李方圓

一、引言

現(xiàn)代化社會建設(shè)中，電力是不可忽略的重要能源，在生產(chǎn)、經(jīng)營等方面的重要性日益凸顯。在此背景下，縣域供電區(qū)配電網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃設(shè)計成為了重點關(guān)注的對象。合理規(guī)劃的配電網(wǎng)可以提高電力供應(yīng)的可靠性，降低電能損耗，促進(jìn)可再生能源的集成，減少環(huán)境影響，提升電網(wǎng)安全性，并實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。因此，縣域供電區(qū)的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)該綜合考慮多種因素，以滿足不斷增長的電力需求，并在可持續(xù)發(fā)展的背景下保障電力供應(yīng)。本文以某縣為研究對象，探討縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的方法。

二、研究對象概述

本文研究的縣域地區(qū)位于我國中部，臨近武漢市。雖然地區(qū)轄區(qū)面積較小，但獨特的地理位置為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供良好的發(fā)展空間。某縣整體呈現(xiàn)丘陵地勢，大體北高南低，縣域內(nèi)有多條河流經(jīng)過，屬大別山脈，部分區(qū)域存在山區(qū)地貌。目前，某縣中南部地區(qū)由于地勢平緩，更容易建設(shè)和開發(fā)，基礎(chǔ)建設(shè)強(qiáng)于北部地區(qū)。

如何支持該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會建設(shè)，電力工程是一項重點內(nèi)容。在多年發(fā)展中，某縣基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，開展多次電網(wǎng)改造工程，且政府等部門為其投入大量資金。目前，研究區(qū)域有7座110 千伏公用變電站，11 臺主變，變電容量為491.5 兆伏安。電網(wǎng)采取雙射式和單鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)進(jìn)行架構(gòu)。同時，該區(qū)域還有12 座35 千伏公用變電站，主變20 臺，變電容量為123.15 兆伏安，該類型電網(wǎng)采取單環(huán)網(wǎng)、單鏈?zhǔn)胶蛦紊涫浇Y(jié)構(gòu)進(jìn)行架構(gòu)?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)難以滿足日益增長的電力需求，局部地區(qū)存在明顯的供電能力不足問題，且容載比區(qū)域分布不均衡問題日益突出，導(dǎo)致主變重載現(xiàn)象頻發(fā)。該地區(qū)的110 千伏容載比為2.08，但中南部的城區(qū)、園區(qū)110 千伏容載比低于1.8 下限，而較偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)110 千伏縣域供電網(wǎng)的容載比最高超過2.5。除此之外，還存在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理等問題，如局部地區(qū)的電網(wǎng)和主網(wǎng)之間連接薄弱、部分電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完整、供電半徑長等，對當(dāng)?shù)仉娏?yīng)的安全性和可靠性造成影響。

三、縣域配電網(wǎng)存在的問題

結(jié)合整體來看，研究的縣域地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)存在以下問題。第一，高壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，供電能力無法滿足需求。城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到廣泛關(guān)注，工業(yè)等領(lǐng)域的持續(xù)建設(shè)進(jìn)一步增大了配電網(wǎng)負(fù)荷，導(dǎo)致縣域配電網(wǎng)傳統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)無法滿足需求。目前，110 千伏網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多為單回路形式，這種設(shè)計方法使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全性和可靠性偏低，也容易出現(xiàn)主變?nèi)萘坎蛔愕葐栴}，從而導(dǎo)致在用電高峰時期，很多區(qū)域面臨設(shè)備過載。第二，供電可靠性差。局部區(qū)域電力設(shè)備建設(shè)時間較早，在多年應(yīng)用中，出現(xiàn)線路老化問題，且部分線路依據(jù)以往標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，不滿足當(dāng)前線路標(biāo)準(zhǔn)，無法承載當(dāng)前的電力需求，更容易導(dǎo)致故障發(fā)生，影響供電質(zhì)量。同時，之前修建的電力網(wǎng)絡(luò)自動性較差，而更新改造后也存在局限，很難保證滿足預(yù)期需求。第三，配電網(wǎng)損耗率較高。為了滿足現(xiàn)代化社會需求，高耗能變壓器數(shù)量逐漸增加，無形中導(dǎo)致部分區(qū)域負(fù)荷增長加快，電壓質(zhì)量受到影響。

四、縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方法

（一）配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計流程

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計主要整體流程如圖1 所示。

（二）負(fù)荷預(yù)測實現(xiàn)方法

針對縣域配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時，負(fù)荷預(yù)測是一項重點內(nèi)容，也是整體規(guī)劃的基本出發(fā)點。實現(xiàn)方法包括以下五方面：

1.對負(fù)荷增長點進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查。從2013 年開始，研究的縣域地區(qū)對各公司負(fù)荷增長情況持續(xù)開展調(diào)查，結(jié)合電力企業(yè)的相關(guān)資料，編制完善的縣域負(fù)荷調(diào)查報告。

2.鑒于電力工業(yè)的特點，著重對需電量預(yù)測和負(fù)荷預(yù)測兩項內(nèi)容進(jìn)行分析。結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，需電量預(yù)測以部門分析法、自然增長率法和平均增長率法為基礎(chǔ)展開調(diào)查。部門分析法是以國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)劃分為依據(jù)的電量需求預(yù)測方法，也就是通過行業(yè)類型，依次判斷各行業(yè)需電量，然后累加得到總體需求，該方法準(zhǔn)確率較高。自然增長率法是依托年度大用戶電量需求展開的蓄電量預(yù)測方法，通過對該地區(qū)用電量較大用戶的線損等電量進(jìn)行調(diào)查，得出總和，再加上其他一般用戶的需電量，便是總體數(shù)據(jù)。平均增長率法是以歷史數(shù)據(jù)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)的預(yù)測方法，部分行業(yè)由于多種原因影響，難以預(yù)測產(chǎn)值時，可以以歷史數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，確定其年度需電量的平均增長率，最終得出總體結(jié)果。

3.預(yù)測電力負(fù)荷時最常用的方法包括平均增長率法和年最大負(fù)荷利用小時數(shù)法兩種。其中平均增長率法以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，明確需電量和最大負(fù)荷增長之間的關(guān)系，然后結(jié)合未來需電量增長速度，確定未來負(fù)荷結(jié)構(gòu)變化，從而科學(xué)調(diào)整兩者之間的關(guān)系，此時便可以得到相應(yīng)的年度最大負(fù)荷。年最大負(fù)荷利用小時數(shù)法則是按照“年最大負(fù)荷=年需電量/年最大負(fù)荷利用小時數(shù)”這一公式計算所得的方法。

4.變電站數(shù)量預(yù)測方法。一般情況下，采用公式（1）確定新建變電站的數(shù)量。

公式（1）中：P代表規(guī)劃區(qū)內(nèi)的負(fù)荷需求；k代表容載比；S∑代表現(xiàn)有配電網(wǎng)變電容量；SN代表每座便點亮的標(biāo)準(zhǔn)容量。

5.配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃。需要結(jié)合規(guī)劃地區(qū)負(fù)荷大小、變電站設(shè)計方案、計算的容量信息等，以及參考研究的縣域區(qū)域已有的線路，遵循安全、科學(xué)原則進(jìn)行規(guī)劃。

（三）規(guī)劃設(shè)計方法

為了便于分析，本文將研究的縣域劃分為南部區(qū)域和北部區(qū)域兩部分，以此為基礎(chǔ)，詳細(xì)闡述規(guī)劃設(shè)計方案。

1.配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)

基于研究區(qū)域現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，配電網(wǎng)建筑主要規(guī)劃效果是提升供電可靠性、綜合電壓合理率，以及確保110 千伏及以下綜合線損率等指標(biāo)符合要求。

研究的縣域地區(qū)未來七年發(fā)展目標(biāo)如表1所示。

表1 ××縣配電網(wǎng)未來七年主要發(fā)展目標(biāo)

與此同時，隨著當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，針對當(dāng)?shù)剞r(nóng)村區(qū)域電網(wǎng)供電半徑大、部分地區(qū)電力系統(tǒng)建設(shè)不完善等問題，提出針對性方案，全方面保證客戶生產(chǎn)生活用電需求。另外，加快當(dāng)?shù)刂悄茈娋W(wǎng)建設(shè)，以現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)，確保綜合性供電系統(tǒng)建設(shè)實現(xiàn)全覆蓋，全面提升客戶滿意度。

2.網(wǎng)架發(fā)展目標(biāo)

為了實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)，預(yù)計圍繞規(guī)劃目標(biāo)，在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)110 千伏變電站等內(nèi)容。當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)架發(fā)展目標(biāo)如表2 所示。

表2 ××縣網(wǎng)架發(fā)展目標(biāo)

3.供電能力目標(biāo)

結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，對農(nóng)村電網(wǎng)改進(jìn)是重點項目，研究的縣域地區(qū)在未來七年內(nèi)供電能力目標(biāo)如表3 所示。

表3 ××縣供電能力目標(biāo)

4.用電負(fù)荷預(yù)測

采取自然增長率方法對用電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。該預(yù)測方法如公式（2）所示。

公式（2）中：A、An分別代表規(guī)劃區(qū)基礎(chǔ)年電量和規(guī)劃區(qū)第n年電量；代表年均增長率；n代表年份。

通過該方法對區(qū)域未來幾年內(nèi)用電負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測，從中可以具體數(shù)值。

（四）整體方案闡述

圍繞上文幾個主要目標(biāo)進(jìn)行分析，整體規(guī)劃設(shè)計方案如下：到2030 年，該地區(qū)全縣最大用電負(fù)荷將達(dá)到380 兆瓦，其中南部地區(qū)用電負(fù)荷為271 兆瓦，北部地區(qū)用電負(fù)荷為109 兆瓦。對于110 千伏網(wǎng)供負(fù)荷而言，應(yīng)按照網(wǎng)供負(fù)荷公式“110 千伏網(wǎng)供負(fù)荷=全社會用電負(fù)荷-廠用電-220 千伏及以上電網(wǎng)直供負(fù)荷-110 千伏電網(wǎng)直供負(fù)荷-220 千伏直降10 千伏負(fù)荷-35 千伏及以下網(wǎng)切參與電力平衡發(fā)電負(fù)荷”進(jìn)行計算，對于10 千伏網(wǎng)供電負(fù)荷需要按照“10 千伏網(wǎng)供負(fù)荷=10 千伏總負(fù)荷-10 千伏專線用電負(fù)荷-接入公用電網(wǎng)的400伏電源”公式進(jìn)行計算。最終發(fā)現(xiàn)，研究的縣域在2030 年應(yīng)確保110 千伏網(wǎng)供負(fù)荷達(dá)到352 兆瓦，其中南部地區(qū)為246 兆瓦，北部地區(qū)為106 兆瓦；10 千伏網(wǎng)供負(fù)荷應(yīng)達(dá)到368 兆瓦。圍繞上述內(nèi)容，需要增設(shè)110 千伏變電站，到2030 年之前，需要達(dá)到110 千伏變電站增設(shè)7座等目標(biāo)，其配套的10 千伏出線增量應(yīng)不低于34 條。

五、縣域供電區(qū)配電網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃設(shè)計的優(yōu)勢

縣域供電區(qū)配電網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃設(shè)計具有多重優(yōu)勢：第一，能夠充分考慮實際電力負(fù)荷的需求，確保電力供應(yīng)的可靠性，減少停電和電壓不穩(wěn)定的發(fā)生。第二，可以確保各種能源來源的最佳利用，包括可再生能源和傳統(tǒng)能源，以提高能源利用效率。第三，可以靈活擴(kuò)展和升級電力設(shè)施，以滿足不斷增長的電力需求。第四，通過科學(xué)規(guī)劃，可以減少電力系統(tǒng)的能源浪費(fèi)，減少溫室氣體排放，有助于環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對氣候變化。第五，科學(xué)規(guī)劃充分考慮了電力項目的經(jīng)濟(jì)性，包括成本效益分析和長期運(yùn)營成本的評估，以確保資源的有效利用。

六、結(jié)語

縣域供電區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的工程，直接影響到電力供應(yīng)的質(zhì)量。通過科學(xué)合理的規(guī)劃，可以提高電力供應(yīng)的可靠性，減少能源浪費(fèi)，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，并為縣域經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。希望本文可以為我國縣域地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計提供有益參考。