基于社會成本最低的電力系統規劃設計分析

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摘要：電力系統是由各種不同功能的電力設備相互有機地連接起來的整體，因此按電力系統的構成，電力系統規劃大致分為電源開發規劃和輸變電網絡規劃。在作規劃時，不單單為了規劃而規劃，還必須從整個電力系統出發，力求綜合最佳，而且電力建設必須和地區、社會協調，必須在考慮地區開發、環境保護等諸問題的同時進行建設。本文將主要探討基于社會成本最低的電力系統規劃設計。

關鍵詞：社會成本最低；電力系統規劃；設計

電力系統規劃是為了保證電力系統的建設滿足整個社會對電力的需求，合理地利用現有一次能源資源，以最佳的投資效果，使未來電力系統安全、可靠、經濟運行；同時，電力系統投資巨大和建設周期長的特點也要求做好電力系統規劃。規劃電力系統的技術標準，也稱為可靠性準則，包括兩個方面的主要內容，即供電的充足性和供電的安全性。目前供電充足性水平已普遍采用概率性準則，而評價供電安全性的標準，目前仍按規定故障形態的確定性指標來進行考核，如《電力系統安全穩定導則》。

1電力系統規劃

電力系統規劃主要指長期規劃和中期規劃。電力系統長期發展規劃是研究15年以上的電力系統發展的規劃。其任務是根據規劃地區的國民經濟和社會發展的長期規劃、經濟布局和能源資源開發及分布情況，宏觀分析電力市場需求，進行煤、水、電、運和環境等綜合分析，提出電力可持續發展的基本原則和方向，電源的總體規模、基本布局、基本結構，電網主框架，能源多樣化等，必要時提出更高一級電壓的選擇意見、電力設備制造能力開發要求以及電力科學技術方向等[1]。

電力系統中期發展規劃在我國也稱為電力系統設計。它研究5～15年內的電力系統發展和建設方案。其任務是根據規劃地區的國民經濟及社會發展目標、電力需求水平及負載特性、電力流向、發電能源資源開發條件、節能分析、環境及社會影響等，提出規劃年電源水平和電網布局、結構和建設項目，并對建設資金、電價水平、設備、燃料及運輸等進行測算和分析。其內容包括電力需求預測，動力資源開發，電源發展規劃，電力網發展規劃，環境及社會影響分析以及對建設資金、電價水平進行測算和分析等。電力系統中期發展規劃是電力項目開展設計工作，如發電廠設計、變電站設計、電力系統繼電保護與安全自動裝置設計、電力系統通信設計、電力系統調度自動化設計的依據。在該規劃中要提出電力系統地理接線圖、單線接線圖和逐年工程建設項目表。電力系統中期發展規劃是在電力系統長期發展規劃的基礎上進行的，受電力系統長期發展規劃的約束和指導。以往，電力系統中期發展規劃的時間為3～5年，有時展望到7～10年。由于規劃年限的長短與系統的規模、電力系統所在地區的國民經濟發展計劃的年限有關，而且大型工程從立項到建成需時較長，故現在各國電力系統中期發展規劃的時問多為5～15年，每3年修正一次，年年滾動[2]。

2我國電力系統規劃設計面臨的挑戰

電力市場改革使電力系統規劃的不確定性加劇，使電力系統規劃經歷了一次挑戰；風電、光伏發電等新能源，本身所固有的隨機性和間歇性，給電力系統的規劃增添了新的不確定性因素。智能電網以促進新能源發展，促進電力工業經濟可靠運行為目的。智能電網發展模式下，電力系統規劃面臨的不確定性加劇，主要表現在如下幾個方面。

2.1未來電力需求的不確定性

電力負荷是電力規劃中最主要的不確定性因素，在智能電網中，負荷的預測更加困難。一是分布式電源及電動汽車等儲能設備的發展造成負荷更加難以預測，二是在滿足互動性要求下，需求側管理及負荷管理將發揮更大的作用，考慮到用戶的需求彈性，負荷隨實時電價的波動而變化，在提高電網運行效率的同時，增加了規劃中負荷預測的難度；電力市場的發展趨勢是根據供電質量向用戶收費，因此當用戶根據自身的需求改變對供電質量的要求時，可導致系統資源一定程度上的重新分配，這也會進一步增加負荷的不確定性。天氣變化、國民經濟發展速度、居民消費水平變化以及在缺電環境下實施的錯峰、避峰等相關政策，使得負荷變化具有更大的不確定性[3]。

2.2未來電源建設的不確定性

電力工業市場化后，發電和電網分離，電源規劃成為發電公司的內部事宜，在滿足政府或監管機構所制定的相關法規或條例的約束下，發電規劃在很大程度上取決于發電公司或發電廠投資者對電力市場未來的電價走勢、國家相關政策的調整、能源價格走勢以及負荷變化等因素的預測。因此，新的電廠或機組的類型、位置、容量和投運時間，以及舊機組和舊電廠的退役或停運等決策一般由發電公司自行做出，而且發電公司往往不會將這些信息提前在市場中公布。間歇式能源的間歇性和隨機性，使電源的不確定性進一步增加。

2.3系統潮流的不確定性

電源和負荷的不確定性，帶來了系統潮流的不確定性，電力市場逐漸對用戶側開放，用戶可以根據實時電價選擇用電量甚至向電網返送潮流，用戶和電廠之間的供求關系的變化將更頻繁，間歇式能源的接入，可能需要更大的范圍內電源參與功率，導致大規模的遠距離輸電。新型輸電技術、新型的配用電運行模式，都使系統更具調節性和控制性，與此同時，繼續增加著系統潮流的不確定性。含有風電場的電力系統存在更大的潮流波動。

3基于社會成本最低的電力系統規劃設計

向用戶連續地提供便宜且高質量的電能是最理想的狀態。實際上，電能質量和供電連續性，與電能價格成正比的關系，所以設備投資必須有限制（可靠性水平）地進行。設以可靠性水平作為變量，國民經濟的利益曲線用某一點表示峰值，該點就代表最恰當的可靠性水平。為了使上述情況達到最經濟的程度，除了從發電到配電的所有設備的經濟性必須提高之外，還必須從電力系統整體的角度出發，協調各個設備，使系統達到最經濟的結構[4]。

綜合資源規劃方法是將供應側和需求側各種形式的資源作為一個整體進行的資源規劃方法，它的思路是除供應側資源外，也把需求側減少電量消耗和降低電力需求視為一種資源同時參與電力（或煤氣、熱力、水等）規劃，對供電（或煤氣、熱力、水等）方案和節電（或煤氣、熱力、水等）方案進行成本效益分析，經過優選組合形成對社會、電力公司、用戶等各方受益，成本最低，又能滿足同樣能源服務的綜合規劃方案，旨在通過需求側管理更合理有效地利用能源資源、控制環境質量、減少電力建設投資、降低電網運營支出、為需求側提供最低成本的能源服務，可用于供電、供熱、供氣、供水等公用事業部門。目前較成熟的是應用于電力部門。綜合資源規劃的主要是更新了單純注重以增加資源供應來滿足需求增長的傳統思維模式，建立了以提高需求方終端用電效率所節約的資源同樣可以作為供應方替代資源的新概念，使可供利用的資源顯著增加，為人類提供了新的資源和財富，也為供需雙方提供了更多的擇優機會，能夠以最低的社會成本和最好的群體效益達到經濟、高效配置資源的目的。

結論

總之，把綜合經濟效益置于突出地位。它克服了傳統電力規劃只注重部門利益，忽視社會整體效益的傾向。它把電力供應和終端利用界定在一個規劃系統之內，以成本效益為準則，以社會效益為主要評價標準，注意協調供需雙方的貢獻和利益，達到改善社會整體經濟環境的目的。實質上，綜合資源規劃是一個開發、節能、效益、環境一體化的資源規劃。

參考文獻：

[1]黃錫明.安全價值為基礎的電力系統在風電行業擴展規劃[J].科技展望，2014，15：98-100.

[2]秦濤.考慮電網整體一致性的配電系統綜合評價要素研究[J].科技視界，2014，31：301-302.

[3]向平.淺談廣安地區配電網規劃設計原則[J].中國新技術新產品，2015，18：105-106.

[4]任天寶.電力需求側管理中可中斷負荷的研究[J].中國電力企業管理，2015，15：66-67.