楊鑫源，劉沙，李凌

（1.湖北省電力勘測設計院有限公司；2.國網(wǎng)湖北省電力公司荊州供電公司）

1 研究的背景及意義

我國歷史上主要關注輸電網(wǎng)規(guī)劃，配網(wǎng)規(guī)劃主要依據(jù)上級電網(wǎng)的安排，缺乏一套獨立而科學的配網(wǎng)規(guī)劃方法。傳統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃雖亦是根據(jù)相應技術(shù)原則進行，但存在著管理混亂，與城市規(guī)劃銜接不足等現(xiàn)象，隨著我國配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，負荷密度的迅速提高，缺乏系統(tǒng)理論指導的傳統(tǒng)配網(wǎng)規(guī)劃方法已經(jīng)難以適應發(fā)展需要。

網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃是近幾年來在我國北京、深圳、上海、蘇州等地電網(wǎng)公司首先研究并應用的一種新的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。其工作開展的基本策略是：打造網(wǎng)格化空間布局，開展多元化負荷預測，制定差異化規(guī)劃標準，搭建模塊化目標網(wǎng)架，采用數(shù)據(jù)化指標分析，呈現(xiàn)實用化規(guī)劃成果。

配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃方法的優(yōu)勢在于：能夠?qū)Φ貐^(qū)配電網(wǎng)進行更加全面、深入、細致并與城市規(guī)劃相適應的規(guī)劃設計，得出綜合效益更高的配電網(wǎng)規(guī)劃方案，以更高效地利用配電網(wǎng)建設資金。

隨著湖北各城市經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，配電網(wǎng)發(fā)展應與城市規(guī)劃發(fā)展更相適應，使得電力建設時序與地區(qū)建設同步，配網(wǎng)規(guī)劃與城市規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

2 網(wǎng)格化規(guī)劃流程和技術(shù)原則

2.1 構(gòu)建可操作的網(wǎng)格化規(guī)劃流程

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃相比，網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容更加豐富，規(guī)劃工作更加精細，其規(guī)劃流程如圖1：

2.2 制定網(wǎng)格劃分的依據(jù)和技術(shù)原則

配電網(wǎng)區(qū)域的網(wǎng)格化劃分依據(jù)主要有行政區(qū)劃、地理分界、道路布局和發(fā)展規(guī)劃、現(xiàn)有配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、區(qū)域電力負荷發(fā)展水平和負荷分布、區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展水平和發(fā)展規(guī)劃等。

根據(jù)配電網(wǎng)發(fā)展特點，確定網(wǎng)格劃分依據(jù)6項基本定性原則（表1所示）進行。

網(wǎng)格一般分三層劃分，分別稱為L1層、L2層和L3層。各層網(wǎng)格的定義和關系可以用圖2形象表示。

此外，為實行統(tǒng)一編碼管理，每個網(wǎng)格編碼應唯一，并便于識別。三層網(wǎng)格編碼分別采取統(tǒng)一的編碼方式。

圖1 網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃流程

表1 配電網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)格的劃分基本原則

3 案例分析

3.1 案例分析概述

荊州市武德片區(qū)位于中心城區(qū)和城郊之間，是負荷發(fā)展較為快速的地區(qū)，適宜作為典型研究對象。因此，本文將以荊州市武德區(qū)作為網(wǎng)格化劃分案例分析對象。圖3為荊州控制性詳細規(guī)劃管理單元劃分圖，其中紅色區(qū)域為案例研究對象-武德區(qū)。

3.2 配電網(wǎng)概況

1）110kV配電網(wǎng)存在的問題

目前，荊州武德片區(qū)110kV電網(wǎng)形成紀南、居正兩座220kV變電站為支撐，以郢城變、西區(qū)變、南湖變?nèi)?10kV變電站為核心的供電格局。目前三座110kV變電站都不能滿足主變N-1校核。110kV電網(wǎng)可靠性有待進一步加強。且10kV出線間隔剩余量偏少，對負荷增長的支撐受限。

2）10kV配電網(wǎng)存在的問題

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不強，有待進一步加強建設，部分導線截面偏小，10kV絕緣化水平、聯(lián)絡率、N-1通過率不夠高，架空網(wǎng)單聯(lián)絡和輻射式比例較高，電纜網(wǎng)環(huán)網(wǎng)比例不高。

圖2 三層網(wǎng)格體系關系和定義圖

3）低壓配電網(wǎng)存在的問題

低壓配網(wǎng)絕緣化水平較低；且存在一定規(guī)模的低電壓設備。

3.3 武德區(qū)網(wǎng)格劃分

1）地塊負荷基礎預測

初步的網(wǎng)格劃分應依據(jù)城市控制性詳細規(guī)劃和該區(qū)域各單元地塊飽和負荷預測結(jié)果為依據(jù)進行劃分。

2）L3網(wǎng)格的劃分

根據(jù)前述L3網(wǎng)格劃分原則，將武德片區(qū)最終劃分為了364個L3網(wǎng)格。以草市單元為例，草市單元劃分為27個L3網(wǎng)格。

3）L1網(wǎng)格的劃分

首先將武德片區(qū)這個相對獨立功能區(qū)初步劃為一個L1網(wǎng)格。根據(jù)武德片區(qū)飽和年負荷預測結(jié)果，飽和年武德片區(qū)負荷達286MW，需110kV主變?nèi)萘考s530MVA，從現(xiàn)有站點情況結(jié)合負荷需求，遠期5座110kV站點可以滿足其供電需求。因此，可以將武德片區(qū)劃分為一個固定的L1網(wǎng)格 。

4）L2網(wǎng)格的劃分

在L3網(wǎng)格和L1網(wǎng)格劃分完成的基礎上，在L1網(wǎng)格范圍內(nèi)，對L3網(wǎng)格進行重組劃分出相應的L2網(wǎng)格。

根據(jù)前述的L2網(wǎng)格劃分原則以及相應的中壓標準接線選取技術(shù)原則結(jié)合負荷預測結(jié)果，最終將武德片區(qū)劃分為19個L2網(wǎng)格。

5）各層網(wǎng)格編碼

根據(jù)定義的編碼原則，對武德片區(qū)劃分的三層網(wǎng)格編碼結(jié)果如表2所示。

3.4 各層網(wǎng)格內(nèi)的配電網(wǎng)規(guī)劃

1）L1層網(wǎng)格高壓配網(wǎng)規(guī)劃

建設需求分析：

結(jié)合前述網(wǎng)格劃分結(jié)果，預測L1網(wǎng)格內(nèi)的歷年負荷，并根據(jù)負荷需求列出相應的變電容量需求。結(jié)果如表3所示。

圖3 荊州控制性詳細規(guī)劃管理單元劃分圖

表2 武德片區(qū)各層網(wǎng)格編碼結(jié)果

表3 L1網(wǎng)格內(nèi)負荷預測結(jié)果及變電容量需求表

高壓配電網(wǎng)規(guī)劃及過渡方案：

根據(jù)前述的規(guī)劃年建設需求分析結(jié)果，得出武德片區(qū)（L1網(wǎng)格）內(nèi)的110kV電網(wǎng)規(guī)劃及過渡方案如圖4。

2）L2層網(wǎng)格中壓配網(wǎng)規(guī)劃

建設需求分析：

結(jié)合網(wǎng)格劃分結(jié)果，預測各L2網(wǎng)格內(nèi)的歷年負荷，并根據(jù)負荷需求列出各網(wǎng)格相應的新增中壓主干線需求和對110kV變電站的中壓出線間隔需求。

中壓配電網(wǎng)規(guī)劃及過渡方案：

根據(jù)各L2網(wǎng)格的負荷預測結(jié)果可以看出，絕大部分L2網(wǎng)格的現(xiàn)況負荷與飽和負荷相差較大，向飽和年目標接線過渡過程復雜且漫長，從可靠性和經(jīng)濟效益角度考慮，規(guī)劃年需對飽和年網(wǎng)格劃分結(jié)果進行調(diào)整，分別以現(xiàn)況負荷和2020年負荷為依據(jù)將飽和年網(wǎng)格劃分結(jié)果進行合并調(diào)整。

現(xiàn)況年和2020年網(wǎng)格劃分結(jié)果基本一致，但飽和年網(wǎng)格劃分結(jié)果調(diào)整較大，這種變化主要由于網(wǎng)格內(nèi)負荷變化引起，因此遠期向飽和年過渡將有較大的網(wǎng)格劃分調(diào)整及對應的網(wǎng)格內(nèi)接線方式調(diào)整。

3）L3層網(wǎng)格低壓配網(wǎng)規(guī)劃

建設需求分析：

L3網(wǎng)格內(nèi)的供電，一般采用輻射式。以編號為JZWD001-010的L2網(wǎng)格示例，對其包含的各L3網(wǎng)格的低壓主干線線路條數(shù)進行分配。分配原則為：每條低壓主干線負荷按350kW計。

低壓配電網(wǎng)過渡措施：

圖4 L1網(wǎng)格內(nèi)110kV配電網(wǎng)過渡方案

對于負荷發(fā)展變化較大的地區(qū)，L3網(wǎng)格的劃分變化將較為頻繁，可考慮不進行L3網(wǎng)格的劃分。對低壓配網(wǎng)網(wǎng)格化過渡的措施建議如下：

①為避免大量的低壓配網(wǎng)改造，應結(jié)合實際，在盡可能不改變L2網(wǎng)格劃分結(jié)果前提下，對其內(nèi)部的L3網(wǎng)格進行調(diào)整，盡可能使每個L3網(wǎng)格獨立供電。

②今后隨著負荷的持續(xù)發(fā)展變化，應對L2網(wǎng)格內(nèi)的L3網(wǎng)格的劃分進行動態(tài)調(diào)整，以適應供電需求發(fā)展變化。

4 結(jié)語

1）案例分析總結(jié)

通過案例分析表明，配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃相對傳統(tǒng)規(guī)劃方法更加科學、精細，可以作為提升現(xiàn)代配電網(wǎng)規(guī)劃和管理水平的有效手段，但從易操作性、可實施性和實施效果的角度考慮，實施網(wǎng)格化規(guī)劃的地區(qū)應具備以下條件：

①實施“網(wǎng)格化”配網(wǎng)規(guī)劃的地區(qū)應具有約束力較強的控制性詳細規(guī)劃等地區(qū)發(fā)展規(guī)劃；

②建立對單個配變臺區(qū)乃至地塊負荷的精細化統(tǒng)計工作，開展各類用戶負荷指標、地塊開發(fā)深度系數(shù)分析；

③地區(qū)發(fā)展成熟度應較高。

2）對網(wǎng)格化配網(wǎng)規(guī)劃在湖北地區(qū)實施的建議

通過實例研究，對網(wǎng)格化規(guī)劃在湖北地區(qū)實施的建議如下：

①在武漢、宜昌等地區(qū)的中心城區(qū)負荷發(fā)展相對成熟穩(wěn)定的區(qū)域開展網(wǎng)格化規(guī)劃與建設試點，摸索經(jīng)驗后推廣；

②在B類供區(qū)中負荷發(fā)展變化較小的地區(qū)選取局部片區(qū)開展小規(guī)模的網(wǎng)格化試點和技術(shù)經(jīng)驗儲備工作；

③對于負荷現(xiàn)況與飽和年相差較大的區(qū)域，為避免過于復雜的L3網(wǎng)格劃分調(diào)整，可暫時采用兩層網(wǎng)格劃分的方式。