淺談新形勢(shì)下的城網(wǎng)規(guī)劃

葉劍飛

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市電網(wǎng)的規(guī)劃面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。文章分析了城網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀，探討了新形勢(shì)下城市電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)原則、技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)設(shè)施；城市電網(wǎng)；電網(wǎng)規(guī)劃；輸電網(wǎng)；配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0002-03

隨著能源和環(huán)境問題引起世界普遍關(guān)注以及建設(shè)環(huán)境友好型“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市電網(wǎng)的規(guī)劃與研究也步入了一個(gè)新的階段，面臨著新的形勢(shì)。

城市電網(wǎng)規(guī)劃是一個(gè)綜合考慮的過程，在制定規(guī)劃的過程中，需要考慮各種復(fù)雜因素，但同時(shí)城市電網(wǎng)的規(guī)劃也與我們的日常生活息息相關(guān)，是電網(wǎng)規(guī)劃中與居民生活最貼近的一個(gè)環(huán)節(jié)。

新形勢(shì)下的城市電網(wǎng)規(guī)劃主要面對(duì)以下矛盾：城鎮(zhèn)化日漸推進(jìn)對(duì)土地的需求與電網(wǎng)建設(shè)用地的矛盾；電網(wǎng)設(shè)施的電磁輻射以及建設(shè)綠色電網(wǎng)的矛盾；電網(wǎng)線路和設(shè)備損耗與節(jié)能友好型城市的矛盾；保障城市居民生活質(zhì)量與電力企業(yè)提高收益的矛盾；保證電網(wǎng)建設(shè)速度與配合城市發(fā)展的矛盾。

如何有效應(yīng)對(duì)這些矛盾和問題，在新形勢(shì)下兼顧各種因素，積極做好城市電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益與環(huán)境效益雙贏，下文將就此展開討論。

1 城市電網(wǎng)規(guī)劃

1.1 城網(wǎng)規(guī)劃的概念

城市電網(wǎng)是指在城市范圍內(nèi)用來分配和供應(yīng)電能的電力網(wǎng)，包括輸電網(wǎng)（220kV以上）、高壓配電網(wǎng)（35kV、63kV、110kV）、中壓配電網(wǎng)（10kV）和低壓配電網(wǎng)（0.38kV）。

城網(wǎng)規(guī)劃是城市電網(wǎng)發(fā)展的總體計(jì)劃，是城市未來發(fā)展的藍(lán)圖之一，也是城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要組成。城網(wǎng)規(guī)劃根據(jù)城市負(fù)荷的增長(zhǎng)規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)有城網(wǎng)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，進(jìn)而擴(kuò)大供電能力，提高電網(wǎng)質(zhì)量和可靠性。

1.2 城網(wǎng)規(guī)劃的目的

城網(wǎng)規(guī)劃的目的就是使城市電網(wǎng)的發(fā)展?jié)M足或適度超前于所供電范圍內(nèi)的區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，并通過規(guī)劃來發(fā)揮對(duì)電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行、改造的作用。使用科學(xué)的分析方法，確定電力設(shè)施的建設(shè)時(shí)間、地點(diǎn)和類型，使得城市電網(wǎng)：（1）滿足城市發(fā)展日益增長(zhǎng)的需求，滿足電網(wǎng)的技術(shù)要求和安全穩(wěn)定要求；（2）滿足城市市政規(guī)劃對(duì)環(huán)保、節(jié)能、美觀的要求；（3）在滿足以上兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為電力企業(yè)創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

2 當(dāng)前城市電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析

目前，隨著特高壓輸電的不斷發(fā)展和國家電網(wǎng)公司建設(shè)“三華同步電網(wǎng)”的進(jìn)程不斷推進(jìn)，我國已基本形成了七個(gè)跨省大電網(wǎng)（東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、西北電網(wǎng)、川渝電網(wǎng)、南方電網(wǎng)），在全國各主要電網(wǎng)，高壓500kV和330kV的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已逐步形成。

城市電網(wǎng)主要由220kV輸電網(wǎng)、110kV及以下配電網(wǎng)組成，這部分網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了城市約80%的電力輸送和分配。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大城市和特大城市的規(guī)模擴(kuò)張，用電負(fù)荷的需求量不斷提高，對(duì)電能質(zhì)量、安全可靠性的要求也越來越高。

目前的城網(wǎng)普遍面臨四大問題：（1）城市負(fù)荷增多，城網(wǎng)過負(fù)荷嚴(yán)重；（2）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化；（3）配網(wǎng)的發(fā)展較為薄弱，滯后于主網(wǎng)的發(fā)展；（4）設(shè)備老化嚴(yán)重，電網(wǎng)智能化程度不夠。

以上各種問題導(dǎo)致城網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)滯后于城市發(fā)展，電網(wǎng)存在有電送不進(jìn)、供不出、用不上的現(xiàn)象，制約了用電市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)前形勢(shì)下，加快城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。

3 新形勢(shì)下的城市電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

3.1 新形勢(shì)下城市電網(wǎng)規(guī)劃的原則

“十二五”是我國轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)、促升級(jí)、構(gòu)和諧的重要時(shí)期，也是國民經(jīng)濟(jì)的又一個(gè)飛躍期，給新時(shí)期下我國城市電網(wǎng)的規(guī)劃帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

3.1.1 負(fù)荷預(yù)測(cè)要準(zhǔn)確。準(zhǔn)確分析預(yù)測(cè)城市電力需求的增長(zhǎng)和分布，是電網(wǎng)規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)。要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展分析以及低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排的新要求，全面分析預(yù)測(cè)電力、電量增速及負(fù)荷特性變化。如城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化影響用電水平和用電結(jié)構(gòu)。

3.1.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)要優(yōu)化。優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，改善電源布局，防止發(fā)生電網(wǎng)瓦解、穩(wěn)定破壞等大面積停電事故。并統(tǒng)籌輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，做好電網(wǎng)有功規(guī)劃與無功規(guī)劃的平衡。

3.1.3 電網(wǎng)發(fā)展要智能化。不斷提高電網(wǎng)的信息化和自動(dòng)化水平，在城網(wǎng)規(guī)劃中推動(dòng)城市充電站（樁）的建設(shè)，大力支持分布式電源發(fā)展，全面提升電網(wǎng)的智能化

水平。

3.1.4 電網(wǎng)運(yùn)行要環(huán)保。在電網(wǎng)的規(guī)劃中，要注重對(duì)環(huán)境的影響。積極推行資源節(jié)約型、環(huán)境友好型工程的建設(shè)和新技術(shù)、新材料、新工藝的采用。

一方面，電網(wǎng)的發(fā)展要與環(huán)境生態(tài)協(xié)調(diào)，進(jìn)行變電站規(guī)劃時(shí)，應(yīng)盡量利用廢棄的工業(yè)用地、低產(chǎn)農(nóng)田等，避免占用農(nóng)田。進(jìn)行輸電走廊規(guī)劃時(shí)，避開公園、居民區(qū)等人群聚集地區(qū)，輸電線路盡量采用高跨方式，從而減少林木的砍伐和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

另一方面，積極使用緊湊型線路、同桿雙回線路，提高輸電能力，節(jié)約線路走廊。使用大截面導(dǎo)線、低損耗變壓器，降低線路損耗，發(fā)展綠色電網(wǎng)。

此外，還要降低噪音污染。可考慮將高壓架空線路走廊和火車軌道、高鐵線路等集中排列，將其對(duì)環(huán)境的影響降至最低。如果規(guī)劃將變電站建在這些噪音污染較重的地方，應(yīng)規(guī)劃為室外變電站。

3.1.5 線路選擇要合理。對(duì)500kV的高壓線路，由于此電壓等級(jí)的電纜成本較高，所以應(yīng)選擇以架空線路為主的輸電方式，并盡快避開人群聚集地。

而城市內(nèi)220kV及以下電壓等級(jí)的線路，除了高鐵、城際鐵路、公路的沿線可以采用架空線路以外，其他地方的規(guī)劃應(yīng)優(yōu)先考慮電纜線路。

3.1.6 線路設(shè)備要低耗。選用新型的體積小、損耗低、噪音小的環(huán)保設(shè)備，及時(shí)更新?lián)Q代舊設(shè)備，對(duì)損耗大、對(duì)環(huán)境影響大的設(shè)備予以淘汰。

3.1.7 注重電網(wǎng)企業(yè)效益。在滿足上述電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的前提下，提高電網(wǎng)投資效益。

綜上，規(guī)劃是電網(wǎng)發(fā)展的“龍頭”。要結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)、電網(wǎng)特性分析、潮流計(jì)算、系統(tǒng)規(guī)劃等，經(jīng)過嚴(yán)密論證，規(guī)劃出科學(xué)合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和接入方案。并綜合考慮城市發(fā)展和電網(wǎng)安全可靠需求等因素，優(yōu)化排序規(guī)劃的電網(wǎng)項(xiàng)目，然后結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)的投資能力、資產(chǎn)負(fù)債率控制要求，安排項(xiàng)目的建設(shè)順序，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)，電網(wǎng)發(fā)展速度與質(zhì)量效益相統(tǒng)一。

3.2 新形勢(shì)下城市電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)方法

3.2.1 進(jìn)行電力需求負(fù)荷分布預(yù)測(cè)。負(fù)荷分布的預(yù)測(cè)是新形勢(shì)下城網(wǎng)規(guī)劃的重點(diǎn)內(nèi)容，在我國由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的過程中，傳統(tǒng)的依托于國民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法已經(jīng)不再適用，電力負(fù)荷一度缺少預(yù)測(cè)的方案和依據(jù)。現(xiàn)行的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，城市發(fā)展的總體規(guī)劃是負(fù)荷分布預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。

另外，產(chǎn)品產(chǎn)量單耗法、回歸分析法、電力彈性系數(shù)法等方法均為進(jìn)行電力總量預(yù)測(cè)，在超高壓電網(wǎng)規(guī)劃中比較常用，而對(duì)城市電網(wǎng)的規(guī)劃，則缺少負(fù)荷分布的內(nèi)容，存在一定缺點(diǎn)。城市電網(wǎng)的一個(gè)突出特點(diǎn)是10kV配電變壓器分布廣泛，所以，研究10kV配電變壓器的布局是城市電網(wǎng)規(guī)劃的重要內(nèi)容。

在以往的城網(wǎng)規(guī)劃中，多憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行10kV配電變壓器的布局，而很少在布局前做科學(xué)的負(fù)荷分布預(yù)測(cè)，導(dǎo)致城網(wǎng)總體容載比很高，但是，因?yàn)閷?duì)變壓器的容量布局不夠合理，局部地區(qū)可能同時(shí)出現(xiàn)配電變壓器輕載和超載問題，給電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行帶來不利影響。

因此，時(shí)下的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)必須緊緊依托城市各功能小區(qū)的規(guī)劃，根據(jù)不同的小區(qū)功能合理劃分供電區(qū)（工業(yè)區(qū)、商貿(mào)區(qū)、居民區(qū)、學(xué)校、公園等），進(jìn)行電力負(fù)荷分布預(yù)測(cè)。

另外，通過對(duì)國內(nèi)外功能小區(qū)負(fù)荷密度值的把握，建立起負(fù)荷密度數(shù)據(jù)庫，來分別測(cè)算出各小區(qū)負(fù)荷，最后匯總整個(gè)城市的供電負(fù)荷；通過對(duì)10kV配電變壓器的現(xiàn)行和歷史統(tǒng)計(jì)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，使用外推法等傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析手段，來預(yù)測(cè)10kV配電變壓器的負(fù)荷。

最后，結(jié)合上述兩項(xiàng)分析結(jié)果，匯總成全市的供電負(fù)荷，再使用各類總量預(yù)測(cè)法（單耗法、彈性系數(shù)法、綜合用電水平法）等進(jìn)行校核，結(jié)合專家的評(píng)估，確定規(guī)劃期城網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。

3.2.2 選擇合適的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。規(guī)劃科學(xué)合理、與城市發(fā)展相適應(yīng)的網(wǎng)架結(jié)合是城市電網(wǎng)發(fā)展的核心。新形勢(shì)下的城市電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)實(shí)行分層、分區(qū)的策略，進(jìn)行合理的電壓等級(jí)配合以及電源與負(fù)荷平衡。

電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與電壓等級(jí)、電源點(diǎn)、負(fù)荷數(shù)目及地理位置等因素有關(guān)，主要有以下幾類：

放射式：放射式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行、調(diào)度、控制方便，缺點(diǎn)是放射式電網(wǎng)進(jìn)行單回線供電，可靠性低。

鏈?zhǔn)剑烘準(zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)是放射式的擴(kuò)展，優(yōu)點(diǎn)是可容納設(shè)備多，缺點(diǎn)是電源單一，可靠性較差。

環(huán)式：環(huán)式結(jié)構(gòu)具有較好的可靠性，但當(dāng)其中某一條線路退出運(yùn)行后，電壓質(zhì)量可能變差（如圖2所示）。

多電源環(huán)式和串鏈?zhǔn)剑憾嚯娫喘h(huán)式和串鏈?zhǔn)浇臃ň哂卸鄠€(gè)電源，均有很高的可靠性，但電網(wǎng)的調(diào)度和控制較復(fù)雜。其中，環(huán)式結(jié)構(gòu)中各元件聯(lián)系較弱，系統(tǒng)穩(wěn)定性相對(duì)較差。

干線式：干線式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)成本最低，但可靠性很差，多用于負(fù)荷密度小、對(duì)可靠性要求不高的低壓配

電網(wǎng)。

圖2 環(huán)式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格式：網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)適用于負(fù)荷密度大、電壓質(zhì)量要求很高的城市中低壓配電網(wǎng)（如圖3所示）。

圖3 網(wǎng)格式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究已經(jīng)進(jìn)入了新時(shí)期，本文分析了新形勢(shì)下對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃的要求，并提出了具體的原則和技術(shù)措施，以期為城市電網(wǎng)規(guī)劃起到借鑒作用。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）