电力系统规划设计剖析

吴兵长

摘要电能对于我们国家的经济和社会发展有着重大的作用，也与人们日常生活息息相关。研究我国的电力工程现状可知，电力规划设计是电力工程设计中最核心的部分，合理的电力系统规划能够保证整个电力系统的正常运行。本文将从电力规划设计的原则入手，深入剖析电力工程汇总电力规划设计的主要环节。

关键词电力工程；电力系统；规划设计

目前环境下，世界上任何一个国家都离不开电能，电力工程中的电力规划设计更是重中之重，随着我国经济和社会的不断发展，对于电力工程中的电力系统规划设计提出了更高的要求，如何通过合理的电力系统设计规划保障我国国民经济的快速发展和人们日常生活正常进行是整个电力工程行业面临的重要问题，电力规划设计研究具有重要的意义。

1电力系统规划设计的设计原则

合理的电力系统规划设计离不开设计原则的指引，电力系统规划设计原则可以简单地归纳成以下的3个方面。

1.1周期性原则

周期性原则是指大型的电力系统规划设计应该在一定的时间内完成，在制定过程中还需要保证规划方案的全面性和完善性，确信在规定的时间内可以完成所有的工作，对用户的正常使用不构成影响。

1.2安全性原则

安全性原则是指电力系统规划设计中最核心的部分，没有安全性的保证，整个电力系统规划设计也就失去了全部的意义，所以必须设定一定的长期性系统检测功能。

1.3成本原则

在电力系统规划设计中必须要充分考虑工程成本，这对于后期工程的具体实施有着重要的意义，设计师应该找到系统功能和投入成本之间的平衡点，在保证系统功能的基础上尽最大的可能缩减投入成本。

2单项电力工程系统规划设计主要环节

电力系统规划设计对单项电力工程设计具有重大的指导意义，依据时间的长短可以将其分为长期的电力系统发展规划和中期电力系统发展设计。单项电力工程规划设计的主要内容可以概括为以下的几个方面。

2.1电力负荷预测

电力负荷的分析预测是整个电力规划设计的基础性工作，一般的电力规划设计要求进行中短期负荷预测，时间在10年以内。中短期电力负荷预测是以国民经济的运行和发展为核心，通过总结以往几年的基础数据和未来经济的发展方向，对整个地区10年之内的最大负荷进行准确预测。预测方法有序列预测法和迷糊理论等。

2.2电源规划设计

电源规划是通过对周边以建和拟建工程的统计分析，规划处电源的出力策略，保证各个用户安全用电。电力电源可以分为统调电源和地方电源两个类型，各大类型的发电厂是统调电源，一般归电网统一调度。

2.3电力电量平衡

电力电量平衡是通过电力负荷预测和电源出力分析，对所在区域的供电项目进行电力电量平衡计算，保证各个项目合理用电，这是整个电力规划设计的约束条件。具体平衡计算可以简要概述成以下的步骤，首先根据负荷预测得到各水平年的系统最大负荷，依据各类电源出力情况的分析，计算出电力电量盈亏，然后计算出电力系统所需要的发电总量、变电设备的容量。在电力电量平衡过程中，受分区间的电力电量交换影响，设备容量需要根据实际情况适度增减。

2.4系统接入和项目接入方案

在分析当地情况后，设计师需要依据原有的负荷分布、网络特点和电网发展规划确定项目接入系统比较方案，说明项目工程在整个电力系统中的重要地位和意义，并等待政府部门的审批意见。在制定接入系统方案时，不仅要考虑建设距离、节约用地、电网新技术和节能降耗，还要依据该地区投产年的电网结构、供电电压和运行方式确定项目工程各方案的规模和布局结构。

2.5电气计算

电气计算是电力规划设计最重要的部分，主要包括潮流计算、短路计算、稳定计算和无功补偿计算四部分潮流计算是依据电力网络中的功率和电压分布来确定系统的具体运行方式，保证系统继电，为稳定计算做数据积累。潮流计算可以得出各网络元件电力损耗、电网各节点电压和电力潮流的分布情况，这是分析各接入系统合理性、可靠性的举出。短路计算电气设备选择的依据，它能验算给定网架中的不正常电流值和各个接入系统节点处的短路电流。依据短路计算选择的电气设备保证了熔体的额定电流和整定值。稳定计算是在潮流计算的基础上对电力系统出现的各种故障进行分析和模拟计算，保证电力系统稳定运行。无功补偿计算是指通过为电力网络中的感性负荷提供无功功率，以降低网络元件的电能损耗。

2.6方案比较

在完成上述内容后，要对所有的项目接入方案在安全性、实时性和经济性等方面进行比较，选出其中最佳的接入方案。合理的接入方案基本规定了建设规模和投产时间，这为其他专业设计提供了设计依据和数据支撑。以2013年江西省某一地区独立发电厂的位置和容量的确定为例来说明电力系统规划设计中方案比较，该地区的初始负荷水平为2012年的负荷曲线，设定该地区的工业负荷基本维持不变，非工业的符合以每年2%的增长率升高，各个年份的负荷持续曲线形状相同，每小时的负荷按当年峰荷相同的比例增加。根据实际情况设计人员设计了以下4个方案，方案一：一个50MW的木屑燃料独立发电厂，在SCP变电站接入69kV系统。方案二：一个150MW的天然气独立发电厂，在IPM变电站接入69kV系统。方案三：一个150MW的天然气独立发电厂，发电机组通过一条230kV的线路，在CAM变电站接入230kV系统。方案四：一个80MW的天然气独立发电厂，在UNY变电站接入690kV的系统。依据4个独立发电厂位置对应的系统年度化期望缺供电量选择出两个独立发电厂接入方案进行下一步评估。方案一：80MW容量的UNY变电站接入69kV系统，150MW容量CAM变电站接入230kV系统。方案二：80MW容量的UNY变电站接入69kV系统，80MW容量CAM变电站接入230kV系统。计算两种方案下独立发电厂对应系统年度期望缺供电量。两个独立发电厂方案减少的系统风险损失费用、两个独立发电厂方案减少的系统平均网损和减少的系统网损费用。方案一年度期望缺供电量为274，风险损失费用为874.5万加元，平均网损为6.2MW，减少的系统网损费用为562.7万加元，方案二的年度期望缺供电量为288，风险损失费用为907.8万加元，平均网损为9.0MW，减少的系统网损费用为814.4万加元。计算发电容量需求的减少费用发现，方案一的减少系统发电容量需求为62.4MW，其中52MW是独立发电厂直接供电的用户负荷，按照单位发电容量投资费用3.4万加元进行计算可以得到减少的容量成本是212.2万加元。方案二减少系统发电容量需求为118.4MW，减少的容量成本是402.6万加元。本案例中涉及的电力公司方针是仅允许返修非电力公司发电量的25%，其余的3/4发电量必须上网，独立发电厂业主反售给电力公司的电量实质上是电力公司转售给其他用户，电力公司不能在其中获得收益，如果电力公司自身发电出售给相同用户的电量，盈利将以每兆瓦32.75加元的速度减少。方案一减少的净收入为每年363.6万加元，净效益为226.0万加元，方案二减少的净收入为690.0万加元，净效益为577.0万加元，所以方案一为最佳的设计方案。

3结论

世界上的每一个国家都离不开电能，电力工程中的电力规划设计是最核心的问题，随着我国经济和社会的不断发展，对于电力工程中的电力系统规划设计提出了更高的要求，这就需要我们不断总结以往经验和学习先进知识来共同保障正常的电力供应。