城市電力網規劃技術及其流程

梁 晅

(山西省電力公司臨汾供電公司，山西臨汾 041000)

隨著中國城市化的發展，如何對城市電網進行合理規劃直接影響到電力公司的效益、居民自身利益以及國家資源有效的利用等問題。

電網規劃是一項復雜的工作，在實際規劃中涉及到電網規劃相關的參數、概念及規劃流程［1－3］。

1 電力行業主要技術、經濟特征

1.1 電力系統需要維持瞬時平衡

根據能量定律，電能無法大規模經濟存儲，電力系統需要維持瞬時平衡。這就導致電網規劃與其他行業的規劃相比，具有一個明顯的技術特征，即:其他行業的規劃，一般以平均需求為依據，以最大需求為參考;電網規劃以最大負荷為依據，平均負荷為參考。因此，在電網規劃中涉及的各項負荷，正常情況下是指最大負荷，如負荷預測、電力電量平衡以及容載比計算等［4］。

1.2 電網投資規模大

電力行業是資金、技術密集型產業，城市電網更是如此。通過優化規劃模式與方法，可節約大量資金，獲得良好的經濟效益;反之，任何失誤，均會造成巨大的經濟損失。

1.3 電網規劃需適度超前

電力是城市經濟和社會發展的重要基礎措施，由于城市電網建設周期長，且城市電網各部分需統一協調規劃，因此城市電網規劃應適度超前。

2 電網規劃基本概念

(1)負荷率。是負荷的時間特性。電網規劃中以最大負荷為依據，以平均負荷為參考，若最大負荷遠大于平均負荷，將導致電網需建設較大容量，但實際供電量較小。因此，為平衡負荷特性，常用負荷率評價負荷的時間特性。

負荷率是指平均負荷占最大負荷的比例。

式中，α為負荷率;Sav為平均負荷;Smax為最大負荷。

(2)負荷同時率。是衡量電網中各分區最大負荷不同時發生的現象。例如:某居民小區，設每個家庭最大負荷為20 kW，該居民小區共有400戶，但整個小區的最大負荷將明顯低于8 000 kW，這是因為各家庭的負荷不會同時達到最大負荷。負荷同時率的定義式如下

式中，γ為負荷同時率;Swmax為整個規劃區最大負荷;為規劃區中第i分區的最大負荷;n為整個規劃區中分區個數。

(3)負載率。是針對變電站、變壓器以及線路而言，也是以最大負荷來衡量的。其定義如下

式中，η是變電站負載率;SsubmaxLOAD為變電站最大負荷;Scapacity是變電站容量。需注意，變電站負載率是一個微觀指標，是衡量變電站的負載情況指標。

(4)容載比。定義為電網中某個電壓等級的變電容量與該電壓等級的最大負荷比。例如:110 kV的容載比，其定義為某個區域110 kV變電容量之和除以該電壓等級變電站供電的最大負荷。考慮到負荷同時率、負荷分散系數以及儲備系數等因素，不同電壓等級的容載比不同。通常電壓等級越高，容載比推薦值越低。

(5)規劃基準年、水平年。規劃基準年是在規劃中作為現狀的年份。例如，2010年編制“十二五”規劃時，2010年尚未完全發生，尤其是2010年的最大負荷尚未發生，所以選取2009年作為“現狀”，而“現狀”年份，即為規劃中的“基準年”。

(6)電網規劃分類。電網規劃從規劃時間角度可分為:1)遠景年規劃。遠景規劃有兩種理解方式，一是不確定規劃水平年的長期規劃，二是規劃水平年距當今較遠。一般假設遠景年即為電網發展的飽和期，不再發生大的變動。2)近期規劃。一般是指五年規劃，如“十二五”電網規劃等。3)中期規劃。通常是指十年規劃。4)滾動規劃。電網滾動規劃即電網每年進行的規劃。其原因包含以下幾個方面:①負荷預測準確率問題。在負荷預測中，距離目標時間越近，信息越多，不確定性越小。例如，2009年編制“十二五”規劃時，對2014和2015年的負荷預測準確率，一般將低于2013年對上述年份的負荷預測。因此，每年需根據實際情況，對規劃方案進行滾動修編。②電網規劃與建設的不確定性。電源規劃與建設也存在不確定性，并由此影響到電網的規劃與建設，使得電網規劃需根據實際情況進行調整。③電網建設過程中的不確定因素。電網建設過程中將遇到諸多不確定因素，例如:因城市規劃調整導致規劃中的某變電站或輸電走廊無法落實;或因周邊居民反對，導致變電站或者輸電走廊需要遷移等。這類不確定因素，使電網規劃需根據實際情況進行適當調整。

另外，電網規劃從電壓等級和層次角度可分為:1)配網規劃，是指110 kV及以下電壓等級的網絡規劃;2)輸電網規劃，是指220 kV及以上電壓等級的網絡規劃。

除以上兩種外，還提到“主網規劃”，尤其是在地市級供電企業中。通常主網是高壓配電網和輸電網的總稱，即110 kV及以上電壓等級網絡。

3 城市電網規劃基本流程

對城市電網進行規劃研究前，需清楚了解電網規劃的基本流程，可通過查閱相關文獻、城網規劃導則和報告等文件，總結電網規劃的基本流程如下:

(1)城市現狀及發展概況調研。城市電網是城市重要的基礎設施之一，城市電網規劃應納入城市總體規劃中，成為其重要的組成部分。為使電網規劃與城市總體發展規劃相協調，應充分收集城市社會、經濟及市政規劃方面的資料。具體調研的內容包括:城區概況、社會國民經濟情況以及城市總體規劃。

(2)現狀電網分析。城市現狀分析是未來電網發展、規劃及建設的基礎與依據。因此必須對城市電網現狀進行分析。主要包含:當前高、中壓電網的基本情況;供電分區，電網容載比，變電站數量、容量和型號等;線路長度、型號等;高中壓電網接線模式、設備狀況、電源分析和電網各考核指標等。

(3)電力需求預測。負荷預測是城市電網規劃中的基礎工作，是制定電力系統發展規劃的重要依據。負荷預測要具有較強的科學性，需要大量反映客觀規律性的科學數據，并采用適應發展規律的科學方法，同時應選用符合實際的科學參數。

電力負荷預測是立足基準年的負荷水平，以規劃區經濟發展的電力需求為目的，提出多種負荷預測方法。并對不同負荷預測方法的相關結果進行對比分析，確定預測方案。同時應注意配網負荷預測與主網預測負荷的銜接。

負荷預測的內容:1)進行電網負荷發展中長期的預測，并展望遠景規模。2)若各分區歷史電量負荷資料統計詳實，則進行分區電量負荷預測。3)若存在多個高壓配電電壓等級，需進行分電壓等級的負荷預測。4)在城市規劃的基礎上，進行空間負荷分布預測。

(4)城網規劃。主要包括:電源規劃、負荷、電量平衡、變電站布點、高中壓網架規劃和配電自動化等。

(5)規劃成果評估。是電網項目規劃的重要環節，一方面可對規劃項目的前期工作進行全面、客觀的檢測和衡量;另一方面可通過評估過程中的反饋信息，及時發現問題并進行修正，從而提高管理的水平，也為今后電網規劃的決策提供科學的依據。規劃網評估的主要內容包括:1)高壓規劃網評估。運用電力系統分析軟件BPA對規劃的高壓電網進行電氣計算，包括潮流短路電流計算。2)中壓規劃網評估。主要包括:潮流計算、網絡“N－1”校驗、抗災能力評估、供電可靠性評估、經濟評估以及規劃網成效對比等。

(6)投資估算。是指在項目投資決策階段，按照現有資料和特定的方法，對建設項目的投資數額進行的估算。投資估算是建設項目決策的重要依據。根據規定，在整個建設項目投資決策過程中，必須對建設工程造價進行估算，并據此決策是否投資建設。投資估算的準確性十分重要，若估算誤差過大，將導致決策的失誤。因此，準確和全面地估算建設項目的造價是項目可行性研究的重要依據，也是整個投資決策階段工程造價管理的重要任務。城市電網規劃流程如圖1所示。

4 結束語

文中從電網瞬時平衡、規模大及適度超前等對城網規劃的特點進行了介紹。并對城網規劃中較為重要的指標進行分析，由城網規劃工作的特殊性對各指標進行定義。同時，提出城網規劃流程，為電力規劃工作者提供了參考。

圖1 城市電網規劃流程圖

［1］李杰超.電網規劃方法探討［J］.廣西電業，2009(3):39－40.

［2］韓福春，趙銘凱.城市電網規劃方法的研究［J］.電力系統自動化，1994，18(11):57 －62.

［3］國家質量技術監督總局.城市電力網規劃設計導則［S］.北京:國家質量技術監督總局，2006.

［4］RICHARDO B，PAULO C V，ESEMERALDO M A.Network planning in brazil:experience and perspectives during electric industry testruring period in a high rate growing market［C］.Brazil:CIGRE Session，2002:37－107.