城市電網(wǎng)規(guī)劃是供電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)

許宜峰

[摘要]“城市發(fā)展，電力先行”，隨著城市工業(yè)化的推進(jìn)，對(duì)城市電網(wǎng)的安全性、可靠性提出了更高的要求。該文以某市為模擬城市電網(wǎng)，分析當(dāng)前電網(wǎng)存在的不足，提出城市電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)，分析規(guī)劃成效，建議在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)與政府部門的溝通與合作，以便縮短進(jìn)度和減少浪費(fèi)；指出在市場經(jīng)濟(jì)條件下，經(jīng)濟(jì)效益要寓于電網(wǎng)規(guī)劃之中，充分顯現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃的作用與意義。

[關(guān)鍵詞]電網(wǎng)規(guī)劃 供電可靠性 經(jīng)濟(jì)效益

1.電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

1.1地理?xiàng)l件

某市位于福建省沿海中部，與臺(tái)灣省隔海相望。陸域面積約4100km²，海域面積約1.1萬km²，海岸線總長約535km。

該市地處北回歸線北側(cè)邊緣，東瀕海洋，屬典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。平均年太陽輻射量達(dá)110.41千卡/平方厘米，年日照時(shí)數(shù)平均為1995.9小時(shí)，年均日照率為45%。氣溫南東南沿海向西北內(nèi)陸山區(qū)逐漸降低，各地年平均氣溫在16℃～21℃之間。無霜期年平均達(dá)316天～350天之間。該市位屬臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)域，每年7～10月份經(jīng)常遭遇臺(tái)風(fēng)。年平均溫度19.9℃，年平均降雨量1080.9毫米，且65%的雨量集中在5～9月，氣候條件良好。

菜市按照地理及行政劃分，電業(yè)局分設(shè)三個(gè)供電分局管理配網(wǎng)。

1.2電源現(xiàn)狀（見表1）

2010年某市轄供電區(qū)110kV的電源裝機(jī)容齡為216MW，發(fā)電量為28267萬kWh，35kV的電源裝機(jī)容量為27.13MW，發(fā)電量為8358萬kWh，10kV的電源裝機(jī)容量為11.605MW，發(fā)電量為3359萬kWh。

1.3電網(wǎng)現(xiàn)狀

截至2010年底，該市電網(wǎng)共有110kV變電站22座，總變電容量1631MVA，110kV線路54條，總長度619.4km。該市110kV電網(wǎng)電源主要來自7座220kV變電站的110kV母線和接人110kV電網(wǎng)的電源。各片區(qū)供電模式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大體一致，即110kV變電站大部分均按終端變運(yùn)行，主要采用鏈?zhǔn)浇泳€、放射式和“T”型接線，基本上為雙電源供電。除個(gè)別新投變電站因負(fù)荷較低采用單線單變過渡外，一般不采用單線單變供電。另外早期投產(chǎn)的變電站，接線方式為單母分段或單母線。110kV變電站主接線主要采用內(nèi)橋、二線三變擴(kuò)大外橋及線變組接線方式，個(gè)別變電站為單母分段方式。

該市電網(wǎng)共有35kV變電站13座，總變電容量155.3MVA，35kV線路30條，總長度369.6km。其電源主要來自110kV變電站的35kV母線和接入35kV電網(wǎng)的電源。35kV變電站主要集中在該市周邊區(qū)縣，該市的屬島目前沒有高壓配電網(wǎng)。35kV變電站基本采用放射式接線，35kV變電站主接線主要采用單母線分段接線。

該市電業(yè)局一共有288回10kV線路，架空線路209回，其中單輻射線路占比6.7%，單聯(lián)絡(luò)線路55.98%，多聯(lián)絡(luò)線路37.32%；城區(qū)供電區(qū)平均分段數(shù)為10.43段/條，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以多聯(lián)絡(luò)為主，沒有單輻射的線路，未來城區(qū)供電區(qū)的目標(biāo)網(wǎng)架為兩聯(lián)絡(luò)多分段，個(gè)別地方為單聯(lián)絡(luò)多分段；該市東北片供電區(qū)平均分段數(shù)為7.36段/條，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以單聯(lián)絡(luò)為主，存在3.45%的單輻射線路，因供電范圍比較大，而且存在很多山區(qū)，所以未來的目標(biāo)網(wǎng)架為市區(qū)、城鎮(zhèn)中心兩聯(lián)絡(luò)多分段，山區(qū)為單聯(lián)絡(luò)多分段；東南區(qū)平均分段數(shù)為3.41段/條，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以單聯(lián)絡(luò)為主，存在16.9%的單輻射線路，因供電范圍比較大，且多為農(nóng)村區(qū)，所以未來的目標(biāo)網(wǎng)架為市區(qū)、城鎮(zhèn)中心兩聯(lián)絡(luò)多分段，農(nóng)村為單聯(lián)絡(luò)多分段。

2.電網(wǎng)存在的問題

長期以來，由于電網(wǎng)建設(shè)資金缺乏，城市電網(wǎng)還很不完善，普遍存在并急需解決的問題主要有：

2.1電源容量配置不足，主變壓器常處于滿載或超載，“低電壓”情況嚴(yán)重

此現(xiàn)象一般出現(xiàn)在市區(qū)內(nèi)，因人口密集，且行政、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)及交通集中，特別是引峰度夏時(shí)情況比較嚴(yán)重。針對(duì)配變供電半徑，應(yīng)考慮增設(shè)配變，以擴(kuò)大配變供電半徑能力，提高供電能力；新開發(fā)的區(qū)域，現(xiàn)在一般都設(shè)有開關(guān)站，應(yīng)利用資源，以減少新增占地和影響市容及交通沖突，可在站內(nèi)附設(shè)配電變壓器。

2.2變電站布點(diǎn)少、線路輸送能力有限，致使供電線路半徑大、線損大，可靠性差

制定電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)充分考慮市中心區(qū)、市區(qū)等不同區(qū)域負(fù)荷特點(diǎn)和供電可靠性要求，合理選擇適合本地區(qū)特點(diǎn)的規(guī)范化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以提高電網(wǎng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力和對(duì)上級(jí)電網(wǎng)故障時(shí)的支撐能力，達(dá)到結(jié)構(gòu)規(guī)范、運(yùn)行靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的電網(wǎng)框架。特別是該市的屬島，島上面積大、電源點(diǎn)少、線路出線少，用戶負(fù)荷又主要分布在海邊海產(chǎn)品生產(chǎn)用電上，故造成供電距離較長、線路電壓低，可靠性低、線損高（電價(jià)高），且無法滿足新增負(fù)荷的接入需求。

2.3綠色能源項(xiàng)目（如風(fēng)電等）有待發(fā)展和提高

應(yīng)加大力度發(fā)展風(fēng)電，這是解決能源供應(yīng)不足的有效途徑，有利于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。該市海域面積約1.2萬km²，海岸線總長約540km，風(fēng)能資源豐富，大有風(fēng)能開發(fā)利用的前景。但風(fēng)電場地形、交通、地質(zhì)條件復(fù)雜，適合建設(shè)中、小型風(fēng)電場，并應(yīng)注意臺(tái)風(fēng)和鹽霧腐蝕的影響。

2.4中、低壓配電網(wǎng)設(shè)施陳舊，線路項(xiàng)目因走廊受限難以及時(shí)投入運(yùn)行

近幾年因合并及聯(lián)網(wǎng)要求，接入了原有的不規(guī)范的老舊電網(wǎng)設(shè)備暫未改造完成，造成供電能力可靠性下降，隨著電力改造的進(jìn)一步實(shí)施，逐漸提高電能；而新建線路設(shè)施因走廊越來越少，受限難以及時(shí)投入運(yùn)行的情況也時(shí)有發(fā)生，建議在項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)就要考慮預(yù)留走廊（即多回路建設(shè)）。

2.5智能化發(fā)展基礎(chǔ)薄弱

安全、可靠、價(jià)格合理的電力供應(yīng)是國家繁榮、安全的重要保證。目前電力系統(tǒng)中的很多設(shè)備與數(shù)字信息技術(shù)相脫節(jié)，無法應(yīng)用最新的信息、通信及自動(dòng)控制等技術(shù)。電力基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)著手加大電網(wǎng)智能化投資，以滿足日益增長的負(fù)荷需要，利用信息技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造，建設(shè)一個(gè)高效能、低投資、安全可靠運(yùn)行的電力系統(tǒng)。通過對(duì)現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施中安裝遠(yuǎn)程通訊設(shè)備、傳感器和計(jì)算機(jī)裝置來改進(jìn)電網(wǎng)，以減少電費(fèi)開支，減輕電網(wǎng)負(fù)荷；把主要電氣設(shè)備與因特網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控實(shí)時(shí)電價(jià)，在其他電器上安裝專門芯片，追蹤電網(wǎng)穩(wěn)定性；更新部分陳舊的電力設(shè)施，改善電力實(shí)時(shí)追查系統(tǒng)，以優(yōu)化電能的利用；實(shí)現(xiàn)與用戶的互動(dòng)，將用戶的需求及時(shí)反映到電網(wǎng)的運(yùn)行控制中。電網(wǎng)智能化目的就在于不斷降低成本和提高效率的同時(shí)，提高整個(gè)電網(wǎng)的安全性、可靠性及可用性。

3.電力需求預(yù)測(cè)

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)負(fù)荷增長資料，進(jìn)行用電量預(yù)測(cè)，基本預(yù)測(cè)如表2所示。

根據(jù)該市“十二五”國民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，將充分發(fā)揮港口和地處東南沿海與中西部聯(lián)接點(diǎn)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，向西拓展內(nèi)陸腹地，使其成為重要的港口城市。隨著城市發(fā)展的逐步深入，該市南部發(fā)展空間巨大，特別是東南片區(qū)作為該市的新工業(yè)區(qū)，以“煉化一體化”工程和港口為依托，以石化工業(yè)區(qū)為積聚點(diǎn)，加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展的載體建設(shè)，隨著臨港工業(yè)和產(chǎn)業(yè)園的逐步開發(fā)，以及耗能項(xiàng)目的投產(chǎn)，將帶動(dòng)?xùn)|南片區(qū)用電需求的快速增長，未來東南片區(qū)將成為負(fù)荷新的增長點(diǎn)。

4.電網(wǎng)規(guī)劃

4.1110kV及以上電網(wǎng)規(guī)劃

2012年～2016年，該市電網(wǎng)規(guī)劃新建110kV變電站13座（主變14臺(tái)），擴(kuò)建110kV變電站11座（主變11臺(tái)），增容變電站1座（主變1臺(tái)），新增110kV變電容量1271.5MVA，新建110kV線路約208.5km，新建電廠送出線路約31km。

到2016年術(shù)，該市110kV電網(wǎng)形成以13座220kV變電站、13座110kV風(fēng)電場（容量663.6MW）及5座110kV水電站（容量76.4MW）為主要電源，電網(wǎng)接線模式采用單側(cè)電源雙回供電、雙側(cè)電源單回鏈?zhǔn)綖橹?，局部雙側(cè)電源雙T，110kV公用變電容量2942.5MVA，變電容載比1.96。

4.235kV電網(wǎng)規(guī)劃

隨著末來某市110kV電網(wǎng)的建設(shè)，將逐漸替代現(xiàn)有的35kV電網(wǎng)，個(gè)別偏遠(yuǎn)地區(qū)，目前由于負(fù)荷較小，所以仍保留35kV變電站。

4.3低壓配電網(wǎng)規(guī)劃

結(jié)合某市轄供電區(qū)實(shí)際情況以及影響可靠性的主要因素。以加強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)電網(wǎng)、海島片區(qū)電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)為配電網(wǎng)建設(shè)改造的重點(diǎn)與目標(biāo)：

一是三個(gè)供電區(qū)城區(qū)部分遠(yuǎn)景目標(biāo)接線模式為單聯(lián)絡(luò)多分段以及部分的雙聯(lián)絡(luò)多分段，鎮(zhèn)區(qū)部分遠(yuǎn)景目標(biāo)接線模式為單聯(lián)絡(luò)多分段，農(nóng)村部分遠(yuǎn)景目標(biāo)接線模式為部分主干線路單聯(lián)絡(luò)，允許存在個(gè)別分支線為單輻射線路。

二是在建設(shè)好配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，逐步從城區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)開始實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，在未來達(dá)到智能化配電網(wǎng)的目標(biāo)。

三三是目前兩個(gè)主要的海島，應(yīng)建設(shè)110kV變電站，解決與主網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)問題；另有3個(gè)小面積海島為單輻射10kV供電，由于人口少，可在10kV側(cè)進(jìn)行雙電源供電或分布式電源建設(shè)（如建設(shè)風(fēng)電等）。

5.規(guī)劃成效分析

5.1加強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和海島電網(wǎng)供電能力

目前某市所有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鎮(zhèn)一級(jí)的海島有至少雙回10kV線路供電。隨著計(jì)劃建投的110KV變，海島供電及縮短往山區(qū)10kV供電線路的長度問題得以解決，而對(duì)于人口少、面積小的海島，還是以10kV線路供電為主，可以通過改造，解決其三個(gè)供電區(qū)的問題，并以分布式電源相結(jié)合方式，提高供電可靠性。

某市現(xiàn)在還存在6個(gè)無35kV及110kV變電站的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，均已有雙回10kV線路供電，而建投的110kV變，也將解決缺少電源點(diǎn)的問題；而位于山區(qū)，且負(fù)荷較低，已有雙回10kV線路供電的，在“十二五”期間暫可不考慮新建變電站。

5.2提高“單線單變”供電可靠性

目前存在的6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)沒有變電站及4個(gè)變電站為單臺(tái)主變的，應(yīng)在2012年予以擴(kuò)建，隨著新變的投運(yùn)，由配套的10kV線路進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，提高供電可靠性。

5.3提高線路聯(lián)絡(luò)率、N-1通過率以及站間互供比例的成效

某市電纜網(wǎng)絡(luò)單輻射的比例為6.7%，架空網(wǎng)絡(luò)的單輻射比例為6.56%，一共有199回線路通過N-1校驗(yàn)，占比75.95%；目前聯(lián)絡(luò)以站內(nèi)聯(lián)絡(luò)占全部聯(lián)絡(luò)數(shù)的60.55%，站間聯(lián)絡(luò)占全部聯(lián)絡(luò)數(shù)的39.45%。

5.4縮短線路供電半徑、消除重載線路和配變

對(duì)現(xiàn)有存在的氏度超過15km及重載線路將在“十二五”規(guī)劃期內(nèi)全部解決，存在的重載及低電壓、高損臺(tái)區(qū)將在2011年和2012年分別解決；針對(duì)配變供電半徑，將按增設(shè)配變來考慮，以達(dá)到減少浪費(fèi)和擴(kuò)大配變供電半徑能力的目的。

5.5滿足地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域用電需求

東南片區(qū)的木材加工區(qū)和鞍鋼冷軋鋼板（該市）等項(xiàng)目紛紛落地，以及“十二五”期間電力需求預(yù)測(cè)表（表2）顯示，東南片區(qū)未來仍將是電網(wǎng)規(guī)劃重點(diǎn)區(qū)域。

5.6提高配網(wǎng)抗災(zāi)能力方面的成效

某市位于沿海，配網(wǎng)受夏季的臺(tái)風(fēng)及雷暴天氣影響，臺(tái)風(fēng)對(duì)該市配網(wǎng)造成倒桿斷線比較少，由于樹線矛盾跳閘比較多，未來應(yīng)對(duì)經(jīng)過樹林和居民區(qū)的線路進(jìn)行絕緣化改造：對(duì)于雷暴天氣的影響，應(yīng)加強(qiáng)架空線路的防雷措施裝設(shè)，提高線路的防雷水平。

6.結(jié)論與建議

6.1結(jié)論

到“十二五”末，該市配電網(wǎng)容載比從2010年的1.84上升到2015年的2.36，主變平均負(fù)載率從2010年的57.3%下降到2015年的44.69%，主變N-1率從2010年的58.33%增長至2015年的65.38%，線路N-1率從2010年66.67%增長至2015年的71.88%。

6.2建議

一是電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)繼續(xù)保持并加強(qiáng)與政府部門的常態(tài)化良性互動(dòng)，密切跟蹤城市建設(shè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，適當(dāng)提前安排配套項(xiàng)目，加快綠色能源（如風(fēng)電等）項(xiàng)目建設(shè)步伐，抓緊開展輸變電項(xiàng)目前期工作，提前控制站址及走廊。

二是由于電力建設(shè)與城市市政投資體制不同，造成電力建設(shè)與市政道路建設(shè)不同步。存在報(bào)批手續(xù)復(fù)雜、沿線施工困難，進(jìn)展緩慢等問題。建議從省級(jí)及以上層面能夠就城市電力建設(shè)問題進(jìn)行高層協(xié)商，形成確定的投資機(jī)制，提高效率，避免資金浪費(fèi)。

三是在市場經(jīng)濟(jì)條件下，供電企業(yè)在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，在完成好社會(huì)責(zé)任與效益的前提下，應(yīng)從規(guī)劃的各個(gè)時(shí)期、層面做好經(jīng)濟(jì)分析工作，使經(jīng)濟(jì)效益的觀點(diǎn)寓于電網(wǎng)規(guī)劃之中。只有這樣，供電企業(yè)的效益才能有機(jī)地增長，才能保證供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，規(guī)劃的作用與意義才能充分顯現(xiàn)出來。