城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計及優(yōu)化探討

韋麟波

（廣西綠能電力勘察設計有限公司，廣西 南寧 530000）

電網(wǎng)計劃是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，它也是電網(wǎng)公司長期發(fā)展的關鍵依據(jù)，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計效率對電網(wǎng)供電的經(jīng)濟性、可靠性和安全性有很大的影響。特別是在我國提倡“低碳”的背景下，如何有效進行電網(wǎng)規(guī)劃和設計，以防止由于規(guī)劃和設計不當而造成的資源和經(jīng)費浪費至關重要。在目前的電網(wǎng)建設中，對城市電網(wǎng)進行有效的規(guī)劃與設計，是城市發(fā)展亟待解決的問題。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃設計概述

1.1 規(guī)劃設計內(nèi)涵

電力系統(tǒng)規(guī)劃設計就是要對將來的電網(wǎng)進行仿真，找到將來的電網(wǎng)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，從而確定與之相適應的電網(wǎng)電源項目，還有項目的建設方案、規(guī)模和時序，從而確定項目的投資要求。首先，由于電網(wǎng)規(guī)劃與設計是對實際電力系統(tǒng)進行仿真模擬，因此必須根據(jù)電網(wǎng)的真實運作狀況，盡量找出電網(wǎng)在現(xiàn)實運作中出現(xiàn)的各種問題。其次，目前電網(wǎng)與將來電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)往往會出現(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象，因此，如何更好地實現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃中的“過渡”，是電網(wǎng)規(guī)劃中亟待解決的問題。最后，建設項目、建設計劃、建設規(guī)模等是電力系統(tǒng)規(guī)劃重點，在工程實施過程中，如何把握施工時機是關鍵。本文在此基礎上提出了電網(wǎng)規(guī)劃方案，并分析了電網(wǎng)建設的可行性。

1.2 規(guī)劃設計方法

1.基本功能分析。對基本功能的分析應該是分層次進行的，例如：首先對電源建設地點、全網(wǎng)供電范圍、電源作用等進行分析，其次對電源的送電范圍進行分析，最后對城市電網(wǎng)情況進行分析。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，不管是電源、網(wǎng)架還是輸電線路的作用都在不斷發(fā)生變化。

2.基本形態(tài)分析。這一部分的重點在于對電力系統(tǒng)的構(gòu)成設計，而電力系統(tǒng)的構(gòu)成受電力系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域、負荷分布、電廠分布等多種因素的影響。

3.動態(tài)分析。主要是指在電網(wǎng)建設實際發(fā)展過程與電網(wǎng)規(guī)劃設計有差異時，對電網(wǎng)的適應能力進行動態(tài)分析與規(guī)劃。

4.限制性條件分析。在制訂電網(wǎng)規(guī)劃與設計方案的過程中，特別要關注一些制約因素，這些因素會對計劃及實施造成一定的影響。

5.可靠性與經(jīng)濟性分析。是指在對電網(wǎng)進行規(guī)劃和設計時，必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的基本要求。

1.3 規(guī)劃設計內(nèi)容

第一，對城區(qū)電力系統(tǒng)的布局。從目前的情況來看，城市自行發(fā)電很難滿足城市居民的電力需要。所以，在制定城市電力系統(tǒng)供應計劃時，必須與電網(wǎng)整體計劃相配合，才能達到對能源供應計劃進行宏觀控制的目標。由于大部分的城市都需要用到電采暖，因此在進行城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計時，必須全面考慮城市供熱需要。在城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計中，必須對整個城市的用電量進行全面的了解，并估算出大概的數(shù)值，以便進行城市電源的規(guī)劃設計[1]。

第二，對城市廊道的布局。就規(guī)劃設計者而言，要按照城市的總體布局進行規(guī)劃，必須以城市電網(wǎng)為出發(fā)點，立足于系統(tǒng)的長期發(fā)展，全面分析變電站、線路廊道等實際情況，從而形成城市廊道的規(guī)劃設計方案，并確定變電站工作模式。明確剖析變電站的位置和線路情況，并在城市規(guī)劃設計圖中標注，可以將電力系統(tǒng)的規(guī)劃與城市規(guī)劃相結(jié)合，從而達到同步發(fā)展。

第三，對城市電網(wǎng)的布局。在對城市電網(wǎng)進行規(guī)劃時，首先要遵循的是城市電力系統(tǒng)的基本原則，也就是整體協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展、城鄉(xiāng)統(tǒng)一發(fā)展等原則[2]，這樣才能更容易地與城市發(fā)展中的電力資源實際需求相一致，同時還能滿足用戶的個體需要，保證城市電力系統(tǒng)的安全性與可靠性，確保能源開發(fā)與城市建設相協(xié)調(diào)。在對城市電網(wǎng)進行規(guī)劃和設計的過程中，因為各種原因而產(chǎn)生的問題，必須從電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展觀點出發(fā)，及時提出相應的對策，在此基礎上，對我國城市電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和發(fā)展路線進行詳細的規(guī)劃和設計。

1.4 規(guī)劃設計特點

從城市電力系統(tǒng)規(guī)劃與設計流程來看，其特征主要有：

第一，目的很多，除了保障城市居民生活用電外，還應該對緊急事件的應用需求進行及時處理，確保在相對特殊時期，城市可以得到充足的電力。因此，城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計對工作人員的洞察力和對緊急事件的處理能力提出了更高的要求。

第二，電網(wǎng)的電壓水平比較高，城市的發(fā)展需要電力來支撐，對于各個地區(qū)的供電要求也不盡相同。所以，在城市的生產(chǎn)和生活中，經(jīng)常會有各種電壓規(guī)范，需要對電壓進行詳細的分類；比如：10kV、35kV、220kV等[3]。因此，在城市電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設計中，應根據(jù)不同的電壓要求來確定電網(wǎng)的運行狀況，以減少電網(wǎng)的不良影響。

第三，由于各大城市的快速發(fā)展，導致了城市用電需求的持續(xù)增長，而在用電負荷成長的統(tǒng)計處理中，要精確地計算相關數(shù)據(jù)十分困難。此外，不同區(qū)域之間的用電需求存在著一定的差異，再加上人類活動、氣候等多種因素的影響，使得城市電力系統(tǒng)的整體規(guī)劃與設計受到了很大的威脅。

2 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃存在的問題

2.1 電網(wǎng)規(guī)劃和城市規(guī)劃不協(xié)調(diào)

城市規(guī)劃是一種以城市發(fā)展為中心的綜合規(guī)劃，而電網(wǎng)規(guī)劃只是城市規(guī)劃的一部分，電網(wǎng)規(guī)劃更多的是一種原則性和框架性的安排[4]。因此，城市電網(wǎng)規(guī)劃更加注重城市的空間形式，它的實現(xiàn)方式以電力系統(tǒng)的基本功能為主。電網(wǎng)規(guī)劃主要圍繞建設規(guī)模、站址位置、負荷等級等方面來進行，并與城市建設相結(jié)合，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電纜通道、高架通道等，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計遵循經(jīng)濟性、可靠性的原則。因為城市規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃是由兩個獨立的主管機關（即：規(guī)劃機關和電網(wǎng)公司）共同制定的，所以它們之間很難相互協(xié)調(diào)，特別是在一些大的城市地區(qū)，這種不協(xié)調(diào)會更加突出，在城市規(guī)劃設計時，并沒有完全考慮到電網(wǎng)的問題，導致電網(wǎng)規(guī)劃設計出現(xiàn)問題，不能完全滿足城市生產(chǎn)和生活需要。

2.2 城市用地短缺和電網(wǎng)規(guī)劃的沖突日益突出

對于一個城市的發(fā)展來說，土地毫無疑問是最寶貴的資源，因此，在規(guī)劃設計時，應當把經(jīng)濟發(fā)展區(qū)、工業(yè)園區(qū)和商業(yè)區(qū)放在第一位，無論是居民區(qū)、公路、橋梁，還是綠化設施，都需要用到變電所，電網(wǎng)規(guī)劃設計大多處于城市的角落地帶，電網(wǎng)線路通道則穿梭于建筑樓之間[5]。

2.3 城區(qū)變電站建設緩慢

隨著人民群眾物質(zhì)生活的不斷提升，對電力的要求也越來越高，這使得城市地區(qū)的用電負荷急劇上升，需要增設新的變電站來更好地解決電力問題。但是，由于人們對于噪聲、電磁輻射等環(huán)境問題的日益關注，城市中仍然有很多反對在城區(qū)修建變電站的觀點，加上城市土地資源的缺乏，使得城區(qū)變電站的修建變得更加艱難。

3 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計原則

3.1 與城市發(fā)展協(xié)調(diào)原則

在進行城市電網(wǎng)的規(guī)劃與設計時，必須遵守城市發(fā)展的整體規(guī)劃與設計，并以城市發(fā)展為導向，按照“效率、安全、穩(wěn)定”的原則，將廠址、站址、通道一一落實，并且要將電力系統(tǒng)的規(guī)劃與城市的各個發(fā)展計劃相協(xié)調(diào)，同時，讓城市的發(fā)展和電力系統(tǒng)的發(fā)展能夠相互配合，從而使電力系統(tǒng)更好地適應城市發(fā)展。其次，在進行電力系統(tǒng)規(guī)劃時，要對城市和農(nóng)村的電網(wǎng)進行綜合布局，從而逐漸縮小城市和農(nóng)村電網(wǎng)供電差異。在城市電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計中，以城市電力需求為其首要目的，保障整個用電過程的安全性和合理性，為此，除了要保證對電網(wǎng)的建設能夠達到相應的標準外，還要達到與電力傳輸有關的要求，根據(jù)不同電源給電力系統(tǒng)帶來的影響進行詳細的分類，以便對電源和城市電力系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，保證兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2 可持續(xù)發(fā)展原則

以循環(huán)經(jīng)濟理念為指導，對城市電網(wǎng)進行規(guī)劃與設計，既要滿足城市的生產(chǎn)與生活的要求，又要滿足環(huán)保與資源節(jié)約的要求，在提高居民用電質(zhì)量的基礎上，降低環(huán)境污染，減少資源消耗。通過對新技術(shù)、新材料的應用，進一步優(yōu)化城市電網(wǎng)的規(guī)劃與設計，以達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

3.3 統(tǒng)一規(guī)劃設計原則

首先，實現(xiàn)電源和電網(wǎng)的一體化。在城市電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計中，應該以城市的電力需求為基礎，將安全穩(wěn)定和經(jīng)濟合理作為供電指導原則，不僅要注重電源對電網(wǎng)的影響，還要將電源送出的要求與負載需求納入其中，對電網(wǎng)與電源進行統(tǒng)一規(guī)劃，這樣就可以保證電力和電源的和諧發(fā)展。其次，符合地區(qū)電網(wǎng)的布局要求。在規(guī)劃設計城市電力系統(tǒng)時，要充分把握統(tǒng)一規(guī)劃，相互協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，必須嚴格按照國家電力發(fā)展規(guī)劃和地區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃的指引，使城市電力發(fā)展規(guī)劃與地區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃、全省電力發(fā)展規(guī)劃乃至全國電力發(fā)展規(guī)劃相一致。

4 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計思路

4.1 收集資料

城市供電基本數(shù)據(jù)的收集狀況對城市電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)劣有著重要的影響，唯有做好城市供電基本數(shù)據(jù)采集工作，才能準確了解城市目前的供電狀況，為提高城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計效率提供保障。供電基本數(shù)據(jù)的采集包括：地方供電部門城市用電的預測與規(guī)劃、城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計方案、城市電力系統(tǒng)設計圖，城市近期的用電數(shù)據(jù)等。

4.2 電源規(guī)劃

電源規(guī)劃有兩種類型，一種是以電廠為基礎的電源規(guī)劃，一種是以發(fā)電機為基礎的電源規(guī)劃。隨著中國經(jīng)濟步入“新常態(tài)”“轉(zhuǎn)型升級”“生態(tài)環(huán)保”，“電力工業(yè)”等重大戰(zhàn)略任務推進階段，我國能源行業(yè)正處在一個以市場為導向的大環(huán)境之中，其規(guī)劃工作面臨著越來越多的不確定性，這就需要以需求為導向，以市場為導向，注重規(guī)劃設計，優(yōu)化配置。針對當前我國城市電力系統(tǒng)建設中出現(xiàn)的無序、電源網(wǎng)絡發(fā)展不協(xié)調(diào)等問題，提出城市電力系統(tǒng)建設應以電源的結(jié)構(gòu)與空間分布為核心，并結(jié)合城市電力系統(tǒng)建設的先期工作開展情況進行分析，提出了兩種不同的供電計劃。第一種是以電源的整體成本為目標，綜合考慮城市電力的資源結(jié)構(gòu)與供應能力、環(huán)境排放與控制目標、交通運輸一體化的要求，并根據(jù)城市電源的發(fā)展狀況與相關的規(guī)劃原則，綜合考慮城市電力的傳輸能力與調(diào)控能力，以此判斷城市電力供應的整體成本。在此基礎上，對該區(qū)域的煤電、燃氣電、水泵等電源的供給模式及分配進行優(yōu)化，并給出不同種類的電源優(yōu)化配置方案。第二種是“環(huán)保”“用地預審查”“能源效率評估”等綜合性能源工程。按照規(guī)劃選址、接入系統(tǒng)及相關配套資料等方面的調(diào)研，給各電力工程的進度進行評分，并以評分為依據(jù)進行排序。

4.3 電網(wǎng)規(guī)劃

在新常態(tài)下，由于電力供求狀況發(fā)生了重大變化，企業(yè)的成本增加，以及交易電價的大幅降低，導致了近幾年的產(chǎn)業(yè)收益降低，企業(yè)的經(jīng)營收益出現(xiàn)了下滑。城市電力企業(yè)應當正確認識發(fā)展危機，不斷地提高企業(yè)發(fā)展和抵御風險的能力，不斷地開拓創(chuàng)新，精益管理，爭取各種政策，多方面地提高發(fā)展質(zhì)量和效率。在電網(wǎng)規(guī)劃設計時，應該主動地與城市發(fā)展計劃相協(xié)調(diào)，這樣才能使電力系統(tǒng)的計劃與城市發(fā)展計劃融合，從而達到電力系統(tǒng)規(guī)劃計劃與城市發(fā)展計劃和諧統(tǒng)一。切實履行地方政府的協(xié)調(diào)職責，做好站址和線路通道的協(xié)調(diào)和保護，為提高電力網(wǎng)絡的施工質(zhì)量做出貢獻。加強電網(wǎng)建設，在繼承傳統(tǒng)的規(guī)劃設計經(jīng)驗的前提下，有效運用現(xiàn)有的經(jīng)濟基礎和現(xiàn)代的科學技術(shù)手段，及時采用綠色、低碳、環(huán)保的配網(wǎng)設備，對已經(jīng)被淘汰的產(chǎn)品進行替換，提升配網(wǎng)的性能，讓配網(wǎng)的智能化、自動化得到真正的應用。這樣既可以滿足當?shù)亟?jīng)濟社會對電力的緊迫需要，又可以為城市區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和居民的生產(chǎn)生活提供強有力的電力支撐。

5 城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的優(yōu)化措施

5.1 與城市環(huán)境發(fā)展步伐相融合

在進行城市電網(wǎng)規(guī)劃之前，首先要掌握所規(guī)劃地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及所處的環(huán)境條件，在對城市環(huán)境進行全面了解后，以此為依據(jù)，根據(jù)實際情況，合理規(guī)劃設計，才能確保城市電網(wǎng)的長期發(fā)展。由于城市電網(wǎng)在不同的發(fā)展階段，需要制定相應的發(fā)展戰(zhàn)略，因此，在戰(zhàn)略和技術(shù)的選擇上也會有差異。只有與城市環(huán)境發(fā)展步伐相融合，城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計才能跟上社會的發(fā)展，才能更好地與城市的發(fā)展相適應。

5.2 電源和電網(wǎng)關系的協(xié)調(diào)

電力行業(yè)的發(fā)展是城市發(fā)展中的一個特殊領域，需要保證電源、電網(wǎng)規(guī)劃相互協(xié)調(diào)，才能提高城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計效率。所以，在城市電力系統(tǒng)規(guī)劃設計時，要遵循統(tǒng)一發(fā)展的原則，確保城市電網(wǎng)運行的安全性和時效性。同時，在規(guī)劃設計過程中，要積極地引進一些先進技術(shù)，例如節(jié)能或節(jié)水技術(shù)等，確保電力供應中電能損耗的狀況可以得到明顯的改善，這樣就可以減少對環(huán)境的污染，達到能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的目的。