城市電網規劃是供電企業可持續發展的基礎

許宜峰

[摘要]“城市發展，電力先行”，隨著城市工業化的推進，對城市電網的安全性、可靠性提出了更高的要求。該文以某市為模擬城市電網，分析當前電網存在的不足，提出城市電網規劃目標，分析規劃成效，建議在電網規劃時應該加強與政府部門的溝通與合作，以便縮短進度和減少浪費；指出在市場經濟條件下，經濟效益要寓于電網規劃之中，充分顯現電網規劃的作用與意義。

[關鍵詞]電網規劃 供電可靠性 經濟效益

1.電網現狀分析

1.1地理條件

某市位于福建省沿海中部，與臺灣省隔海相望。陸域面積約4100km²，海域面積約1.1萬km²，海岸線總長約535km。

該市地處北回歸線北側邊緣，東瀕海洋，屬典型的亞熱帶海洋性季風氣候。平均年太陽輻射量達110.41千卡/平方厘米，年日照時數平均為1995.9小時，年均日照率為45%。氣溫南東南沿海向西北內陸山區逐漸降低，各地年平均氣溫在16℃～21℃之間。無霜期年平均達316天～350天之間。該市位屬臺風多發區域，每年7～10月份經常遭遇臺風。年平均溫度19.9℃，年平均降雨量1080.9毫米，且65%的雨量集中在5～9月，氣候條件良好。

菜市按照地理及行政劃分，電業局分設三個供電分局管理配網。

1.2電源現狀（見表1）

2010年某市轄供電區110kV的電源裝機容齡為216MW，發電量為28267萬kWh，35kV的電源裝機容量為27.13MW，發電量為8358萬kWh，10kV的電源裝機容量為11.605MW，發電量為3359萬kWh。

1.3電網現狀

截至2010年底，該市電網共有110kV變電站22座，總變電容量1631MVA，110kV線路54條，總長度619.4km。該市110kV電網電源主要來自7座220kV變電站的110kV母線和接人110kV電網的電源。各片區供電模式和網絡結構大體一致，即110kV變電站大部分均按終端變運行，主要采用鏈式接線、放射式和“T”型接線，基本上為雙電源供電。除個別新投變電站因負荷較低采用單線單變過渡外，一般不采用單線單變供電。另外早期投產的變電站，接線方式為單母分段或單母線。110kV變電站主接線主要采用內橋、二線三變擴大外橋及線變組接線方式，個別變電站為單母分段方式。

該市電網共有35kV變電站13座，總變電容量155.3MVA，35kV線路30條，總長度369.6km。其電源主要來自110kV變電站的35kV母線和接入35kV電網的電源。35kV變電站主要集中在該市周邊區縣，該市的屬島目前沒有高壓配電網。35kV變電站基本采用放射式接線，35kV變電站主接線主要采用單母線分段接線。

該市電業局一共有288回10kV線路，架空線路209回，其中單輻射線路占比6.7%，單聯絡線路55.98%，多聯絡線路37.32%；城區供電區平均分段數為10.43段/條，網絡結構以多聯絡為主，沒有單輻射的線路，未來城區供電區的目標網架為兩聯絡多分段，個別地方為單聯絡多分段；該市東北片供電區平均分段數為7.36段/條，網絡結構以單聯絡為主，存在3.45%的單輻射線路，因供電范圍比較大，而且存在很多山區，所以未來的目標網架為市區、城鎮中心兩聯絡多分段，山區為單聯絡多分段；東南區平均分段數為3.41段/條，網絡結構以單聯絡為主，存在16.9%的單輻射線路，因供電范圍比較大，且多為農村區，所以未來的目標網架為市區、城鎮中心兩聯絡多分段，農村為單聯絡多分段。

2.電網存在的問題

長期以來，由于電網建設資金缺乏，城市電網還很不完善，普遍存在并急需解決的問題主要有：

2.1電源容量配置不足，主變壓器常處于滿載或超載，“低電壓”情況嚴重

此現象一般出現在市區內，因人口密集，且行政、經濟、商業及交通集中，特別是引峰度夏時情況比較嚴重。針對配變供電半徑，應考慮增設配變，以擴大配變供電半徑能力，提高供電能力；新開發的區域，現在一般都設有開關站，應利用資源，以減少新增占地和影響市容及交通沖突，可在站內附設配電變壓器。

2.2變電站布點少、線路輸送能力有限，致使供電線路半徑大、線損大，可靠性差

制定電網規劃時，應充分考慮市中心區、市區等不同區域負荷特點和供電可靠性要求，合理選擇適合本地區特點的規范化網架結構，以提高電網的負荷轉移能力和對上級電網故障時的支撐能力，達到結構規范、運行靈活、適應性強的電網框架。特別是該市的屬島，島上面積大、電源點少、線路出線少，用戶負荷又主要分布在海邊海產品生產用電上，故造成供電距離較長、線路電壓低，可靠性低、線損高（電價高），且無法滿足新增負荷的接入需求。

2.3綠色能源項目（如風電等）有待發展和提高

應加大力度發展風電，這是解決能源供應不足的有效途徑，有利于調整能源結構。該市海域面積約1.2萬km²，海岸線總長約540km，風能資源豐富，大有風能開發利用的前景。但風電場地形、交通、地質條件復雜，適合建設中、小型風電場，并應注意臺風和鹽霧腐蝕的影響。

2.4中、低壓配電網設施陳舊，線路項目因走廊受限難以及時投入運行

近幾年因合并及聯網要求，接入了原有的不規范的老舊電網設備暫未改造完成，造成供電能力可靠性下降，隨著電力改造的進一步實施，逐漸提高電能；而新建線路設施因走廊越來越少，受限難以及時投入運行的情況也時有發生，建議在項目規劃時就要考慮預留走廊（即多回路建設）。

2.5智能化發展基礎薄弱

安全、可靠、價格合理的電力供應是國家繁榮、安全的重要保證。目前電力系統中的很多設備與數字信息技術相脫節，無法應用最新的信息、通信及自動控制等技術。電力基礎設施應著手加大電網智能化投資，以滿足日益增長的負荷需要，利用信息技術對電網進行改造，建設一個高效能、低投資、安全可靠運行的電力系統。通過對現有的電力基礎設施中安裝遠程通訊設備、傳感器和計算機裝置來改進電網，以減少電費開支，減輕電網負荷；把主要電氣設備與因特網聯網，監控實時電價，在其他電器上安裝專門芯片，追蹤電網穩定性；更新部分陳舊的電力設施，改善電力實時追查系統，以優化電能的利用；實現與用戶的互動，將用戶的需求及時反映到電網的運行控制中。電網智能化目的就在于不斷降低成本和提高效率的同時，提高整個電網的安全性、可靠性及可用性。

3.電力需求預測

根據歷史數據和相關負荷增長資料，進行用電量預測，基本預測如表2所示。

根據該市“十二五”國民經濟及社會發展規劃，將充分發揮港口和地處東南沿海與中西部聯接點的區位優勢，向西拓展內陸腹地，使其成為重要的港口城市。隨著城市發展的逐步深入，該市南部發展空間巨大，特別是東南片區作為該市的新工業區，以“煉化一體化”工程和港口為依托，以石化工業區為積聚點，加速產業發展的載體建設，隨著臨港工業和產業園的逐步開發，以及耗能項目的投產，將帶動東南片區用電需求的快速增長，未來東南片區將成為負荷新的增長點。

4.電網規劃

4.1110kV及以上電網規劃

2012年～2016年，該市電網規劃新建110kV變電站13座（主變14臺），擴建110kV變電站11座（主變11臺），增容變電站1座（主變1臺），新增110kV變電容量1271.5MVA，新建110kV線路約208.5km，新建電廠送出線路約31km。

到2016年術，該市110kV電網形成以13座220kV變電站、13座110kV風電場（容量663.6MW）及5座110kV水電站（容量76.4MW）為主要電源，電網接線模式采用單側電源雙回供電、雙側電源單回鏈式為主，局部雙側電源雙T，110kV公用變電容量2942.5MVA，變電容載比1.96。

4.235kV電網規劃

隨著末來某市110kV電網的建設，將逐漸替代現有的35kV電網，個別偏遠地區，目前由于負荷較小，所以仍保留35kV變電站。

4.3低壓配電網規劃

結合某市轄供電區實際情況以及影響可靠性的主要因素。以加強鄉鎮電網、海島片區電網與主網聯絡為配電網建設改造的重點與目標：

一是三個供電區城區部分遠景目標接線模式為單聯絡多分段以及部分的雙聯絡多分段，鎮區部分遠景目標接線模式為單聯絡多分段，農村部分遠景目標接線模式為部分主干線路單聯絡，允許存在個別分支線為單輻射線路。

二是在建設好配電網的基礎上，逐步從城區、鎮區開始實現配網自動化，在未來達到智能化配電網的目標。

三三是目前兩個主要的海島，應建設110kV變電站，解決與主網的聯絡問題；另有3個小面積海島為單輻射10kV供電，由于人口少，可在10kV側進行雙電源供電或分布式電源建設（如建設風電等）。

5.規劃成效分析

5.1加強鄉鎮和海島電網供電能力

目前某市所有的鄉鎮及鎮一級的海島有至少雙回10kV線路供電。隨著計劃建投的110KV變，海島供電及縮短往山區10kV供電線路的長度問題得以解決，而對于人口少、面積小的海島，還是以10kV線路供電為主，可以通過改造，解決其三個供電區的問題，并以分布式電源相結合方式，提高供電可靠性。

某市現在還存在6個無35kV及110kV變電站的鄉鎮，均已有雙回10kV線路供電，而建投的110kV變，也將解決缺少電源點的問題；而位于山區，且負荷較低，已有雙回10kV線路供電的，在“十二五”期間暫可不考慮新建變電站。

5.2提高“單線單變”供電可靠性

目前存在的6個鄉鎮沒有變電站及4個變電站為單臺主變的，應在2012年予以擴建，隨著新變的投運，由配套的10kV線路進行聯絡，提高供電可靠性。

5.3提高線路聯絡率、N-1通過率以及站間互供比例的成效

某市電纜網絡單輻射的比例為6.7%，架空網絡的單輻射比例為6.56%，一共有199回線路通過N-1校驗，占比75.95%；目前聯絡以站內聯絡占全部聯絡數的60.55%，站間聯絡占全部聯絡數的39.45%。

5.4縮短線路供電半徑、消除重載線路和配變

對現有存在的氏度超過15km及重載線路將在“十二五”規劃期內全部解決，存在的重載及低電壓、高損臺區將在2011年和2012年分別解決；針對配變供電半徑，將按增設配變來考慮，以達到減少浪費和擴大配變供電半徑能力的目的。

5.5滿足地區重點發展區域用電需求

東南片區的木材加工區和鞍鋼冷軋鋼板（該市）等項目紛紛落地，以及“十二五”期間電力需求預測表（表2）顯示，東南片區未來仍將是電網規劃重點區域。

5.6提高配網抗災能力方面的成效

某市位于沿海，配網受夏季的臺風及雷暴天氣影響，臺風對該市配網造成倒桿斷線比較少，由于樹線矛盾跳閘比較多，未來應對經過樹林和居民區的線路進行絕緣化改造：對于雷暴天氣的影響，應加強架空線路的防雷措施裝設，提高線路的防雷水平。

6.結論與建議

6.1結論

到“十二五”末，該市配電網容載比從2010年的1.84上升到2015年的2.36，主變平均負載率從2010年的57.3%下降到2015年的44.69%，主變N-1率從2010年的58.33%增長至2015年的65.38%，線路N-1率從2010年66.67%增長至2015年的71.88%。

6.2建議

一是電網規劃應繼續保持并加強與政府部門的常態化良性互動，密切跟蹤城市建設發展動態，適當提前安排配套項目，加快綠色能源（如風電等）項目建設步伐，抓緊開展輸變電項目前期工作，提前控制站址及走廊。

二是由于電力建設與城市市政投資體制不同，造成電力建設與市政道路建設不同步。存在報批手續復雜、沿線施工困難，進展緩慢等問題。建議從省級及以上層面能夠就城市電力建設問題進行高層協商，形成確定的投資機制，提高效率，避免資金浪費。

三是在市場經濟條件下，供電企業在進行電網規劃設計時，在完成好社會責任與效益的前提下，應從規劃的各個時期、層面做好經濟分析工作，使經濟效益的觀點寓于電網規劃之中。只有這樣，供電企業的效益才能有機地增長，才能保證供電企業的可持續發展，規劃的作用與意義才能充分顯現出來。