1、城市供电工程系统规划重要知识点n城市用电负荷与用电量的预测与计算n电源设施布局规划要点n城市供配电设施的规划布局要点n城网的结线方式n城市供电线路规划要点n电力线路的保护一、基本概念 1.城市电力系统：发电厂、各级变电站（所）、电力网和用电设备等组成。包含：供配电系统和用电系统。2.供配电系统：接受电源输入的电能，进行检测、计量、变压，向用户和用电设备分配电能的系统。用电系统:动力用电系统、照明用电系统以及其他用电系统。3.具体详见p115.4.城市电力工程规划的基本任务就是构建安全、经济、方便、优质、技术先进的城市供电网络体系，满足国民经济各部门用电增长的要求，为国民经济和人民生活提供电力。
2、n4.电压等级：一类、二类、三类。(P116)送电电压(用架空线路向用户送电，该线路的电压就叫送电电压)为550kv、330kv、220kv、110kv。高压配电电压（配电电压是指电力向终端用户进行传输时的电压）为110kv和35kv,中压配电为10kv,低压配电为380v/220v。选择电压等级时，应避免重复降压。我国对短距离配电电压规定为10KV。一个小区内的配电，高压侧为10KV，低压侧为220V或380V.一般来讲在城区变电站内将110KV降至10KV后送至用电终端。n5.电压质量标准：电压偏移、电压波动、频率、电压平衡、容载比。（P117）容载比：是城市网内同一电压等级的主变压器总容
3、量（kva)与对应的供电总负荷（kw)之比。p117 电力负荷预测n一、电力负荷：也称用电负荷。指城市内或城市某一局部片区内所有用户在某一时刻实际耗用的有功功率的总和。城市的供电规模、变电站（所）的容量、输电线路的输电能力等均依据电力负荷预测结果来定。P119.n2.电力负荷分级：一级、二级、三级。P120.n3.电力负荷的供电要求：n 1）一次负荷应由两个电源供电，当一电源故障时，另一电源不应同时受到损坏。n 2）一次负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。n 3）二次负荷供电要求：要求由两回线路供电（两台变压器并联运行），应做到不致中断供
4、电，或中断后能迅速恢复供电。供电条件困难或负荷较小地区，二级负荷可由一回6kv及以上专用的架空线路或电缆供电。n4.电力负荷计算的参数：n 1）用电量An:表示规划区内各种用电器消耗电量的多少，单位为千瓦时。n 2）设备额定容量Pn:铭牌上的数据，单位为千瓦。多台设备，总设备额定容量为各个设备容量总和，不管有没在工作。n 3）计算负荷P：各类用电实际的最大负荷值。单位为千瓦。n 4）同时系数K:实际最大负荷值与各类最大负荷值之和的比值。n 5）年最大负荷利用小时T:是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按最大负荷持续运行所消耗的电能。恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。n6）需用系数K：反映
5、某一时间电器设备的用电程度。把同类用户的用电最大负荷与同类用户的设备定额容量的总和之比。n7）平均负荷率：电力负荷在一年时间t内平均消耗的功率。n8）负荷系数：平均负荷与最大负荷的比值。n 第一节 城市电力负荷预测与计算一、电力负荷预测电力负荷预测：规划时段期末的需用负荷预测，其值是电气设备和导线截面选择的依据。电力负荷预测一般先从用电量入手，然后由用电量转化为市内各分区的负荷。也可从计算市内各分区现有的负荷密度入手。二、电量预测的主要方法：1.单耗法：根据单位产品（或产值）用电平均耗电指标和产品数(或产值）来推算用电量。P122 2.综合用电水平法：根据预测人口及每人平均用电量来推算城市总电
6、量。3.年平均增长率法：4.弹性系数法：地区总用电平均增长率与工农业总产值平均增长率的比值。第一节 城市电力负荷预测与计算其数学模型为：E=E0(1+)N X 其中，E为预测年用电量，E0 为基准年用电量，为工农业生产总值年平均增长率（%）,n为预测年限，X为电量弹性系数。X=XpXc,Xp为电力消耗年增长率，Xc为国内生产总值增长率。注意事项p122.三、城市用电量预测：分为工业用户、市政用户、农业用户三类别。1.工业用电主要用于动力、照明、电解、电热和控制。可用以下方法预测。1）产量单耗法：年用电量An=WiDi 最大负荷P=AnT Wi产量单耗是某种产品的用电单耗，kwh/相同实用单位。
7、Di某种产品的产量（实用单位，如吨、台、件）。n2).产值单耗法：年用电量An=wiMi 最大负荷P=An/T n Mi用电某种产品或全部产品的产值（万元），wi某种产品相应产品单位产值的单耗（kwh/万元）n3).需用系数法：各类工业用电负荷的需用系数K就是实际用电最大负荷P与用电设备总功率Pn的比值。K=P/Pn.P123.n4).年平均增长率法:E=E0(1+a)n E为预测年的用电量，E0为基准年用电量，a为年用电量平均增长率（%），n为预测年限。n5).按部门分项分析叠加法：P124.n2.市政生活用电量预测：n 1）综合用电水平法 一般是以人口或建筑面积或功能分区面积进行计算。是指
8、当以人口计算时，所得的用电水平相当于人均电耗，当以功能分区面积进行计算时，所得的用电水平即相当于负荷密度。n年用电量 An=Sd S是指计算范围内的人口数或建筑面积或土地面积。d为用电水平指标。P124.n2)按部门分项分析叠加法：n3.农业用电预测：按农村小康水平设想，人均用电可达200-300kwh/(人年）n四、负荷预测n 1）负荷密度法：以城市各负荷区或负荷小区目前负荷密度已经达到的每平方公里千瓦数（kw/km2),参考城市规划中有关的经济发展、人口、居民收入水平等规划指标，再与类似城市相比，推算出各负荷区或负荷小区的负荷密度预测指标，乘以各自的面积，就可得规划区的负荷预测值。n 2）
9、综合需用系数法p125n 3）最大负荷年利用小时数p125二、城市电力规划各阶段的电力负荷预测 1.总体规划 2.分区规划 3.控制性详细规划 4.修建性详细规划第一节 城市电力负荷预测与计算总体规划阶段n（1）预测内容：应以规范制定的各项用电指标作为远期用电负荷的控制指标。n（2）规范制定的各项用电指标包括人均城市用电量指标、单项建设用地负荷密度指标和城市建筑单位建筑面积负荷密度指标三部分。n 1）人均生活用电指标应根据城市性质、人口规模、地理位置、经济基础、居民生活消耗水平等，调研的基础上，因地制宜确定。详见表4-3 表4-4 表4-5.第一节 城市电力负荷预测与计算总体规划阶段第一节 城
10、市电力负荷预测与计算弹性系数法 p123q在某一时期内电力总消费量年平均增长率与同一时期国民生产总值(或国内生产总值)年平均增长率的比值q弹性系数法是反映电力发展速度与国民经济发展速度关系的一项综合指标，被各国广泛用于分析、权衡电力发展速度是否与国民经济发展速度相适应XcGNPXeXpX年增长率）（或增长率电力（或电量）消费年数电力（或电量）弹性系总体规划阶段第一节 城市电力负荷预测与计算弹性系数法qi%n%=(电力相对于国民经济的弹性)q2019 2019 12%增长 =0.6 电力增长7.2%q2019 2019 10%增长 =0.5 电力增长 5%q2019 2020 8%增长 =0.4
11、 电力增长3.2%由2019年现值推出2019、2019、2020的用电量%ni总体规划阶段第一节 城市电力负荷预测与计算弹性系数法q 预测年份的用电量 电量弹性系数q 基准年份用电量 预测年限q 工农业生产总值年增长率 nmnmXEE)1()(XEEnmnm)1()()(nmEmEXn 当弹性系数等于1时，两种数学模型预测结果相同 前一公式弹性系数与递增率大于1，预测结果偏大。由于弹性 系数本身已是递增产物，因此实际应用中，多采用后一数学模型回归系数法q 预测年份的用电量q 基准年份用电量q 电量回归系数q 预测期末年份q 基准年份2)()()(mnmmnmTTEE回归系数表明变量间数量增减
12、关系回归系数表明变量间数量增减关系用时间作为自变量，以上述数学模型计算预测年份城用时间作为自变量，以上述数学模型计算预测年份城市年用电量市年用电量)(nmEmE)(nmTmT总体规划阶段第一节 城市电力负荷预测与计算回归系数法q以时间作为自变量，以用电量作为因变量，通常为非线性发展q掌握的数据越多，结论越准确总体规划阶段第一节 城市电力负荷预测与计算（年份）用电量nbxay)(x 年份Y用电量第一节 城市电力负荷预测与计算年平均增长率法q 预测年份的用电量q 基准年份用电量q 基准年份q 预测年限q 用电量年增长率q 修正系数nmnmEE)1()(1)(nnmmEE)(nmEmEmn依据：用电
13、量与年度之间有着明显的稳定增长趋势依据：用电量与年度之间有着明显的稳定增长趋势总体规划阶段总体规划阶段负荷密度法：主要用于中小城镇单耗法：针对用电大户（电镀、钢铁厂等）横向比较法：在一些特殊情况下，特别是在城市总体规划阶段（其他阶段基本不使用），用于提供参照与比较，以对前4种方法进行校核，比如在广州市高压电网规划中的使用第一节 城市电力负荷预测与计算分区规划阶段n预测内容q分区规划最大负荷q分区规划年用电量q宜采用负荷密度法进行预测q居住、公共设施、工业三大类主要用地用电则可选用规划单相建设用地供电负荷密度指标。第一节 城市电力负荷预测与计算分区规划阶段人口用电水平法q单位人口人均用电量指标
14、x 人口数=总用电量。其局限在于规范中用电指标是一个范围，在该范围内数值表化较大，主观性强，客观性差建设用地负荷密度法qR：100 400 居住用地qC：300 1200 商业设施用地 取值过程中同样主观性强qM：200 800 工业用地要求得准确数值难度较大第一节 城市电力负荷预测与计算详细规划阶段n预测内容q详细规划区内各类建筑的规划单位建筑面积负荷指标q详细规划区规划最大负荷q详细规划区规划年用电量以上三种为城市规划电力规范中定义第一节 城市电力负荷预测与计算控详规划阶段n控制性：对每块地预测用电负荷第一节 城市电力负荷预测与计算C1C2M1R2200060009000300015000
15、kw必须建设开关房（地块中）广州一般为 6000 8000详细规划阶段n预测方法一般负荷用单位建筑面积负荷指标法（控规）qR：20 60w/m2 qM：20 80w/m2qC：30 120w/m2第一节 城市电力负荷预测与计算详规规划阶段nR；广州一般用40 50nM：广东玩具、鞋、衣、皮具等轻工业标准厂房可用到50，主要负荷为照明及动力nC：C1、C2、C3、C4、C5、C6第一节 城市电力负荷预测与计算用较大数值特别高档建筑小 100高校 80详规规划阶段n控规：由用地面积 x 容积率=建筑面积（推算）n详规：建筑已有初步设计 层面积 x 层数 修正面积=建筑面积（较确定）第一节 城市电力
16、负荷预测与计算地块编号性质面积容积率密度建筑编号性质标准层面积层数修正建筑密集控规祥规详规规划阶段n点负荷用单耗法（不普通）q用电大户 特殊用电单位时使用第一节 城市电力负荷预测与计算铝厂规划区域实例一 总体规划n新会双水镇（小型、达到分区规划深度）弹性分析法q 15%10%经济发展增长率（据经济发展战略规划）q新会市十五电网规划 弹性系数 0.65q2019 2020年用电预测第一节 城市电力负荷预测与计算实例一 总体规划n新会双水镇（小型、达到分区规划深度）回归分析法q调查得来10年数据 q数据不正确，不能得出任何方程式q不能起到校核作用第一节 城市电力负荷预测与计算实例一 总体规划n新会
17、双水镇（小型、达到分区规划深度）人口用电水平法q参照国家中等发达城市 双水镇50万规划人口接近大中型城市 q人口越多，能控制的用地越大，人口规模过于超前q得到的值比方法多很多第一节 城市电力负荷预测与计算实例一 总体规划n新会双水镇（小型、达到分区规划深度）用地负荷密度（一般情况下总规不采用，因为用地规划已到分区规划的水平）q得出的结论与方法 较吻合q因其工业用电发展较快第一节 城市电力负荷预测与计算实例一 总体规划n原则q一定使用多方法比较q不能凑数n200 800 要按照实际情况选取数值n300 1200 而不能得出数值后为凑数而选取n100 400 第一节 城市电力负荷预测与计算实例二
18、分区规划n南京青龙片区（介于分区与控详规划之间）第一节 城市电力负荷预测与计算青龙（居住）大学城人口用电水平法 因为是高档居住区，人口很确定，因此结果比较正确实例二 分区规划n南京青龙片区（介于分区与控详规划之间）用地负荷密度法第一节 城市电力负荷预测与计算R面积比例R1：150R2：400R3：100MC用地平衡表对每一种用地性质确定负荷密度（例如国家规范R100400）分区规及控规中采用中类指标总规中采用大类指标实例二 分区规划南京青龙片区（介于分区与控详规划之间）n如果两种结果有较大差别，应进行分析，分析为何数值偏大或偏小，看主观选择的数据是否正确。找出差距的原因，最后取：q平均值（差距
19、在10%以内）q最大值或最小值（找出预测结果偏大偏小的原因）q合适值（将有问题的方法得出的结果去掉）第一节 城市电力负荷预测与计算实例三 控详规划云埔工业区（控制性详细规划）nM2 M3为主 台塑n国家规范 M3 1000kw/ha与现状差距很大q300ha 计算 30万(需建110kv变电站)实际1.5 2.5万q现状调查原因：因用地便宜，多买了地预留，同样的产能却用了过大的地第一节 城市电力负荷预测与计算实例三 控详规划云埔工业区（控制性详细规划）n调查当地7到8个厂的数据qa.用地面积 b.用地面积使用率 c.现状用电负荷q用地负荷密度=用电负荷/用地使用面积q结合国家的节能政策，采用现
20、状负荷密度计算，得出M2：200 M3：300实事求是的做规划，不能机械完全地套用书本实事求是的做规划，不能机械完全地套用书本第一节 城市电力负荷预测与计算实例四 修详规划保利帝景（修建性详细规划）n4050ha 纯住宅区，除必要公建配套n性质单一 负荷较易预测 也较为准确n单位建筑面积用电负荷密度 x 每幢楼建筑面积=建筑用电负荷第一节 城市电力负荷预测与计算规划用电指标（对照规范）n规划人均综合用电量指标n规划人均居民生活用电量指标n较高 2500 1500kwh/人.年 现状400200n中上 1500 800kwh/人.年 现状200100n中等 800 400n低 400 250夏季
21、 5 9月份第一节 城市电力负荷预测与计算规划用电指标（对照规范）n规划单位建设用地负荷指标nR：100 400nC：300 1200nM：200 800n道路广场S 对外交通T 市政设施UM3：高耗能 高污染工业第一节 城市电力负荷预测与计算规划用电指标（对照规范）n规划单位建设面积负荷指标n 居住 2060 w/m2n规范 工业 2080 （经常大不到容积率1）n 公建 30120（只有容积率为1时才正确）n 居住 200600 kw/han规范 工业 200800 kw/ha 公建 3001200 kw/ha第一节 城市电力负荷预测与计算规划用电指标（对照规范）n规划单位建设面积负荷指标
22、n故采用建筑电气指标，分类较细（居住）n照明 空调 电视 冰箱 音响n考虑每户每m2的用电指标，数据很准确（工业）性质不同，用电指标的选取有很大区别第一节 城市电力负荷预测与计算解决场站问题n流的流出：比如雨水、污水n流的流入：电、水、气、热n流入与流出：通信第二节 城市供电电源规划一、城市供电电源种类与特点q城市电源通常分为城市电厂和变电所两种基本类型q城市电源由城市发电厂直接提供，或由城市地域外的发电厂经高压送电线路长距离输送到变电所，接入城市电网q对某些无发电厂的城市，直接接受外来电源（发电厂或大电网），起着集中电力和分配电力作用的变电所，也可成为城市电源第二节 城市供电电源规划对于现代
23、化的城市，一般使用变电站作为城市电源对于现代化的城市，一般使用变电站作为城市电源发电厂与变电站第二节 城市供电电源规划落差电厂220v380v问题：离用电距离影响电压 需要使用稳压器发电厂与变电站第二节 城市供电电源规划220kv变电站开压110kv配电房用户0.61元/度电厂所有城市的电源都是变电站发电厂与变电站第二节 城市供电电源规划梅山电厂（110kv）需找220kv变电站珠江电厂（220kv）南沙电厂（110kv）南沙地区电厂分布发电厂与变电站预测 kw功率 kVA 千伏安 变电容量 MVA 兆伏安 1MVA=1千千瓦第二节 城市供电电源规划电厂电厂变电站变电站发电厂与变电站n计算时一
24、般不考虑有无电厂（除10kv直接供给用户）n有预测值后，配220kv变电容量n容载比 10000MVA x 1.6 1.8(容载比)=16000 18000MVA(变电容量)主电压总容量/对应的供电总负荷第二节 城市供电电源规划需要多少220kv变电站发电厂与变电站第二节 城市供电电源规划240MVA1.61.8=kVA有功功率无功功率中途消耗及不能满负荷运行发电厂与变电站第二节 城市供电电源规划220kv变电站一般情况下将变电站置于负负荷中心荷中心，节约电损，节约电缆用量比如需要1000MVA，每个220kv变电站提供2x180MVA，需要3个220kv变电站，放到土地利用规划的三个组团中发
25、电厂与变电站第二节 城市供电电源规划高压走廊是否能通110kv变电站选址负荷中心出线方便（高压走廊）协调土地利用规划配220kv变电站后，就应该配110kv变电站，因为容载比不同，需要根据上述预测值乘以110kv变电站容载比(1.82.0)得到110kv变电站的变电容量,以此决定其变电站数量。110kv变电站在农村地区变电容量为3x40MVA，城市地区为3x63MVA或者3x54MVA二、城市供电电源规划n城市电源：火力发电厂、水力发电厂、太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、潮汐发电厂、抽水蓄能发电厂，原子能发电厂与变电站n我国作为城市电源的发电厂，主要有火力发电厂与水力发电厂第二节 城市供
26、电电源规划二、城市供电电源规划n配电房与变电布置原则q可以认为是控规或详规中的电源q属于场站范畴，但不需占地面积，只需要建筑面积n负荷中心n电缆走向与建筑使用性质协调第二节 城市供电电源规划三、电源规划n以广州市为例q电厂：本地电厂无法满足全部需求q调电：直流、交流q电力平衡（富于，不能有缺口）能否满足目标q广州电源性缺电q各等级都要进行平衡，每一层级110kv 不平衡 电网结构性缺电（电进不来也出不去）第二节 城市供电电源规划四、调电过程nR C M重视 U市政用地q土地利用规划中市政用地往往不够，预测及估计不足q在总体规划修编工作中很难找地q电力平衡，目标正确与否很重要q政府在投资过程中往往造成电力不平衡q电力负荷越来越大，缺口越来越大第二节 城市供电电源规划MRCU四、调电过程n广东省工业新兴城镇规划，预测必须很准确，但由于用地性质不定，规划预测很难做到准确n因此电力平衡中一定要有一定的富余第二节 城市供电电源规划
