基于網格化的城市智能配電網規劃研究

王 碩，趙 杰，劉國平，王 聰

（國網石家莊供電公司，河北 石家莊 050000）

基于網格化的城市智能配電網規劃研究

王 碩，趙 杰，劉國平，王 聰

（國網石家莊供電公司，河北 石家莊 050000）

網格化配電網規劃以區域控制性詳規為基礎，以用電需求為導向，以實測負荷為模型，開展網格化負荷預測、差異化網架規劃，統籌規劃配電自動化、通信、分布式電源、電力管道等智能配電網內容，形成多元化規劃成果。通過示范區網格化詳細配電網規劃實踐，規劃成果得到有效實施，配電網發展與城市發展更加契合，為加強城市智能配電網規劃管理工作提供參考。

智能；配電網；規劃；網格化

配電網是國民經濟和社會發展的重要公共基礎設施，是實現和保障用戶供電能力和供電質量的終端部分。

近年來，國家持續加大配電網規劃建設力度，配電網發展取得了顯著成效，但隨著京津冀一體化、新型城鎮化的深入推進，電動汽車、新能源的快速發展，對配電網發展提出了更高要求［1－3］。

本文網格化配電網規劃以地塊用電需求為導向，依據地區控制性詳規對不同用地性質和開發深度的地塊進行歸類，結合典型負荷預測模型，開展系統化負荷預測；按照差異化的規劃標準，分區域開展10 kV一次網架布局，統籌配網自動化、通信、保護配置等內容，并延伸規劃110 kV電網和管溝布局，最終形成多元化規劃成果，并與地區發展規劃有效對接［4－5］。

1 配電網規劃管理存在的問題

電網發展一直存在“重主輕配”問題，石家莊市配電網基礎薄弱，隨著城市行政區域拓展及分布式電源、電動汽車的快速發展，配電網的功能、形態以及發展環境均發生了巨大變化，老問題和新需求相互交織增加了石家莊配電網發展難度。

1.1 配網規劃管理落后

規劃管理理念落后，規劃對電網建設改造引領力度不夠，投資精準度不高；配網現狀調查分析不全面，技術標準原則不夠細化。

1.2 配網結構薄弱、資源緊張

a.網架結構不合理。

b.變電站10 kV出線間隔資源不足。

c.電纜通道資源緊張。

1.3 用戶接入與配電網規劃建設脫節

a.業擴報裝受限。年初統計市區業擴報裝受限項目共76項，總容量190萬kVA。

b.用戶接入與配網規劃脫節。傳統配網規劃僅注重網架建設，與用戶供電工程不同步。市區用電需求增長迅速，配網建設主要依靠用戶投資，配網發展跟不上用戶需求。用戶供電方案與配網規劃銜接不緊密。

2 網格化配電網規劃管理構建

科學進行配電網規劃，優化電網資源配置，理念超前、方法先進、標準統一，建設城鄉統籌、安全、高效、環保的現代智能配電網。配電網規劃管理體系主要由目標體系、策略體系、指標體系3部分組成。

2.1 目標體系

a.打造網格化空間布局

依據地區控規細分規劃單元（簡稱網格），根據建設用地性質劃分為居住、行政辦公、商業金融業、文化娛樂、體育、醫療衛生、教育科研設計、公共設施、工業和特殊用地共10類，以A、B、C、D4類供電區域確定目標網架，以建成、新建、半建成3類開發深度確定建設原則，打造配網網架和站點的網格化空間布局。

b.全口徑儲備規劃項目

按照國網公司《配電網規劃設計技術導則》和國網石家莊供電公司《石家莊中低壓配電網規劃設計建設技術細則》，全面涵蓋配網網架、電力管道、配電自動化、配電通信網等智能規劃內容，全口徑儲備規劃項目，指導客戶接入和配網改造，合理投資配網建設。

c.將規劃成果納入控規

通過對接政府聯合發布成果，力爭將變電站、開關站、環網單元、配電室、線路路由等納入地區控制性詳規，形成具備法律效力的約束性文件，保證地區電網發展有據可依。

2.2 策略體系

a.形成網格化供電區域

通過全面收集地區控規，以建設用地性質劃分網格，以城市功能區布局（鄉村、街道、園區）為單元劃分小區，形成分層、分區的網格化供電區域。依據不同發展階段，對于建成區、半建成區、新建區3類不同的發展需求與建設模式，有效指導電網發展方向。

b.開展多元化負荷預測

基于掌握的控規資料及不同地塊用電需求，自下而上開展各網格空間負荷預測，根據《石家莊市城鄉規劃管理技術規定》、《城市電力規劃規范》確定容積率、負荷預測指標及同類負荷同時率，并以多種方法系統化預測、規劃年電力電量水平。

c.制定差異化規劃標準

將各類網格按照行政區劃和負荷密度分別確定為不同供電區域（A、B、C或D），確定差異化的網架結構、管道及配電自動化等規劃標準。同時，結合網格開發深度，制定差異化規劃落實方式。

d.搭建模塊化目標網架

基于不同類型網格、供電區域，開展現狀電網梳理，對于不同網格有針對性的分析現狀問題、查找薄弱環節、明確規劃重點，搭建模塊化的目標網架，并依據不同開發深度確定建設方式。

e.采用數據化指標分析

通過配網規劃輔助管理平臺計算軟件的應用，在不同類型試點區域開展配電線路的潮流、短路、可靠性等計算，定量分析不同供電區域目標網架的指標提升情況，并準確分析規劃效果及經濟性。

f.呈現實用化規劃成果

根據不同網格目標網架形成項目儲備，有效指導客戶接入和存量配網改造。同時，向上追溯至110～220 kV主網站點空間布局，并形成隧道規劃方案；統籌考慮分布式電源和電動汽車等多元化負荷的靈活接入需求。

依據以上策略，網格化配網規劃按照建設用地性質劃分網格，以城市功能區布局為單元劃分小區，完成用電需求分析和現狀梳理，做實10 kV配網規劃基礎；通過經驗數據分析，初步建立10類負荷指標，依據不同類型用電需求，分類分區域開展負荷預測工作，準確掌握負荷增長趨勢，做細負荷預測；根據供電區域和用電需求不同，差異化明確建設改造原則，同時全面涵蓋配電自動化、配電通信、保護、電力管道等內容，對接政府，力爭將規劃成果納入控制性詳規，做深規劃內容，形成網格化配電網規劃成果。

2.3 指標體系及目標值

a.電網結構

2020年，220 kV電網形成分區供電，各分區均衡分配配電資源，通過多回聯絡實現互倒互帶“零閃動”；110 kV電網形成以雙輻射T接線的電網結構，“N－1”通過率100%；10 kV電網結構，A、B、C類區架空網以3分段單聯絡，電纜網以單環、雙環為目標網架，現有網架逐步向目標網架過渡；D類區主干線應合理分段，一般不超過5段，并逐步增加聯絡。

b.通道資源

按照中心城區飽和負荷預測下的電網發展規劃和地下管廊現狀，結合道路規劃及目標網架需求確定規劃目標，城市主干路按照隧道目標建設；城市次干路、支路按照管井的目標建設；在交叉路口形成環形管溝通道。2020年建成二環路全環貫通，和平路、中山路、裕華路、槐安路東西貫通，友誼大街、中華大街、平安大街、建設大街、建華大街、談固大街南北貫通的一環、四橫、六縱的網格狀市區地下主管廊體系。主次干道管道覆蓋率100%，地下管溝形成多方向連通的網絡，連通率達到95%。

c.設備健康水平

按照資產全壽命周期管理理念制定改造計劃，2020年，在中心城區及各區（縣）城區實現配電自動化全覆蓋，不同類供電區采用差異化方案，A、B類供電區采用自動或智能分布式，簡化遙控開關配置，通信方案以無線、光纖和載波等多種方式相結合，C、D類供電區根據配網結構采用重合器式或故障指示器式，通信方案以無線為主；全面消除線路瓶頸、配變和線路過負荷；實現全部用戶安裝智能分接開關。

d.供電可靠性

2020年，A類供電區戶均停電時間小于50 min，達到國內先進水平；B類供電區戶均停電時間小于1 h；C類供電區戶均停電時間小于3 h；D類供電區戶均停電時間小于9 h。

e.節能減排

核心區實現電纜無油化率100%；全面消除綜合高損變和油開關；縣城架空線路絕緣化率達到100%。到2020年，綜合發電煤耗下降30%以上，綜合網損下降到6%以內，消除城市電網所有高損耗供電設備。

3 實施效果

3.1 形成網格化布局

將橋西示范區按功能劃分為居住、行政辦公、商業金融業、文化娛樂、體育、醫療衛生、教育科研、公共設施、工業及特殊用地10種類型，有效總占地面積10.8 km2。10種類型功能區依據將政府控規圖，按照單一功能最小化原則進行劃分，共劃分為112個網格，通過主配網規劃輔助管理平臺，得出10種功能區飽和負荷預測和每個網格的飽和負荷預測，實現負荷預測智能化處理。

3.2 做好變電站布點

利用配網規劃輔助管理平臺對橋西示范區進行變電站選址規劃，得出橋西示范區北部新增2個變電站布點。

結合石家莊橋西示范區城中村改造，確定2018年新建110 kV華西站，站址協議已落實。新增主變2臺，新增主變容量100 MVA。

結合石家莊市區220 kV變電站布局，遠景年新建220 kV西王站，新增主變2臺，新增主變容量480 MVA，作為示范區負荷的1個電源點。

3.3 明晰網架層級

明確從變電站饋出的為主干層，從開關站或環網單元節點饋出的為次干層，其余為分支層。規范主干層、次干層、分支層對應的接入容量，如表1所示，新建網架不超過3層，梳理層次過多的現狀網架。

表1 網架分層接入情況

3.4 確定目標網架

橋西示范區10 kV電纜網以雙環、單環為目標網架，按閉環設計，開環運行。10 kV線路聯絡率實現100%，線路N－1通過率100%，滿足變電站主變N－2事故轉供能力。提高10 kV電網負荷轉供能力，加強對上一級電網的支撐。控制出線裝接容量，通過合理切改，解決負荷分配不均和供電范圍交叉重疊問題。通過開關站解決出口電纜通道資源緊張問題，電纜線路分支多，層級不清晰，同時通過開關站建立站間聯絡，提高10 kV配網對高壓配電網的支撐。通過配網規劃輔助管理平臺對示范區控制性詳規圖各類地塊進行網格化負荷預測，導出網格負荷分布圖，結合網格負荷進行開關站、環網單元的布點，形成遠景的目標網架。

3.5 電纜通道規劃

電纜隧道供各電壓等級電纜綜合使用，按電網遠景規劃一次建成。電纜通道建設應盡量與道路維修、地鐵建設、土地開發及橋梁架設等工程結合，同步進行預埋，滿足電纜建設需要。在規劃路交叉路口預留管線相互貫通接口，通道容量相互配合，電纜立體交叉。結合110 kV及以上輸變電工程建設、10 kV電纜網架建設、業擴需求，制定電纜通道遠景規劃。結合主配網網架，構建示范區內電纜規劃圖。

3.6 完善配網自動化規劃

a.配電自動化主站以完善基本功能為主，重點提高數據完整性，提升圖模的質量，提高實用化水平；對配電自動化主站整體升級，開發或完善高層應用功能以適應調控一體化和智能化配網調度發展需要。

b.結合站房一次設備、架空線路等改造工作對不能滿足運行要求的自動化終端進行更換、升級，新建工程自動化終端結合一次設備同步建設。

c.對故障率高且無法修復的自動化終端進行改造，實現10 kV主次干層“三遙”全覆蓋，10 kV饋線FA功能全覆蓋。通過增補、改造自動化三遙終端設備，實現主次干層三遙覆蓋率100%，包括環網單元、開關站、配電站和架空線路聯絡開關；增補故障指示器，架空線路支路開關達到二遙覆蓋率100%。

3.7 優化配網通信規劃

配電通信網通信方式以光纖通信方式為主，對于無法鋪設光纜的區域，采用中壓配電線載波、無線公網，采用載波方式進行補充時不宜進行規模組網。配電通信網應同步考慮用電信息采集等其他業務的接入，同時光纖芯數應統一考慮，按一張網建設，后期不再建設用電EPON接入網。對于重要開關站、環網單元和配電站，光纖通信覆蓋率達100%。配電通信主干網絡采用全光纖覆蓋，通信接入子站應100%具備光纖雙上聯。配電通信網建設應遵循硬件技術可靠、網絡平臺冗余或系統快速恢復、網絡數據實時、網絡易擴展、易維護的原則，逐步進行老舊通信設備的改造升級。

3.8 提前規劃光伏發電、分布式電源、電動汽車多元化負荷的接入

依據《石家莊新能源及可再生能源發展規劃》，加快新能源產業發展和社會用能方式轉變。其中光伏發電、分布式電源、電動汽車發展前景可觀。智能配電網規劃應統籌考慮新能源電源建設布局，加強對其接入位置和規模的引導和管理，新能源項目應與電網規劃緊密結合，提前規劃電纜、架空線路徑和配套工程，滿足光伏、分布式電源、電動汽車的靈活接入。逐步完善智能電網設備、并網儲能系統、智能電網服務、智能電網變電站和電力應用的產業鏈，建設新能源電源并網體系。

4 結束語

本文采用網格化規劃理念開展配電網規劃研究，實現變電站自動布點，統籌配電自動化、通信、分布式電源、電力管道等智能配電網內容，并將通過石家莊橋西示范區網格化詳細配電網規劃實踐，為配電網科學智能發展奠定了基礎，為城市發展提供能源支撐。

［1］ 邵寶珠，王優胤，宋 丹.智能電網對繼電保護發展的影響［J］.東北電力技術，2010，31（2）：11－13.

［2］ 陳昌鵬.城市配電網自動化及其網絡結構［J］.東北電力技術，2004，25（4）：4－9.

［3］ 黃亮標.配電網供電可靠性評價及優化措施［J］.東北電力技術，2014，35（6）：41－44.

［4］ 劉壯志.含微電網的智能配電網規劃理論及其應用研究［D］.北京：華北電力大學，2013，1－5.

［5］ 林 毓.SZ電網公司配網規劃管理優化研究［D］.長沙：中南大學，2014：1－10.

Study on Urban Smart Distribution Network Planning Based on Grid

WANG Shuo，ZHAO Jie，LIU Guo?ping，WANG Cong
（State Grid Shijiazhuang Electric Power Supply Company，Shijiazhuang，Hebei 050000，China）

The grid distribution network planning is based on regional regulatory detailed planning，making demand as guidance，using measured load as model.Grid load forecasting and differential network programming are carried out，the overall plans of distribution au?tomation，communication，distributed power supply and power line content form a diversified planning results.Through practice，planning result is effectively implemented.These provide a reference to strengthen urban smart distribution network planning manage?ment work.

Smart；Distribution network；Planning；Grid

TM715

A

1004－7913（2016）04－0056－04

王 碩（1986—），女，碩士，工程師，從事配電網規劃、新能源并網發電的研究工作。

2016－01－09）