浅谈新形势下的城网规划

叶剑飞

摘要：随着我国经济的发展和城镇化进程不断推进，城市电网的规划面临着新的机遇和挑战。文章分析了城网规划的现状，探讨了新形势下城市电网的规划与设计原则、技术措施。

关键词：电网设施；城市电网；电网规划；输电网；配电网

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0002-03

随着能源和环境问题引起世界普遍关注以及建设环境友好型“坚强智能电网”的进程不断推进，城市电网的规划与研究也步入了一个新的阶段，面临着新的形势。

城市电网规划是一个综合考虑的过程，在制定规划的过程中，需要考虑各种复杂因素，但同时城市电网的规划也与我们的日常生活息息相关，是电网规划中与居民生活最贴近的一个环节。

新形势下的城市电网规划主要面对以下矛盾：城镇化日渐推进对土地的需求与电网建设用地的矛盾；电网设施的电磁辐射以及建设绿色电网的矛盾；电网线路和设备损耗与节能友好型城市的矛盾；保障城市居民生活质量与电力企业提高收益的矛盾；保证电网建设速度与配合城市发展的矛盾。

如何有效应对这些矛盾和问题，在新形势下兼顾各种因素，积极做好城市电网的规划与设计，实现经济社会效益与环境效益双赢，下文将就此展开讨论。

1 城市电网规划

1.1 城网规划的概念

城市电网是指在城市范围内用来分配和供应电能的电力网，包括输电网（220kV以上）、高压配电网（35kV、63kV、110kV）、中压配电网（10kV）和低压配电网（0.38kV）。

城网规划是城市电网发展的总体计划，是城市未来发展的蓝图之一，也是城市经济和社会发展的重要组成。城网规划根据城市负荷的增长规律，结合现有城网结构的薄弱环节进行改造，进而扩大供电能力，提高电网质量和可靠性。

1.2 城网规划的目的

城网规划的目的就是使城市电网的发展满足或适度超前于所供电范围内的区域的经济发展速度，并通过规划来发挥对电网建设、运行、改造的作用。使用科学的分析方法，确定电力设施的建设时间、地点和类型，使得城市电网：（1）满足城市发展日益增长的需求，满足电网的技术要求和安全稳定要求；（2）满足城市市政规划对环保、节能、美观的要求；（3）在满足以上两点的基础上，为电力企业创造最大的经济社会效益。

2 当前城市电网规划与设计的现状分析

目前，随着特高压输电的不断发展和国家电网公司建设“三华同步电网”的进程不断推进，我国已基本形成了七个跨省大电网（东北电网、华北电网、华东电网、华中电网、西北电网、川渝电网、南方电网），在全国各主要电网，高压500kV和330kV的网架结构已逐步形成。

城市电网主要由220kV输电网、110kV及以下配电网组成，这部分网络承担了城市约80%的电力输送和分配。近年来，随着我国经济的迅速发展，大城市和特大城市的规模扩张，用电负荷的需求量不断提高，对电能质量、安全可靠性的要求也越来越高。

目前的城网普遍面临四大问题：（1）城市负荷增多，城网过负荷严重；（2）电网结构有待进一步优化；（3）配网的发展较为薄弱，滞后于主网的发展；（4）设备老化严重，电网智能化程度不够。

以上各种问题导致城网的规划与建设滞后于城市发展，电网存在有电送不进、供不出、用不上的现象，制约了用电市场的进一步扩大。当前形势下，加快城市电网规划设计已经成为当务之急。

3 新形势下的城市电网规划与设计

3.1 新形势下城市电网规划的原则

“十二五”是我国转方式、调结构、促升级、构和谐的重要时期，也是国民经济的又一个飞跃期，给新时期下我国城市电网的规划带来了机遇和挑战。

3.1.1 负荷预测要准确。准确分析预测城市电力需求的增长和分布，是电网规划的前提和基础。要根据经济社会发展分析以及低碳经济发展和节能减排的新要求，全面分析预测电力、电量增速及负荷特性变化。如城市产业结构的变化影响用电水平和用电结构。

3.1.2 网架结构要优化。优化网架结构，改善电源布局，防止发生电网瓦解、稳定破坏等大面积停电事故。并统筹输电网与配电网的协调发展，做好电网有功规划与无功规划的平衡。

3.1.3 电网发展要智能化。不断提高电网的信息化和自动化水平，在城网规划中推动城市充电站（桩）的建设，大力支持分布式电源发展，全面提升电网的智能化

水平。

3.1.4 电网运行要环保。在电网的规划中，要注重对环境的影响。积极推行资源节约型、环境友好型工程的建设和新技术、新材料、新工艺的采用。

一方面，电网的发展要与环境生态协调，进行变电站规划时，应尽量利用废弃的工业用地、低产农田等，避免占用农田。进行输电走廊规划时，避开公园、居民区等人群聚集地区，输电线路尽量采用高跨方式，从而减少林木的砍伐和对生态环境的破坏。

另一方面，积极使用紧凑型线路、同杆双回线路，提高输电能力，节约线路走廊。使用大截面导线、低损耗变压器，降低线路损耗，发展绿色电网。

此外，还要降低噪音污染。可考虑将高压架空线路走廊和火车轨道、高铁线路等集中排列，将其对环境的影响降至最低。如果规划将变电站建在这些噪音污染较重的地方，应规划为室外变电站。

3.1.5 线路选择要合理。对500kV的高压线路，由于此电压等级的电缆成本较高，所以应选择以架空线路为主的输电方式，并尽快避开人群聚集地。

而城市内220kV及以下电压等级的线路，除了高铁、城际铁路、公路的沿线可以采用架空线路以外，其他地方的规划应优先考虑电缆线路。

3.1.6 线路设备要低耗。选用新型的体积小、损耗低、噪音小的环保设备，及时更新换代旧设备，对损耗大、对环境影响大的设备予以淘汰。

3.1.7 注重电网企业效益。在满足上述电网安全、优质、环保的前提下，提高电网投资效益。

综上，规划是电网发展的“龙头”。要结合负荷预测、电网特性分析、潮流计算、系统规划等，经过严密论证，规划出科学合理的网架结构和接入方案。并综合考虑城市发展和电网安全可靠需求等因素，优化排序规划的电网项目，然后结合电网企业的投资能力、资产负债率控制要求，安排项目的建设顺序，实现电网发展与城市发展相协调，电网发展速度与质量效益相统一。

3.2 新形势下城市电网规划的技术方法

3.2.1 进行电力需求负荷分布预测。负荷分布的预测是新形势下城网规划的重点内容，在我国由计划经济向市场经济转变的过程中，传统的依托于国民经济计划的电力负荷预测方法已经不再适用，电力负荷一度缺少预测的方案和依据。现行的市场经济条件下，城市发展的总体规划是负荷分布预测的基础。

另外，产品产量单耗法、回归分析法、电力弹性系数法等方法均为进行电力总量预测，在超高压电网规划中比较常用，而对城市电网的规划，则缺少负荷分布的内容，存在一定缺点。城市电网的一个突出特点是10kV配电变压器分布广泛，所以，研究10kV配电变压器的布局是城市电网规划的重要内容。

在以往的城网规划中，多凭经验数据来进行10kV配电变压器的布局，而很少在布局前做科学的负荷分布预测，导致城网总体容载比很高，但是，因为对变压器的容量布局不够合理，局部地区可能同时出现配电变压器轻载和超载问题，给电网的安全可靠运行带来不利影响。

因此，时下的电力负荷预测必须紧紧依托城市各功能小区的规划，根据不同的小区功能合理划分供电区（工业区、商贸区、居民区、学校、公园等），进行电力负荷分布预测。

另外，通过对国内外功能小区负荷密度值的把握，建立起负荷密度数据库，来分别测算出各小区负荷，最后汇总整个城市的供电负荷；通过对10kV配电变压器的现行和历史统计的负荷数据，使用外推法等传统统计分析手段，来预测10kV配电变压器的负荷。

最后，结合上述两项分析结果，汇总成全市的供电负荷，再使用各类总量预测法（单耗法、弹性系数法、综合用电水平法）等进行校核，结合专家的评估，确定规划期城网的负荷预测值。

3.2.2 选择合适的电网结构。规划科学合理、与城市发展相适应的网架结合是城市电网发展的核心。新形势下的城市电网规划应实行分层、分区的策略，进行合理的电压等级配合以及电源与负荷平衡。

电网的网架结构与电压等级、电源点、负荷数目及地理位置等因素有关，主要有以下几类：

放射式：放射式的电网结构最简单，优点是运行、调度、控制方便，缺点是放射式电网进行单回线供电，可靠性低。

链式：链式结构是放射式的扩展，优点是可容纳设备多，缺点是电源单一，可靠性较差。

环式：环式结构具有较好的可靠性，但当其中某一条线路退出运行后，电压质量可能变差（如图2所示）。

多电源环式和串链式：多电源环式和串链式接法具有多个电源，均有很高的可靠性，但电网的调度和控制较复杂。其中，环式结构中各元件联系较弱，系统稳定性相对较差。

干线式：干线式的电网结构成本最低，但可靠性很差，多用于负荷密度小、对可靠性要求不高的低压配

电网。

图2 环式的电网结构

网格式：网格式结构适用于负荷密度大、电压质量要求很高的城市中低压配电网（如图3所示）。

图3 网格式的电网结构

4 结语

电网的规划设计研究已经进入了新时期，本文分析了新形势下对城市电网规划的要求，并提出了具体的原则和技术措施，以期为城市电网规划起到借鉴作用。

参考文献

[1] 当前城市电网规划工作及负荷预测新方法[J].四川电力技术，2006，（5）.

[2] 城市电网规划项目关键问题研究[D].天津大学，2007.

[3] 城市电网规划工作的复杂性及新技术应用[J].浙江电力，2004，（1）.

（责任编辑：周 琼）