1、第十讲 电网规划问题 第十讲 电网规划问题 一、电网规划的主要研究领域 二、电网规划的投资决策原则 三、电网规划的研究概况 四、电网规划的运行模拟 五、电网规划的基本要求 六、输电电压等级选择的方案比较 七、输电线路路径选择 八、电源与电力网络的配合及主变压器的选择 九、无功电源规划 十、直流输电与交流输电的比较 十一、电网联网 参考文献 一、电网规划的主要研究领域 负荷规划 电力电量平衡 无功规划 电力网络规划 确定电网未来安装设备规格，如导线电压 等级及型号、变压器规格等 确定电网中增加新设备的地点、时间 电网规划分类 1、按时间分类： 远景规划研究 2030年 长期规划研究 1015年
2、短期规划研究 510年 2、内容分类 负荷规划 网架规划 无功规划 稳定性分析 短路电流分析 二、电网规划的投资决策原则 1、投资决策的基本要求：电网规划的目的 （目标函数）是寻找最佳的投资决策方案。 最佳方案有四个方面的要求： 满足负荷增长需要 保证供电质量 同环境协调一致 费用支出最小 二、电网规划的投资决策原则 2、投资决策的经济性原则：费用最小，满足 约束条件 最小费用法：总贴现费用最小=投资费用+ 发电费用+网损费用+维护费用+惩罚费用 等年值法：等年值费用最小 三、电网规划的研究概况 长期以来，规划人员的常规作法是首先 依据经验通过定性分析作出负荷预测，然 后根据确定的负荷数据，人
3、为选定几个可 行的网络扩展方案，最后对这几个方案进 行技术经济分析，从中找出一个最佳方案。 1、负荷预测 2、网架规划研究：网架规划的目的在于根据投资 及运行等费用最小的原则，确定扩建线路的类型、 时间及地点，保证可靠地将电能由发电中心送到 负荷中心，并且出入线及沿途环境都可以接受。 这是一个系统优化的问题。 （1）特点: 离散性 动态性 非线性 多目标性 不确定性 （2）规划方法 根据对规划期间处理的不同， 可分为： 单阶段扩展法 多阶段扩展法：静态和动态 （3）规划方法 根据数学方法分类： （1）优化方法：是将由电网规划问题用数 学优化模型进行描述，然后通过一定的算法 求解，从而获得满足系
4、统要求的最优规划方 案。 （2）启发式方法：是以直观分析为依据的 算法。通常基于系统某一性能指标对可行路 径上一些线路参数的灵敏度，根据一定的原 则，逐步迭代直到满足要求为止。 确定性 不确定性 线性规划 非线性规划 动态规划 整数规划 图论 网流法 随机规划 模糊规划 遗传算法 模拟退火算法 Benders分解技术 优化 方法 启发式方法 基于线路性能指标（如线路过负荷） 基于系统性能指标（如系统年缺电量） 3、无功规划的研究：目的是确定网络中无功 补偿设备的类型、安装地点及时间，以确 保电网正常及事故运行方式下的电压质量 及稳定性，并使规划期内投资及运行等费 用总和最小。 （1）方法： 试
5、验误差法 非线性规划方法 线性规划方法 混合整数非线性规划方法 模拟退火算法 遗传算法 （2）程序（步骤） 无功负荷预测（k值法) 无功补偿手段分析 无功容量平衡 无功补偿方式：就地补偿方式、集中补偿 方式 四、电网规划的运行模拟 1、运行模拟的目的：电网规划的实质是在网 络新建线建设费用与运行及故障等费用之 间寻找平衡。 （1）明确未来可能出现哪些情况 基本条件的不确定性 电网本身的不确定性 电网相关影响的不确定性 （2）分析每一情况下网络如何运行 网络运行研究 运行决策 供电质量及 运行费用支出 规划研究 投资抉择 电网规划的流程 2、运行模拟的范围 确定性方法 1）概念：首先确定一些对网
6、络运行来说是 紧急的参考情形，然后对网络进行必要的 增强以满足这些情形下对用户供电不中断 的要求。 2）紧急情形： 一年中的时刻：最困难时刻、季节，一天 中最重要的时刻，一般是峰荷。 风险：与负荷、水电出力、设备不可用度 （发电机组、变压器、线路等）相关的。 3）缺点： 没有提出一个故障风险度的定量指标。 选择设备不可用度组合一般采用简化规则， 所选定的情形不具有可比的发生概率。N-1 原则 方法的提出是为了简化问题。 五、电网规划的基本要求 输、变、配比例适当，充裕 电压支持点多 保证用户的供电可靠性 系统运行的灵活性 系统运行的经济性 维修方便 与环境协调 六、输电电压等级选择的方案比较
7、1、电压等级选择的基本原则 标准的电压等级系列 一个系统或地区内采用的电压等级数应尽 量少 近期和远期发展相结合 联网的可能性 特殊因素的考虑，如出线走廊、线路走廊 的布置 2、输电线路电压等级选择的方法 方案一：高电压方案 High 方案二：低电压方案 Low （1）可比条件 各方案均能输送所要求的容量及电能 各方案都能满足系统的可靠性要求及电压、 质量等要求 各方案都处于各自的最佳条件下 各方案采用统一的计算方法 （2）可比费用 Ci =Ii + Oi 1)IH OH：导线截面是影响投资和运行费的 一个主要因素 2)IL OL 3)补偿费用：功率损耗补偿 PH PL 电能损耗补偿 EH E
8、L 电压损耗补偿 VH VL CH=IH+OH+PH+EH+VH CL=IL+OL+PL+EL+VL (3)方案选择 CHCL or CHCL 七、输电线路路径选择 1、线路路径选择的一般原则 选线人员必须对路径通过地区的地形、地质、自 然条件等作详细的调查研究工作，本着统筹兼顾、 全面安排的原则，与沿线地区各有关单位和个人 充分协商，以便选出最合适的线路路径。 所选线路的路径应尽可能短，线路转角要小，特 殊跨越要少，水文和地质条件要好。 应考虑线路有良好的维护和施工条件，沿线交通 要比较方便，应尽量接近铁路、公路或通航河流。 应不占或少占农田。 应与主要通讯线路、机场、电台等设施保 持足够的
9、距离。 线路应尽量避开居民区，工业区及其他需 拆迁较多建筑物和构筑物的地区，也应尽 量避开不良地质地带，可能塌陷的矿区， 沼泽地带、林区、绿化区、果园、重冰区、 污染区、爆炸危险去、强震地区以及农村 固定场院等地区。 发电厂、变电所的出线走廊，应根据系统 发展规划，统一考虑，在线路拥挤地区宜 采取双回路或多回路塔。 不应引起交通和机耕的困难。 配电线路应尽量避开有爆炸物、易燃物和 可燃物的厂房、仓库、储罐等，并避开易 被车辆碰撞等处。 配电线应与城镇规划相协调。 地图初选、实地勘察 2、输电线路对环境的影响 电磁危险影响 静电干扰影响 八、电源与电力网络的配合及主变压 器的选择 八、电源与电力
10、网络的配合及主变 压器的选择 1、电厂的接线方式，一般应注意的事项 主力电厂的出线，要以主网相同的电压直接联接。 机组台数较多的大容量电厂，宜在电气主接线设 计上加以划分，分别以输电线路送到受端系统并 列，即所谓在负荷侧并列方式。避免在电源母线 并列的方式，以限制短路电流并防止事故的连锁 反应。特大容量的电源点，如由几个火电厂组成 的火电基地或水电站群，尤其适用采用受端并列 的方式。 特大电源及相应的电力网络结构，要统一规划， 建设过程中可以分期，但规划一定要全面长远考 虑。 2、电厂主变压器选择应考虑的条件 在只装有大型发电机组的电厂，一般采用发电机、 变压器组单元接线方式，厂用电业基本采用
11、单元 接线方式，这样可以提高安全可靠性，简化运行 管理。 发电厂的主变压器一般采用三相变压器，大机组 的主变压器如受制造、运输等条件的限制，也可 采用单相变压器组或两台较小容量的三相变压器。 对于采用发电机电压母线的电厂，其主变压器的 总容量应按下列条件计算：发电机电压侧负荷最 小时，能将电厂全部功率送入系统；最大一台发 电机停运时，能从系统受电以满足发电机电压侧 的最大负荷；因系统经济运行的需要而限制本厂 出力时，也能满足发电机电压侧的最大负荷。并 考虑到负荷曲线的各种变化及负荷的发展。 发电厂的主变压器一般不少于两台，但对 主要是向发电侧供电的地方电厂，系统电 源仅作备用时，允许只装一台主
12、变压器作 为电厂与系统间的联络变压器。 发电厂以两种或两种以上升高电压向用户 或电力系统供电时，一般采用三绕组变压 器，其每个绕组的通过功率应达到变压器 容量的15%以上。三绕组变压器不应超过 两台，因为过多的三绕组变压器不但增加 配电转置的投资，使电厂布置复杂化，还 会造成中压侧的短路电流过大。 九、无功电源规划 1、无功负荷的估算方法 2、无功电源的种类 3、无功平衡 4、无功补偿容量的配置原则 1、无功负荷的估算方法 规划中采用K值法估计系统无功负荷的需要 量： Qm=KPm Qm：系统无功负荷最大值 Pm：系统有功负荷最大值 K： 取值1.11.3之间 2、无功电源的种类 1）同步发电
13、机，既发有功，又发无功。 2）并联电容器，主要的无功补偿设备 3）同步调相机，它改变励磁来发出或吸收 无功功率，是连续可调，调节范围较大的无 功补偿电源。 4）静止补偿器，利用可控硅的导通角改变 电、电流间的相位差，产生可调的无功功率。 5）用户的同步电动机。 6）运行中的空载及轻载线路。 3、无功平衡 无功电源规划中应考虑无功电力的平衡， 平衡时应考虑从本系统或地区外可能输入 的无功电力容量，平衡表一般按全系统及 分地区编制。 年份 项目 年 年 （一）需要有功电力负荷 （二）需要无功负荷（一）*K （三）无功电源 其中： 1发电机无功出力 2现有补偿设备容量 3网外可能输入无功容量 系统(
14、或地区)无功电力平衡表 4、无功补偿容量的配置原则 要做到经济合理地配置无功补偿设备，往往 要通过调压计算和经济比较，其一般的配置原则 为： 1）无功补偿设备的配置，要有利于无功潮流的控 制及电压水平的控制，有力于系统稳定运行； 2）利于发电机和调相机作为主要手段控制220kV 及以上的主系统电压水平 按地区就地补偿无功负荷及降压变压器的无功损 耗，实现无功平衡 各地区内可适当地集中调压调相，以利于电压水 平控制，减少用户及二次变电所无功补偿设备的 投切操作 十、直流输电与交流输电的比较 1、直流输电的优缺点 2、宜于采用直流输电的场合 3、直流输电网的形成 1、直流输电的优缺点 （1）优点
15、1）不存在稳定问题 2）直流输电不仅本身无稳定问题而且可以 提高两端受端电网的稳定性 3）直流输电造价低，约为同级电压交流线 路的65% 4）输送容量大 5）线路损失小 6）在系统扩大并与其他电网相连接时，采 用交流输电往往由于系统短路容量的增大， 造成原系统中开关断路容量不足，需要更换 大容量开关。而利用直流输电则可以隔开交 流系统的故障电流，使之不进入健全系统， 因而不增大系统的短路容量。 7）直流输电对功率及输电电压增高的适应 性强。 8）输电可靠性高。 9）直流输电下潮流的控制比交流容易。 10）直流输电对对通讯等的干扰小，并网 及解列操作较交流简单，可连接不同频率的 系统。 2、缺点
16、 1）送受端换流技术复杂，投资较贵 2）直流输电对环境也存在一定的影响 3）交流输电技术的发展使直流输电的优越 性相对减弱 4）交流输电电压的“系列化”，使其输电 的经济性突出，而直流输电未能系列化电 压，只是在一定干线上采用一种电压。 2、宜于采用直流输电的场合 （1）需要采用电缆供电的地方，如孤岛 （2）运距离、大容量的送电，如三峡 （3）系统间的联网 3、直流输电网的形成 1）几个发电厂联合向运距离某地输电或输 电中途接入发电厂或其他负荷点 2）几个交流系统采用直流联网 3）大电源地区经统一直流网络向大城市近 郊各点配电 十一、电网联网 1、联网类型 强联系：超高压、高压相联 弱联系：电
17、网边缘相联 2、联网方式 交流联网 直流联网 Regional Power Grid ( (区域电网示意图区域电网示意图) ) Regional Power GridRegional Power Grid 区域电网示意图区域电网示意图 500kV 220kV 330kV Thermal Plant Hydro Plant Nuclear Plant Xinjiang Tibet NECGCNECGC 东北电网公司东北电网公司 NCGCNCGC 华北电网公司华北电网公司 NWCGCNWCGC 西北电网公司西北电网公司 CCGCCCGC 华中电网公司华中电网公司 ECGCECGC 华东电网公司华东电网公司 SCGCSCGC 南方电网公司南方电网公司 Power network coverage 96.4% 3、联网效益 错峰效益 动力资源的合理利用 有利于扩大单机容量，建设大型电厂 有利于保证供电量 促进电网中间地区电气化 促进输电技术的发展 参考文献 萧国泉 电力规划 水利电力出版社 1993 王锡凡 电力系统优化规划 水利电力出版 社 1990 候煦光 电力系统最优规划 候煦光 华中科 技大学出版社 1991 孙洪坡 电网规划 重庆大学出版社 1996
