《电力系统规划》第6章

电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院第6章电网规划方法概述电网的电压等级选择电力电量平衡变电站的站址及容量选择架空送电线路导线截面及输电能力输电线路导线截面及输电能力几种主要电网设计电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院6.1概述1.电网规划的内容•确定输电方式•选择电网电压•确定变电所布局和规模•确定网络结构何地？何种线路？何时？电网规划电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院电网规划选择电网电压确定电网结构确定变电站布局和规模确定输电方式500kV及以上电压时才考虑直流输电的必要性电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院【主要问题】大型水、火电厂(群)及核电厂接入系统规划各大区电网或省级电网的受端主干电网规划大区之间或省级电网之间联网规划城市电网规划大型工矿企业的供电网络规划【任务】根据设计期内的负荷需求及电源建设方案，确定相应的电网接线，以满足可靠、经济输送电力的要求。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2.电网规划应具备的条件电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院3.电网规划方法数学方法启发式方法数学优化方法传统方法：规划人员根据经验提出参比方案经济技术比较选择最佳方案电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院未来网络规划情况可能架设新线路的路径、长度扩建、待建变电站站址资料电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院地区负荷增长情况城市道路、桥梁、隧道等规划变电站可能布点位置架空线、电缆线走廊城网规划电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院1）启发式方法•优点：直观、灵活、计算时间短、便于人工参与决策•缺点：难以选择既容易计算又能真正反映规划实质的性能指标以直观分析为基础，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逐步迭代满意的结果电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2）数学优化方法•将电网规划要求归纳为运筹学中的数学规划模型，通过一定的优化算法求解，获得满足约束条件的最优规划方案。•电网规划的数学模型主要包括变量、目标函数和约束条件三个要素。•变量多、约束条件复杂，现有理论求解大规模优化问题困难。•某些决策因素难以用模型表达，数学最优解未必是工程实际最优解。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院4.电网规划流程•原始资料的收集和论证；•制定连接系统规划；•环境条件分析；•制定规划方案；•技术经济评价。•通过潮流、短路、稳定计算和电磁环网研究以及经济效果指标计算，评价各方案的社会环境适应性、供电可靠性、运行维护条件、供电质量和经济性指标，得出最佳输电网规划方案。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院6.2电网的电压等级选择1.电压等级选择原则•应符合国家电压标准：3、6、10、35、63、110、220、330、500、750、1000kV。•电压等级不宜过多，以减少变电重复容量。非西北地区：110/220/500/1000kV西北地区：110/330/750kV220kV以下：10/63/220kV或10/35/110/220kV•各级电压级差不宜太小。配电网(110kV及以下)级差3倍以上，输电(110kV以上)2倍左右。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院•不应选用非标准电压，要能满足近期过渡的可能性，也要能适应远景系统规划发展的需要。•应考虑到主系统及地区系统联络的可能性。•跨省电网之间的联络线，适应大工业区与经济体系的要求，最好采用单一合理的电压系列。•大容量发电厂向系统送电电压等级，应考虑其在系统中的重要性，高一级电压一回线或低一级电压多回线。•单回线供电系统，送电容量应与系统总容量保持合适比例，以保证事故时系统的安全。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2.电网的电压等级选择由于负荷密度的增加，提升配电等级在技术上是可行的。国内已出现20kV配电电压。电压等级的选择需考虑网络中的电力损失，一般按照送电线路的电力损失正常情况下不超过5%，结合线路输送容量及输送距离，来确定各级线路的电压等级。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院根据线路送电容量和送电距离选择电网电压输电电压/kV输送容量/MW输电距离/km适应范围0.38≤0.1≤0.6低压配电网30.1～13～1中压配电网60.1～1.215～4100.2～220～6352～1050～20高压配电网633.5～30100～3011010～50150～50220100～500300～100省内送电330200～1000600～200省、网际输电500600～15001000～40010005000～100002000～1000网际输电电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院6.3电力电量平衡1、电力电量平衡目的与要求•电力电量平衡是供应与需求之间的平衡。在电源规划和变电站布点规划中应进行电力电量平衡计算。分析研究内容确定系统所需的各类容量确定发电设备利用小时数，检验电量平衡分析系统间地区间的电力电量交换，为论证和制定方案提供依据电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2.电力平衡中的容量组成装机容量工作容量备用容量必须容量重复容量受阻容量水电空闲容量电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院3.电力电量平衡计算按发电机组动力来源划分纯水电纯火电水电联合运行枯水年平水年丰水年特枯水年电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院1）电力平衡代表年、月的选择•按逐年控制月份的最大负荷和水电厂设计枯水年的月平均功率编制；•根据水电厂逐月发电功率的变化及系统负荷的变化情况，确定代表月，默认选12月；•一年中2个月份起控制作用时应分别平衡•必要时可先取代表年进行逐月平衡，找出起控制作用的月份为代表月进行逐年平衡。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2）电力平衡表的编制表中包括以下内容：（1）最大发电负荷全系统计及同时率后的用电负荷加上线损和厂用电（2）水电工作容量(功率)火电工作容量核电工作容量（3）备用容量：不得低于最大发电负荷的20%。负荷备用由水电承担，事故备用水火电按比例分配，检修备用视情况而定。其中：水电？？火电？？核电？？电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院（4）需要装机容量：工作容量与备用容量之和，其中：水电？火电？核电？（5）实际可能装机容量其中：……（6）新增容量其中：……（7）受阻容量其中：……（8）退役容量：每年退出运行的机组容量其中：…（9）水电重复容量（10）核电重复容量（11）火电电力盈亏：火电需要容量与火电实际可能装机容量的差值。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院•当电力平衡表中新增电厂比较多时，需要另行列出逐年新增装机容量表（1）水电厂•1.xxx•2.xxx•…•水电厂新增容量总计（2）火电厂•…（3）核电厂电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院•系统电量平衡表1）系统月平均负荷(万kW)2）系统月平均功率(万kW)（1）水电厂功率(万kW)其中：xx电厂xx电厂（2）热电厂功率(万kW)其中：xx电厂xx电厂（3）凝汽式电厂功率(万kW)其中：xx电厂xx电厂（4）核电厂功率(万kW)其中：xx电厂xx电厂3）弃水功率(万kW)电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院3）分区间的电力电量交换•通过电源方案的技术经济论证和电力平衡，确定了逐年的发电容量后，必须确定有关年份的各种水文年不同运行方式时各发电厂的功率。•通过日运行方式的安排，可求出联络线上的潮流。•规划阶段一般只求日最大和最小运行方式时的潮流。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院•整个电网规划中电源和负荷是相对变化的。•比如220kV电网规划:•发电厂和上级500kV变电站作为电源，•220kV降压变电站承担负荷;•而在35kV电网规划:220kV降压变电站则成为了电源。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院6.4变电站站址及容量选择1.变电站站址选择规划选址编制电网发展规划时进行，对规划电网内可能布置变电站的点进行预先选择，规划出新建变电站的地址或范围，会随电网负荷变化而相应发生变化。工程选址根据电力系统规划中所确定的地点或范围进行，一般都是一次完成。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院注意事项•选址时要明确变电站是枢纽变、地区重要变电站还是中间变电站、终端变电站、开关站等一般变电站，不同变电站在系统中作用不同，占地面积的要求也不同。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院变电站站址选择的一般原则•接近负荷中心，减少电网投资与网损。•使地区电源布局合理，减少二次电网投资与网损，达到安全供电目的。•高低压各侧进出线方便，减少交叉跨越和转角。•地形地貌及土地面积应满足近期建设发展要求。•应考虑对邻近设施（无线干扰、危险设施、腐蚀气体排放等）的相互影响。•交通运输方便。•其他：水源可靠、排水方便、施工方便等。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2、变电站电气主接线及容量选择1）变电站电气主接线•变电站的电气主接线方式要根据变电站地位、电压等级、出线回路数、设备特点、负荷性质等条件，及满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求决定。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2）变电站主变容量•可按系统发展规划需求来确定，也可由上一级电网与下一级电网间的潮流交换容量确定，同时考虑N-1情况下的负荷安全，满足负荷率规定。•500/220kV变电站第三绕组容量应不小于变压器容量的15％，不大于变压器容量的(1－1/K12)。3）主变台数及型号选择•大城市郊区一次变电站，2-3台主变，未来可能4台；地区性孤立的一次变电站或大型工业企业专用变电站，3台主变；220kV以下三相变压器；另外还需分情况选择双绕组、三绕组或自耦变。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院6.5网络结构规划的常规方法电网规划方案分类静态电网规划：只对未来某一负荷水平年的电网接线进行规划，而不考虑接线方案的过渡问题，因而又称为水平年规划。动态电网规划：规划期较长时，需将规划期划分为几个水平年并考虑各水平年规划方案的过渡问题。中长期电网规划中应考虑采用动态电网规划。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院1.方案形成根据输电容量和输电距离，拟订几个可比方案。•送电距离：一般采用中国电子地图测量，在直线测量的基础上乘以1.1～1.2的系数(经验值)。也可参考同路径已运行线路的实际长度，或取送电线路可行性研究后的设计长度。•送电容量：将待规划电网分为若干区域(行政或供电)，对每个区进行电力电量平衡分析，观察各区域的电力余缺，明确各区域电力交换情况。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院•待规划电网的送电距离和送电容量确定后，根据送电线路输电能力、以往类似工程实例以及规划者的经验，即可拟出几个待选的网络连接方式。•从可靠性角度分，电网接线基本上可分为无备用网络和有备用网络两大类。•无备用网络又可分为单回路放射式和单回路链式。电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院•有备用网络又可分为双回路放射式、双回路链式、环网和双回路与环网混合型等。•（a）双回路放射式•（b）双回路链式（c）环网（d）混合型电力系统规划第6章湖南工业大学电气与信息工程学院2.方案检验【任务】对已形成的方案进行分析，其中包括电力系统潮流、调相、调压计算，稳定计算，短路电流计算及技术经济比较等。（1）潮流计算分析：分析各方案是否满足正常与事故运行方式下送电能力需求。正常运行方式下，不应存在潮流迂回、线路潮流过重以及主变功率过重等情况。各线路的潮流一般应接近线路的经济输送容量，各主要变压器（联变）的潮流应小于其额定容量。N－1事故运行方式下，线路潮流不应超过热稳定容量，