我國電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的回顧與現(xiàn)狀研究報告

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目錄1我國電網(wǎng)的現(xiàn)狀 22電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要任務(wù)和內(nèi)容 32.1電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求 32.2電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要任務(wù)和內(nèi)容 52.3電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計所需的資料 63電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基本原則 74當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)經(jīng)濟方法和流程 8

1我國電網(wǎng)的現(xiàn)狀改革開放以來，我國電力工業(yè)一直以較快的速度發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后，電力工業(yè)更是取得了前所未有的成就。“九五”期間及“十五”初期，我國電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得一定進(jìn)展，國家在電網(wǎng)領(lǐng)域加大了投資、建設(shè)力度，電網(wǎng)的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性得到顯著提高。各電網(wǎng)主干網(wǎng)架基本上均能滿足安全穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定的“第一道防線”的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。2007年，我國全社會用電量達(dá)到32565億千瓦時，裝機容71822萬千瓦。2007年，我國人均用電量達(dá)到2465千瓦時/人，相當(dāng)于美國五十年代、韓國九十年代年人均用電量水平。截止到2007年底，220千伏及以上線路長度達(dá)到32.7萬公里，220千伏及以上變電容量11.4億千伏安。我國擁有華北、華東、華中、東北、西北、南方五大電網(wǎng)區(qū)域，其中華北、華東、華中、東北、南方電網(wǎng)最高電壓等級為500千伏，西北電網(wǎng)最高電壓等級提高為750千伏。2006年，晉東南～南陽～荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程獲得國家核準(zhǔn)并開工建設(shè)，預(yù)計2008年底投入試運行，屆時我國電網(wǎng)最高運行電壓將達(dá)到1000千伏。我國電網(wǎng)已基本實現(xiàn)全國互聯(lián)，東北～華北和華北～華中采用500千伏交流聯(lián)網(wǎng)，形成了東北～華北～華中大同步電網(wǎng)；華中電網(wǎng)與華東電網(wǎng)通過葛洲壩～南橋、龍泉～政平和宜都～華新直流工程實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)；華中電網(wǎng)和南方電網(wǎng)通過三峽～廣東直流實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)；西北與華中電網(wǎng)通過靈寶直流背靠背工程實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)。全國形成東北～華北～華中、華東、西北、南方四個主要同步電網(wǎng)[1]。2電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要任務(wù)和內(nèi)容電網(wǎng)規(guī)劃著重于研究確定電網(wǎng)整體和長期的發(fā)展方向，制定電力全面、長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，應(yīng)在國家產(chǎn)業(yè)和能源戰(zhàn)略、政策指導(dǎo)下進(jìn)行，其戰(zhàn)略指導(dǎo)意義要高于工程實踐意義。傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃是由電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)制定的，是后續(xù)可研等前期工作的指導(dǎo)框架。電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計更多地則是圍繞著電網(wǎng)擴展規(guī)劃設(shè)計方案的比選這一核心工作開展的，是電網(wǎng)工程前期工作的重要組成部分，通常由研究咨詢和設(shè)計部門負(fù)責(zé)。它以電力規(guī)劃為基礎(chǔ)，服從于長期電網(wǎng)規(guī)劃，以滿足給定的負(fù)荷需求為目標(biāo)，針對電網(wǎng)擴展的不同方案進(jìn)行比選，通過電氣計算校核和經(jīng)濟比較，得到較優(yōu)的規(guī)劃設(shè)計方案，作為下一步工程建設(shè)的基礎(chǔ)。本次研究是針對電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計階段工作開展的。從國外經(jīng)驗來看，國外電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計工作的區(qū)分并不明顯，電網(wǎng)規(guī)劃工作中通常也包含著電氣計算、方案經(jīng)濟比選、設(shè)備選型等設(shè)計工作。隨著電網(wǎng)規(guī)劃工作的日益精細(xì)、深化，我國電網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計工作也呈現(xiàn)出耦合性越來越強的態(tài)勢，規(guī)劃和設(shè)計的關(guān)系不僅僅體現(xiàn)在規(guī)劃指導(dǎo)設(shè)計，許多原來在設(shè)計階段開展的工作如經(jīng)濟比選、設(shè)備選型等也會影響規(guī)劃設(shè)計方案的確定。2.1電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計直接關(guān)系到電網(wǎng)投資使用的合理性與能源資源利用的經(jīng)濟性。為促進(jìn)電網(wǎng)的科學(xué)、持續(xù)發(fā)展，確保電力行業(yè)更加高效、健康地服務(wù)于國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展，必須在規(guī)劃設(shè)計階段就以前瞻性和可持續(xù)發(fā)展為基本規(guī)劃原則，以充裕性、可靠性、經(jīng)濟性和靈活性為評價依據(jù)，統(tǒng)籌考慮規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)、運行調(diào)度和維護(hù)修理等系統(tǒng)整個壽命周期內(nèi)的各個環(huán)節(jié)，以適度超前的規(guī)劃思路和規(guī)劃設(shè)計方案引導(dǎo)形成全局性和長期性的電源電網(wǎng)布局，滿足各地區(qū)不同時期的電力需求。因此，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足以下基本要求：（1）輸、變、配電比例適當(dāng)，容量充裕，在各種運行方式下都能夠?qū)㈦娏Π踩?jīng)濟地輸送到用戶，并有適當(dāng)?shù)脑６?。在電力網(wǎng)絡(luò)上既沒有薄弱環(huán)節(jié)，造成發(fā)電能力不能充分利用的現(xiàn)象，也不存在設(shè)備能力閑置、積壓資金現(xiàn)象。（2）電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計必須保證系統(tǒng)的安全性，以確保在絕大多數(shù)可能出現(xiàn)的故障情況下仍能持續(xù)供電，既不引起系統(tǒng)不穩(wěn)定及電網(wǎng)解列，也不導(dǎo)致不允許的電壓及頻率降低或甩負(fù)荷。在電網(wǎng)規(guī)劃中要考慮各種措施，如對大容量、遠(yuǎn)距離輸電采用雙回線或多回線，在中途分段并互相聯(lián)接，設(shè)置中間開關(guān)站等，提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。（3）保證用戶供電的可靠性。電能被稱為工業(yè)和社會的生命線，停電不僅給生產(chǎn)帶來停產(chǎn)減產(chǎn)的經(jīng)濟損失，而且引起市政生活癱瘓，使人民生活和生存的基本物質(zhì)條件受到破壞，甚至引起整個社會秩序紊亂。影響可靠性的因素主要有：系統(tǒng)發(fā)、輸、變電設(shè)備容量的大小及其正確配合；系統(tǒng)各元件的可靠運行狀況；系統(tǒng)的控制、運行及維護(hù)；燃料的充足供應(yīng)及水庫調(diào)度等。（4）保證系統(tǒng)運行的靈活性。靈活性指電網(wǎng)具有適應(yīng)潮流變化、發(fā)展變化、設(shè)備變更、負(fù)荷增長等變化的應(yīng)變能力。如果對這些變化，電力系統(tǒng)在較長發(fā)展期內(nèi)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然保持合理，不引起原有地區(qū)的重大改變，傳輸功率合適，方案的技術(shù)條件仍有適應(yīng)性，則可認(rèn)為電網(wǎng)具有較好的靈活性或彈性。（5）規(guī)劃設(shè)計方案應(yīng)該具有良好的經(jīng)濟性。電力工業(yè)資金密集、投資比重很大，因此，規(guī)劃設(shè)計要做好經(jīng)濟性的評價，提高資金利用率，確保電力投資決策正確，達(dá)到以最少的費用，獲得最大的經(jīng)濟效益。2.2電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要任務(wù)和內(nèi)容電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃設(shè)計周期內(nèi)的負(fù)荷需求和電源建設(shè)方案，確定相應(yīng)的電網(wǎng)接線，以滿足可靠、經(jīng)濟地輸送電力的要求。重點是研究和制訂電網(wǎng)的整體和長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，以當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展為基礎(chǔ)，以資源為條件，預(yù)測電力需求，分析電源布局，分析輸電方式和電網(wǎng)布局，提出合理的電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)方案。規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)的基本原則是滿足運行中的安全、穩(wěn)定、可靠運行，近、遠(yuǎn)景發(fā)展的靈活適應(yīng)性及供電的經(jīng)濟合理性要求。電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容[2]包括：（1）對規(guī)劃年份電力負(fù)荷的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測，并對負(fù)荷的構(gòu)成及特性進(jìn)行分析；（2）根據(jù)電源規(guī)劃設(shè)計方案，進(jìn)行規(guī)劃年份的電力電量平衡；（3）確定電力流向；（4）提出相應(yīng)的主系統(tǒng)網(wǎng)架方案，包括確定輸電方式、選擇電網(wǎng)電壓、確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、確定變電站的布局和規(guī)模等；（5）進(jìn)行電氣計算，當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作中對于方案的計算主要包括：潮流計算無功補償及電壓調(diào)整計算系統(tǒng)穩(wěn)定計算N-1網(wǎng)絡(luò)安全檢查工頻過電壓及潛供電流計算系統(tǒng)短路電流計算（6）提出保證電壓質(zhì)量、系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的技術(shù)措施，包括穩(wěn)定措施、無功補償設(shè)備、調(diào)壓裝置限制以及其他特殊措施；（7）規(guī)劃設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟比較；（8）應(yīng)完成的其他前期工作及專題設(shè)計。其中，輸電方式和電壓等級往往是針對電網(wǎng)發(fā)展中需要解決的問題確定具體內(nèi)容的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究則是規(guī)劃設(shè)計研究工作的重要內(nèi)容[3,4]。2.3電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計所需的資料電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，一般需具備以下一些資料數(shù)據(jù)：（1）規(guī)劃水平年的負(fù)荷預(yù)測資料，包括負(fù)荷總水平，分省、分區(qū)及分變電所的電力電量值，以及必要的負(fù)荷特性參數(shù)。（2）規(guī)劃期間電源（現(xiàn)有和新增）的情況，包括電廠位置、裝機容量、單機容量、交通運輸情況等；對水電廠，除上述參數(shù)外，還應(yīng)有不同水文年發(fā)電量、保證出力、受阻容量、調(diào)節(jié)特性等參數(shù)。（3）現(xiàn)有電網(wǎng)接線圖和有關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)資料，包括電壓等級、線路長度、導(dǎo)線型號、變電所主變?nèi)萘?、臺數(shù)等主要規(guī)范資料，對未來網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的發(fā)展情況，包括可能架設(shè)新線路的路徑走廊、長度，及變電所擴建和新建變電所所址資料（包括氣象資料）等。3電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基本原則電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基本原則是在保證電力輸送到負(fù)荷中心的前提下，滿足電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行，近、遠(yuǎn)景發(fā)展的靈活適應(yīng)性及供電的經(jīng)濟合理性要求。（1）充足性電力規(guī)劃設(shè)計首先要滿足國民經(jīng)濟和社會發(fā)展對電力的需求，根據(jù)電力系統(tǒng)的運行特性，電網(wǎng)必須有一定的充裕度，留有合理的冷、熱備用，在各種運行方式下都能將電力安全經(jīng)濟地輸送到用戶。尤其隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，對電力供應(yīng)的依賴性不斷提高，電力供應(yīng)短缺對經(jīng)濟社會和人民生活帶來的影響將更為顯著。（2）可靠性電力安全事關(guān)國計民生、社會穩(wěn)定，為了將電力安全可靠地輸送到負(fù)荷中心，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計必須滿足一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在絕大多數(shù)可能出現(xiàn)的故障情況下仍能保證連續(xù)供電，不會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至解列，也不導(dǎo)致不允許的電壓及頻率降低或切負(fù)荷。我國電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》[5]和《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》[6]，這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)屬于強制性標(biāo)準(zhǔn)。前者于2000年11月由原國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會發(fā)布，主要規(guī)定了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制的功能、應(yīng)用條件、基本性能要求及主要技術(shù)指標(biāo)等，針對系統(tǒng)穩(wěn)定、頻率和電壓穩(wěn)定，對各種類型、各種單一或多重性故障，將安全穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)分為三級，即“三道防線”。后者是由原水利電力部頒布，將電網(wǎng)管理分為受端系統(tǒng)、電源接入系統(tǒng)與系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線三部分，根據(jù)各部分的重要性及技術(shù)經(jīng)濟條件規(guī)定了不同的安全標(biāo)準(zhǔn)。（3）靈活性靈活性一是指能適應(yīng)電力系統(tǒng)的近、遠(yuǎn)景發(fā)展，便于過渡，尤其要注意到遠(yuǎn)景電源建設(shè)和負(fù)荷預(yù)測的各種可能變化；二是指能滿足調(diào)度運行中可能發(fā)生的各種運行方式下潮流變化的要求，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)多種可能的運行方式，包括正常及事故情況下、高峰及低谷負(fù)荷時的運行方式。（4）經(jīng)濟性電力工業(yè)是資金密集型行業(yè)，電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計中十分重視經(jīng)濟性評價。在滿足安全性條件下，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)以最小的費用獲得最大的經(jīng)濟效益，從而節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)投資和運行費用。4當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)經(jīng)濟方法和流程傳統(tǒng)的電力公司的整體規(guī)劃包括電源、電網(wǎng)和其它與電力發(fā)展有關(guān)的規(guī)劃，一般以強調(diào)確定最佳發(fā)電資源規(guī)劃為主，輸變電規(guī)劃則圍繞發(fā)電規(guī)劃展開，最佳的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案就是最優(yōu)電力規(guī)劃中的輸變電部分。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)管理機制以滿足電廠電力送出，保證整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行作為電網(wǎng)規(guī)劃主要目標(biāo)，突出規(guī)劃的技術(shù)性保障。在對電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計方案比較時，重點是針對方案進(jìn)行技術(shù)比較和安全穩(wěn)定校核，采用確定性的N-1計算，以技術(shù)約束校核的方式實現(xiàn)，主要的參考依據(jù)包括：《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》（SD131-84）《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》《電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（SDJ161-85）。在經(jīng)濟性比較方面，上世紀(jì)80年代之前，我國電力建設(shè)資金短缺，電力項目在進(jìn)行經(jīng)濟評價時主要比較靜態(tài)投資，不注重資金的時間價值，以靜態(tài)投資最小為主要目標(biāo)；到上世紀(jì)80年代后期，根據(jù)原國家計委頒布的《關(guān)于建設(shè)項目經(jīng)濟評價工作的暫行規(guī)定》要求，原電力工業(yè)部制定了《電力建設(shè)項目經(jīng)濟評價辦法實施細(xì)則》，其中明確提出了財務(wù)評價和國民經(jīng)濟評價兩種方法，在電力項目經(jīng)濟評價中應(yīng)當(dāng)綜合考慮兩種方法的應(yīng)用，在經(jīng)濟比選時注重資金的時間價值和項目的財務(wù)回收周期分析；在1998年又出臺了《電網(wǎng)建設(shè)項目經(jīng)濟評價暫行辦法》，在經(jīng)濟評價中明確引入運行費用等指標(biāo)，將費用比較作為電網(wǎng)項目經(jīng)濟性比選的重要手段。目前最常見的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計經(jīng)濟比選方法為年費用比較方法，見下式。（1-2）其中：AV表示求取年費用，T為計算期，通常選為15～25年；表示方案i的初始投資，與所選規(guī)劃設(shè)計方案及設(shè)備選型相關(guān)；表示方案i第t年的運行費用，主要受到所選規(guī)劃設(shè)計方案、設(shè)備等因素影響。由初始投資、年損耗費用和年其