邓小文 广东省电力设计研究院,广东广州510600
近几年来,我国的电力供需矛盾得到缓解,供求关系发生了深刻的变化,导致电力市场由卖方市场向买方市场转变,这标志着我国电力工业的发展已进入了一个新的历史阶段。而国家电力公司的成立和实施“公司化改组、商业化运营、法制化管理”的政策,使我国电力企业及时地适应了这一发展趋势。随着我国电力企业体制改革的不断深入,电网经营企业将应运而生。 目前,我国的电网建设落后于电源建设,现有电网已不能满足社会供电的要求。电力企业要想获得长足的发展,就必须积极开拓电力市场,而搞好电网的规划、建设和改造,将是开拓电力市场的主要途径之一。 在新世纪到来之际,国务院决策加快城网的建设和改造,国家电力公司召开专门会议进行研究,并下达了一系列文件部署此项工作。这次城网的建设改造任务已在全国各地陆续展开,是建国50年来规模最大的一次,任务艰巨,投资巨大,需要三年左右的时间才能完成,任重而道远。对电力部门来说,是一个极为难得的机遇,同时又是一次严峻的挑战。 在进行城网的建设和改造工作中,会面临许多新的形势,各方面的准备也会显得不足。必需对其进行深层次的探讨,才能明确改造方向,少走弯路,加快建设和改造的步伐,避免重复建设,节约投资,增强竞争力。
1 城网建设和改造目标 国家电力公司对城网建设改造所提出的目标是: a)提高城网的整体供电能力,根除城网供电中的“卡脖子”问题,满足社会用电增长的需要,供电能力提高10%; b)提高城网安全运行水平,增强抗御自然灾害和事故的能力,确保对重要用户的供电,供电可靠性达到99.90%~99.99%; c)提高电能质量,降低损耗,达到节能的目的,电压合格率达到98%,网损降低10%; d)利用现代科技,提高城网的现代化管理水平; e)符合环保要求。 与“九五”电网管理工作的目标相比,此次城网改造具有3个明显的特点:一是突出了商业化运营,增加10%供电能力的具体指标;二是供电可靠性、电能质量和经济运行的要求高了(“九五”的目标为:供电可靠性99.7%~99.9%,电压合格率95%,网损降低1.2%~2.0%);三是增加了环保要求。
2 城网的特点 a)负荷相对集中,负荷密度较高。城市用电负荷的构成主要是工业、交通、运输、市政和生活用电。必需根据城市发展规划蓝图,对各种负荷分别对待。 b)用户对用电质量要求越来越高。 c)城网的设计标准较高,在安全与经济合理平衡下,要求供电有较高的安全可靠性。在作城网规划的编制中,需编制城网管理制度。 d)城网接线较复杂,要保证调度上的灵活性、运行上的供电连续性及经济性。 e)城网的自动化较为完善,对电网管理水平的要求较高。城网发展和应用技术,要逐步引进城网计算机辅助管理技术。 f)对配电设施要求较高。城网的线路和变电所等设施须满足占地面积小、容量大、安全可靠、维护量小及城市景观方面的要求,特别在城市中心区使用电力电缆线路,以减少影响城市容貌的架空导线和配电变压器的数量。
3 城网改造规划 为使城网改造工作达到预期目标,需要有一份科学、合理的规划。城网规划不但要指导现场城市配电网改造工作,而且要与城市未来发展相衔接。
城网规划包括对原有配电网的改造、扩建以及兴建新的配电网两个方面。具体内容有规划年限的确定、规划编制、经济分析以及规划实施安排。其内容还包括为达到规划目标而提出的对电源建设的要求,调度通信及自动化方面的措施等。 3.1 城网规划与市政规划 城网既是电力系统的一个重要组成部分,同时又是电力系统所服务的城市建设中的一项重要基础设施,为此,城网建设要与城市建设紧密配合,同步实施,还要与环境协调,与景观和谐。城网的规划设计,应符合原能源部与建设部联合颁布的《城市电力网规划设计导则》,以确保城网与城市建设的协调一致。为达到这一要求,第一是要搞好负荷预测,使电网满足社会(电力市场)的未来需求;第二是规划的电网布局要符合市政规划,要把城网规划纳入整个市政规划。为了使城网规划适应城市发展的方向,与整个城区市政建设相协调,需以城市建设规划蓝图为基础,规划出未来城区电网的轮廊,并随着市政规划的不断完善,对城网规划作相应的调整,实行动态管理。 3.2 城网的近期、中期和远期规划 城网规划年限与城乡地区总体规划的年限需一致,分为近期(5 a)、中期(10 a)和远期(20 a)三种。首先编制远期规划,在远期规划的指导下,完成中期和近期规划。 远期规划的编制,必须与当地国民经济的发展紧密结合,同步实施,以适应用电增长的需要及市政规划的发展;要有超前意识,立足当前,兼顾长远,不断提高城网的供电能力,大力加强电网结构;做到比例协调、布局合理、调度灵活、设施先进、安全可靠、电压合格和多供电少损耗;需根据市政规划的变动、负荷的变化和技术进步等,对远期规划作经常性的修正和调整,使最终建设的配电网适应市场的变化。 在远期规划的基础上,制定中期和近期规划。 为使最终建设的配电网不会与所规划的配电网偏离太大,中、近期规划中的项目可从远期规划中已确定的项目中摘录。对于低压配电网,由于直接受当地负荷变化的影响,使其远期规划的有效性降低,且低压配电网的工程较简单,可在短期内建成,因此低压配电网只需制定近期规划;而高、中压配电网的供电范围大,负荷中包括了各区域的低压负荷,虽然低压负荷的实际数值可能与预测的数值不同,有增有减,但总的变化不会太大,不会影响远期规划的有效性,且高、中压配电网的工程量大, 建设周期长,前期工作要早做,所以需制定远、中和近期规划。 3.3 城网规划方案比较 在城网规划中,为达到某一预期供电目标,需制订多个供配电方案,并对参与比较的各个方案进行经济分析,以选取最佳方案。各方案中的一切费用和效益应考虑时间因素,即:将不同时期所发生的费用和效益折算为现值,使其具有可比性,而参与比较的各方案的条件应基本相同。比较方法之一是采用年费用最小法,选取年费用最小的方案作为最佳方案;另一方法是采用优化供配电可靠性的原则进行方案比较,以取得供电部门和全社会的最大综合经济效益为选取最佳方案的标准。 3.4 城网规划的计算机辅助设计 城网规划应采用计算机辅助设计技术,首先建立配电网的信息数据库(包括图形系统),利用计算机技术,进行大量的精确计算,包括负荷分块预测,变电所、配电所定位和数量确定,线路路径、网络分析计算,可靠性分析和经济分析评价等方面的计算。这样,不仅节省了大量的人力和时间,而且使得城网规划更加精确。
4 城网规划的负荷预测方法 城网的规划应该是逐级进行,即:负荷分布预测—布局变压器(变电所)—规划电网。 城网规划的对象主要是中压(10 kV)配电网,能否简单套用以往用于电源和超高压(220 k V及以上)电网规划的负荷预测方法,很值得深入探讨。常用的电源和超高压电网规划负荷预测方法有:产品产量单耗法、回归分析法、时间序列法、递增率法、电力弹性系数法、投入产出法和灰色分析法等。这些方法主要用于电量的总量预测,若直接将其用于城网规划,则只能预测全市的总供电负荷,缺少负荷分布的概念,无法了解负荷的具体分布位置。 由于中压配电变压器分布非常广泛,研究其布局是城市电网规划的基础。以往仅凭经验来进行变压器(变电所)的布局以及规划电网,使得城网总体容载比很高,又因变电容量的布局不合理,局部电网会同时出现变压器(变电所)轻载和超载问题;而城网在新、扩建的初期虽然裕度很大,但局部网又无法获得较高的“n-1”(n为供电线路数)供电可靠性水平。因此,为了解决上述所存在的问题,建议采用下面的功能小区负荷密度法来预测城网负荷:
a)将城市划分为诸多功能小区 首先根据城市总体规划,并结合负荷特性,将城市划分为诸多功能小区;然后根据国内同等城市相应小区主要历史阶段的负荷密度(k W/m2)测算,分别测算出各小区的负荷,并汇总整个城市的供电负荷。供电小区的划分要结合典型负荷密度,因地制宜,一般常划分为如下几种:纯工业区、纯商贸区、普通居民住宅区、高档居民住宅区、工住区、商住区、仓储区、机关区、学校区、娱乐区、绿地、公园等。 b)分析中压配电变压器统计数据 利用中压配电变压器分布广,基本能满足城网规划需要的特点,通过其负荷统计数据来掌握城网负荷分布的增长情况,利用传统的数理统计分析等手段辅助预测负荷分布。 c)建立负荷密度数据库 通过大量、广泛地收集国内各功能小区负荷密度值,按照历史和规划的不同城市、不同发展阶段的功能小区负荷密度进行统计处理,建立起功能小区的负荷密度数据库,或制定出功能小区的负荷密度手册,供城网规划参考。 d)预测中压配电网负荷 城网应由下至上逐级进行规划,可将负荷分布预测的重点放在预测中压配电变压器负荷上,功能小区也参考中压配电变压器的供电区域来划分,形成一整套预测体系。 e)用总量预测法校核预测结果 由各功能小区负荷预测结果考虑同时率后,汇总成全市的供电负荷。考虑到单一预测法的局限性,仍需用总量预测法进行校核,甚至可以通过专家评估,最后确定各规划期城网负荷预测值。
5 城网改造的技术原则 减少变电层次,简化电压等级,有利于配电网的管理和经济运行。将110 kV电压引入市区,采用110 k V/10 k V/380 V/220 V等级电压,逐步淘汰其它电压等级。 完善电网结构的布局,对于电网容量的设计,不仅要满足现阶段的供电要求,而且要留有适当的发展裕度;通过采取在负荷点用开闭所集中配电等手段,最大限度地满足供电要求,使调度与检修更加灵活方便;逐步消除交错供电、迂回供电、超长供电等现象,并取消用户专线及用户专设双电源。 城网的设备选择要符合科技进步的原则,既要运行可靠,又要注重节约,并尽量采用小型化、无油化、自动化、免维护或少维护的设备;积极推广应用节能型的输变电设备,逐步淘汰高耗能的输变电设备;坚持电线入地,提高电缆化的比例,广泛使用箱式变压器和架空绝缘导线等新设备,推广应用GIS组合电器(对大城市中心的新建变电站尤其是地下变电站更应优先选用GIS),减少占地面积,美化城市环境。 积极采用配电网计算机辅助管理的现代化手段,实现计算机的运行管理、巡视管理、检修管理、停电管理、配电变压器负荷管理、电压和无功管理、设备资料管理、配电网地图绘制管理、高低压计量管理、用户资料管理等,为配电网提供技术管理服务,不断提高电网调度和配电网的自动化水平,实现变电站无人值班。 对老城区和新开发区的配电网,应区别对待。对原有城网的改造,应充分发挥原有配电网的潜力,以提高供电能力和可靠性为主要目标;对新发展的地区则宜采用较高标准的设备,争取一步到位,达到20~30 a基本不变的要求。
6 结束语 通过城网的建设和改造,不断提高城网的稳定供电能力,提高城网的现代化管理水平,满足城市用电增长的要求。在建设和改造过程中,应控制工程造价,发挥投资效益,高质量地完成城网建设改造的任务。
|