城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及優(yōu)化探討

韋麟波

（廣西綠能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧 530000）

電網(wǎng)計(jì)劃是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它也是電網(wǎng)公司長期發(fā)展的關(guān)鍵依據(jù)，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)效率對(duì)電網(wǎng)供電的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性有很大的影響。特別是在我國提倡“低碳”的背景下，如何有效進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以防止由于規(guī)劃和設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成的資源和經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)至關(guān)重要。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，對(duì)城市電網(wǎng)進(jìn)行有效的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，是城市發(fā)展亟待解決的問題。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)概述

1.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)涵

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)就是要對(duì)將來的電網(wǎng)進(jìn)行仿真，找到將來的電網(wǎng)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，從而確定與之相適應(yīng)的電網(wǎng)電源項(xiàng)目，還有項(xiàng)目的建設(shè)方案、規(guī)模和時(shí)序，從而確定項(xiàng)目的投資要求。首先，由于電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)是對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，因此必須根據(jù)電網(wǎng)的真實(shí)運(yùn)作狀況，盡量找出電網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)運(yùn)作中出現(xiàn)的各種問題。其次，目前電網(wǎng)與將來電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)往往會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象，因此，如何更好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃中的“過渡”，是電網(wǎng)規(guī)劃中亟待解決的問題。最后，建設(shè)項(xiàng)目、建設(shè)計(jì)劃、建設(shè)規(guī)模等是電力系統(tǒng)規(guī)劃重點(diǎn)，在工程實(shí)施過程中，如何把握施工時(shí)機(jī)是關(guān)鍵。本文在此基礎(chǔ)上提出了電網(wǎng)規(guī)劃方案，并分析了電網(wǎng)建設(shè)的可行性。

1.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

1.基本功能分析。對(duì)基本功能的分析應(yīng)該是分層次進(jìn)行的，例如：首先對(duì)電源建設(shè)地點(diǎn)、全網(wǎng)供電范圍、電源作用等進(jìn)行分析，其次對(duì)電源的送電范圍進(jìn)行分析，最后對(duì)城市電網(wǎng)情況進(jìn)行分析。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，不管是電源、網(wǎng)架還是輸電線路的作用都在不斷發(fā)生變化。

2.基本形態(tài)分析。這一部分的重點(diǎn)在于對(duì)電力系統(tǒng)的構(gòu)成設(shè)計(jì)，而電力系統(tǒng)的構(gòu)成受電力系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域、負(fù)荷分布、電廠分布等多種因素的影響。

3.動(dòng)態(tài)分析。主要是指在電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際發(fā)展過程與電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)有差異時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與規(guī)劃。

4.限制性條件分析。在制訂電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)方案的過程中，特別要關(guān)注一些制約因素，這些因素會(huì)對(duì)計(jì)劃及實(shí)施造成一定的影響。

5.可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析。是指在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的基本要求。

1.3 規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容

第一，對(duì)城區(qū)電力系統(tǒng)的布局。從目前的情況來看，城市自行發(fā)電很難滿足城市居民的電力需要。所以，在制定城市電力系統(tǒng)供應(yīng)計(jì)劃時(shí)，必須與電網(wǎng)整體計(jì)劃相配合，才能達(dá)到對(duì)能源供應(yīng)計(jì)劃進(jìn)行宏觀控制的目標(biāo)。由于大部分的城市都需要用到電采暖，因此在進(jìn)行城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面考慮城市供熱需要。在城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，必須對(duì)整個(gè)城市的用電量進(jìn)行全面的了解，并估算出大概的數(shù)值，以便進(jìn)行城市電源的規(guī)劃設(shè)計(jì)[1]。

第二，對(duì)城市廊道的布局。就規(guī)劃設(shè)計(jì)者而言，要按照城市的總體布局進(jìn)行規(guī)劃，必須以城市電網(wǎng)為出發(fā)點(diǎn)，立足于系統(tǒng)的長期發(fā)展，全面分析變電站、線路廊道等實(shí)際情況，從而形成城市廊道的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，并確定變電站工作模式。明確剖析變電站的位置和線路情況，并在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)圖中標(biāo)注，可以將電力系統(tǒng)的規(guī)劃與城市規(guī)劃相結(jié)合，從而達(dá)到同步發(fā)展。

第三，對(duì)城市電網(wǎng)的布局。在對(duì)城市電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，首先要遵循的是城市電力系統(tǒng)的基本原則，也就是整體協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展、城鄉(xiāng)統(tǒng)一發(fā)展等原則[2]，這樣才能更容易地與城市發(fā)展中的電力資源實(shí)際需求相一致，同時(shí)還能滿足用戶的個(gè)體需要，保證城市電力系統(tǒng)的安全性與可靠性，確保能源開發(fā)與城市建設(shè)相協(xié)調(diào)。在對(duì)城市電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)楦鞣N原因而產(chǎn)生的問題，必須從電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展觀點(diǎn)出發(fā)，及時(shí)提出相應(yīng)的對(duì)策，在此基礎(chǔ)上，對(duì)我國城市電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展路線進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

1.4 規(guī)劃設(shè)計(jì)特點(diǎn)

從城市電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)流程來看，其特征主要有：

第一，目的很多，除了保障城市居民生活用電外，還應(yīng)該對(duì)緊急事件的應(yīng)用需求進(jìn)行及時(shí)處理，確保在相對(duì)特殊時(shí)期，城市可以得到充足的電力。因此，城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)工作人員的洞察力和對(duì)緊急事件的處理能力提出了更高的要求。

第二，電網(wǎng)的電壓水平比較高，城市的發(fā)展需要電力來支撐，對(duì)于各個(gè)地區(qū)的供電要求也不盡相同。所以，在城市的生產(chǎn)和生活中，經(jīng)常會(huì)有各種電壓規(guī)范，需要對(duì)電壓進(jìn)行詳細(xì)的分類；比如：10kV、35kV、220kV等[3]。因此，在城市電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)不同的電壓要求來確定電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，以減少電網(wǎng)的不良影響。

第三，由于各大城市的快速發(fā)展，導(dǎo)致了城市用電需求的持續(xù)增長，而在用電負(fù)荷成長的統(tǒng)計(jì)處理中，要精確地計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)十分困難。此外，不同區(qū)域之間的用電需求存在著一定的差異，再加上人類活動(dòng)、氣候等多種因素的影響，使得城市電力系統(tǒng)的整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)受到了很大的威脅。

2 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃存在的問題

2.1 電網(wǎng)規(guī)劃和城市規(guī)劃不協(xié)調(diào)

城市規(guī)劃是一種以城市發(fā)展為中心的綜合規(guī)劃，而電網(wǎng)規(guī)劃只是城市規(guī)劃的一部分，電網(wǎng)規(guī)劃更多的是一種原則性和框架性的安排[4]。因此，城市電網(wǎng)規(guī)劃更加注重城市的空間形式，它的實(shí)現(xiàn)方式以電力系統(tǒng)的基本功能為主。電網(wǎng)規(guī)劃主要圍繞建設(shè)規(guī)模、站址位置、負(fù)荷等級(jí)等方面來進(jìn)行，并與城市建設(shè)相結(jié)合，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電纜通道、高架通道等，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)遵循經(jīng)濟(jì)性、可靠性的原則。因?yàn)槌鞘幸?guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃是由兩個(gè)獨(dú)立的主管機(jī)關(guān)（即：規(guī)劃機(jī)關(guān)和電網(wǎng)公司）共同制定的，所以它們之間很難相互協(xié)調(diào)，特別是在一些大的城市地區(qū)，這種不協(xié)調(diào)會(huì)更加突出，在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有完全考慮到電網(wǎng)的問題，導(dǎo)致電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，不能完全滿足城市生產(chǎn)和生活需要。

2.2 城市用地短缺和電網(wǎng)規(guī)劃的沖突日益突出

對(duì)于一個(gè)城市的發(fā)展來說，土地毫無疑問是最寶貴的資源，因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)、工業(yè)園區(qū)和商業(yè)區(qū)放在第一位，無論是居民區(qū)、公路、橋梁，還是綠化設(shè)施，都需要用到變電所，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)大多處于城市的角落地帶，電網(wǎng)線路通道則穿梭于建筑樓之間[5]。

2.3 城區(qū)變電站建設(shè)緩慢

隨著人民群眾物質(zhì)生活的不斷提升，對(duì)電力的要求也越來越高，這使得城市地區(qū)的用電負(fù)荷急劇上升，需要增設(shè)新的變電站來更好地解決電力問題。但是，由于人們對(duì)于噪聲、電磁輻射等環(huán)境問題的日益關(guān)注，城市中仍然有很多反對(duì)在城區(qū)修建變電站的觀點(diǎn)，加上城市土地資源的缺乏，使得城區(qū)變電站的修建變得更加艱難。

3 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

3.1 與城市發(fā)展協(xié)調(diào)原則

在進(jìn)行城市電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守城市發(fā)展的整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，并以城市發(fā)展為導(dǎo)向，按照“效率、安全、穩(wěn)定”的原則，將廠址、站址、通道一一落實(shí)，并且要將電力系統(tǒng)的規(guī)劃與城市的各個(gè)發(fā)展計(jì)劃相協(xié)調(diào)，同時(shí)，讓城市的發(fā)展和電力系統(tǒng)的發(fā)展能夠相互配合，從而使電力系統(tǒng)更好地適應(yīng)城市發(fā)展。其次，在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，要對(duì)城市和農(nóng)村的電網(wǎng)進(jìn)行綜合布局，從而逐漸縮小城市和農(nóng)村電網(wǎng)供電差異。在城市電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，以城市電力需求為其首要目的，保障整個(gè)用電過程的安全性和合理性，為此，除了要保證對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外，還要達(dá)到與電力傳輸有關(guān)的要求，根據(jù)不同電源給電力系統(tǒng)帶來的影響進(jìn)行詳細(xì)的分類，以便對(duì)電源和城市電力系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，保證兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2 可持續(xù)發(fā)展原則

以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念為指導(dǎo)，對(duì)城市電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)，既要滿足城市的生產(chǎn)與生活的要求，又要滿足環(huán)保與資源節(jié)約的要求，在提高居民用電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低環(huán)境污染，減少資源消耗。通過對(duì)新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，進(jìn)一步優(yōu)化城市電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

3.3 統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

首先，實(shí)現(xiàn)電源和電網(wǎng)的一體化。在城市電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，應(yīng)該以城市的電力需求為基礎(chǔ)，將安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理作為供電指導(dǎo)原則，不僅要注重電源對(duì)電網(wǎng)的影響，還要將電源送出的要求與負(fù)載需求納入其中，對(duì)電網(wǎng)與電源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，這樣就可以保證電力和電源的和諧發(fā)展。其次，符合地區(qū)電網(wǎng)的布局要求。在規(guī)劃設(shè)計(jì)城市電力系統(tǒng)時(shí)，要充分把握統(tǒng)一規(guī)劃，相互協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，必須嚴(yán)格按照國家電力發(fā)展規(guī)劃和地區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃的指引，使城市電力發(fā)展規(guī)劃與地區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃、全省電力發(fā)展規(guī)劃乃至全國電力發(fā)展規(guī)劃相一致。

4 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)思路

4.1 收集資料

城市供電基本數(shù)據(jù)的收集狀況對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)劣有著重要的影響，唯有做好城市供電基本數(shù)據(jù)采集工作，才能準(zhǔn)確了解城市目前的供電狀況，為提高城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)效率提供保障。供電基本數(shù)據(jù)的采集包括：地方供電部門城市用電的預(yù)測(cè)與規(guī)劃、城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案、城市電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，城市近期的用電數(shù)據(jù)等。

4.2 電源規(guī)劃

電源規(guī)劃有兩種類型，一種是以電廠為基礎(chǔ)的電源規(guī)劃，一種是以發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)的電源規(guī)劃。隨著中國經(jīng)濟(jì)步入“新常態(tài)”“轉(zhuǎn)型升級(jí)”“生態(tài)環(huán)保”，“電力工業(yè)”等重大戰(zhàn)略任務(wù)推進(jìn)階段，我國能源行業(yè)正處在一個(gè)以市場(chǎng)為導(dǎo)向的大環(huán)境之中，其規(guī)劃工作面臨著越來越多的不確定性，這就需要以需求為導(dǎo)向，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，注重規(guī)劃設(shè)計(jì)，優(yōu)化配置。針對(duì)當(dāng)前我國城市電力系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的無序、電源網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不協(xié)調(diào)等問題，提出城市電力系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)以電源的結(jié)構(gòu)與空間分布為核心，并結(jié)合城市電力系統(tǒng)建設(shè)的先期工作開展情況進(jìn)行分析，提出了兩種不同的供電計(jì)劃。第一種是以電源的整體成本為目標(biāo)，綜合考慮城市電力的資源結(jié)構(gòu)與供應(yīng)能力、環(huán)境排放與控制目標(biāo)、交通運(yùn)輸一體化的要求，并根據(jù)城市電源的發(fā)展?fàn)顩r與相關(guān)的規(guī)劃原則，綜合考慮城市電力的傳輸能力與調(diào)控能力，以此判斷城市電力供應(yīng)的整體成本。在此基礎(chǔ)上，對(duì)該區(qū)域的煤電、燃?xì)怆姟⑺玫入娫吹墓┙o模式及分配進(jìn)行優(yōu)化，并給出不同種類的電源優(yōu)化配置方案。第二種是“環(huán)?！薄坝玫仡A(yù)審查”“能源效率評(píng)估”等綜合性能源工程。按照規(guī)劃選址、接入系統(tǒng)及相關(guān)配套資料等方面的調(diào)研，給各電力工程的進(jìn)度進(jìn)行評(píng)分，并以評(píng)分為依據(jù)進(jìn)行排序。

4.3 電網(wǎng)規(guī)劃

在新常態(tài)下，由于電力供求狀況發(fā)生了重大變化，企業(yè)的成本增加，以及交易電價(jià)的大幅降低，導(dǎo)致了近幾年的產(chǎn)業(yè)收益降低，企業(yè)的經(jīng)營收益出現(xiàn)了下滑。城市電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)發(fā)展危機(jī)，不斷地提高企業(yè)發(fā)展和抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力，不斷地開拓創(chuàng)新，精益管理，爭取各種政策，多方面地提高發(fā)展質(zhì)量和效率。在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該主動(dòng)地與城市發(fā)展計(jì)劃相協(xié)調(diào)，這樣才能使電力系統(tǒng)的計(jì)劃與城市發(fā)展計(jì)劃融合，從而達(dá)到電力系統(tǒng)規(guī)劃計(jì)劃與城市發(fā)展計(jì)劃和諧統(tǒng)一。切實(shí)履行地方政府的協(xié)調(diào)職責(zé)，做好站址和線路通道的協(xié)調(diào)和保護(hù)，為提高電力網(wǎng)絡(luò)的施工質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，在繼承傳統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的前提下，有效運(yùn)用現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)手段，及時(shí)采用綠色、低碳、環(huán)保的配網(wǎng)設(shè)備，對(duì)已經(jīng)被淘汰的產(chǎn)品進(jìn)行替換，提升配網(wǎng)的性能，讓配網(wǎng)的智能化、自動(dòng)化得到真正的應(yīng)用。這樣既可以滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)電力的緊迫需要，又可以為城市區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和居民的生產(chǎn)生活提供強(qiáng)有力的電力支撐。

5 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

5.1 與城市環(huán)境發(fā)展步伐相融合

在進(jìn)行城市電網(wǎng)規(guī)劃之前，首先要掌握所規(guī)劃地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及所處的環(huán)境條件，在對(duì)城市環(huán)境進(jìn)行全面了解后，以此為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，才能確保城市電網(wǎng)的長期發(fā)展。由于城市電網(wǎng)在不同的發(fā)展階段，需要制定相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略，因此，在戰(zhàn)略和技術(shù)的選擇上也會(huì)有差異。只有與城市環(huán)境發(fā)展步伐相融合，城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)才能跟上社會(huì)的發(fā)展，才能更好地與城市的發(fā)展相適應(yīng)。

5.2 電源和電網(wǎng)關(guān)系的協(xié)調(diào)

電力行業(yè)的發(fā)展是城市發(fā)展中的一個(gè)特殊領(lǐng)域，需要保證電源、電網(wǎng)規(guī)劃相互協(xié)調(diào)，才能提高城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)效率。所以，在城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循統(tǒng)一發(fā)展的原則，確保城市電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和時(shí)效性。同時(shí)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，要積極地引進(jìn)一些先進(jìn)技術(shù)，例如節(jié)能或節(jié)水技術(shù)等，確保電力供應(yīng)中電能損耗的狀況可以得到明顯的改善，這樣就可以減少對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的目的。