PAGE14我國電網規劃設計的回顧與現狀研究報告

目錄1我國電網的現狀 22電網規劃設計的主要任務和內容 32.1電網規劃設計應滿足的基本要求 32.2電網規劃設計的主要任務和內容 52.3電網規劃設計所需的資料 63電網規劃設計的基本原則 74當前電網規劃的技術經濟方法和流程 8

1我國電網的現狀改革開放以來，我國電力工業一直以較快的速度發展。進入21世紀后，電力工業更是取得了前所未有的成就。“九五”期間及“十五”初期，我國電力工業結構調整取得一定進展，國家在電網領域加大了投資、建設力度，電網的可靠性、靈活性和經濟性得到顯著提高。各電網主干網架基本上均能滿足安全穩定導則規定的“第一道防線”的穩定標準。2007年，我國全社會用電量達到32565億千瓦時，裝機容71822萬千瓦。2007年，我國人均用電量達到2465千瓦時/人，相當于美國五十年代、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、南方五大電網區域，其中華北、華東、華中、東北、南方電網最高電壓等級為500千伏，西北電網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并開工建設，預計2008年底投入試運行，屆時我國電網最高運行電壓將達到1000千伏。我國電網已基本實現全國互聯，東北～華北和華北～華中采用500千伏交流聯網，形成了東北～華北～華中大同步電網；華中電網與華東電網通過葛洲壩～南橋、龍泉～政平和宜都～華新直流工程實現異步聯網；華中電網和南方電網通過三峽～廣東直流實現異步聯網；西北與華中電網通過靈寶直流背靠背工程實現異步聯網。全國形成東北～華北～華中、華東、西北、南方四個主要同步電網[1]。2電網規劃設計的主要任務和內容電網規劃著重于研究確定電網整體和長期的發展方向，制定電力全面、長遠的發展規劃，應在國家產業和能源戰略、政策指導下進行，其戰略指導意義要高于工程實踐意義。傳統的電網規劃是由電網公司負責制定的，是后續可研等前期工作的指導框架。電網規劃設計更多地則是圍繞著電網擴展規劃設計方案的比選這一核心工作開展的，是電網工程前期工作的重要組成部分，通常由研究咨詢和設計部門負責。它以電力規劃為基礎，服從于長期電網規劃，以滿足給定的負荷需求為目標，針對電網擴展的不同方案進行比選，通過電氣計算校核和經濟比較，得到較優的規劃設計方案，作為下一步工程建設的基礎。本次研究是針對電網規劃設計階段工作開展的。從國外經驗來看，國外電網的規劃與設計工作的區分并不明顯，電網規劃工作中通常也包含著電氣計算、方案經濟比選、設備選型等設計工作。隨著電網規劃工作的日益精細、深化，我國電網的規劃和設計工作也呈現出耦合性越來越強的態勢，規劃和設計的關系不僅僅體現在規劃指導設計，許多原來在設計階段開展的工作如經濟比選、設備選型等也會影響規劃設計方案的確定。2.1電網規劃設計應滿足的基本要求電網規劃設計直接關系到電網投資使用的合理性與能源資源利用的經濟性。為促進電網的科學、持續發展，確保電力行業更加高效、健康地服務于國民經濟和社會的發展，必須在規劃設計階段就以前瞻性和可持續發展為基本規劃原則，以充裕性、可靠性、經濟性和靈活性為評價依據，統籌考慮規劃設計、施工建設、運行調度和維護修理等系統整個壽命周期內的各個環節，以適度超前的規劃思路和規劃設計方案引導形成全局性和長期性的電源電網布局，滿足各地區不同時期的電力需求。因此，電網規劃設計應當滿足以下基本要求：（1）輸、變、配電比例適當，容量充裕，在各種運行方式下都能夠將電力安全經濟地輸送到用戶，并有適當的裕度。在電力網絡上既沒有薄弱環節，造成發電能力不能充分利用的現象，也不存在設備能力閑置、積壓資金現象。（2）電網規劃設計必須保證系統的安全性，以確保在絕大多數可能出現的故障情況下仍能持續供電，既不引起系統不穩定及電網解列，也不導致不允許的電壓及頻率降低或甩負荷。在電網規劃中要考慮各種措施，如對大容量、遠距離輸電采用雙回線或多回線，在中途分段并互相聯接，設置中間開關站等，提高系統的安全穩定性。（3）保證用戶供電的可靠性。電能被稱為工業和社會的生命線，停電不僅給生產帶來停產減產的經濟損失，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：系統發、輸、變電設備容量的大小及其正確配合；系統各元件的可靠運行狀況；系統的控制、運行及維護；燃料的充足供應及水庫調度等。（4）保證系統運行的靈活性。靈活性指電網具有適應潮流變化、發展變化、設備變更、負荷增長等變化的應變能力。如果對這些變化，電力系統在較長發展期內，電網結構仍然保持合理，不引起原有地區的重大改變，傳輸功率合適，方案的技術條件仍有適應性，則可認為電網具有較好的靈活性或彈性。（5）規劃設計方案應該具有良好的經濟性。電力工業資金密集、投資比重很大，因此，規劃設計要做好經濟性的評價，提高資金利用率，確保電力投資決策正確，達到以最少的費用，獲得最大的經濟效益。2.2電網規劃設計的主要任務和內容電網規劃設計的任務是根據規劃設計周期內的負荷需求和電源建設方案，確定相應的電網接線，以滿足可靠、經濟地輸送電力的要求。重點是研究和制訂電網的整體和長遠發展目標，以當前經濟發展為基礎，以資源為條件，預測電力需求，分析電源布局，分析輸電方式和電網布局，提出合理的電網網架建設方案。規劃設計和建設的基本原則是滿足運行中的安全、穩定、可靠運行，近、遠景發展的靈活適應性及供電的經濟合理性要求。電網規劃設計的主要內容[2]包括：（1）對規劃年份電力負荷的發展進行預測，并對負荷的構成及特性進行分析；（2）根據電源規劃設計方案，進行規劃年份的電力電量平衡；（3）確定電力流向；（4）提出相應的主系統網架方案，包括確定輸電方式、選擇電網電壓、確定網絡結構、確定變電站的布局和規模等；（5）進行電氣計算，當前電網規劃設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整計算系統穩定計算N-1網絡安全檢查工頻過電壓及潛供電流計算系統短路電流計算（6）提出保證電壓質量、系統安全穩定性的技術措施，包括穩定措施、無功補償設備、調壓裝置限制以及其他特殊措施；（7）規劃設計方案的技術經濟比較；（8）應完成的其他前期工作及專題設計。其中，輸電方式和電壓等級往往是針對電網發展中需要解決的問題確定具體內容的，網絡結構研究則是規劃設計研究工作的重要內容[3,4]。2.3電網規劃設計所需的資料電網規劃設計中，一般需具備以下一些資料數據：（1）規劃水平年的負荷預測資料，包括負荷總水平，分省、分區及分變電所的電力電量值，以及必要的負荷特性參數。（2）規劃期間電源（現有和新增）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，除上述參數外，還應有不同水文年發電量、保證出力、受阻容量、調節特性等參數。（3）現有電網接線圖和有關參數基礎資料，包括電壓等級、線路長度、導線型號、變電所主變容量、臺數等主要規范資料，對未來網絡規劃的發展情況，包括可能架設新線路的路徑走廊、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電網規劃設計的基本原則電網規劃設計的基本原則是在保證電力輸送到負荷中心的前提下，滿足電力系統的安全、穩定、可靠運行，近、遠景發展的靈活適應性及供電的經濟合理性要求。（1）充足性電力規劃設計首先要滿足國民經濟和社會發展對電力的需求，根據電力系統的運行特性，電網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濟地輸送到用戶。尤其隨著經濟社會的發展，對電力供應的依賴性不斷提高，電力供應短缺對經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國計民生、社會穩定，為了將電力安全可靠地輸送到負荷中心，電網規劃設計必須滿足一定的技術標準，在絕大多數可能出現的故障情況下仍能保證連續供電，不會引起系統不穩定甚至解列，也不導致不允許的電壓及頻率降低或切負荷。我國電網規劃設計依據的技術標準主要是《電力系統安全穩定導則》[5]和《電力系統技術導則》[6]，這些技術標準屬于強制性標準。前者于2000年11月由原國家經濟貿易委員會發布，主要規定了電力系統安全穩定控制的功能、應用條件、基本性能要求及主要技術指標等，針對系統穩定、頻率和電壓穩定，對各種類型、各種單一或多重性故障，將安全穩定的標準分為三級，即“三道防線”。后者是由原水利電力部頒布，將電網管理分為受端系統、電源接入系統與系統間聯絡線三部分，根據各部分的重要性及技術經濟條件規定了不同的安全標準。（3）靈活性靈活性一是指能適應電力系統的近、遠景發展，便于過渡，尤其要注意到遠景電源建設和負荷預測的各種可能變化；二是指能滿足調度運行中可能發生的各種運行方式下潮流變化的要求，電網結構應當能夠適應多種可能的運行方式，包括正常及事故情況下、高峰及低谷負荷時的運行方式。（4）經濟性電力工業是資金密集型行業，電網的規劃設計中十分重視經濟性評價。在滿足安全性條件下，電網規劃設計應實現以最小的費用獲得最大的經濟效益，從而節約電網建設投資和運行費用。4當前電網規劃的技術經濟方法和流程傳統的電力公司的整體規劃包括電源、電網和其它與電力發展有關的規劃，一般以強調確定最佳發電資源規劃為主，輸變電規劃則圍繞發電規劃展開，最佳的電網規劃設計方案就是最優電力規劃中的輸變電部分。傳統的電力系統管理機制以滿足電廠電力送出，保證整個系統的安全、穩定運行作為電網規劃主要目標，突出規劃的技術性保障。在對電網進行規劃設計方案比較時，重點是針對方案進行技術比較和安全穩定校核，采用確定性的N-1計算，以技術約束校核的方式實現，主要的參考依據包括：《電力系統技術導則》（SD131-84）《電力系統安全穩定導則》《電力系統設計技術規程》（SDJ161-85）。在經濟性比較方面，上世紀80年代之前，我國電力建設資金短缺，電力項目在進行經濟評價時主要比較靜態投資，不注重資金的時間價值，以靜態投資最小為主要目標；到上世紀80年代后期，根據原國家計委頒布的《關于建設項目經濟評價工作的暫行規定》要求，原電力工業部制定了《電力建設項目經濟評價辦法實施細則》，其中明確提出了財務評價和國民經濟評價兩種方法，在電力項目經濟評價中應當綜合考慮兩種方法的應用，在經濟比選時注重資金的時間價值和項目的財務回收周期分析；在1998年又出臺了《電網建設項目經濟評價暫行辦法》，在經濟評價中明確引入運行費用等指標，將費用比較作為電網項目經濟性比選的重要手段。目前最常見的電網規劃設計經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，與所選規劃設計方案及設備選型相關；表示方案i第t年的運行費用，主要受到所選規劃設計方案、設備等因素影響。由初始投資、年損耗費用和年其