電力工程建設(shè)中電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)探究

【關(guān)鍵詞】電力工程；電力系統(tǒng)；規(guī)劃；潮流仿真

引言

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠保障供電安全、優(yōu)化資源配置、提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。規(guī)劃設(shè)計(jì)通過對未來電力需求的預(yù)測和分析，制定合理的電力供需方案，同時(shí)對電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、運(yùn)行等方面進(jìn)行分析和評估，制定合理的供電方案和資源配置方案，以保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和資源的有效利用。

一、某人民醫(yī)院電力工程概況

某人民醫(yī)院始建于1950年6月，占地面積約6.6萬m2，年門診量約24余萬人次，開展各種手術(shù)5500余例，因當(dāng)前電力系統(tǒng)已滿足不了醫(yī)院運(yùn)行需求，需對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。醫(yī)院建設(shè)期間，需配備自備電源，其容量至少滿足保安負(fù)荷的120%，確保應(yīng)急供電時(shí)長。同時(shí)，設(shè)置機(jī)械閉鎖避免倒送電，并與電力工程同步規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工應(yīng)急電源。為確保醫(yī)院電力供應(yīng)正常運(yùn)作和患者安全，需對負(fù)荷進(jìn)行合理分類與供電規(guī)劃。一級負(fù)荷包括消防設(shè)施、應(yīng)急照明和重要醫(yī)用設(shè)備，優(yōu)先保障其電力供應(yīng)；X光機(jī)等為二級負(fù)荷，需保持對其穩(wěn)定供電；其余為三級負(fù)荷，供電可靈活調(diào)整。另外，還有特別重要負(fù)荷，其容量為1588kW，需特別關(guān)注其供電穩(wěn)定性[1]。

二、電網(wǎng)中長期負(fù)荷預(yù)測及電網(wǎng)規(guī)劃

為有效規(guī)劃電力系統(tǒng)，電力負(fù)荷預(yù)測是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。然而，由于電力系統(tǒng)具有非線性特性，電力負(fù)荷受到多種復(fù)雜因素的影響，如水文氣象條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和人口增長率等。因此，在進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測時(shí)，需要綜合考慮這些因素，并運(yùn)用先進(jìn)的預(yù)測技術(shù)和方法，以確保預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文規(guī)劃某人民醫(yī)院專用接入該市電網(wǎng)方案，并對該市未來幾年中長期負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，以構(gòu)建某人民醫(yī)院電網(wǎng)潮流仿真模型。

（一）建立組合回歸-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型

本次模型建構(gòu)期間，主要選取2017～2022年連續(xù)6年的六個(gè)自變量x1（第一年產(chǎn)值）、x2（第二年產(chǎn)值）、x3（第三年產(chǎn)值）、x4（城市居民人均收入）、x5（農(nóng)村居民人均收入）、x6（年末戶籍總?cè)丝冢瑢⑷齻€(gè)回歸預(yù)測模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集合，進(jìn)一步提升負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性。通過回歸模型求得相關(guān)預(yù)測負(fù)荷，回歸模型的輸入層預(yù)測負(fù)荷為y1、y2、y3，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層為Y，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過優(yōu)化組合，使輸入與輸出關(guān)系更為緊密，進(jìn)一步提升組合回歸-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測準(zhǔn)確性。

基于本次模型構(gòu)建所選擇的六種變量，依據(jù)變量間多重線性關(guān)系，運(yùn)用方差膨脹因子診斷法進(jìn)行判斷，當(dāng)復(fù)相關(guān)系數(shù)大于10時(shí)說明數(shù)據(jù)之間存在共線性，復(fù)相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法見式（1）：

將六個(gè)自變量進(jìn)行方差膨脹因子的計(jì)算得321，198，134，231，230，312，遠(yuǎn)大于10，說明存在共線性?；诖?，本次模型構(gòu)建主要選擇逐步回歸模型，以便消除數(shù)據(jù)多重相關(guān)性。選取2017～2022年的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，F(xiàn)值是選進(jìn)與剔除數(shù)據(jù)的判定值，當(dāng)F＞3時(shí)，需剔除相關(guān)變量。方程變量及F值數(shù)據(jù)見表2。

采用逐步回歸算法，并將x2，x4，x6融入其中，得到如下回歸方程：

（二）電網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)《某省電力用戶重要性登記申報(bào)表》，該醫(yī)院被認(rèn)定為一級重要電力用戶。依照《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》GB/Z 29328-2018標(biāo)準(zhǔn)，此類用戶須具備雙電源供電系統(tǒng)和自備應(yīng)急電源。該醫(yī)院已配備EPS、UPS和柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。最近的220kV變電站為O區(qū)變和B變，分別距離項(xiàng)目地點(diǎn)6.2km和0.7km[2]。

電阻代表變壓器銅耗數(shù)據(jù)，在進(jìn)行短接試驗(yàn)期間，需對變壓器低壓側(cè)進(jìn)行短接作業(yè)，并且高壓側(cè)繞組使用電壓，以確保低壓可達(dá)到額定值。電阻RT計(jì)算方法見式（3）：

三、電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及規(guī)劃

（一）某醫(yī)院電力系統(tǒng)接入方案設(shè)計(jì)

本次醫(yī)院電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含三個(gè)220kV備用間隔供選擇接入。根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際供電需求和接入電壓等級，同時(shí)確保滿足專用變電站的供電標(biāo)準(zhǔn)，提出兩個(gè)可行的供電方案[3]。

1.方案一

在過渡時(shí)期，為確保某醫(yī)院的供電穩(wěn)定，并滿足用戶需求，需要確保專用變能夠在220kV的電網(wǎng)中進(jìn)行環(huán)形網(wǎng)絡(luò)操作。鑒于當(dāng)前該市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)僅有B一座220kV公用變電站，且僅通過兩條獨(dú)立的220kV線路與該市的主電網(wǎng)相連。因此，一旦O區(qū)的輸變電項(xiàng)目正式投產(chǎn)，現(xiàn)有的I變至220kV線路將重新連接到B變。同時(shí)，將在新建的220kV O區(qū)變電站新建一條線路至專用變，從而形成最終的接線方案。此外，為實(shí)現(xiàn)專用變的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，還計(jì)劃在B變新建一段總長為1.3+1.3公里的電纜線路，以將其連接到專用變[4]。

2.方案二

為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)，方案二規(guī)劃具體實(shí)施步驟，核心在于項(xiàng)目建設(shè)初期，建設(shè)兩條各長約1.1km的220kV電纜線路。這些線路保證供電穩(wěn)定性和長期耐用性，為未來維護(hù)提供便利。兩線路均接入B變220kV分段開關(guān)兩側(cè)，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定并強(qiáng)化供電可靠性。過渡期、O區(qū)投產(chǎn)階段及終期均采用此接線方案，簡化施工、縮短工期，大幅減少工程量。這種設(shè)計(jì)顯著降低成本，工程投資更經(jīng)濟(jì)，長遠(yuǎn)看能夠?yàn)檫\(yùn)維節(jié)約資金，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。

（二）方案選擇

通過對兩種方案進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)盡管方案二經(jīng)濟(jì)效果最佳、路線最短，但安全性、可靠性較低，不利于醫(yī)院后期運(yùn)行。綜合考慮多因素，最終選擇方案一作為本次電力系統(tǒng)規(guī)劃方案。即，針對醫(yī)院專用變終期由220kV B變、O變，新建一條220kV線路供電，線路均采用電纜進(jìn)行敷設(shè)，并且長度約為1.3+9.2km。在該電路工程正式投產(chǎn)前準(zhǔn)備階段，需要I變、B變改接醫(yī)院專用變供電，同時(shí)新建1回路專用變，新建約1.3+1.3km電纜。同時(shí)，在項(xiàng)目正式投產(chǎn)之后，需將過渡期I變、專用變供電恢復(fù)至B變，再由220kVO區(qū)變新建1回220kV線路至煉化一體化專用變，形成終期接線方案。

結(jié)語

以某醫(yī)院電力工程建設(shè)為例，通過組合回歸-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，分析該電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性，并結(jié)合該醫(yī)院專用變項(xiàng)目需求，設(shè)計(jì)出兩種方案。經(jīng)過綜合考量，在方案一的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終形成終期接線方案，在提升電力系統(tǒng)安全性以及可靠性的同時(shí)，降低成本消耗，確保該醫(yī)院用電安全、穩(wěn)定。