吳兵長

（國網(wǎng)江西省電力公司余江縣供電分公司，江西 鷹潭 335200）

電力工程設計中電力規(guī)劃設計的主要環(huán)節(jié)解析

吳兵長

（國網(wǎng)江西省電力公司余江縣供電分公司，江西 鷹潭 335200）

電能是各個領域發(fā)展的基礎，也是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡牟糠帧ｋ娏σ?guī)劃設計是電力工程設計中的重要部分，其關系著整個電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟的運行，影響著后期電力工程設計的方針和原則。本文在深入介紹電力工程中電力系統(tǒng)規(guī)劃設計主要內(nèi)容的基礎上，對電力系統(tǒng)規(guī)劃設計工作提出了一些建議。

電力工程；電力系統(tǒng)；規(guī)劃設計

21世紀以來，我國經(jīng)濟不斷高速發(fā)展，這離不開電能的基礎作用，隨著人們的生活水平提高，電能不僅是工業(yè)基礎建設的基本條件，也是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。電力系統(tǒng)規(guī)劃設計是整個電力工程設計的基礎環(huán)節(jié)，關系著電力工程的正常運行。電力系統(tǒng)規(guī)劃設計是有效利用電能的指導方針，關系著我國經(jīng)濟發(fā)展，對我國綜合國力的提升有著重要影響。

一、電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的基本內(nèi)容

（一）電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的設計原則

合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃設計離不開設計原則的指引，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計原則可以簡單地歸納成以下的3個方面。第一，對于大型的電力系統(tǒng)規(guī)劃設計，設計要從大局考慮，嚴格按照電力系統(tǒng)規(guī)劃設計自身的周期性設計，保證設計方案完善。第二，安全性是整個電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的首要保證，沒有安全性，整個電力系統(tǒng)規(guī)劃設計就沒有意義。第三，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計中的成本控制是設計師要重點考慮的，需要根據(jù)不同的情況設計出最佳的解決方案。

（二）單項電力工程系統(tǒng)規(guī)劃設計主要內(nèi)容

電力系統(tǒng)規(guī)劃設計對單項電力工程設計具有重大的指導意義，依據(jù)時間的長短可以將其分為長期的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和中期電力系統(tǒng)發(fā)展設計。單項電力工程規(guī)劃設計的主要內(nèi)容可以概括為以下的幾個方面。

1.預測和分析電力負荷

電力負荷的分析預測是整個電力規(guī)劃設計的基礎性工作，一般的電力規(guī)劃設計要求進行中短期負荷預測，時間在10年以內(nèi)。例如已知一個地區(qū)的基礎負荷為23MW，按照當年的負荷增長率計算，目前可供選擇的主變?nèi)萘考芭_數(shù)的配置方案見表1。

利用MATLAB計算可得LCC費用如下所示，根據(jù)實際情況選擇最佳的方案，見表2。

2.電源規(guī)劃

電源規(guī)劃是通過對周邊以建和擬建工程的統(tǒng)計分析，規(guī)劃出電源的處理策略，保證各個用戶安全用電。電力電源可以分為統(tǒng)調(diào)電源和地方電源兩個類型，各大類型的發(fā)電廠是統(tǒng)調(diào)電源，一般歸電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。企業(yè)的自備發(fā)電機和小型的水電站屬于地方電源。兩種類型的電源在不同的水文期有不同的調(diào)度策略，不同的處理情況，隨著新建的電源機組不斷地投入使用，電源的統(tǒng)計分析就變得十分必要，這也是電源分析的意義。例如，江西省某城鎮(zhèn)的兩個系統(tǒng)電源擴展規(guī)劃如下所述：該城鎮(zhèn)要求容量為100MV和容量為150MV的機組λ=2次/年，r=87.6小時/次，容量為50MV的劇組λ=2次/年，r=87.6小時/次。第一種方案平均投資為每千瓦10000元，每年的機組平均運行費用為300元。第二種方案為9000元和320元?，F(xiàn)已規(guī)劃期30年，停電損失為10元/kWh，貼現(xiàn)率為10%計算。第一種方案的總投資金額為5.6×105萬元，運行維修費用為1.63×105萬元，停電損失費用為1.66×104萬元，總體投資金額為7.96×105萬元。第二種方案的總投資金額為4.95×105萬元，運行維修費用為1.74×105萬元，停電損失費用為2.46×104萬元，總體投資金額為7.92×105萬元，故方案2為最佳方案。

3.電力電量平衡

電力電量平衡是通過電力負荷預測和電源出力分析，對所在區(qū)域的供電項目進行電力電量平衡計算，保證各個項目合理用電，這是整個電力規(guī)劃設計的約束條件。首先根據(jù)負荷預測得到各水平年的系統(tǒng)最大負荷，計算出電力電量盈虧、出電力系統(tǒng)所需要的發(fā)電總量、變電設備的容量。

4.接入系統(tǒng)方案

在分析當?shù)厍闆r后，設計師需要依據(jù)原有的負荷分布、網(wǎng)絡特點和電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃確定項目接入系統(tǒng)比較方案，說明項目工程在整個電力系統(tǒng)中的重要地位和意義，并等待政府部門的審批意見。在制定接入系統(tǒng)方案時，不僅要考慮建設距離、節(jié)約用地、電網(wǎng)新技術和節(jié)能降耗，還要依據(jù)該地區(qū)投產(chǎn)年的電網(wǎng)結構、供電電壓和運行方式確定項目工程各方案的規(guī)模和布局結構。

5.地按期計算是電力規(guī)劃設計最重要的部分，主要包括潮流計算、短路計算、穩(wěn)定計算和無功補償計算4部分。

潮流計算可以得出各網(wǎng)絡元件電力損耗、電網(wǎng)各節(jié)點電壓和電力潮流的分布情況，這是分析各接入系統(tǒng)合理性、可靠性的舉出。短路計算保證了熔體的額定電流和整定值，便于在故障情況下迅速地切斷短路電流，盡可能地減少損失。穩(wěn)定計算包括電壓穩(wěn)定計算、頻率穩(wěn)定計算和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，設計人員通過這些計算的具體數(shù)值提出相應的保障措施和穩(wěn)定策略無功補償計算為電力網(wǎng)絡中的感性負荷提供無功功率，以降低網(wǎng)絡元件的電能損耗。

6.方案比較和系統(tǒng)專業(yè)提資

在完成上述內(nèi)容后，要對所有的項目接入方案在安全性、實時性和經(jīng)濟性等方面進行比較，選出其中最佳的接入方案。合理的接入方案基本規(guī)定了建設規(guī)模和投產(chǎn)時間，這為其他專業(yè)設計提供了設計依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。以1999年江西省某一地區(qū)發(fā)電廠的退役決策為例來說明電力系統(tǒng)規(guī)劃設計中方案比較，該地區(qū)的全部負荷由60kV輻射式輸電線路供電，地區(qū)總負荷為54MW，電源主要來自與系統(tǒng)相連的GLD變電站，此外有50MW的發(fā)電機組容量的本地發(fā)電廠作為備用電源，由于發(fā)電機的運行年限已經(jīng)到達最后的壽命終止年限。其中的一臺渦輪機已經(jīng)失效，實際的容量為25MW，該機動組還有啟動失敗的記錄，因此，電力公司需要比較機組完全退役，修復改造恢復到50MW和維持現(xiàn)有容量只進行常規(guī)修復3種方案的利弊。通過計算可以發(fā)現(xiàn)，據(jù)實踐經(jīng)驗來看，50MW的燃氣輪機的平均有效強迫停運概率為12.2%，平均修復時間為56.04h。如果只對該地區(qū)機組進行常規(guī)維修，使其維持在25MW的容量，假設機組不會進一步惡化，機組的平均有效強迫停運概率為23.38%，平均修復時間為為181.81小時。從投資成本來看，發(fā)電機組退役和保持原來狀況不會產(chǎn)生費用，修復發(fā)電機組西藥追加120萬元，退役方案需要支出45萬元的拆除費用。估計機組修復方案和常規(guī)修復方案的運行成本和風險損失費用。機組修復的風險損失為每年6.0萬元，維持現(xiàn)有狀況的風險損失為每年13.0萬元。機組退役方案的總費用為206.44萬元，機組修復方案的總費用為304.16萬元，機組維持不變方案的總費用為260.22萬元。

二、電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的工作經(jīng)驗

我國不斷壯大的電力系統(tǒng)要求更加專業(yè)的電力系統(tǒng)規(guī)劃設計為其服務，在中小規(guī)模電力設計單位開展電力系統(tǒng)面臨著新的挑戰(zhàn)。在實際工作中總結很多有效經(jīng)驗，主要在準備階段和開展工作階段兩個方面。針對新項目要注意收集最新負荷情況?？傊?，完備的數(shù)據(jù)庫是開展各項工作的基礎，需要不斷地添加更新。

結語

我國的電力工程已經(jīng)向大電網(wǎng)、高電壓的方向不斷發(fā)展，這對電力系統(tǒng)規(guī)劃設計提出了更高的要求，本文簡單地總結了電力系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容和一些實踐經(jīng)驗，但是電力系統(tǒng)規(guī)劃設計還需我們不斷的完善發(fā)展，才能保證國家的電力供應。

［1］張云飛.電力系統(tǒng)規(guī)劃設計在電力工程設計中的應用［J］.中國高新技術企業(yè)，2011（7）：82-83.

［2］鐘俊強.分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設計在電力工程設計中的應用［J］.廣東科技，2012（3）：66-67.

F406

A