往與實(shí)際需求有較大偏差，迫切需要對(duì)現(xiàn)有預(yù)測(cè)模型進(jìn)行優(yōu)化，保證相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可采用混合需求進(jìn)行預(yù)測(cè)工作。此外，公用事業(yè)公司應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，以確保其在市場(chǎng)預(yù)測(cè)工作中的適用性。針對(duì)不能依賴統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)果，采用抽樣方法，分配一些適應(yīng)預(yù)測(cè)動(dòng)作的空間，并逐漸提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。電力公司應(yīng)充分意識(shí)到分布式電源在其配電規(guī)劃過(guò)程中的重要性。電網(wǎng)的管理直接關(guān)系到電力的分配，與電網(wǎng)有重大聯(lián)系，配電網(wǎng)的運(yùn)行、設(shè)計(jì)、控制等工作都應(yīng)考慮到相關(guān)后果，如果有分布式電源出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定[6]。對(duì)于分布式電源，應(yīng)創(chuàng)建適當(dāng)?shù)目煽啃阅Ｐ蛠?lái)指導(dǎo)配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。考慮各種不確定因素對(duì)規(guī)劃工作的影響，改善負(fù)荷預(yù)測(cè)工作方法，提高預(yù)測(cè)精度，通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)數(shù)據(jù)挖掘算法確保配電網(wǎng)規(guī)劃滿足市場(chǎng)需求。

3.4 電力工程設(shè)計(jì)中重點(diǎn)區(qū)域的規(guī)劃與區(qū)分

在電力設(shè)施設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需對(duì)電力設(shè)施集中區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)劃分和管理。在電氣裝置的設(shè)計(jì)與安裝對(duì)象的預(yù)期工作的執(zhí)行之間，相關(guān)人員必須注意以下幾點(diǎn)： ①工作周期。各種電力設(shè)施的工作周期存在一定的差異，因此在設(shè)施分離過(guò)程中，可以通過(guò)設(shè)施的建設(shè)周期來(lái)判斷，明確突出一個(gè)工作量大或多的設(shè)施的內(nèi)容。當(dāng)設(shè)計(jì)大型電氣設(shè)備的復(fù)雜裝置時(shí)，有關(guān)各方應(yīng)被視為電力系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)的主要組成部分，同時(shí)注重子系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)劃，以確保相關(guān)人員在進(jìn)行電力工程的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中可以嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)劃方案進(jìn)行相應(yīng)的工作，有效降低電力工程對(duì)象實(shí)施的復(fù)雜性，提高電氣工程效率，有效降低公司資金成本。②成本角度。在電力設(shè)施的設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)鍵成本因素也是需要相關(guān)人員綜合考慮的主要因素。電氣工程中的電器、電纜以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)備在規(guī)劃過(guò)程中，需要科學(xué)的成本預(yù)算，以有效控制電氣安裝的調(diào)試成本，從而有效避免資源不合理使用情況。此外，適當(dāng)?shù)馁Y源配置活動(dòng)的績(jī)效可以有效地反映電力系統(tǒng)管理水平。因此，有關(guān)人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)供電活動(dòng)時(shí)，應(yīng)以建設(shè)投入成本的降低作為進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的主要依據(jù)。③安全。在建造或運(yùn)行電力設(shè)施時(shí)，安全始終占據(jù)著至關(guān)重要的位置。因此，在規(guī)劃和設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)時(shí)，有關(guān)人員必須始終以安全設(shè)計(jì)理念為指導(dǎo)。在規(guī)劃重大供電工程時(shí)，為保證整個(gè)供電設(shè)施的不間斷運(yùn)行，相關(guān)人員必須實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理供電系統(tǒng)的狀態(tài)。隨著電力系統(tǒng)安全管理信息化水平的提高，越來(lái)越多的現(xiàn)代技術(shù)手段，如感應(yīng)式電力系統(tǒng)報(bào)警裝置，逐漸出現(xiàn)，與以往的報(bào)警裝置相比，基于傳感器的報(bào)警裝置能夠更加準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電氣系統(tǒng)異常，及時(shí)警告將有效減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

3.5 綜合能源調(diào)控，增強(qiáng)電力供給規(guī)劃的可持續(xù)性

為了更好地保障電力供應(yīng)，需要結(jié)合電力行業(yè)的區(qū)域發(fā)展，有針對(duì)性、有步驟地進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃。對(duì)重點(diǎn)區(qū)域電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、輸變電設(shè)施設(shè)備、供電質(zhì)量及電力資源利用情況進(jìn)行綜合研究，擬定準(zhǔn)確調(diào)查報(bào)告，從實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行電力設(shè)施和輸電網(wǎng)的布局規(guī)劃，更好地適應(yīng)國(guó)家電網(wǎng)，提高整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行效率[7]。供電形式以多樣化和分布式為特征，分布式供電是電力系統(tǒng)規(guī)劃的難點(diǎn)，是提高效率、優(yōu)化配電的契機(jī)，現(xiàn)代電力系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)積極應(yīng)用大數(shù)據(jù)、離子和多傳感器等信息技術(shù)，結(jié)合信息隨潮流而動(dòng)，把電網(wǎng)智能化規(guī)劃設(shè)計(jì)作為電力系統(tǒng)規(guī)劃的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高配電網(wǎng)設(shè)備、供電設(shè)備和交通網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的信息化管理和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，使用信息工具實(shí)現(xiàn)智能控制，在規(guī)劃設(shè)計(jì)之初準(zhǔn)確匹配電網(wǎng)需求與信息需求，明確監(jiān)控需求，精準(zhǔn)規(guī)劃拓?fù)浞謪^(qū)以及領(lǐng)地、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)的形式和層次，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行備份，以智能電網(wǎng)規(guī)劃為長(zhǎng)期目標(biāo)，在提高市場(chǎng)運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，提高運(yùn)行的透明度和可管理性，實(shí)施電網(wǎng)精細(xì)化維護(hù)管理，通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)滿足電網(wǎng)要求，應(yīng)用多層次設(shè)計(jì)方法，采用實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)運(yùn)行監(jiān)控，為電網(wǎng)提供“智能大腦”，實(shí)現(xiàn)供輸電應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，進(jìn)行高、中、低級(jí)輸電網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同布局。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行深入分析的過(guò)程中，有必要全面研究其在電力設(shè)施設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用要求。繼續(xù)分析應(yīng)用程序的方法和內(nèi)容，從供電設(shè)施的設(shè)計(jì)、電力負(fù)荷分析等幾個(gè)方面深入研究電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)。電力負(fù)荷接入電網(wǎng)系統(tǒng)，在保證應(yīng)用效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，必須保證科學(xué)合理供電。因此，為保障能源工程設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展，以現(xiàn)代信息化發(fā)展技術(shù)為基礎(chǔ)，保障能源設(shè)備安全運(yùn)行，適應(yīng)更加方便快捷的能源供應(yīng)規(guī)劃，保障電力工作全面發(fā)展。