（工商管理专业论文）城市电网规划研究——从经济的视角以南京城市电网规划为例.pdf

城市电网规划研究 从经济的视角以南京城市电网规划为例 研究生：漆炜之导师：陈菊花东南大学 摘要 城市电网规划是伴随着电力工业发展而逐步发展起来的。美国和欧洲经历了 经济发展和电力需求的高速增长，城市电网规划的概念和内涵也伴随着其发展历 程而不断变化。在国外，理论界对城市电网规划这一课题已经形成了较为系统的 理论体系，并已经在实践中成熟应用。我国城市电网规划的研究起步较晚，直到 2 0 世纪8 0 年代末至9 0 年代初，随着国家的经济和城市建设的发展，各城市才 开始重视城市电网发展和改造规划，逐步兴起城市电网规划研究。但目前我国对 城市电网规划的研究大多偏重于电网规划算法、电网规划智能决策系统的应用， 或者关于法律法规、政策修订完善的建议等方面，有关城市电网规划的系统应用 研究、实践操作及规划的协调等方面研究论述较少。特别是结合某一城市特点， 从经济的视角深入开展城市电网规划的理论研究比较少，因此有必要对城市电网 规划进行系统化的研究。 论文首先对城市电网规划的概念做出了界定，分析了城市电网规划研究的必 要性，接着回顾了国内外研究的现状，并对城市电网规划所需支撑的理论知识做 出较为详尽的综述，然后分析了我国城市电网规划的现状，再借鉴国外城市电网 规划的经验，进而提炼开展城市电网规划的改进方案，接着以南京城市电网规划 为案例探索供电企业城市电网规划的应用，在最后得出电网规划研究的一些结 论，并同时就今后城市电网规划的研究提出一些建议。 关键词：电网；规划；研究 p r o g r a ms t u d i e so fu r b a n d i s t r i b u t i o np l a n n i n g n a n j i n gu r b a nd i s t r i b u t i o np la n n i n g i nt h ev i e w0 fe c o n o m i cf o ri n s t a n c e g r a d u a t e ：q iw e i z h is u p e r v i s o r ：c h e nj u h u a s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to f u r b a nd i s t r i b u t i o np l a n n l n g ( u d p ) w a sa c c o m p a n i e db yt h e d e v e l o p m e n t o fe l e c t r i cp o w e rm d l l s t r y t h eu n i t e ds t a t e sa n de u r o p eh a s e x p e r i e n c e dt h er a p i dg r o w t ho fe c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n de l e c t r i c i t yd e m a n da n d t h ec o n c e p ta n dc o n t e n to fu d pa l s oe x p e r i e n c e dac o n 佃u e di m p r o v e m e n ti nt h e p r o c e s so f d e v e l o p m e n li na b r o a d ，t h e r ew a sa l r e a d yas y s t e m a t i ct h e o r e t i c a ls y s t e m o fu d pw h i c hh a sb e e na p p l i e di np r a c t i c em a t u r i t y i nc h i n a , c i t i e sd i dn o ta t t a c h g r e a ti m p o r t a n tt ot h es t u d yo f u d p u n t i lt h ep e r i o do f t h el a t e1 9 8 0 st oe a r l y1 9 9 0 s w h e nt h ec o u n t r y se c o n o m i ca n du r b a nc o n s t r u c t i o nd e v e l o p p e d a tp r e s e n tm o s to f t h es t u d yo fu d pf o c u s0 1 1n e t w o r kp l a n n i n ga l g o r i t h m ，t h ea p p l i c a t i o no f i n t e l l i g e n td e c i s i o ns y s t 啪so fn e t w o r kp l a n n i n ga n dt h ei m p r o v e m e n to fr e l a t e d l a w sa n dr e g u l a t i o n sa n dt h e r ei so n l yal i t t l es t u d yo nt h ea p p l i c a t i o na n dc o r d i n a t i o n o fu d p , e s p e c i a l l y , t h ed e e p l ys t u d yo fu d pi nt h ev i e wo fe c o n o m i cw h i c h c o m b i n i n gw i t ht h ef e a t u r eo fac i t y s oi ti sn e c e s s a r yt oc a r r yo u ts y s t e m a t i cu d p r e s e a r c h a tf i r s tt h i sp a p e rt a l l 【sa b o u tt h ec o n c e p to fu d pa n dt h ei m p o r t a n c eo ft h e s t u d yw h i c hi sf o l l o w e db yt h er e v i s i o no fp r e s e n ts i t u a t i o ni nt h es t u d yo fu d p a t h o m ea n da b r o a da n das u m m a r yo fr e l a t e dt l l e o r i e so fu d e t h e nt h i sp a p e rg i v e s s o m ei m p r o v i n gm e t h o db ya n a l y s i s i n gt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fu d pi no u rc o u n t r y a n dr e f e r i n gt h ef b r e i 口e x p e r i e n c ei nu d p , a n de x p l o r e st h ea p p l i c a t i o no fu d pi n p o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e sb yt a k i n gt h eu d po f n a n j i n ga sa ne x a m p l e f i n a l l y , t h e r e a l es o m ec o n c l u s i o n st o g a t h e rw i t hs o m er e c o m m e n d a t i o n si nt h es t u d yo f u d p k e yw o r d s ：u r b a nd i s t r i b u t i o n ，p l a r m i n g ，r e s e a r c ha n ds t u d y ，e c o n o m i ca n a l y s i s l i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 矿7 ，” 日期：。 ，多 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括1 - i j 登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名： 导师签名：薄蜇毡日期：0 7 1 1 东南大学碗士学位论文第一牵引言 第一章引言 电力作为关系国计民生的事业如今已与人们的生活休戚相关，尤其是在大中 型城市中，人们早已把它视同空气一样认为是理所当然，应该随时拥有的。中国 已确定了2 0 2 0 年实现全面小康社会的宏伟目标，未来5 1 5 年，中国社会经济将 保持持续平稳增长，城市化进程进一步加快，随着城市城市规模的扩大以及经济 的持续发展，城市电网建设的滞后性已经凸现出来。部分大中型城市，高科技产 业、金融、医疗卫生等行业将快速发展。城市电网不仅负荷增长快，需求量大， 而且对供电可靠性和供电质量都提出了更高的要求，城市电网发展及规划面临新 的挑战。 1 1 研究背景和意义 随着中国城市化进程的加快，用电负荷快速增长，城市电网发展一方面要克 服投资短缺、建设滞后，电网规划与城市规划不协调等问题，同时又要面临资源 紧缺、成本上涨等各种矛盾。未来中国城市发展主要面临以下挑战： 1 城市社会经济增长要求城市电网快速发展 长期以来，受城市电网投资短缺以及城市用电负荷快速增长等多种因素的影 响，城市电网规划与建设滞后于城市经济发展，主网架结构薄弱，各电压等级均 存在不同程度的供电“瓶颈”问题。而随着城镇化进程的加快和新型工业化产业 的发展及居民生活的提高，城市电力需求旺盛。另外，城市集中了大量技术含量 高，g d p 产值大而对电能质量敏感性高的重要负荷，用户对供电可靠性和供电质 量要求也越来越高。未来城市电网发展一方面要满足随城市发展新增负荷的需 求，还要尽快解决旧的欠账，提高电网供电安全可靠性。 2 保障城市的安全供电 电网安全是社会公共安全的重要组成部分，确保电网安全尤其是城市电网安 全，是构建社会主义和谐社会的基本要求。近年来，国际上相继发生了美加 “8 1 4 ”、意大利、莫斯科等一系列大面积停电事故，危及城市正常秩序，造 成了巨大的经济损失，值得引以为戒。 3 城市土地资源日趋紧张，电网与城市建设不协调矛盾 东南大学硕士学位论文 第一章； 言 作为一个发展中国家，随着城市化进程的加快，城市规划在不断调整、规模 不断拓展，大量的新城区、新市区、工业园区得以快速开发，市区面积不断调整 扩大。城市土地资源日趋紧张，变电站站址、线路走廊的保留和落实越来越困难， 已经成为制约城市电网发展的重要因素。城市电网建设与其他市政建设，如城市 绿化、道路交通等发生冲突的现象普遍存在，发展的适应性问题比较突出。 4 城市电网建设成本上涨，资金来源匾乏 城市电网工程拆迁量巨大、成本昂贵、政策处理艰难、建设周期不确定性突 出。近几年输变电工程建设涉及的拆迁费用、赔偿费用飞涨是城市电网建设成本 增加的主要因素。根据对3 1 个重点城市的统计，从2 0 0 3 年至2 0 0 5 年，城网建设成 本增长约3 0 1 。与此同时，我国城市电网建设资金短缺问题非常严重。“贴费” 支持政策在2 0 0 0 年底被取消，配网建设资金缺乏正常渠道。 城市电网建设不能适应城市经济社会发展的需要，其原因是城市经济增长迅 速，城市化建设步伐快，而城市电网发展缓慢，表现在设备陈旧、供电容量不足、 电网结构不合理、可靠性差、电能质量低。这里包含资金和技术两方面的问题， 以技术而言，没有长远的城网建设规划是城网建设自身存在问题的症结，现在正 得到电力部门的重视，各城市的电力部门正在着手做城市电网规划的编制工作， 要通过制定远景规划来改变城市电网的现状，用规划来指导城网建设，并用新的 观念和超前意识制定规划是时代的要求，同时规划要体现以安全为基础、以效益 为中心的建网指导思想，不断采用新科技。按长期规划建设城市电网，能科学合 理地决繁电网投资，从而能保证最有效地使用资金。 城市电网运作是否良好取决于城市电网的规划与建设是否科学，是否经济合 理，对于固定资产巨大的供电企业而言，城市电网规划工作在供电企业的生存与 发展中始终起着决定性的作用。 1 2 有关概念界定 1 城市电网规划的定义 城市电网规划是研究各项建设用电指标，测算负荷增长、负荷密度和用电水 平，选择安排供电源，确定电网的结构型式和分期建设步骤，明确供电可靠性要 求及可能达到的水平，估算各项建设的材料和设备需求量的投资，布置电网在规 数据来源：刘开俊，壬怡萍中国城市电网发展现状与规划探讨h t t p ：w w w c n k i n c t 2 东南大学硕士学位论文第一章引言 划建设区内电力设施建设用地的位置、面积，建设形式和各级电压线路的走廊宽 度、方位，以及地下电力管、沟、线，计算各规划统计年系统运行的各种技术数 据，对调度通信、自动化等建设提出原则要求，预测各规划期末将取得的经济效 益及电网扩大供电能力以后取得的社会经济效益，绘制各规划期末的城网规划地 理位置结线图，以便城市电网建设成为充裕、协调、可靠、经济、合理的现代化 电网。 城市电网规划包括一次电网规划、二次系统规划、电网设备改造规划、电网 节能与经济运行、电网无功规划和地下通道规划等。 2 城市电网规划的依据 目前城市电网规划的依据主要有：法律法规( 电力法、供电营业规则等) ； 技术标准( 又分电力类和城市规划类，电力类有城网规划导则、电压和无功技术 导则、稳定导则等，城市规划类有城市工程系统规划手册、城市基础设施规划手 册等) ；国民经济和社会发展、城市总体规划( 分区域规划) 、城市建设规划；上 级公司的指导意见( 国网、省公司) ；上一级输电网规划等等。 3 城市电网规划的年限 长期( 1 5 3 0 年左右) 规划主要考虑城网的长远发展目标和电力市场的建 立和发展，做好饱和负荷水平的预测，研究确定电源布局和规划网络，使之满足 远期预测负荷水平的需要。长期规划必须分阶段来实施，故有中期( 约5 1 5 年) 规划和近期( 约5 年) 规划之分。 近、中、远期规划目标的划分分别是： 近期规划应着重解决城网当前存在的主要问题，逐步满足负荷需要，提高供 电质量和可靠性。要依据近期规划编制年度计划，提出逐年改造和新建的项目。 中期规划应与近期规划相衔接，着重将城网结构及设施有步骤地过渡到远期 规划网络，并对大型项目进行可行性研究，做好前期工作。 远期规划是以城市建设的长远规划为依据，制定城网建设的各项规划和指 标，逐步构成一个结构合理，运行可靠、灵活，没有送电“瓶颈”的电网结构； 能充分满足城市经济社会快速发展需要的供电能力和高质量的电能：供电设施完 善、先进、节能并与城市建设环境相协调；管理系统技术先进、高效、反应快捷。 因为一切事务都在发展变化，许多因素是不确定的，随着时间的推延，原来 东南大学硕士学位论文第一章引言 不确定的也会明朗起来，把长期规划进行分段、作滚动式地修正、协调，使城网 建设有序地朝一个目标发展，也使城网建设更适应负荷增长需要。 4 城市电网规划的流程 城市电网规划的流程大致如下： 1 ) 供电部门针对电网运行状况进行分析，同时根据经济社会发展实际状况 做出负荷预测： 2 ) 根据电网运行状况分析和负荷预测编制近、中、远期城市电网规划： 3 ) 供电部门联合城市发展和改革委员会，邀请城市规划、国土、环保等政 府有关部门对城市电网规划的评审； 4 ) 经过评审后的规划报上级供电部门批准 5 ) 经批准的规划由上级供电部门落实电网规划建设与改造项目，并报送各 级政府，纳入城市发展总体规划、土地利用总体规划等。 电网运行状况分析负荷预测 上土 编制城市电两规划 土 组织联合评审 上上 s 落实电网规划项目纳入政府规划 图1 - 1 城市电网规划流程 4 东南大学硕士学位论文 第一章引言 1 3 研究目标和方法 1 研究目标 本论文的研究目标是对电网规划理念、规划方法和规划内容进行研究，并借 鉴国内外电网规划理念、规划原则和规划方法，逐步从满足需求为主转向基于最 小投入法的经济风险分析，谋求电网企业的经济效益最大化。 电网的规划与建设应当适时、适度超前经济社会的发展，要求结合城市总体 发展规划，在充分利用现有电网的基础上，积极采用先进适用技术，改造、发展、 完善与经济社会、环境相协调的现代化城市电网，提供更优质的电能服务于用电 客户，不断提高企业的经济效益，适应城市发展目标的要求。规划应遵循安全第 一、适时适度超前、以市场为导向、坚持可靠性准则、各级电网协调发展、合理 利用能源、电网二次及其它配套发展、提高经济效益、有利于环境保护等基本原 则。 2 研究方法 1 ) 逻辑研究方法 通过对事务内部基本问题的研究，揭示事务内部的基本矛盾和各组成部分的 本质联系，这就是逻辑的研究方法。笔者在本文中，用逻辑的研究方法分析了城 市电网规划各个环节之间的有机联系，更以南京为例阐述了电网规划研究的重大 意义。 2 ) 比较研究方法 笔者比较分析国内外企业城市电网规划方面的异同。并以南京供电公司为例 详细分析了城市电网规划，为我国城市电网规划提供了借鉴。 3 ) 定性与定量相结合的研究方法 本文广泛搜集了国内外城市电网规划的有关统计数据，通过比较、论证、定 量分析，得出我国城市电网规划的原则和方法。 4 ) 案例实证的方法 本文以南京供电公司城市电网规划项目实例为实证，分析研究目前城市电网 规划总体态势，以及存在的不足之处。 5 东南大学硕士学位论文第一章引言 1 4 国内外研究现状 1 4 1 国外研究现状 城市电网规划是伴随着电力工业发展而逐步发展起来的。在电力工业短短百 年的发展史中，在西方发达国家，特别是美国和欧渊，经历了经济发展和电力需 求的高速增长，已经发展到了一个十分成熟的程度。同时，城市电网规划的概念 和内涵也伴随着其发展历程而不断变化。在国外，理论界对城市电网规划这一课 题已经形成了较为系统的理论体系，并已经在实践中成熟应用。 美国是世界上最早开始进行电力工业体制改革的国家之一，从整体上说，其 市场化运作比较成熟，在城市电网规划领域已经做了大量的研究工作。c r a i g g l a z e r ( 2 0 0 5 ) 认为，p j m ( 前身是由宾夕法尼亚州p e n n s y l v a n i a 、新泽西州n e w j e r s e y 和马里兰州m a r y l a n d 的3 家电力公司组建成世界上第一个电力联营体) 确 定城市电网规划的程序非常严格，具体包括可靠性分析、成本分摊计划及电网改 造方式确定等诸多方面的内容。 ( 1 ) 保证可靠性、经济性、竞争性、环保性的目标：p j m 的运行协议规定，城 市电网规划方案要满足可靠性、经济性、环保性的要求，并能促进发电市场的有 效竞争。 ( 2 ) 规划实施前必须解决成本分摊问题：在对各备选方案进行评估时，重点 考虑电网阻塞成本和输电成本的分摊问题，需要通过8 道严格的程序，方案才能 最终纳入到城市电网规划中。 ( 3 ) 减少电网阻塞：联邦能源管制委员会( f e r c ) 要求，城市电网规划应保 证发电市场的充分竞争，规划过程中重视增加交易机会，减少阻塞导致的发电市 场力的提高。 ( 4 ) 市场主体的广泛参与：除传统的电网所有者外，所有的市场参与者都有 权力积极地参与到规划过程中。 ( 5 ) 避免单一的电网改造形式：除采用电网改造方式外，还应当采用诸如分 布式发电、商业化电网设施、选择性电网改造、需求侧管理及负荷响应等替代性 方式。 m a n z o n ig ，v a l t o r t am ( 1 9 8 3 ) 对城市电网规划可靠性准则进行了阐述，在 西欧各国城市电网规划采用的可靠性准则中，意大利实用成本经济一效益法。通 6 东南大学硕士学位论文 第一章引言 过计算风险指数，对系统进行可靠性评估。其具体步骤为： ( 1 ) 根据系统元件不可用度，通过计算估计风险指数； ( 2 ) 将系统不能保证安全供电的风险指数折算成一定的经济成本； ( 3 ) 将这一风险指数对应的经济成本与投资成本和运行成本加在一起，可得 到总成本； ( 4 ) 根据总成本多少，可对规划方案进行比较。 意大利在电网规划中还考虑以下具体的经济指标：高成本电站投入引起的额 外投资、增加旋转备用的额外投资、低频减载引起的经济损失。将这些成本以其 发生的概率作为自身的权系数，加权计算可得到总投资，作为方案比较的依据。 n i c o l ar o s c o e ( 2 0 0 6 ) 对欧洲城市电网规划作了剖析：欧洲的电力公司规 划目标的优先排序很大程度上取决于该公司的商业驱动因素和所处的监管环境。 国有化的电力公司受政府目标的影响，更关注于电网的发展，以促进国民经济发 展或减少贫困。不利的方面是，投资有时会受到政治因素的影响，从而可能会导 致电网的投资过度或不足。两种情况都属于无效的投资行为。 私有化并接受监管的电力公司，如英国配电公司，往往需要控制成本和实现 绩效目标，同时还要考虑满足公司股东的期望。这可能导致电力公司回避高资本 支出的长期项目，而青睐投资较小的短期项目。电网规划和设计受降低成本和满 足绩效指标的因素所驱动，电网投资通常关注于实现监管收益最大化并避免受到 监管处罚。 英国电网规划着重考虑对于服务质量的激励方案，该方案对电力公司提供的 各类服务设定了绩效目标，并根据其业绩完成情况进行奖惩以促进绩效的提高。 对停电的考核主要指标有：每百户停电次数( c i ) 和客户停电时间( c m l ) 。这两项 指标与其他国家广泛使用的客户平均停电频率和持续时间指标密切相关( c a i f i ( i e e e 标准p 1 3 6 6 2 0 0 3 ) 和c a i d i ( i e e e 配电系统可靠性指导指标) ) 。在电 网规划中，也趋于引入风险管理的方法。在投资决策时，充分权衡因技改项目推 迟所导致的风险以及所带来的资本节约。基于客户和电力公司双方的风险、成本 和收益分析，对电网项目进行排序。 当输电公司和配电公司为独立的私有或公共实体时，合作和规划协调通常是 基于一些共同准则和国家标准完成。比较典型的做法是，输电公司和配电公司共 7 东南大学硕士学位论文 第一章引言 同遵守一个行业准则，该准则规范了各自的职责、沟通方法以及信息交换流程。 英国输电公司和配电公司之问的协调按照电网规约( g r i dc o d e ) 的规定进行， 国家电网公司( n g e t ) 和输电系统的所有用户包括配电公司都必须遵守该准则， 并以此作为获得执照的条件。 1 。4 2 国内研究现状 我国城市电网规如的研究起步较晚，直到2 0 世纪8 0 年代末至9 0 年代初， 随着国家的经济和城市建设的发展，各城市也开始重视城市电网发展和改造规 划，逐步兴起城市电网规划研究。我国针对现阶段经济社会发展的特点，制定了 城市电力网规划设计导则，确立了城市电网规划的原则和目标，涵盖了技术、 经济以及社会等方面。 技术方面：安全、可靠、供电质量、各级电网的协调发展、新技术的应用： 经济方面：以市场为导向、提高投资回报； 社会方顽：环境保护、与城市规划和地方经济发展的协调、能源资源的合理 利用等。 唐国庆、陈高文等( 1 9 9 9 ) 结合城市电网规划的特点，揉合人工智能技术， 开发了城市电网规划智能决策支持系统。王成山、王赛一等( 2 0 0 4 ) 对城市电网 规划新技术应用进行了探讨，主要包括：计算机技术的应用；地理信息系统( g i s ) 的应用；人工智能算法的应用等。肖峻、高海霞等( 2 0 0 5 ) 针对城市电网进行综 合评价，并提出城市电网的规划方案，对规划电网进行评估，将评估结果与现状 电网进行对比衡量规划效果。万国成、吴日升等( 2 0 0 6 ) 对城市电网规划与城市 规划的关系进行了深入分析，阐述了城市电网建设与其他基础设施建设的矛盾， 以及对环境的影响，并提出城市电网规划应纳入城市建设的总体规划中。 最近几年我国对城市电网规划的研究大多偏重于电网规划算法、电网规划智 能决策系统的应用，或者关于法律法规、政策修订完善的建议等方面，有关城市 电网规划的系统应用研究、实践操作及规划的协调等方面研究论述较少。特别是 结合某一城市特点，深入开展城市电网规划的理论研究比较少，因此有必要对城 市电网规划进行系统化的研究。 1 5 本文的研究思路与内容 本文从问题入手，分析该课题研究的必要性，接着回顾该课题国内外研究的 东南大学硕士学位论文第一章引言 现状，并对该课题所需支撵的理论知识作出较为详尽的综述。因本文重在应用方 面的研究，故接着分析我国城市电网规划的现状，再借鉴国外城市电网规划的经 验，进而提炼开展城市电网规划的改进方案，接着在第五章以南京城市电网规划 为案例探索供电企业城市电网规划的应用，在最后一章中得出电网规划研究的一 些结论，并同时就今后城市电网规划的研究提出一些建议。论文的结构安排如图 卜2 所示。 南京城市电网规划研究这一基本命题可以分解为三个命题，即规划基本原 则；规划设计主要技术原则和电网专项规划： 命题一，电网是城市的基础设施，是连接电源和用电客户的中间环节，其基 本功能是向用户提供满足可靠性和质量标准的电能。电网企业属于第三产业服务 范畴的公用事业，因此电网规划的目标、原则及协调需充分考虑上述电网所具有 的基本物理属性和社会属性。 命题二，电网企业需建立涵盖发、输、配、供、用等方面一体化的规划设计 原则。为打造适应社会经济发展和人民生活需求的坚强电网，实现建设“适度超 前、安全可靠、技术先进的现代化数字电网”的发展目标，保证电网安全、稳定、 可靠运行，促进电网与国民经济各行业的和谐发展提供先决条件。 命题三，电网规划涉及一次电网规划、二次系统规划、设备改造规划、电网 节能规划、电网无功规划和地下通道规划等诸多专项规划。在这一命题中，需要 回答如何开展电网专项规划及其各专项规划的有机衔接。 本文将依据这三个命题来对南京城市电网规划展开研究。 9 东南大学硕上学位论文第一章引言 图1 2 论文结构安排 1 0 东南大学硕士学位论文第二章我国城市电网规划的现状分析 第二章我国城市电网规划的现状分析 如上一章所述，城市电网规划工作十分重要，城市电网运作是否良好取决于 城市电网规划与建设是否科学，是否经济合理，对于固定资产额巨大的供电企业 而言，城网规划工作在供电企业的生存与发展中始终起着决定性的作用。但到目 前为止，仍缺乏能满足上述要求的规划方法，甚至仍在采用很陈旧的方法进行规 划，城市电网规划中的观念、技术和经验相对发达国家较为落后，制约了电网的 可靠性、经济效益和适应能力的提高。 2 1 我国城市电网规划理念和方法的现状分析 2 1 1 规划目标 电网规划目标的确定取决于经济社会和能源电力的发展阶段，不同社会形 态、监管卷4 度、组织体制和能源电力环境下规划目标考虑的因素是不同的。电网 规划目标具有多目标性、不确定性、非线性和动态性等基本特点。与发达国家相 比，我国在规划目标上存在上述多种因素的差距，但针对不同的经济社会及电网 发展阶段制定不同的规划目标的做法是正确的。目前我们应积极建立系统的、可 量化、操作性强的电网规划标准体系，寻求电网企业和社会经济的协调发展。 2 1 2 规划原则 规划原则是为实现规划目标而制定的行动准则及相对具体的规划目标，我国 与发达国家相比，由于背景情况不同，在原则制定时有一定的区别。 发达国家目前用电趋于饱和而增长平缓，其规划原则主要考虑商业利益和监 管制度的要求，比较侧重电网企业的经济性。而我国目前用电正经历高速增长， 现阶段坚持安全第一，适时适度超前经济社会的发展。目前采取的规划原则符合 我国国情和目前电网发展的阶段性特点，但正由于用电呈高速增长的特点，对电 网发展的中长期，负荷增长进入相对较低的稳定增长期后，考虑电网规划的原则 应当从满足需求为主转向基于最小投入法的经济风险分析上来。 从原理上电网规划的基本原则是在保证将电力安全可靠地送到负荷中心用 户端的前提下，使电网建设投资和运行费用等指标的总和最小。 东南大学硕士学位论文第二章我国城市电阿规划的现状分析 2 1 3 规划依据 我国现在具有大量在规划阶段可作为依据的标准文件。 在城市电网规划中，有充分的国民经济和社会发展、城市总体规划和建设规 划依据，这是现阶段满足发展为第一要务所决定的。但是，城市电网规划的依据 中，没有管理标准，也没有监管要求。另外我国城市电网规划中，并没有一个可 以同时指导输电网和配电网的技术标准。在配电网中，也没有一个同时适用于规 划和运行的技术标准。 总之，我国城市电网规划缺乏较完善的基于法律体系的涉及管理、技术和政 府监管的依据文件体系，输电网和配电网规划的标准并不完善，各自相互独立。 2 1 4 规划年限 规划年限同样和电网发展阶段和所处的监管制度有关。 目前国内的普遍做法是和国民经济和社会发展规划周期相协调。由于目前的 监管制度没有确定的监管周期，因此，江苏及南京的作法除考虑和国民经济和社 会发展五年规划周期相一致外，还结合不同电压等级电网的特性，以5 年左右为 一个规划期，逐年平移滚动修改。 2 1 5 负荷预测 目前有多种方法开展电力负荷的预测工作。就中、长期规划而言电量的预测 是起主导作用的，电力预测则受到用电结构、负荷特性及需求侧管理等因素的影 响。 我国负荷预测从宏观层面上保证了预测的技术水平，为电网规划提供了有效 基础条件，其负荷预测方法与国外先进做法类似，但应侧重在中、长期负荷的预 测和负荷数据基础管理，并注意加强对单个交电站负荷进行预测。 2 2 我国城市电网规划内容的现状分析 2 2 1 规划设计的主要技术原则 规划设计主要设计原则主要涉及到电压等级选择、供电可靠性标准、容载比 和负载率、电网结构和系统设计、变电站设计、短路电流水平、中性点接地方式、 无功补偿和电压调整等方面的内容。 1 电压等级选择 目前，我国电压等级序列有统一的规范，但各地区电压等级序列不一致，有 1 2 东南大学硕士学位论文第二章我国城市电同规划的现状分析 的地区盲目引入新的电压等级，或现有电压等级序列不能够满足负荷密度的增 加。电压等级的优化主要是根据电网结构、负荷密度及其发展趋势、技术装备水 平等实际情况，选择合理经济的电压等级序列来满足供电要求。随着负荷密度增 加，将高电压等级引入市区、简化优化城网电压等级是战略规划问题。 2 供电可靠性标准 输电网以安全性标准来评价，配电网则是可靠性标准。n l 供电可靠性标准 一直是受到关注的问题，但我国在执行该标准时，对n - i 准则的具体定义存在理 解误区，例如，要求电网层层满足n 一1 准则；再例如对“1 ”的理解有扩大化倾 向，有“1 ”条母线、同塔双回或多回路的“1 ”基塔、甚至“1 ”座变电站 3 容载比和负载率 容载比是我国电网用于衡量各级配电网总体规模的重要参考指标，具有重要 的宏观指导作用，但不是运行指标。实际中存在适用范围误区：如误用于输电网 中( 降压变和井压变同时存在) 、误用于考核电网的安全运行水平。负载率用于 评价具体变电站或变压器安全水平和经济水平。负载率是相对微观运行指标，负 载率可用于各级输、配电网。 4 电网结构和系统设计 我国的电网则是“倒金字塔形”，从输电网到高压配电网，再到中压和低压 配电网，逐级变弱。配电网和输电网的衔接和协调是一大难题。例如，主变压器 的并列运行能够大幅度提高供电可靠性和电能质量，但是，我们总是担心保护或 断路器意外拒动时的严重后果( 电力生产事故调查规程将变电站全停事故列为考 核事故) ，由此借口让主变压器解列运行，从而导致配电可靠性和能力的削弱。 5 变电站设计 我国1 l o l o k v 变电站设计一般配置l o k v 出线1 2 回，变电站的出线规模受 到用地限制。部分地区在试点子母变电站和在变电站附近建设l o k v 开闭所的设 计方式。 6 短路电流水平 我国电网限制短路电流一般采用调整电网结构、高阻抗变压器、串联电抗器 和限制电网运行方式等。由于目前2 2 0 k v 及以下变压器均不并列运行，实际的 1 l o k v 及以下配电网的短路水平较低。但是国内电网的1 1 0 和l o k v 设备选择考 东南大学硕士学位论文 第二章我国城市电罔规划的现状分析 虑了变压器并列运行的条件规划条件和实际运行的巨大差异，导致了配电网投 资的浪费，或者说是资产使用效率的降低。 7 中性点接地方式 l o k v 电网中性点接地方式，6 0 年代以前一直是不接地方式运行，7 0 年代有 很少的系统中性点为消弧线圈运行，但随着配电网络有小到大的发展，线路单相 接地电容电流的不断增大，产生了诸如间歇性弧光接地过电压等一系列的问题。 自9 0 年代末至今l o k v 系统基本采用中性点经消弧线圈接地。由于城市电缆化的 发展，系统电容电流猛增，2 0 0 0 年开始在以电缆为主的l o k v 系统采用小电阻接 地方式。 8 无功补偿和电压调整 我国目前采用“分层、分区补偿，就地平衡”原则。由于对用户的功率因数 考核标准低只能大量投资进行无功补偿，并进行专项规划。 2 2 。2 一次电网规划 我国输配电网在主变容量配置、短路水平控制、电气主接线等方面都得到比 较好的协调。输电网更多取决于电源布局和电力流向，配电网则更多的与负荷分 布和可靠性要求相关。一次电网规划按电压等级可分为5 0 0 k v 、2 2 0 k v 电网规划； 1 l o k v 、3 5 k v 电网规划；1 0 k v 及以下电网规划。 1 5 0 0 k v 、2 2 0 k v 电网规划 5 0 0 、2 2 0 k v 输电网规划在省级电力公司统一规划。目前，随着城市供电负 荷的持续增长，急需加快5 0 0 k v 输电网的建设，2 2 0 k v 电网应作为城市主干网， 大型和特大型城市应将2 2 0 k v 环网逐步解环分片运行，以降低系统短路容量。 2 1 l o k v 、3 5 k v 电网规划 部分城市l l o k v 高压配电网亟待加强，1 l o k v 电源布点少，远离负荷中心。 1 l o k v 高压配电网两端有2 2 0 k v 电源的“两线串三站”或“三线串三站”互联结 构，正常运行时采用辐射形式，同一双回路电源馈供超过3 座变电站( 一般为2 座) ，电网运行方式调整困难。3 5 k v 电网采用辐射馈供模式，供电可靠性差。 3 1 0 k v 及以下电网规划 l o k v 电网的接线模式较多，典型结构有单环网接线、双环网接线、单环网 之间的联络、具有备用电缆的开环网和l o k v 闭环系统等，目前多采用单环网或 4 东南大学硕士学位论文第二章我国城市电同规划的现状分析 双环网接线方式。0 4 k v 目前多为辐射馈供结构，缺乏0 4 k v 低压规划。区域电 网规划、配网主干网架规划( 含变电站l o k v 出线规划) 、电力管孔规划研究滞后， 同时需加强中低压环网的系统规划研究。 2 2 3 二次系统规划 电网二次系统是电力系统重要组成部分，是电网运行和控制、电力生产和 管理实现现代化的重要技术手段。其主要特征是以计算机和通信技术为基础，为 电力系统一次电网的运行和管理提供保障和技术支持，并实施有效的监视和控 制。其内涵和外延比过去有了较大延伸，包括继电保护、安全自动装置、电力通 信、自动化系统、信息系统等。 1 继电保护规划 目前国内继电保护装备水平已基本与国际同步，有些方面甚至还处于国际领 先。从输电网到配电网的继电保护配置、运行和检修管理国内外基本一致。特别 是普遍采用了微机继电保护装置，微机保护动作正确率高。但是，在以下方面还 有待改进： 1 ) l l o k v 及以上输电线路后备保护配置仍很复杂，除了相间距离、接地距 离外还有零序电流保护，每套保护还有三一四段的整定值，使得定值计算比较繁 杂，特别是零序电流保护的计算尤其复杂。 2 ) 因在继电保护的整定计算上过分强调继电保护的灵敏性和选择性，在某 些特殊运行方式下，往往从安全考虑过多而对某些运行方式作出限制。 3 ) 受微机保护装置制造厂家更新换代频繁的影嚷，保护装置使用寿命相对 较短，1 0 年左右就需更换。 2 调度自动化 调度自动化主要实现电力系统控制、监视和自动化功能，泛指用于电网实时 生产、运行、调度的各类控制系统，包括s c a d a 、e m s 、d m s 和变电站自动化系统 等。 1 ) 系统建设目标与原则 调度自动化的核心是服务于电网的生产运行，但国内在系统设计中往往过分 追求新技术和新设备的应用，其结果是系统软、硬件水平不断提升，但系统的实 用性和整体效益却不如国外。 东南大学硕士学位论文第二章我国城市电网规划的现状分析 2 ) 系统结构与配置 目前大多数供电公司都十分重视地调e m s 系统的建设，却相对忽略了配电网 调度主站系统的建设和管理。有些公司甚至没有建设独立的配电网调度主站系 统，即使建有独立配网调度主站系统也大多功能较弱，基本只有s c a d a 和d a 功 能，无法满足配电网进一步深入管理的要求。 现有国调、网调、省调、地调和配调( 县调) 五级调度，均为调度、操作分 开，控制系统层次太多，仅一项涉及到输、配网的操作来说，就可能涉及到调度、 监控、变电站( 操作队) 、配电现场等众多部门的人员。 各类调度自动化系统、无人值班监控系统数量众多，功能相对单一，监控范 围互不重叠。 目前国内网、省公司也已开始着手备调中心和备调系统的建设，但对地区供 电公司来说，这还是一个空白。 3 ) 厂站自动化系统 目前国内是将站内一次设备位置信号、断路器报警信号、保护信号等所有能 接的信号( 包括硬接点信号和串口上传的信号) ，不分主次一律送到综合自动化 系统在上传至各主站。这样不但使设计复杂、投资增加，而且在电网发生故障时， 往往使得真正有用的重要信号淹没在大量其它信号中，延误了故障的判断和处 理。 目前，针对保护测控合一装置的应用还仅限于il o k v 以下，实际运行效果节 省了大量的二次电缆和投资，效果良好。但对于i e c 6 1 8 5 0 标准则还仅限于研究 和讨论。 4 ) 调度数据综合利用 随着电网发展，调度自动化系统的结构与组成越来越复杂，包括调度自动化 系统、配电网自动化系统、变电站集控中心系统、下网侧电能量系统，以及调度 生产管理信息系统、配电网g i s 信息系统等。这些系统在电网安全运行等方面都 起到了不可或缺的作用，但就整个电网运行管理而占还有一些问题有待解决，例 如：信息孤岛林立，集成度差，实现数据交换共享极其困难；信息的可靠性、 综合性和智能性不高，数据利用率低；需要花费大量的时间寻找管理和决策所 需的各类数据，海量的信息特征提取困难等。 6 东南大学硕士学位论文第二章我胃城布电霭撬鲻韵现状分祈 3 通信系统 我国现有电力通信网和信息网是相对独立的两个网络。通信网主要包括光缆 网、传输接入网、程控调度交换网、会议电视网，主要负责公司各类办公、生产 用数据的传输；信息网主要负责p 数据业务的接入、交换、传输，主要承载着 生产m i s 系统和营销系统数据信息并提供高层数据应用服务。相比国外而言。 他们是没有通信网和信息网两网分别建设的问题，在变电站内是没有信息网应用 需求的。 国内主要采用光纤通信方式，但由于缺乏对业务需求的分析及进行远景规 划，网络的建设往往跟不上需求的增长，造成资源既有浪费又嫌匮乏的矛盾现象 存在。特别是通信设备选用方面缺少整体规划，受制造厂家影响较大，制约了部 分城市电力通信网的发展，或者投资上的浪费。 国内电力公司现有的通信资源尚未真正开展对外服务，各电信运营商的光 缆、电缆在电力杆线上私搭乱挂的行为普遍。 4 信息系统 企业管理信息系统作为供电公司的离线系统( 非实时系统) ，其应用已深入 生产、营销及日常管理运营等各个方面，已成为电网生产运营的重要支持系统。 但目前众多专业信息系统各自相互独立。信息资源没有充分整会、共享，运往维 护工作量大。此外。数据大集中后，灾难给i t 应用带来的冲击越来越大，基本 没有建立“数据中心机房”和“异地数据容灾中心”的信息化规划。 2 2 。4 其它专项规划 其它专项规划主要涉及到电网设备改造规划、电网节能规划、地下通道规划 和环境保护规划等。 1 电网设备改造规划 设备改造规划属于资产管理范畴，是电网规划内容的重要部分。电网技术改 造规划以电网的安全、可靠为出发点。考虑设备状况、电网运行情况、管理水平 的提高等多种因素，其中设备状况在电网改造规划中起关键性作用。 我国电网发展规划和电网技术改造规划相对独立，由规划和生产部门各自负 责实施，其优点在于生产部门对于设备状况很熟悉。而对于规划理念、电网发展、 资金运作方面刘专业性不强。 东南大学颐士学证论文第二章我国城市电羁规划韵现状分圻 2 电网节能规划 电网节能规划主要包括电源侧节能规划、电网侧节能规划和电力需求侧节 能规划。国内在电源侧节能规划方面，现有发电设备的利用效率不高，新能源 和可再生资源的开发利用不够；在电网侧节能规划方面，电压等级尚需优化， 电网结构有待调整、设备水平有待提高：在电力需求侧节能规划方面，相应的 节能法律法规尚未完善配套，基于合同能源管理模式的节能服务遇到了融资、 企业诚信等诸多困难的挑战。 3 地下通道规划 我国的地下变电站起步较晚。北京、上海和其他部分城市陆续建成了地下变 电站，但总体而言，地下变电站在电网中的比例仍然很低。目前，电力