廖宣淇

山西昌興規(guī)劃設計有限公司 山西 太原 030000

電網規(guī)劃是區(qū)域電網建設前期的基礎性工作，電網規(guī)劃的優(yōu)劣決定了電網建設后對區(qū)域供電所產生的經濟效益。目前，國家電網開始注重針對單一配電線路和電站進行研究，并基于電網風險評估和電網建設成本進行電網規(guī)劃[1]。左云縣作為山西大同市轄區(qū)范圍內的重點縣，近年來十分重視電力基礎設施的建設和電網的規(guī)劃，其中就包括了位于左云縣的高山220kV變電站主變增容工程，以及左云縣100MW光伏+100MWh儲能項目。為改變左云縣供電方式，實現(xiàn)電網建設的數字化、智能化，提高電力系統(tǒng)運行的低碳節(jié)能；左云縣人民政府聚焦綠色電力，低碳清潔、智能巡檢，安全高效、智慧融合，共享便捷三個目標，對左云縣未來的電力規(guī)劃藍圖進行了描述。如何更加科學合理的進行左云縣中心城區(qū)的電網規(guī)劃，對于左云縣經濟社會的發(fā)展和城市化的建設具有重要的意義，而通過對左云縣中心城區(qū)電力規(guī)劃主要內容和步驟的分析，將有助于左云縣電網規(guī)劃方案的制定和電網設施的建設。

1 左云縣電網建設現(xiàn)狀

左云縣位于山西省的西北邊陲，轄區(qū)范圍內以山地和丘陵居多，占全區(qū)面積的76%。轄區(qū)范圍內共有9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，228個行政村，常住人口約11.5萬人。左云縣中心城區(qū)的供電任務主要由左云縣供電公司承擔，現(xiàn)階段，在左云縣轄區(qū)范圍內，共有2座220kV變電站，4座110kV變電站，6座30kV變電站，構成了左云縣電網基本體系。其中220kV和110kV變電站由大同市供電公司運行管理，其余6座35kV變電站由左云縣供電公司運行管理和維護。在日常供電任務中，左云縣供電公司需要完成對36538戶的供電，保證32668戶居民的生活用電?，F(xiàn)階段，左云縣共有35kV輸電線路12條，供電線路總長為113.14km，有10kV公路配電線路44條，配電線路總長約669.9km，共有低壓公用配電377臺，總容量達到42400kVA，具有低壓線路共284條，總長度達到389.9km。

通過對左云縣配電網主要運行指標的分析發(fā)現(xiàn)，左云縣近年來城區(qū)供電的可靠率達到了99%以上，同時，110kV及以下的綜合線損率約4%，10kV以下綜合線損率達4.9%。110kV以下的綜合電壓合格率達到了99.8%左右，110kV電網運行的變壓器最大負載率控制在60%以下，線路的最大負載率控制在60%以下。35kV電網的最大負載率控制在40%以下，10kV電網的平均負載率約25%，線路最大負載率控制在40%左右?？傮w來看，左云縣電網建設和運行的狀況較好，但是1-10kV電網的變壓器和部分線路負載較大，轉供能力相對欠缺。在中心市區(qū)范圍內，尤其是各類工業(yè)園區(qū)，電網規(guī)劃相對不足，供電能力有待提升。

2 左云縣電網需求預測及電網規(guī)劃目標和原則

2.1 電網需求預測

在對城市區(qū)域發(fā)展過程中電力負荷需求進行預測時，主要用到S型曲線進行表示，如圖1，在中期向成熟期轉變階段，電力負荷需求呈現(xiàn)明顯增長趨勢，到成熟期電力負荷需求基本維持穩(wěn)定[2]。左云縣目前處于中期向成熟期過渡的階段，因此，隨著城市現(xiàn)代化的建設以及城鄉(xiāng)一體化的推進，對電力負荷的需求主要呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，依據2022年左云縣最大電網負荷8.85萬千伏的使用現(xiàn)狀，預計在未來幾年內，左云縣的電力負荷需求將突破9萬千伏。

圖1 城市電力負荷需求發(fā)展的S型曲線示意圖

圖2 單環(huán)網供電方式

2.2 電網規(guī)劃目標

在電源規(guī)劃方案中，隨著左云縣生態(tài)文明建設步伐的加快，光伏發(fā)電的建設力度不斷加大。其中包括了農村集體經濟屋頂分布式光伏發(fā)電項目，前期預計完成光伏電源400kW，并有逐漸擴大的趨勢；同時預期建設左云縣100MW光伏項目，擴大左云縣光伏發(fā)電范圍。因此，在未來左云縣中心城區(qū)電力規(guī)劃中，要考慮到分布式電源的接入?；谧笤凭€電源規(guī)劃方案，左云縣中心城區(qū)電網規(guī)劃的基礎目標為：實現(xiàn)區(qū)域綜合電壓合格率達到99.90%以上，10kV線路的互聯(lián)率達和區(qū)域N-1，達到90%以上，同時優(yōu)先做好重點工業(yè)園區(qū)電網規(guī)劃和項目工程的實施。在未來幾年內，左云縣電網規(guī)劃的總體目標要實現(xiàn)：中心城區(qū)供電的穩(wěn)定和可靠性提高，確保中心城區(qū)的供電能力能夠滿足季節(jié)性電力負荷需求的增長；同時應用新技術，結合電網規(guī)劃新要求，對舊的電網進行升級換代，實現(xiàn)電網規(guī)劃的智能化、數字化轉變，確保左云縣中心城區(qū)電力負荷需求和城市總體建設規(guī)劃發(fā)展的一致性。

2.3 電網規(guī)劃原則

由于左云縣電力公司主要負責35kV及以下變電站的運行維護任務，因此，要充分考慮中心市區(qū)是否需要發(fā)展35kV配電網并做出相應的規(guī)劃。對于10kV電網進行規(guī)劃時，要遵循電網結構，電纜線路，配電設備設施三個方面的技術原則。在電網結構方面，要選擇單環(huán)網供電方式，在正常運行時，采取開環(huán)運行方式，并依據用戶數量和最大電力負荷確定10kV線路的分段數量，可以依據實際用電情況進行線路的相互聯(lián)絡，但是要考慮到用戶端電壓的穩(wěn)定性和質量。在電纜線路方面，要選定主干線導線的截面，在選擇時要充分考慮到總一線電力負荷的預測，對10kV電纜線路的導線截面采取300mm2為宜。在配電設備設施方面，左云縣10kV電網配設完整的變壓器、配電室、開關站和環(huán)網柜，同時對于以上配電設備設施的安置和使用提出具體的規(guī)范。

除了以上的技術原則外，左云縣在未來的電網規(guī)劃中提出要建立智能化、數字化的電網。因此，在進行電網規(guī)劃時，要遵循一定的智能化要求；比如說要合理的對配電線路進行分段安裝，建立數字化、自動化的終端，并將電網運行過程中所采集到的數據通過光纖或無線網傳輸回主站。通過建立智能化的電網，可以對電網運行的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，同時及時發(fā)現(xiàn)電網運行的故障點，以及可能發(fā)生故障的區(qū)域，實現(xiàn)高效的電網運行維護。對于中心城區(qū)部分老舊電網的改造，需要遵循電網改造技術的原則，首先要做好和新建電網的配合和銜接，其次，要淘汰老舊設備，應用新設備和新技術，確保電網改造后的運行安全和運行可靠性；同時，盡可能的降低電網運行過程中的電能損耗，滿足用戶不斷增長的電力負荷需求。

3 左云縣電力系統(tǒng)規(guī)劃的設計原則和內容

3.1 基本設計原則

電力系統(tǒng)規(guī)劃設計時，需要遵循周期性、安全性和經濟性原則[3]。其中，周期性原則是指，為了保證電力運輸的穩(wěn)定和調配功能的良好，需要設計者遵循周期性的原則對電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設計，從而提高區(qū)域內電網系統(tǒng)供電的安全可靠性。安全性原則是指，規(guī)劃者要確保電力系統(tǒng)的整體安全性能，實用性和穩(wěn)定性，要盡可能的避免電力系統(tǒng)中存在的安全風險；同時，為了確保后續(xù)電力規(guī)劃建設運行過程中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)問題，設計者還要加入預警和系統(tǒng)檢測功能。經濟性原則是指，規(guī)劃者要盡可能的節(jié)約成本，同時滿足相關部門對電網規(guī)劃的要求；以左云縣電網規(guī)劃為例，設計者要充分考慮到10kV以下電網線路規(guī)劃的成本投入，在確保用戶用電穩(wěn)定性的前提下，盡可能的保留部分仍在使用壽命范圍內的電力設施設施，降低電力規(guī)劃成本的投入。

3.2 基本設計內容

3.2.1 電力負荷的預測

電力負荷的預測是電網規(guī)劃過程中的重要內容，可以有效避免由于電網規(guī)劃不合理而導致電力供應不足問題[4]。在前文中對于左云縣預期的電力負荷進行了預測，但是為了提高電力負荷預測的準確性，相關人員在電網規(guī)劃之前，還需要進行走訪調查，調查的對象主要為用電大戶，從而對電力負荷進行科學的預測。在走訪調查的過程中，也要對影響電網正常運行的負面因素進行統(tǒng)計，在后期的電網規(guī)劃過程中，盡可能的避免影響因素。比如說對夏季或者冬季用電高峰期的電力穩(wěn)定性進行調查，計算電力負荷的密度系數，為電網規(guī)劃的合理性和科學性提供基本的數據支撐。

3.2.2 電源工程的規(guī)劃

電源工程的設計也是電網規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)，前文對于左云縣電源工程的設計進行了分析，其中明確指出左云縣在未來一段時間中，光伏電源的工程量加大。因此，為了確保左云縣中心城區(qū)電網規(guī)劃的可行性和科學性，規(guī)劃設計人員要對左云縣中心城區(qū)周圍區(qū)域的電源工程進行細致的調查和分析，綜合考量現(xiàn)有的電源工程和未來建設的電源工程，對電源的輸出狀態(tài)進行分析，對電力工程建設進行綜合評價。在電源工程調查中，要對統(tǒng)調電源和地方電源進行全面統(tǒng)計和分析，計算出不同電源對電網系統(tǒng)負荷的貢獻情況，從而更好地保障電力系統(tǒng)規(guī)劃后期電力負荷的穩(wěn)定輸出，滿足用戶不斷增長的電力負荷的需求。

3.2.3 電力電量的平衡

在前文對左云線電網規(guī)劃設計中，提出了電網規(guī)劃和城市發(fā)展相一致的原則，具體而言，就是要確保電力和電量之間的平衡。因此，在對左云縣電網進行規(guī)劃設計時，需要考量電力電量之間的平衡，為電網的設計提供一定的規(guī)范和約束。電力電量的計算需要相關工作人員綜合全面的分析電源的輸出數據，用戶的電力負荷數據，計算出精準的電力電量，在一定的電力負荷范圍內，確保電力和電量之間的動態(tài)平衡，從而合理的規(guī)劃電力工程的數量布局和規(guī)模。

3.2.4 電氣的計算

電氣計算包括：穩(wěn)定計算、潮流計算、短路電流計算、無功補償計算等內容。穩(wěn)定計算主要是針對電網正常運行過程中的電壓、頻率、瞬時狀態(tài)進行計算，設計者需要分析電力系統(tǒng)運行過程中可能會出現(xiàn)的電力故障，從而對電網規(guī)劃方案中的相關參數進行校驗，最終確保電網系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。潮流計算主要是對電網運行的各個單元進行計算，保證電網正常運行過程中不同電力單元都能夠滿足相應的標準規(guī)范，并依據潮流計算的結果確定電力系統(tǒng)運行的方式。短路電流計算主要是對電氣元件出現(xiàn)故障情況下的電流進行計算，并對電流數據進行校驗，依據校驗的結果選擇科學有效的保護裝置。無功補償計算中，規(guī)劃者要遵循一定的分層分區(qū)原則，通過采集集中補償或用戶端分散補償的方式來實現(xiàn)中心城區(qū)變電站的有效配置，對電網系統(tǒng)能源損耗情況進行控制。

4 左云縣電力系統(tǒng)規(guī)劃內容在電力工程設計中的應用

4.1 準備階段中的電力系統(tǒng)規(guī)劃應用

左云縣電網規(guī)劃需要規(guī)劃人員在前期做好以下幾個方面的準備工作。首先要盡可能的排除掉電網規(guī)劃中可能存在的負面因素，需要規(guī)劃人員從多個方面，多個角度對電網正常運行過程中可能存在的干擾因素進行分析，制定具有針對性的排除策略，同時，對現(xiàn)有電力系統(tǒng)正常運行過程中的數據進行統(tǒng)計。其次，要對左云縣中心城區(qū)電力系統(tǒng)正常運行的情況進行詳細調查，包括：電源、線路現(xiàn)狀，電網運行相關數據，變電站數據；對數據進行梳理、整合并進行備份。最后，要對中心城區(qū)的電力負荷情況進行收集，包括正常趨勢下的電力負荷，季節(jié)性的電力負荷，不確定性的電力負荷。

4.2 電力工程設計的綜合性調度和重點區(qū)域規(guī)劃

左云縣電網規(guī)劃的主要目的在于提高區(qū)域范圍內電力資源的利用率，確保區(qū)域范圍內電網運行的穩(wěn)定性和安全性，因此在進行電力系統(tǒng)設計和電網規(guī)劃過程中要充分利用現(xiàn)有的資源，提高電力系統(tǒng)的資源利用率，推動中心城區(qū)周邊電源工程，電網規(guī)劃工程的建設，同時，利用好科學技術實現(xiàn)電網運行的智能化，數字化，綜合調度不同類型電源，實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置和高效利用。在前文對左云縣電網規(guī)劃的設計中指出，要重視工業(yè)園區(qū)電網的規(guī)劃和電力工程優(yōu)先級的區(qū)分。因此在實際的電網規(guī)劃過程中，規(guī)劃人員需要依據電力工程的工作周期，成本投入和施工安全性，對電力工程建設的重點區(qū)域進行規(guī)劃，保證中心城區(qū)重點區(qū)域供電的穩(wěn)定性。

綜上所述，左云縣現(xiàn)階段正在加快建設生態(tài)文明城市，同時開展面向碳中和的電網規(guī)劃設計；其中，對光伏發(fā)電的投入力度不斷增大，因此，在電網規(guī)劃設計過程中，要充分考慮到不同電源對電力系統(tǒng)的貢獻度。通過對左云縣中心城區(qū)電網負荷需求的預測，制定具體的電網規(guī)劃目標，遵循一定的電網規(guī)劃原則，進行合理的電網規(guī)劃設計，可以確保電網規(guī)劃的科學性。在進行電網規(guī)劃具體設計時，設計人員要把握好規(guī)劃細節(jié)，最終確保電網后期運行的安全性和穩(wěn)定性。