分析電力工程設計中電力系統(tǒng)規(guī)劃設計應用

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司泗陽縣供電分公司 程 辰

1 引言

電力系統(tǒng)能否安全、穩(wěn)定運行直接關系到電力資源的供應質(zhì)量，因此電力企業(yè)必須意識到電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要性，做好各項準備工作，構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)庫，并在此基礎上進行設計，充分發(fā)揮電力系統(tǒng)在整個電力工程設計中的重要作用，促使電力資源的配置更加合理、供應更加穩(wěn)定。

2 電力系統(tǒng)規(guī)劃

2.1 組成部分

電力系統(tǒng)在運行中，規(guī)劃工作的開展有著重要的作用，在電力系統(tǒng)規(guī)劃工作開展前，首先要對電力系統(tǒng)的基本組成部分進行充分的了解，基于現(xiàn)階段電力資源應用需求，不斷擴大電力系統(tǒng)運行網(wǎng)絡規(guī)模、不斷擴大的現(xiàn)實情況和背景，現(xiàn)階段電力系統(tǒng)規(guī)劃工作的開展所需要進行的相關系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究和分析，在細節(jié)性和針對性上也需要更進一步的提升。

首先對整體電力系統(tǒng)的重點組成部分進行了解和確認，是進一步落實規(guī)劃分析工作、確保規(guī)劃分析工作合理性的重要前提條件。對于規(guī)劃工作人員來說，對于電力系統(tǒng)的基礎組成部分進行充分的了解，也是為實際的規(guī)劃工作提供重要思路的前提條件[1]。具體來說，從電力系統(tǒng)的規(guī)劃運行影響因素和具體功能上來講，電力系統(tǒng)的規(guī)劃涉及環(huán)保、能源建設等多個領域，綜合性較強，并且包括多項規(guī)劃內(nèi)容，在電源規(guī)劃階段必須考慮負荷預測結(jié)果及各類因素，促使電力建設方案更加合理，確保與電力負荷需求相符。電網(wǎng)規(guī)劃主要是為了滿足輸電需求，最大限度節(jié)約資金。同時，電力負荷測試是為了實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.2 規(guī)劃原則

在規(guī)劃電力系統(tǒng)時必須遵循以下幾項基本原則。一是周期性，即在規(guī)劃設計前制定好周期，確保設計工作能夠在特定期限內(nèi)完成，因此需要事先制定完善的設計方案，充分考慮客戶需求，避免超過規(guī)定周期。規(guī)劃工作的周期若過長，不僅會影響電力系統(tǒng)運行規(guī)劃的效率，也會導致整體的電力系統(tǒng)運行應用中的成本指標出現(xiàn)顯著提升的狀態(tài)，這對于充分利用電力資源，促使電力系統(tǒng)網(wǎng)絡有效穩(wěn)定運行都具有顯著的負面影響。基于此，限定好整體的規(guī)劃工作周期是取得更好的規(guī)劃工作成效的重要條件。另外，在固定周期的背景下進行規(guī)劃工作，也能幫助設計人員和分析人員基于規(guī)劃周期的時間長短，對整體電力工程規(guī)劃的規(guī)模和技術(shù)含量進行初步的判斷，這些都對于后續(xù)的電力系統(tǒng)運行建設具有重要的指導性作用，是必須充分全面了解的重要信息內(nèi)容。

二是安全性，避免設計中存在安全隱患，可在系統(tǒng)中增設檢測功能。

三是成本性，即在不影響系統(tǒng)功能的基礎上盡可能地降低投資成本，從中獲得更高的利益[2]。總的來說，安全問題是電力系統(tǒng)運行中的核心問題，也是體現(xiàn)整個網(wǎng)絡系統(tǒng)運行質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)。在電力系統(tǒng)運行應用的過程中，安全問題是影響整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和運行狀態(tài)的關鍵因素，保持整體的運行安全和運行有效性不僅能確保電腦系統(tǒng)的實際應用中功能的充分發(fā)揮，也是對電力這一資源的有效充分利用，在整體的規(guī)劃設計工作中需要考慮好成本支出和運行效益的問題，并且同時將安全問題作為上述幾方面因素規(guī)劃分析的前提條件，將安全保障作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設的基本原則進行確立。

2.3 規(guī)劃任務及步驟

規(guī)劃任務包括提出負荷預測、明確能源分布及運輸狀況、研究供電范圍、制定電網(wǎng)方案。在規(guī)劃過程中，需要嚴格按照以下幾個步驟進行處理。一是全面搜集各項資料信息，基礎信息資源的完備性，對于規(guī)劃設計工作所發(fā)揮的作用也是非常突出的。當信息資源本身的準確性、完備性和系統(tǒng)性都能達到一定水平層次時，規(guī)劃工作開展中基層工作人員所能夠獲得的基礎信息支持也就更加充分[3]。對于系統(tǒng)運行和規(guī)劃工作的實際開展來講，這都是具備顯著促進作用的關鍵性因素。另外，全方位的資源信息也能夠為全面開展好系統(tǒng)的規(guī)劃設計工作提供持續(xù)的支持，確保各個階段的規(guī)劃工作開展中有對應的信息資源能夠為具體工作的開展提供服務和保障。具體來說，電力網(wǎng)絡系統(tǒng)在規(guī)劃過程中需要了解的信息資源包括能源分布、運輸環(huán)境等。

二是整合并分析資料，提取價值較高的信息并加以預測。

三是結(jié)合電源及負荷條件明確以何種方式進行電源的開發(fā)。電源的開發(fā)方式的確認，對于整體的系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和網(wǎng)絡建設有效性具有非常重要的影響，因此結(jié)合整體的電力運行系統(tǒng)負荷基礎條件，做好開發(fā)和利用是整個電網(wǎng)系統(tǒng)建設質(zhì)量保障的重要基礎[4]。

四是根據(jù)負荷分布狀況完成輸電及配電等多種方案的制定并進行對比，擇優(yōu)選取。整體工作方案的合理篩選，不僅需要技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)階段的技術(shù)支持狀態(tài)和整個系統(tǒng)的建設規(guī)模要求進行分析和研究，除此之外方案的選取過程也是考驗技術(shù)人員和管理人員對工程項目建設目標熟悉度的關鍵環(huán)節(jié)，選擇合理的工作方案，不僅能夠促使具體的施工建設環(huán)節(jié)，有更加科學精準的依據(jù)，也能夠提升整體的電網(wǎng)系統(tǒng)運行建設質(zhì)量與效率，最終促使電網(wǎng)系統(tǒng)的建設在實踐中取得更好的效果。

五是結(jié)合實際情況測試方案，了解其可行性，并完成文件及圖表的制定。

3 具體應用

3.1 電力負荷預測分析

電力負荷狀態(tài)的預測分析是電網(wǎng)系統(tǒng)建設中需要關注的重點指標，只有電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和復合能力符合前期規(guī)劃設計的要求，才能確保系統(tǒng)的運行在實際應用中發(fā)揮出應有的作用，另外從安全保障的角度上來說，電力系統(tǒng)在運行中電力負荷預測分析的準確性也是進一步保障電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，確保負荷狀態(tài)穩(wěn)定安全的重要條件。在設計電力系統(tǒng)前必須開展電力工程區(qū)域內(nèi)的勘查工作，對電力需求進行預測，了解區(qū)域內(nèi)的電力負荷。如果工程規(guī)模較小，短期預測即可，將15年作為一個基準，以便能夠提供電力工程所需的負荷量。當前，在預測時以經(jīng)驗預測為主，因此明確當前經(jīng)濟發(fā)展的狀態(tài)，獲取歷史經(jīng)濟數(shù)據(jù)，以便規(guī)劃指導更加科學合理，進而預測出短期效益顯著的電力負荷。圖1為電力系統(tǒng)負荷預測系統(tǒng)的工作內(nèi)容示意圖。

圖1 電力系統(tǒng)負荷預測內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

3.2 電源工程規(guī)劃

電源工程是整個電力系統(tǒng)運行規(guī)劃中的宏觀工程，也是確保整個電力系統(tǒng)正常運行的關鍵工程。因此，電源的整體工程規(guī)劃有效性和規(guī)劃工作實施的合理性，也是應當注重的關鍵性問題。在電源工程規(guī)劃中要結(jié)合電源工程的實際狀態(tài)和電源區(qū)域的分布情況，對整個工程項目建設的運行狀態(tài)進行針對性的把握，確保電源系統(tǒng)能夠為電網(wǎng)運行起到重要的支撐性作用。在開展電源規(guī)劃工作時必須獲取相應的參考標準，通常情況下以政府頒發(fā)的條例為準，如果條例內(nèi)容不夠完善，可與相關部門的政策結(jié)合起來，依據(jù)市場導向及區(qū)域內(nèi)的電力情況合理配置資源。在配置過程中應將電源與電網(wǎng)統(tǒng)一起來，實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，確保兩者能夠互相適應。此外，電源規(guī)劃目的在于促使電網(wǎng)系統(tǒng)的運行更加安全、穩(wěn)定、有效，在規(guī)劃時可將電源出力值作為展開點，明確規(guī)劃區(qū)域適合的電力工程類型。此外，電力電源由統(tǒng)調(diào)和地方兩個部分構(gòu)成，前者指所有發(fā)電廠以及電網(wǎng)具有控制作用；后者指統(tǒng)籌范圍以外的電源，這種差異性使得電源處理情況各不相同，需要接入新型電源機組，因此必須深入分析電源處理情況，獲得精確性較高的數(shù)據(jù)資料，促使規(guī)劃結(jié)果更加合理。

3.3 電氣計算

電氣計算包括四個組成部分。一是穩(wěn)定計算，用于模擬電力系統(tǒng)事故，直至系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。在計算前必須完成基礎性工作，促使穩(wěn)定計算更加有序，在電力工程項目中涉及電壓、頻率等多種穩(wěn)定計算內(nèi)容，必須進行詳細檢查與核對，避免遺漏。二是無功補償計算，用于補償感應負荷，降低電能損耗量，維持電力系統(tǒng)的平衡性。如果涉及分組容量及總?cè)萘浚仨殭z驗電壓波動情況，并分析無功平衡，進而在此基礎上完成調(diào)相調(diào)壓計算工作。三是潮流計算，即結(jié)合電力網(wǎng)絡詳細計算電壓及功率分布狀況，明確系統(tǒng)運行方式，分析系統(tǒng)要求，檢驗系統(tǒng)元件是否與運行要求相符，做好蓄電保護工作，并結(jié)合穩(wěn)定計算確定基礎數(shù)據(jù)，保障潮流計算結(jié)果的準確性。四是短路電流計算，用于檢測系統(tǒng)電路故障，明確故障對元件造成的影響，在此基礎上合理進行電力工程的選材，確保最終所選擇出的電力器材性能更好。

3.4 平衡電力電量

平衡電力電量可約束電力系統(tǒng)，測量平衡程度前必須計算電力負荷，并分析區(qū)域內(nèi)的電力情況，進而在此基礎上進行測量，并結(jié)合平衡性規(guī)劃范圍精確計算電量盈虧，確保發(fā)電量的控制更加科學合理，以便在出現(xiàn)緊急情況時備用容量能夠發(fā)揮其作用，這樣能夠減少因經(jīng)驗而造成的計算誤差，保護項目的安全性。

4 規(guī)劃設計策略

4.1 準備階段

前期準備階段對于電力系統(tǒng)的運行效果、運行狀態(tài)所在團隊影響是突出準備階段的充分性和合理性，是最終獲得良好的規(guī)劃設計效果的重要條件，在準備階段要求技術(shù)人員和管理人員加強協(xié)同合作，對整個電力系統(tǒng)工程的運行狀態(tài)和運行要求，進行充分的分析和了解，并充分準備相應的規(guī)劃設計補助技術(shù)和工具，確保電力資源運行應用的過程中能夠基于前期的充分準備，為后續(xù)的設計效果保障提供支持。

設計電力工程前必須做好準備工作，全面調(diào)查并收集資料信息，包括擬建區(qū)及周邊地理情況，獲取區(qū)域內(nèi)發(fā)電廠、變電站的信息，整合分析資料并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。此外，應全面搜集電力主網(wǎng)信息，并制定成報告，以此為依據(jù)分析電網(wǎng)發(fā)展方向，了解電力工程可能出現(xiàn)的變化，并分析變化特點，從中提取有利信息并進行歸納總結(jié)，促使數(shù)據(jù)庫中的信息資料更加完整，確保在設計過程中能夠?qū)⒕_性較高的基礎數(shù)據(jù)作為參考。

4.2 設計階段

電力系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展密切相關，因此應結(jié)合社會經(jīng)濟發(fā)展的實際情況，不斷調(diào)整設計觀念中較為落后的內(nèi)容，了解行業(yè)發(fā)展的動態(tài)，及時獲取新的信息，不斷完善電力規(guī)范標準，做好多個部門的協(xié)調(diào)工作，充分考慮城市總體規(guī)劃情況，確保一次與二次規(guī)劃相一致。此外，定期更新數(shù)據(jù)庫信息，確保數(shù)據(jù)信息的實時性及準確性。通過分析建設區(qū)域內(nèi)的實際情況研究電力負荷，為電力工程的開展提供有力依據(jù)，確保能夠在規(guī)定期限內(nèi)順利完工。同時，設計階段較為關鍵，應明確安全隱患及障礙，提前進行處理，促使電力工程的開展更加有序。圖2為電力系統(tǒng)規(guī)劃完成后的空間結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 電力系統(tǒng)設計完成后的結(jié)構(gòu)示意圖

總而言之，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計工作較為關鍵，與系統(tǒng)的電壓等級、容量、輸送距離密切相關，因此必須在規(guī)劃過程中收集各類資料，建成數(shù)據(jù)庫，選擇出最為優(yōu)質(zhì)的設計方案，促使電力工程的總體設計質(zhì)量更好，實現(xiàn)智能電網(wǎng)的有序化建設，并開發(fā)清潔能源，本文對此問題進行了深入探究。