模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

許春林

摘要：本文根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的一些方法進(jìn)行看探討，并提出相關(guān)見解，僅供同行參考。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；方法；供電區(qū)域

中圖分類號： U665.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1 供電模式

目前應(yīng)用較多的電網(wǎng)建設(shè)模式為典型設(shè)計(jì)模式和通用設(shè)計(jì)模式。典型設(shè)計(jì)方案主要包括初步設(shè)計(jì)階段的變電站典型設(shè)計(jì)方案、配電站典型設(shè)計(jì)方案、線路典型設(shè)計(jì)方案等。通用設(shè)計(jì)方案則主要包括變電站、配電站、線路等組成模塊的施工設(shè)計(jì)方案。

近年來提出并得到推廣應(yīng)用的供電模式是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的典型設(shè)計(jì)模式。本文供電模式為界定了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電單元和電網(wǎng)裝備等供電系統(tǒng)主要組成要素的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，深度介于電網(wǎng)規(guī)劃與初步設(shè)計(jì)之間，屬于典型設(shè)計(jì)范疇供電模式以電網(wǎng)規(guī)劃理論、規(guī)程規(guī)范為支撐，在電壓等級匹配、供電半徑優(yōu)化、電網(wǎng)布局優(yōu)化等基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電單元和電網(wǎng)裝備等供電系統(tǒng)主要組成要素進(jìn)行優(yōu)化配置。圖 1 為供電模式制定方法，圖 2 為供電模式要素。

供電模式將典型設(shè)計(jì)拓展到了電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域。目前施工設(shè)計(jì)階段和初步設(shè)計(jì)階段的典型設(shè)計(jì)方案服務(wù)于供電單元的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，供電模式則從電網(wǎng)建設(shè)的源頭入手，服務(wù)于全供電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

2 區(qū)域供電

區(qū)域供電中的“區(qū)域”是指需要規(guī)劃或建設(shè)的供電區(qū)，供電分區(qū)及一個(gè)或多個(gè)用戶占用的區(qū)塊、子區(qū)域。在應(yīng)用供電模式編制某地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃方案時(shí)，需要以該地區(qū)用電需求為出發(fā)點(diǎn)。區(qū)域供電充分考慮各區(qū)域供電需求的差異化，以供電區(qū)域需求為核心制定區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案，在各子區(qū)域規(guī)劃的基礎(chǔ)上形成全規(guī)劃區(qū)的規(guī)劃方案。

區(qū)域供電思想可概括為：按照區(qū)塊功能、地理環(huán)境、行政區(qū)劃等條件將供電區(qū)劃分為不同層次、相互關(guān)聯(lián)而又相互獨(dú)立的供電區(qū)域；根據(jù)各供電區(qū)域的實(shí)際情況，綜合考慮負(fù)荷、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、技術(shù)等多方面因素，分情況采用合理的電壓等級、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備型式、生產(chǎn)管理及用電服務(wù)技術(shù)手段；考慮供電區(qū)域特別是相鄰、相嵌套區(qū)域的供電系統(tǒng)的相互影響及制約因素，采用由下至上的規(guī)劃設(shè)計(jì)順序(即先規(guī)劃較低電壓等級電網(wǎng)再規(guī)劃較高電壓等級電網(wǎng))制定各供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃方案，最后通過優(yōu)化組合制定全供電區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案。

電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：

1）電網(wǎng)之間相互影響又相互獨(dú)立。

2）各供電區(qū)域/用戶的供電系統(tǒng)之間相互影響又相互獨(dú)立。

3）各級變電所/配電站的分布由用戶/供電區(qū)域或下級電網(wǎng)決定。

4）電網(wǎng)接線/結(jié)構(gòu)由上級電網(wǎng)及本級變電所的分布情況決定。以上特點(diǎn)表明在規(guī)劃某電壓等級或區(qū)域/用戶電網(wǎng)時(shí)可相對獨(dú)立地規(guī)劃另一電壓等級或區(qū)域/用戶電網(wǎng)，同時(shí)也表明完全可以由下往上制定電網(wǎng)規(guī)劃方案，而電網(wǎng)接線特別是高壓電網(wǎng)接線需要考慮上、下級電網(wǎng)布局，即在規(guī)劃中需要考慮上、下級電網(wǎng)的相互影響。

電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)特點(diǎn)表明從用戶/區(qū)域出發(fā)采取由下至上的順序進(jìn)行規(guī)劃具有理論及技術(shù)的可行性，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐也證明了基于區(qū)域供電的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法符合電網(wǎng)發(fā)展規(guī)律，切實(shí)可行并且易于實(shí)施。

按照區(qū)域供電思想，全供電區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定包含縱向組合和橫向優(yōu)化 2 個(gè)過程。縱向規(guī)劃是從用戶到供電區(qū)域，然后再到全供電區(qū)的過程，或者說從低壓到中壓，再到高壓的過程，為組合過程；橫向規(guī)劃是對供電區(qū)域某電壓等級規(guī)劃方案的制定過程，如制定變電站分布、變電站規(guī)模及高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方案等，為優(yōu)化過程。

圖3 為基于區(qū)域供電思想進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的流程。區(qū)域供電思想可為模式化電網(wǎng)規(guī)劃提供理論支持。

3 模式化的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.1 可行性分析

模式化的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法基于區(qū)域供電思想，從區(qū)域供電需求出發(fā)，選擇相適應(yīng)的供電模式制定電網(wǎng)規(guī)劃方案。該方法采用由下至上的規(guī)劃設(shè)計(jì)順序，制定各供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃方案，進(jìn)而優(yōu)化組合確定全供電區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案。按照經(jīng)濟(jì)水平、負(fù)荷性質(zhì)、區(qū)域功能等對供電區(qū)域(含供電分區(qū)、子區(qū)域)進(jìn)行劃分，并可提煉出具有代表性的典型供電區(qū)域，實(shí)際供電區(qū)域可以分解為 1 個(gè)或多個(gè)典型供電區(qū)域。同類型供電區(qū)由于負(fù)荷特性、供電需求等各方面與某典型供電區(qū)域相同或相近，可直接采用該典型供電區(qū)域的供電模式。因而，采用區(qū)域供電思想進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，各區(qū)域可采用相應(yīng)的供電模式同時(shí)進(jìn)行規(guī)劃。

3.2 供電區(qū)域劃分與分類

不同供電區(qū)域有不同的供電需求，不同的供電需求對供電模式有不同的要求。應(yīng)用模式化規(guī)劃方法編制規(guī)劃方案時(shí)，需要對供電區(qū)域進(jìn)行劃分和分類，區(qū)域劃分時(shí)應(yīng)考慮與可采用的供電模式適用條件的一致性，以便進(jìn)行供電模式選擇。具體劃分及分類方法如下。

供電區(qū)域劃分。

供電區(qū)域可以按行政區(qū)劃、區(qū)域功能或地理方位等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分：

①以行政區(qū)劃為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行供電區(qū)域劃分。

從全國范圍看，供電區(qū)域可以省、市、縣為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，在同一個(gè)縣以行政區(qū)劃為標(biāo)準(zhǔn)可將供電區(qū)域劃分為縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村 3 個(gè)層次的供電區(qū)域。

②以區(qū)域功能為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行供電區(qū)域劃分。

區(qū)域功能主要有居住、工業(yè)、公共設(shè)施(包括行政辦公、商業(yè)、體育、醫(yī)療、教育科研、文化娛樂及其他公共設(shè)施)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)副業(yè)加工、道路廣場、公園綠地等。以區(qū)塊功能為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將供電區(qū)域劃分為居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、行政辦公區(qū)、商業(yè)區(qū)、商住混合區(qū)、醫(yī)療用地、教育科研區(qū)、文化娛樂區(qū)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)、農(nóng)副業(yè)加工區(qū)、道路廣場、公園綠地等。

③以地理方位為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行供電區(qū)域劃分。

依據(jù)地理位置的獨(dú)立性、特殊性等條件，可將供電區(qū)域劃分為縣城、城郊、開發(fā)區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)、鄉(xiāng)村、自然村等。

3.3 供電模式制定

選擇若干個(gè)具有代表性的供電區(qū)域，制定出該類供電區(qū)域的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，并作為同類型供電區(qū)域的供電模式。

供電模式的制定主要考慮 3 個(gè)方面：

1）適用條件和范圍。該方面主要考慮供電模式適用的經(jīng)濟(jì)水平、負(fù)荷水平、負(fù)荷性質(zhì)、地理環(huán)境等。

2）典型供電區(qū)域的電壓等級。根據(jù)供電區(qū)域負(fù)荷水平，按需要的最高電壓等級對區(qū)域進(jìn)行分類，并制定該區(qū)域最高電壓等級電網(wǎng)的規(guī)劃方案，該規(guī)劃方案即為此類區(qū)域的典型供電模式。

3）供電模式的深度。電網(wǎng)規(guī)劃方案可包括電網(wǎng)布局/結(jié)構(gòu)、接線方式、供電單元以及裝備等各方面，也可只包括其中一個(gè)或幾個(gè)方面，可根據(jù)實(shí)際需要確定，較簡單的供電模式可以只包括電網(wǎng)接線方式。為提高供電模式對具體規(guī)劃方案的指導(dǎo)性，供電模式的深度宜適當(dāng)向初步設(shè)計(jì)深度靠攏。

3.4 典型供電模式的選擇

根據(jù)劃分后的各供電區(qū)域的相關(guān)指標(biāo)(如經(jīng)濟(jì)水平、負(fù)荷水平、負(fù)荷性質(zhì)、需要的電壓等級等)選擇相適應(yīng)的供電模式。供電模式選擇時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面：

1）電壓等級。根據(jù)區(qū)域負(fù)荷水平確定該區(qū)域需要的電壓等級，并在相應(yīng)電壓等級的供電模式中選取該區(qū)域供電模式。如某工業(yè)園區(qū)需要的最高電壓等級為 110kV，如果只需制定 110kV 電壓等級電網(wǎng)規(guī)劃方案，則直接在 110kV 供電模式中選取；如果需要制定 110、10 kV 電壓等級的電網(wǎng)規(guī)劃方案，則需要對供電區(qū)域進(jìn)行劃分，并選擇合適的 110、10kV 電壓等級供電模式。

2）對供電可靠性、環(huán)境等方面的要求。原則上供電模式選擇時(shí)需要參考同類型區(qū)域的供電模式，但由于實(shí)際情況的復(fù)雜性，可以根據(jù)供電可靠性、環(huán)境等選擇與之相適應(yīng)的供電模式。

3）深度和適用性。

3.5 模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)步驟

模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)步驟具體內(nèi)容如下。

1）按照常規(guī)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法收集、整理資料，然后將規(guī)劃區(qū)按行政區(qū)劃、區(qū)塊功能、地理環(huán)境等條件將其劃分為不同層次、相互關(guān)聯(lián)而又具有獨(dú)立性的供電區(qū)域，并進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。

2）選擇與各供電區(qū)域相對應(yīng)的供電模式。

3）將選定的供電模式與各供電區(qū)域?qū)嶋H情況相結(jié)合，制定各電壓等級電網(wǎng)的具體規(guī)劃方案。

4）將各供電區(qū)域規(guī)劃方案進(jìn)行組合優(yōu)化，制定規(guī)劃區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案，并對各供電區(qū)域的規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法如下：①先將某中壓供電區(qū)域包括的各低壓供電區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行組合，并確定配電變壓器的分布情況。若只需制定低壓電網(wǎng)規(guī)劃方案，則不需進(jìn)行以下各步驟。

②根據(jù)配電變壓器的分布情況，對該中壓供電區(qū)的中壓電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)化，并對各低壓供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整。

③重復(fù)①、②，制定所有中壓供電區(qū)域的中、低壓電網(wǎng)規(guī)劃方案。若只需制定中、低壓電網(wǎng)規(guī)劃方案，則不需進(jìn)行以下各步驟。

④將某高壓供電區(qū)域的各中壓供電區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行組合，并對上級變電站布點(diǎn)、供電范圍及主變?nèi)萘康冗M(jìn)行優(yōu)化。

⑤重復(fù)④，制定所有高壓供電區(qū)域的變電站規(guī)劃方案，并對各中壓供電區(qū)域的中壓電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整。

⑥依據(jù)高壓變電站規(guī)劃方案，提出高壓電網(wǎng)的上級電網(wǎng)規(guī)劃建議，并制定高壓電網(wǎng)接線方案。

⑦形成包括不同電壓等級涉及電網(wǎng)布局、供電單元和電網(wǎng)裝備各要素的電網(wǎng)規(guī)劃方案。

圖 4 為模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)流程。

3.6 模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)

模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法既一脈相承，又具有自身特點(diǎn)：

1）模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法根據(jù)區(qū)域、用戶實(shí)際情況選擇合適的供電模式形成電網(wǎng)規(guī)劃方案，是一種由下至上或電壓等級由低到高的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。

2）模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法采用縱向組合、橫向優(yōu)化的方法實(shí)現(xiàn)全地區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃方案編制，符合電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)律。

3）對相同、相近的供電區(qū)域采用相同的供電模式，符合電網(wǎng)規(guī)劃的精細(xì)化管理、集約化發(fā)展的要求，可以促進(jìn)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

4）可提高電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)效率和規(guī)劃質(zhì)量，并可拓展現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃邊界。

4 結(jié)論

1）基于區(qū)域供電思想的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，采用由下至上的規(guī)劃順序，從供電區(qū)域出發(fā)制定區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案，依據(jù)供電區(qū)域的供電需求、特性選擇同類典型供電區(qū)域的供電模式，在各供電分區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)上形成全規(guī)劃區(qū)的規(guī)劃方案。

2）區(qū)域供電思想及模式化電網(wǎng)規(guī)劃方法具有理論及技術(shù)的可行性，符合電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)律，且易于實(shí)現(xiàn)。

3）作為典型供電區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案的供電模式，具有可復(fù)制性、移植性，可以應(yīng)用到相同類型、相似供電區(qū)域的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中。

4）模式化電網(wǎng)規(guī)劃方法有助于電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，能夠滿足電網(wǎng)規(guī)劃的精細(xì)化管理、集約管理和“大規(guī)劃”的要求，同時(shí)也是一種集規(guī)劃、設(shè)計(jì)于一體并拓展了現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃邊界的優(yōu)化規(guī)劃方法。

5）模式化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法主要適用于配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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