市规-电力-第4章

第4章城市电力工程规划第4章城市电力工程规划本讲主要内容概述电力负荷预测城市电源规划电力线路规划1、定义又称电能，是由其他形式的能源（化学源、水能、原子能、太阳能等）转化而来的二次能源。§4-1概述一、电力定义及特点2、特点容易获得、易于转换、清洁、经济构建安全、经济、方便、技术先进的城市供电网络体系，满足国民经济各部分用电增长要求，为国民经济和人民生活提供“充足、可靠、合格、廉价”的电力。二、电力工程规划的任务§4-1概述三、基本概念1、电力系统组成发电厂各级变电站电力网用电设备分类：根据功能分类，可分为供配电系统、用电系统两大类。供配电系统：接受电源输入的能量，进行检测、计量、变压等，然后向用户和用电设备分配电能的系统。用电系统：包括动力用电系统、照明用电系统及其他。产生电能的设施，作用是将其他形式的能量转化为电能（1）发电厂火力发电站水力发电站核能发电站太阳能发电站将发电厂输出的电能送到用户所在区域。为减少电能损耗和电压损失，采用高压输电。通过升压变电站将6kV、10kV、15kV的电能变为35kV、110kV、220kV、500kV的高压电经输电线路送到用电区。§4-1概述（2）电力输送电力输送线（3）变电站---改变供电的输配电压，以满足电力输送和用户用电要求的设施。110kV变电站箱式变电站（4）电力网---连接发电厂与变电站、变电站与变电站、变电站与用电设备之间的电力线网络，是电能的输配载体，承担电能的接收与传输功能。广州市电力网规划图（5）用电户---将电能转化为其他形式能量的用电设备或单位电冰箱洗衣机电脑工厂灯§4-1概述2、电压等级我国目前采用1956年规定的三类电压标准（1）第一类额定电压：电压100V，用于安全照明、蓄电池、其他设备的操作电源。（2）第二类额定电压：电压100~1000V，用于低压动力和照明。城市用电主要属于这个范围。（3）第三类额定电压：电压1000V，用于高压用电设备、发电、输电的额定电压值。城网的标准电压符合国家电压标准，送电电压为500kV、330kV、220kV、110kV；高压配电电压为110kV、35kV；中压配电电压为10kV；低压配电电压为380/220kV，并避免重复降压。3、电压质量标准（1）电压偏移---供电电压偏离用电设备额定电压的数值与用电设备额定电压值的比值，一般不超过5%；（2）电压波动---用电设备接线端电压时高时低的变化（3）频率---交流电的频率直接影响电动机的转速、工业产品的产量和质量，威胁电力系统的稳定。电网容量300万kW，取值为±0.2Hz；电网容量300万kW，取值为±0.5Hz；§4-1概述（4）电压平衡---为保证供配电系统安全、经济运行，三相电压不平衡程度不应超过2%；§4-1概述（5）容载比Rs城网中同一电压等级的主变压器总容量与供电总负荷之比，公式如下：容载比是城网供电能力的指标之一，取值过大，供电基建投资过大，电能成本增加；取值过小，使电网适应性差，甚至发生“卡脖子”现象。220kV变电站，Rs=1.8~2.035~110kV变电站，Rs=2.2~2.5§4-1概述（2）电力发展战略规划取决于三个战略条件：a、国民经济发展电力需要b、动力资源开发条件c、发、供电设备及技术供应条件四、城市供电规划的分期（1）近期为5年，远期为15~20年（7）供电电源、变电所、配电所及高压线路的城市电网平面布置图的综合§4-1概述五、供电规划的内容（1）城市电源的选择；（2）分期负荷的预测及电力的平衡；（3）发电厂、变电所、配电所位置、容量及数量的确定（4）电压等级的确定（5）高压线走向、高压走廊位置定位及低压接线方式变化（6）电力负荷颁布图的绘制（5）进行规划可行性论证；（6）编撰规划文件，绘制规划图表。§4-1概述六、城市供电规划的步骤（1）搜集资料；（2）分析、归纳资料，进行负荷预测；（3）根据负荷及电源条件，确定供电电源方式；（4）按照负荷分布，拟定若干个输电和配电网方案，进行技术经济比较，提出推荐方案；（1）电源情况：现有及计划修建的电厂和变电所的容量、电压、接线图（表示某个电力网络中相互关系和组成情况的图纸），现有负荷状况，附近地区电源情况、地区间现有及计划修建的电力线回路数、容量、电压、线路走向等。§4-1概述七、城市供电规划所需的基础资料1、动力资料城市所在地区的水资源、水力发电的可能性及热能开发情况2、城市供电及有关电力系统现状和发展资料（3）利用系数，尤其是最大利用系数的统计资料。（4）全市现有负荷类型：它们的比重与逐年增长情况§4-1概述3、电力负荷情况（1）工业交通、农业用电情况原有及近期增长的用电量，最大负荷，电压等级，对供电可靠性的要求及质量要求；（2）市政生活方面居住及公共建筑的用电指标，路灯，广场照明用电量，排水及公共交通用电量，变电所及配电所的位置；输电线路的主要规范，导线型号，截面，线路长度，实测电阻，电容，输电线路升压及改进可能性的资料，变电所扩建可能性的资料。（1）城市规划经济指标：规划年限、城市性质、人口规模、工业项目及规模、居住建筑、公共建筑、道路、绿化等的定额（2）城市总体规划草图：工厂的位置，道路网，街坊人口数，铁路，车站，仓库以及各种管线工程的位置§4-1概述4、自然资料地形、气象、水文、地质、雷电日数等5、有关城市规划的资料城市电力负荷是指城市区域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。§4-2电力负荷预测一、计算参数1、用电量An规划区内各种用电器消耗量的多少（kWh）2、设备额定容量Pn设备铭牌上所标示的数据，包括停止工作的用电设备在内，但不包括备用设备在内。3、负荷系数KL负荷系数KL等于平均负荷与最大负荷的比值§4-2电力负荷预测4、计算负荷Pj各类用电实际的最大负荷值5、同时系数Kt各类用电的最大负荷并不在同一时间出现，因此实际最大负荷要比各分类最大负荷值之和小。实际最大负荷值Pjmax与各类最大负荷值之和ΣPmax之比，称为同时系数Kt6、需用系数Kx同类用户的用电最大负荷Ptmax与同类用户的设备额定容量总和ΣPtn之比，称为需用系数KxKx=Ptmax/ΣPtn§4-2电力负荷预测变电所作用：变换电压、集中电力、分配电力、控制电力流向、调整电压。§4-3城市电源规划一、电源的种类与特点城市电源由发电厂直接提供，或外地发电厂经高压长途输送至变电所，接入城市电网，分为发电厂和变电站两类。火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。§4-3城市电源规划（1）火力发电我国目前以火力发电厂、水力发电厂为主；根据能源发展战略，核电站也会受到重视与发展。§4-3城市电源规划1、发电厂分类火力发电厂工作原理张家口发电厂汽轮机房北仑电厂属于火力发电厂，位于浙江省宁波市的北仑港畔，于2000年12月16日全部建成投产,是我国最大的火电厂。2004年11月，北仑发电厂投资11.5亿元，实施国内最大规模的5台60万千瓦机组脱硫改造，并于2007年7月提前5个月完工，每年可以减排二氧化硫近9万吨，为浙江省“蓝天碧水”工程创造了条件。北仑电厂是我国第一个利用世界银行贷款建设的火力发电厂，七台发电机组，总装机容量达5000MW，是目前国内最大的火力发电厂。火力发电规模火力发电规模火力发电规模规模大型中型小型装机容量（万kW）252.5～252.5§4-3城市电源规划（2）水力发电湖北宜昌的三峡水电站四川攀枝花的二滩水电站葛洲坝水电站，与上游三峡相距38公里小浪底水电站河南省洛阳市孟津县以水具有的重力势能转变成动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。这就是水力发电的基本原理。水力发电工作原理水力发电特点使发电、防洪、灌溉、航运、渔业、给水等各方面的要求得到合理解决成本低，约为火力发电的1/3～1/4，投资大，工期长，受自然条件影响大水能资源最显著的特点是可再生、无污染。开发水能对江河的综合治理和综合利用具有积极作用，对促进国民经济的发展，改善能源消费结构，缓解由于消耗煤炭、石油资源所带来的环境污染有重要意义。因此世界各国都把开发水能放在能源发展的优先地位。水力发电分类按水头分为高水头发电厂（80米以上）、中水头发电厂（30～80米）、低水头发电厂（30米以下）按集中河道落差（即水头）的方式分为（1）堤坝式水电站在河道上拦河筑坝，抬高上游水位，造成坝上、下游的水位差，然后建电厂（2）引水式水电站在地势险峻、水流湍急的河流中上游，或坡度较陡的河段上，采用修建的引水建筑物引水以集中落差发电。（3）混合式水电站水电站的水头是由筑坝和引水道共同形成风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。特点：可再生能源，很环保。§4-3城市电源规划（3）风力发电我国风能资源丰富，根据国家气象局的资料，我国离地10米高的风能资源总储量约为32.26亿千瓦，可开发利用的风能储量约10亿千瓦。其中，陆地上风能储量约2.53亿千瓦（按陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿千瓦。考虑到风能利用风力机对环境的不良影响，这种影响主要反映在以下几个方面（1）：风力机的噪声；（2）：对鸟类的伤害；（3）：对景观的影响；（4）：对通信的干扰。风能利用中有两个问题需要特别注意无论是哪种用途的风力机，选择设置地点都是十分重要的。选址合适不但能降低设备费用和维修成本，还能避免事故的发生。除了考虑设置地点的风况外，还应考虑其他自然条件的影响，例如雷击、结冰、盐雾和沙尘等。（1）风力机的选址（2）风力机对环境的影响地热发电通过汽轮机将热能转化为机械能，转移为动能后通过发电机转化为电能，特点是洁净。§4-3城市电源规划拉萨羊八井地热发电站，供45%的拉萨用电地热发电示意图地球内部很深处存在放射性元素，不断进行着热核反应，具有非常高的温度，估计地球中心的温度有6000℃。这样巨大的热能，通过大地的热传导、火山喷发、地震、深层水循环、温泉等途径不断地向地表散发，这样，便产生了地热能。因此，地球被形象地形容为“大锅炉”。一般不需燃料，发电成本上多数情况下都比水电、火电、核电要低，设备的利用时间长，建厂投资一般都低于水电站，且不受降雨拉季节变化的影响，发电稳定，可以大大减少环境响污染，等等。地热发电的优点直接利用也有其局限性，由于受载热介质—热水输送距离的制约，一般来说，热源不宜离用热的城镇或居民点过远；不然，投资多，损耗大，经济性差，是划不来的。核能发电§4-3城市电源规划核能发电：反应堆工作时放出核能主要是以热能的形式由冷却剂带出，用以产生蒸汽。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电，工业核电站的功率一般达到几十万千瓦、上百万千瓦。(1)发电容量大；发电单价便宜(3)核电是高效能源，消耗资源少核电站（右）一年仅需补充30吨核燃料，一辆重型车即可拉走。煤电厂（左）一年消耗300万吨原煤(2)核电站的清洁能源，环境影响小(4)核电是安全能源，发生事故的可能性小优点缺点（1).核能电厂会产生高低阶放射性废料，（2）.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。（3）核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。2、变电所它是变换电压、交换、分配电力、控制电力流向、调整电压的场所。§4-3城市电源规划(2)按等级分220~500kV为区域性变电所110kV以上为城市变电所§4-3城市电源规划（1）按功能分为变压变电所低压变高压为升压变电；高压变低压为降压变电。城市地区一般为降压变电所。变流变电所直流电与交流电互变的场所。4、排灰渣问题综合利用灰渣，减少它的用地面积§4-3城市电源规划二、电源规划原则1、发电厂应靠近负荷中心可以减少