縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的方法

李方圓

一、引言

現(xiàn)代化社會建設(shè)中，電力是不可忽略的重要能源，在生產(chǎn)、經(jīng)營等方面的重要性日益凸顯。在此背景下，縣域供電區(qū)配電網(wǎng)科學規(guī)劃設(shè)計成為了重點關(guān)注的對象。合理規(guī)劃的配電網(wǎng)可以提高電力供應(yīng)的可靠性，降低電能損耗，促進可再生能源的集成，減少環(huán)境影響，提升電網(wǎng)安全性，并實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。因此，縣域供電區(qū)的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)該綜合考慮多種因素，以滿足不斷增長的電力需求，并在可持續(xù)發(fā)展的背景下保障電力供應(yīng)。本文以某縣為研究對象，探討縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的方法。

二、研究對象概述

本文研究的縣域地區(qū)位于我國中部，臨近武漢市。雖然地區(qū)轄區(qū)面積較小，但獨特的地理位置為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供良好的發(fā)展空間。某縣整體呈現(xiàn)丘陵地勢，大體北高南低，縣域內(nèi)有多條河流經(jīng)過，屬大別山脈，部分區(qū)域存在山區(qū)地貌。目前，某縣中南部地區(qū)由于地勢平緩，更容易建設(shè)和開發(fā)，基礎(chǔ)建設(shè)強于北部地區(qū)。

如何支持該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和社會建設(shè)，電力工程是一項重點內(nèi)容。在多年發(fā)展中，某縣基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，開展多次電網(wǎng)改造工程，且政府等部門為其投入大量資金。目前，研究區(qū)域有7座110 千伏公用變電站，11 臺主變，變電容量為491.5 兆伏安。電網(wǎng)采取雙射式和單鏈式結(jié)構(gòu)進行架構(gòu)。同時，該區(qū)域還有12 座35 千伏公用變電站，主變20 臺，變電容量為123.15 兆伏安，該類型電網(wǎng)采取單環(huán)網(wǎng)、單鏈式和單射式結(jié)構(gòu)進行架構(gòu)?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)難以滿足日益增長的電力需求，局部地區(qū)存在明顯的供電能力不足問題，且容載比區(qū)域分布不均衡問題日益突出，導致主變重載現(xiàn)象頻發(fā)。該地區(qū)的110 千伏容載比為2.08，但中南部的城區(qū)、園區(qū)110 千伏容載比低于1.8 下限，而較偏遠的鄉(xiāng)鎮(zhèn)110 千伏縣域供電網(wǎng)的容載比最高超過2.5。除此之外，還存在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理等問題，如局部地區(qū)的電網(wǎng)和主網(wǎng)之間連接薄弱、部分電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完整、供電半徑長等，對當?shù)仉娏?yīng)的安全性和可靠性造成影響。

三、縣域配電網(wǎng)存在的問題

結(jié)合整體來看，研究的縣域地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)存在以下問題。第一，高壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，供電能力無法滿足需求。城鎮(zhèn)化進程加快，縣域經(jīng)濟發(fā)展也受到廣泛關(guān)注，工業(yè)等領(lǐng)域的持續(xù)建設(shè)進一步增大了配電網(wǎng)負荷，導致縣域配電網(wǎng)傳統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)無法滿足需求。目前，110 千伏網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多為單回路形式，這種設(shè)計方法使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全性和可靠性偏低，也容易出現(xiàn)主變?nèi)萘坎蛔愕葐栴}，從而導致在用電高峰時期，很多區(qū)域面臨設(shè)備過載。第二，供電可靠性差。局部區(qū)域電力設(shè)備建設(shè)時間較早，在多年應(yīng)用中，出現(xiàn)線路老化問題，且部分線路依據(jù)以往標準進行設(shè)計，不滿足當前線路標準，無法承載當前的電力需求，更容易導致故障發(fā)生，影響供電質(zhì)量。同時，之前修建的電力網(wǎng)絡(luò)自動性較差，而更新改造后也存在局限，很難保證滿足預期需求。第三，配電網(wǎng)損耗率較高。為了滿足現(xiàn)代化社會需求，高耗能變壓器數(shù)量逐漸增加，無形中導致部分區(qū)域負荷增長加快，電壓質(zhì)量受到影響。

四、縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法

（一）配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計流程

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計主要整體流程如圖1 所示。

（二）負荷預測實現(xiàn)方法

針對縣域配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時，負荷預測是一項重點內(nèi)容，也是整體規(guī)劃的基本出發(fā)點。實現(xiàn)方法包括以下五方面：

1.對負荷增長點進行系統(tǒng)調(diào)查。從2013 年開始，研究的縣域地區(qū)對各公司負荷增長情況持續(xù)開展調(diào)查，結(jié)合電力企業(yè)的相關(guān)資料，編制完善的縣域負荷調(diào)查報告。

2.鑒于電力工業(yè)的特點，著重對需電量預測和負荷預測兩項內(nèi)容進行分析。結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，需電量預測以部門分析法、自然增長率法和平均增長率法為基礎(chǔ)展開調(diào)查。部門分析法是以國民經(jīng)濟行業(yè)劃分為依據(jù)的電量需求預測方法，也就是通過行業(yè)類型，依次判斷各行業(yè)需電量，然后累加得到總體需求，該方法準確率較高。自然增長率法是依托年度大用戶電量需求展開的蓄電量預測方法，通過對該地區(qū)用電量較大用戶的線損等電量進行調(diào)查，得出總和，再加上其他一般用戶的需電量，便是總體數(shù)據(jù)。平均增長率法是以歷史數(shù)據(jù)和國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)的預測方法，部分行業(yè)由于多種原因影響，難以預測產(chǎn)值時，可以以歷史數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，確定其年度需電量的平均增長率，最終得出總體結(jié)果。

3.預測電力負荷時最常用的方法包括平均增長率法和年最大負荷利用小時數(shù)法兩種。其中平均增長率法以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，明確需電量和最大負荷增長之間的關(guān)系，然后結(jié)合未來需電量增長速度，確定未來負荷結(jié)構(gòu)變化，從而科學調(diào)整兩者之間的關(guān)系，此時便可以得到相應(yīng)的年度最大負荷。年最大負荷利用小時數(shù)法則是按照“年最大負荷=年需電量/年最大負荷利用小時數(shù)”這一公式計算所得的方法。

4.變電站數(shù)量預測方法。一般情況下，采用公式（1）確定新建變電站的數(shù)量。

公式（1）中：P代表規(guī)劃區(qū)內(nèi)的負荷需求；k代表容載比；S∑代表現(xiàn)有配電網(wǎng)變電容量；SN代表每座便點亮的標準容量。

5.配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃。需要結(jié)合規(guī)劃地區(qū)負荷大小、變電站設(shè)計方案、計算的容量信息等，以及參考研究的縣域區(qū)域已有的線路，遵循安全、科學原則進行規(guī)劃。

（三）規(guī)劃設(shè)計方法

為了便于分析，本文將研究的縣域劃分為南部區(qū)域和北部區(qū)域兩部分，以此為基礎(chǔ)，詳細闡述規(guī)劃設(shè)計方案。

1.配電網(wǎng)規(guī)劃目標

基于研究區(qū)域現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，配電網(wǎng)建筑主要規(guī)劃效果是提升供電可靠性、綜合電壓合理率，以及確保110 千伏及以下綜合線損率等指標符合要求。

研究的縣域地區(qū)未來七年發(fā)展目標如表1所示。

表1 ××縣配電網(wǎng)未來七年主要發(fā)展目標

與此同時，隨著當?shù)毓I(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程加快，針對當?shù)剞r(nóng)村區(qū)域電網(wǎng)供電半徑大、部分地區(qū)電力系統(tǒng)建設(shè)不完善等問題，提出針對性方案，全方面保證客戶生產(chǎn)生活用電需求。另外，加快當?shù)刂悄茈娋W(wǎng)建設(shè)，以現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)，確保綜合性供電系統(tǒng)建設(shè)實現(xiàn)全覆蓋，全面提升客戶滿意度。

2.網(wǎng)架發(fā)展目標

為了實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃目標，預計圍繞規(guī)劃目標，在當?shù)亟ㄔO(shè)110 千伏變電站等內(nèi)容。當?shù)鼐W(wǎng)架發(fā)展目標如表2 所示。

表2 ××縣網(wǎng)架發(fā)展目標

3.供電能力目標

結(jié)合當?shù)鼐唧w情況，對農(nóng)村電網(wǎng)改進是重點項目，研究的縣域地區(qū)在未來七年內(nèi)供電能力目標如表3 所示。

表3 ××縣供電能力目標

4.用電負荷預測

采取自然增長率方法對用電負荷進行預測。該預測方法如公式（2）所示。

公式（2）中：A、An分別代表規(guī)劃區(qū)基礎(chǔ)年電量和規(guī)劃區(qū)第n年電量；代表年均增長率；n代表年份。

通過該方法對區(qū)域未來幾年內(nèi)用電負荷情況進行預測，從中可以具體數(shù)值。

（四）整體方案闡述

圍繞上文幾個主要目標進行分析，整體規(guī)劃設(shè)計方案如下：到2030 年，該地區(qū)全縣最大用電負荷將達到380 兆瓦，其中南部地區(qū)用電負荷為271 兆瓦，北部地區(qū)用電負荷為109 兆瓦。對于110 千伏網(wǎng)供負荷而言，應(yīng)按照網(wǎng)供負荷公式“110 千伏網(wǎng)供負荷=全社會用電負荷-廠用電-220 千伏及以上電網(wǎng)直供負荷-110 千伏電網(wǎng)直供負荷-220 千伏直降10 千伏負荷-35 千伏及以下網(wǎng)切參與電力平衡發(fā)電負荷”進行計算，對于10 千伏網(wǎng)供電負荷需要按照“10 千伏網(wǎng)供負荷=10 千伏總負荷-10 千伏專線用電負荷-接入公用電網(wǎng)的400伏電源”公式進行計算。最終發(fā)現(xiàn)，研究的縣域在2030 年應(yīng)確保110 千伏網(wǎng)供負荷達到352 兆瓦，其中南部地區(qū)為246 兆瓦，北部地區(qū)為106 兆瓦；10 千伏網(wǎng)供負荷應(yīng)達到368 兆瓦。圍繞上述內(nèi)容，需要增設(shè)110 千伏變電站，到2030 年之前，需要達到110 千伏變電站增設(shè)7座等目標，其配套的10 千伏出線增量應(yīng)不低于34 條。

五、縣域供電區(qū)配電網(wǎng)科學規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)勢

縣域供電區(qū)配電網(wǎng)科學規(guī)劃設(shè)計具有多重優(yōu)勢：第一，能夠充分考慮實際電力負荷的需求，確保電力供應(yīng)的可靠性，減少停電和電壓不穩(wěn)定的發(fā)生。第二，可以確保各種能源來源的最佳利用，包括可再生能源和傳統(tǒng)能源，以提高能源利用效率。第三，可以靈活擴展和升級電力設(shè)施，以滿足不斷增長的電力需求。第四，通過科學規(guī)劃，可以減少電力系統(tǒng)的能源浪費，減少溫室氣體排放，有助于環(huán)境保護和應(yīng)對氣候變化。第五，科學規(guī)劃充分考慮了電力項目的經(jīng)濟性，包括成本效益分析和長期運營成本的評估，以確保資源的有效利用。

六、結(jié)語

縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計是一個復雜而關(guān)鍵的工程，直接影響到電力供應(yīng)的質(zhì)量。通過科學合理的規(guī)劃，可以提高電力供應(yīng)的可靠性，減少能源浪費，減輕環(huán)境負擔，并為縣域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。希望本文可以為我國縣域地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計提供有益參考。