我国电网规划设计的回顾与现状研究报告.docx

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我国电网规划设计的回顾与现状研究报告

我国电网规划设计的回顾与现状研究报告

1我国电网的现状

改革开放以来，我国电力工业一直以较快的速度发展。

进入21世纪后，电力工业更是取得了前所未有的成就。

“九五”期间及“十五”初期，我国电力工业结构调整取得一定进展，国家在电网领域加大了投资、建设力度，电网的可靠性、灵活性和经济性得到显著提高。

各电网主干网架基本上均能满足安全稳定导则规定的“第一道防线”的稳定标准。

2007年，我国全社会用电量达到32565亿千瓦时，装机容71822万千瓦。

2007年，我国人均用电量达到2465千瓦时/人，相当于美国五十年代、韩国九十年代年人均用电量水平。

截止到2007年底，220千伏及以上线路长度达到32.7万公里，220千伏及以上变电容量11.4亿千伏安。

我国拥有华北、华东、华中、东北、西北、南方五大电网区域，其中华北、华东、华中、东北、南方电网最高电压等级为500千伏，西北电网最高电压等级提高为750千伏。

2006年，晋东南～南阳～荆门1000千伏特高压交流试验示范工程获得国家核准并开工建设，预计2008年底投入试运行，届时我国电网最高运行电压将达到1000千伏。

我国电网已基本实现全国互联，东北～华北和华北～华中采用500千伏交流联网，形成了东北～华北～华中大同步电网；华中电网与华东电网通过葛洲坝～南桥、龙泉～政平和宜都～华新直流工程实现异步联网；华中电网和南方电网通过三峡～广东直流实现异步联网；西北与华中电网通过灵宝直流背靠背工程实现异步联网。

全国形成东北～华北～华中、华东、西北、南方四个主要同步电网[1]。

2电网规划设计的主要任务和内容

电网规划着重于研究确定电网整体和长期的发展方向，制定电力全面、长远的发展规划，应在国家产业和能源战略、政策指导下进行，其战略指导意义要高于工程实践意义。

传统的电网规划是由电网公司负责制定的，是后续可研等前期工作的指导框架。

电网规划设计更多地则是围绕着电网扩展规划设计方案的比选这一核心工作开展的，是电网工程前期工作的重要组成部分，通常由研究咨询和设计部门负责。

它以电力规划为基础，服从于长期电网规划，以满足给定的负荷需求为目标，针对电网扩展的不同方案进行比选，通过电气计算校核和经济比较，得到较优的规划设计方案，作为下一步工程建设的基础。

本次研究是针对电网规划设计阶段工作开展的。

从国外经验来看，国外电网的规划与设计工作的区分并不明显，电网规划工作中通常也包含着电气计算、方案经济比选、设备选型等设计工作。

随着电网规划工作的日益精细、深化，我国电网的规划和设计工作也呈现出耦合性越来越强的态势，规划和设计的关系不仅仅体现在规划指导设计，许多原来在设计阶段开展的工作如经济比选、设备选型等也会影响规划设计方案的确定。

2.1电网规划设计应满足的基本要求

电网规划设计直接关系到电网投资使用的合理性与能源资源利用的经济性。

为促进电网的科学、持续发展，确保电力行业更加高效、健康地服务于国民经济和社会的发展，必须在规划设计阶段就以前瞻性和可持续发展为基本规划原则，以充裕性、可靠性、经济性和灵活性为评价依据，统筹考虑规划设计、施工建设、运行调度和维护修理等系统整个寿命周期内的各个环节，以适度超前的规划思路和规划设计方案引导形成全局性和长期性的电源电网布局，满足各地区不同时期的电力需求。

因此，电网规划设计应当满足以下基本要求：

（1）输、变、配电比例适当，容量充裕，在各种运行方式下都能够将电力安全经济地输送到用户，并有适当的裕度。

在电力网络上既没有薄弱环节，造成发电能力不能充分利用的现象，也不存在设备能力闲置、积压资金现象。

（2）电网规划设计必须保证系统的安全性，以确保在绝大多数可能出现的故障情况下仍能持续供电，既不引起系统不稳定及电网解列，也不导致不允许的电压及频率降低或甩负荷。

在电网规划中要考虑各种措施，如对大容量、远距离输电采用双回线或多回线，在中途分段并互相联接，设置中间开关站等，提高系统的安全稳定性。

（3）保证用户供电的可靠性。

电能被称为工业和社会的生命线，停电不仅给生产带来停产减产的经济损失，而且引起市政生活瘫痪，使人民生活和生存的基本物质条件受到破坏，甚至引起整个社会秩序紊乱。

影响可靠性的因素主要有：

系统发、输、变电设备容量的大小及其正确配合；系统各元件的可靠运行状况；系统的控制、运行及维护；燃料的充足供应及水库调度等。

（4）保证系统运行的灵活性。

灵活性指电网具有适应潮流变化、发展变化、设备变更、负荷增长等变化的应变能力。

如果对这些变化，电力系统在较长发展期内，电网结构仍然保持合理，不引起原有地区的重大改变，传输功率合适，方案的技术条件仍有适应性，则可认为电网具有较好的灵活性或弹性。

（5）规划设计方案应该具有良好的经济性。

电力工业资金密集、投资比重很大，因此，规划设计要做好经济性的评价，提高资金利用率，确保电力投资决策正确，达到以最少的费用，获得最大的经济效益。

2.2电网规划设计的主要任务和内容

电网规划设计的任务是根据规划设计周期内的负荷需求和电源建设方案，确定相应的电网接线，以满足可靠、经济地输送电力的要求。

重点是研究和制订电网的整体和长远发展目标，以当前经济发展为基础，以资源为条件，预测电力需求，分析电源布局，分析输电方式和电网布局，提出合理的电网网架建设方案。

规划设计和建设的基本原则是满足运行中的安全、稳定、可靠运行，近、远景发展的灵活适应性及供电的经济合理性要求。

电网规划设计的主要内容[2]包括：

（1）对规划年份电力负荷的发展进行预测，并对负荷的构成及特性进行分析；

（2）根据电源规划设计方案，进行规划年份的电力电量平衡；

（3）确定电力流向；

（4）提出相应的主系统网架方案，包括确定输电方式、选择电网电压、确定网络结构、确定变电站的布局和规模等；

（5）进行电气计算，当前电网规划设计工作中对于方案的计算主要包括：

Ø潮流计算

Ø无功补偿及电压调整计算

Ø系统稳定计算

ØN-1网络安全检查

Ø工频过电压及潜供电流计算

Ø系统短路电流计算

（6）提出保证电压质量、系统安全稳定性的技术措施，包括稳定措施、无功补偿设备、调压装置限制以及其他特殊措施；

（7）规划设计方案的技术经济比较；

（8）应完成的其他前期工作及专题设计。

其中，输电方式和电压等级往往是针对电网发展中需要解决的问题确定具体内容的，网络结构研究则是规划设计研究工作的重要内容[3,4]。

2.3电网规划设计所需的资料

电网规划设计中，一般需具备以下一些资料数据：

（1）规划水平年的负荷预测资料，包括负荷总水平，分省、分区及分变电所的电力电量值，以及必要的负荷特性参数。

（2）规划期间电源（现有和新增）的情况，包括电厂位置、装机容量、单机容量、交通运输情况等；对水电厂，除上述参数外，还应有不同水文年发电量、保证出力、受阻容量、调节特性等参数。

（3）现有电网接线图和有关参数基础资料，包括电压等级、线路长度、导线型号、变电所主变容量、台数等主要规范资料，对未来网络规划的发展情况，包括可能架设新线路的路径走廊、长度，及变电所扩建和新建变电所所址资料（包括气象资料）等。

3电网规划设计的基本原则

电网规划设计的基本原则是在保证电力输送到负荷中心的前提下，满足电力系统的安全、稳定、可靠运行，近、远景发展的灵活适应性及供电的经济合理性要求。

（1）充足性

电力规划设计首先要满足国民经济和社会发展对电力的需求，根据电力系统的运行特性，电网必须有一定的充裕度，留有合理的冷、热备用，在各种运行方式下都能将电力安全经济地输送到用户。

尤其随着经济社会的发展，对电力供应的依赖性不断提高，电力供应短缺对经济社会和人民生活带来的影响将更为显著。

（2）可靠性

电力安全事关国计民生、社会稳定，为了将电力安全可靠地输送到负荷中心，电网规划设计必须满足一定的技术标准，在绝大多数可能出现的故障情况下仍能保证连续供电，不会引起系统不稳定甚至解列，也不导致不允许的电压及频率降低或切负荷。

我国电网规划设计依据的技术标准主要是《电力系统安全稳定导则》[5]和《电力系统技术导则》[6]，这些技术标准属于强制性标准。

前者于2000年11月由原国家经济贸易委员会发布，主要规定了电力系统安全稳定控制的功能、应用条件、基本性能要求及主要技术指标等，针对系统稳定、频率和电压稳定，对各种类型、各种单一或多重性故障，将安全稳定的标准分为三级，即“三道防线”。

后者是由原水利电力部颁布，将电网管理分为受端系统、电源接入系统与系统间联络线三部分，根据各部分的重要性及技术经济条件规定了不同的安全标准。

（3）灵活性

灵活性一是指能适应电力系统的近、远景发展，便于过渡，尤其要注意到远景电源建设和负荷预测的各种可能变化；二是指能满足调度运行中可能发生的各种运行方式下潮流变化的要求，电网结构应当能够适应多种可能的运行方式，包括正常及事故情况下、高峰及低谷负荷时的运行方式。

（4）经济性

电力工业是资金密集型行业，电网的规划设计中十分重视经济性评价。

在满足安全性条件下，电网规划设计应实现以最小的费用获得最大的经济效益，从而节约电网建设投资和运行费用。

4当前电网规划的技术经济方法和流程

传统的电力公司的整体规划包括电源、电网和其它与电力发展有关的规划，一般以强调确定最佳发电资源规划为主，输变电规划则围绕发电规划展开，最佳的电网规划设计方案就是最优电力规划中的输变电部分。

传统的电力系统管理机制以满足电厂电力送出，保证整个系统的安全、稳定运行作为电网规划主要目标，突出规划的技术性保障。

在对电网进行规划设计方案比较时，重点是针对方案进行技术比较和安全稳定校核，采用确定性的N-1计算，以技术约束校核的方式实现，主要的参考依据包括：

Ø《电力系统技术导则》（SD131-84）

Ø《电力系统安全稳定导则》

Ø《电力系统设计技术规程》（SDJ161-85）。

在经济性比较方面，上世纪80年代之前，我国电力建设资金短缺，电力项目在进行经济评价时主要比较静态投资，不注重资金的时间价值，以静态投资最小为主要目标；到上世纪80年代后期，根据原国家计委颁布的《关于建设项目经济评价工作的暂行规定》要求，原电力工业部制定了《电力建设项目经济评价办法实施细则》，其中明确提出了财务评价和国民经济评价两种方法，在电力项目经济评价中应当综合考虑两种方法的应用，在经济比选时注重资金的时间价值和项目的财务回收周期分析；在1998年又出台了《电网建设项目经济评价暂行办法》，在经济评价中明确引入运行费用等指标，将费用比较作为电网项目经济性比选的重要手段。

目前最常见的电网规划设计经济比选方法为年费用比较方法，见下式。

（1-2）

其中：

AV表示求取年费用，T为计算期，通常选为15～25年；

表示方案i的初始投资，与所选规划设计方案及设备选型相关；

表示方案i第t年的运行费用，主要受到所选规划设计方案、设备等因素影响。

由初始投资

、年损耗费用

和年其它费用

组成，

，

为运行费率。

图1-1中给出了电网规划设计方案比选的主要流程。

图1-1当前电网规划设计中方案比选的流程图

随着电力市场化的推进，可持续发展理念的深入人心，以及现代社会对大电网安全的高度依赖，电网发展的外部环境正在发生变化。

在新情况下，电网规划设计工作需要统筹考虑更多的规划目标和约束条件，以及外部发展的不确定性，关于投资的经济性和长期效果得到了更多关注。

在继承传统电网规划在重视电力系统安全性保证、合理规划电网结构等方面的基础上，需进一步加强方案的经济合理性分析，实现电网规划设计的技术可行性和经济合理性的统一。