（电力系统及其自动化专业论文）泰兴市配电网规划及改造研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n gi sav e r yb r o a dc o v e r a g eo ft h es u b j e c t , a n di t sm a i nc o n t e n t si n c l u d e ：p o w e r l o a df o r e c a s t , o p t i m i z et h el a y o u ts u b s t a t i o n ，鲥dp l a n n i n g ，d i s t r i b u t i o nn e t w o r kt r e n d ，r e a c t i v ep l a n n i n g ，u n d e r n o r m a la n df a i l u r ea n a l y s i so ft h er e l i a b i l i t y , d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o na n ds oo n d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g a n dt h eb a s i cf u n c t i o n so ft h ec o n t e n tc o n s i s t so ft h r e em a j o rr e s e a r c ha r e a s l o a df o r e c a s t i n g ，l o n g - t e r m p l a n n i n ga n ds h o r t - t e r md i s t r i b u t i o nn e t w o r kd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g t h ee l e c t r i c a ln e t w o r kp l a ni si nt h ep o w e rs u p p l yr e g i o nn a t i o n a le c o n o m ya n dt h e s o c i a l d e v e l o p m e n ti m p o r t a n tc o m p o n e n t , s i m u l t a n e o u s l yi sa l s oo n eo f e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s eo w nl o n g - t e r m d e v e l o p m e n tp r o j e c ti m p o r t a n tb a s e s t h ee l e c t r i c a ln e t w o r kp l a n sg o a li sc a u s e se l e c t r i c a ln e t w o r k s d e v e l o p m e n tt oa d a p t , s a t i s f i e da n dm o d e r a t ei ns u p p l i e sp o w e ri na d v a n c e i nt h er e g i o ne c o n o m i c d e v e l o p m e n td e m a n d ，a n dc a l ld i s p l a yi tr e g a r d i n gt h ee l e c t r i c a ln e t w o r kc o n s t r u c t i o n , t h em o v e m e n ta n d t h ep o w e rs u p p l ys a f e g u a r df o r e r u n n e ra n dt h ed e c i s i o nf u n c t i o n t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a ni st h e e l e c t r i c a ln e t w o r kp l a ni m p o r t a n tc o m p o n e n t , s i m u l t a n e o u s l yi sa l s oo n eo fe l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s eo w n l o n g - t e r md e v e l o p m e n tp r o j e c ti m p o r t a n tb a s e s ，d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a nr e g a r d i n ge l e c t r i c a ln e t w o r k c o n s t r u c t i o n , m o v e m e n ta n dp o w e rs u p p l ys a f e g u a r df o r e r u n n e ra n dd e c i s i o nf u n c t i o n i nv i e wo ft h e t a i x i n gu r b a nd i s t r i c t sc o n c r e t ec o n s t r u c t i o ns i t u a t i o n ，t h i sa r t i c l es e l e c t s t h et a i x i n gu r b a nd i s t r i c t d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a nt ot a k et h eo b j e c to fs t u d y , h a sc a r r i e do nt h eu r b a nd i s t r i c tp o w e rl o a df o r e c a s t ； h a ss t u d i e dt h eh i 曲一p r e s s u r e dt r a n s f o r m e rs u b s t a t i o ns e l e c t e d l o c a t i o na n dt h ec o n s t a n tv o l u m e c o m p u t a t i o n a lm e t h o da n dh a sc a r r i e d o nt h ea c t u a lc o m p u t a t i o n , h a sd e t e r m i n e dt h eu r b a nd i s t r i c t t r a n s f o r m e rs u b s t a t i o np o s i t i o na n dt h ec a p a c i t y ；b a s e do nt h i sh a sc a r r i e do nt h ep l a na n dt h eo p t i m i z a t i o n t od i s t r i b u t i o nn e t w o r k sn e t w o r ka r c h i t e c t u r e ；a n dh a sc a r r i e do nt h ef a i l s a f ea n a l y s i sa n dt h ei n v e s t m e n t e s t i m a t ea c c o r d i n gt ot h ea b o v e d r a w st h ec o n c l u s i o ni nt h ea b o v er e s e a r c h sf o u n d a t i o n , a n dp r o p o s e d t h a tt h en e x ts t e pd e v e l o p m e n tm a t c h e st h en e tp l a nt h en e wm e n t a l i t y c o n s t r u c t st h r o u g he l e c t r i c a l n e t w o r k sp l a na n dt r a n s f o r m s ，t a i x i n gu r b a nd i s t r i c te l e c t r i c a ln e t w o r k se a c ha s p e c th a ss t r e n g t h e n s ，w i l l b ea b l et or e c e i v et h ev e r yg o o ds o c i a le f f i c i e n c ya n dt h ee c o n o m i ce f f i c i e n c y , w i l lb et h et a i x i n gu r b a n d i s t r i c tp r e s e n t se c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dt h es o c i a ld e v e l o p m e n tl a y st h es o l i df o u n d a t i o n k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k , p l a n , f a i l s a f ea n a l y s i s ，i n v e s t m e n t i 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已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 鼻l 日期：率6 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( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理。 研究生签名：导师签名： 第一章绪论 第一章绪论 电网规划，是所在供电区域国民经济和社会发展的重要组成部分，同时也是电力企业自身长远 发展规划的重要基础之一。电网规划的目标就是使电网的发展适应、满足并适度超前于供电区域内 的经济发展需求，并能发挥其对于电网建设、运行和供电保障的先导和决定作用。 电力系统由送电、变电、配电设备及各种电压等级的电力线路所组成。配电网位于电力系统的 末端，直接与用户相连，整个电力系统对用户的供电能力和供电质量最终都必须通过它来实现和保 障。在国内电力系统的发、输、配几个环节中，配电网以前一直未得到应有的重视，建设投资不足， 技术落后，设备陈旧，事故率高，供电质量和供电可靠性不高。电力网的损耗大部分是在配电网中， i o k v 及以下的配电网损耗可达电能总量的百分之十几；配电网运行中，电压水平偏低，尤其农村配 电网供电半径长，无功电力不足，功率冈数偏低，设备利用率低。随着国民经济的高速发展和人民 生活水平的不断提高，用户对配电网的要求也越来越高；同时，电力市场的逐步形成以及电价机制 的完善，也对配电系统的经济性和可靠性提出了新的要求，这一切都要求在进行配电网规划和建设 时必须把提高配电网的经济效益及供电可靠性摆在十分重要的地位。对供电部门而言，在确保配电 网的供电可靠性和电压合格率的前提下，配电网的网损率是企业达标的一个重要的经济指标，是国 家对企业的验收标准之一。 随着国民经济的高速发展及人民生活水平的日益提高，电力的供应和消耗已渗透到社会生产、 人民生活的各个角落，社会对电力的需求量也越来越大。同时，产业结构的调整，电力市场的逐步 形成以及电价机制的完善，也对电网的经济性和可靠性提出了新的要求。对配电网的供电能力、供 电质量和供电可靠性的要求也越来越高，现有的配电网已经不能适应经济发展的要求。为了满足日 益增大的电力需求，必须不断扩大电力系统的规模，电力系统而临着日益繁重的规划任务。由于电 力工业的发展水平不仅对国民经济的其它部门会产生巨大的影响，而且一次能源消耗和投资的数量 也是相当巨大，所以合理地进行电力系统规划不仅可以获得巨大的社会效益，也可以获得巨大的经 济效益。 1 1 研究背景及其意义 近年来，电力供求关系已经发生了重大变化，由过去的长期缺电走向了缓和，某些地区甚至出 现了供大于求。但是，由于长期以来电力建设存在“重发、轻供、不管用”问题，致使我国地配电 网十分脆弱落后，主要表现在：网络混乱薄弱；装备陈旧落后；供电半径太大；导线截面太小，绝 缘水平低；无功补偿严重不足；配电变压器容量不足：自动化水平极低埋1 。 其中，配电网的网络结构是影响供电质量和供电可靠性的主要冈素，关系到整个配电网的长期 发展，是电网发展的基础，配电网络的规划和设计可以分为长期规划、网络规划和施工设计三项内 容。 长期规划( 决策) 用于确定未来的主要投资项目和主网架的结构：网络规划用于处理近期的各种 投资项目；而施工设计用于考虑各个网络元件的结构设计，以及考虑能否便利地获得各种设备和材 料，施工方案是否经济可行等。配电系统的长期规划是供电企业规划活动中的基本环节。为了获得 最大的经济效益，规划的主要目的是：确定最优的网络接线方式，投资水平以及投资的时间安排。 在规划的每一个阶段，一般需要对供电安全性和协调性等各种情况进行调整，并尽可能地降低系统 寿命周期内的总费用。为了达到这个目标，必须考虑所有的费用因素，不仅要考虑投资额和投资时 间安排，还要考虑每年所需消耗的费用，如系统运行的线损费用和维护费用等。一个优秀的网络规 划应做到总投资额最低。 现有的城市供电系统已基本上覆盖了城市所有的居住地区，现有的网络对规划系统未来的网络 东南大学- t 程硕士学位论文 结构提供了一个良好的起点，未来的投资需求主要在于应付负荷的增长，以及更换网络中已到年限 的设备。通过制定规划，可以有目的、有条理地逐步改造现有配电网络，在以新的和超前意识制定 规划的同时，要充分体现以安全为基础，以效益为中心的规划思路，使规划能真正做到科学台理地 决策电网投资，从而能保证最有效地使用资金。例如：在技术可行的条件下，如果考虑新线路径的 费用或新变电站的占地费用，对现有架空线路和厂站进行升级，通常比架设新线路或建新站更为经 济。在考虑是升级原有设备还是增加新设备时，还需认真考虑网络发展的长期费用，也许随着时间 的推移会修改原有的规划方案。此外，规划工作者要考虑由于以下各种因素的变化所造成的影响， 如不同区和能源费用以及越来越多地应用新技术等。 1 2 国内外现状 我国的城市电网在经历了建国初期的恢复建设到6 0 一7 0 年代的初步发展期后，8 0 年代起进入 一个崭新的发展阶段，9 0 年代以来，随着城市经济高速发展，对城市电网的供电能力和质量安全都 提出了更高要求。1 9 9 3 年由原水电部和建设部颁发的2 2 8 号文城市电力网规划设计导则，对加 强城市电网规划工作起到了重要的推动作用。2 0 0 1 年建设部又修编出台了城市电力规划规范， 对城市配电网发展规划具有重要的指导意义，各省市或重要城市也均出台了相应的城市电网( 或配 网) 改造技术导则。近年来，随着农网及城市电网改造的不断深入，新产品新设备新技术的不断应 用，国家及各地方又相继出台了相应的规划改造技术原则，有效地指导了城市配网的改造，而且在 一些科研院所及大学的技术支持推动下，出现了一些很好的配电网的规划设计方法及相关软件等。 目前，国内外在配电网规划的研究热点主要包括： 一、在配电网架优化规划方面，配电网络规划的根本任务是根据规划期内负荷增长和电源规划 方案确定相应的最佳电网结构，以满足经济可靠传输、分配电能的要求。国内外学者在配电网架优 化规划已经取得了许多成就。通常采用随机优化方法进行计算，例如文献 5 6 7 分别运用遗传 算法、模拟退火算法及单亲遗传算法获得了最优网架结构；文献 8 讨论了以故障停电电量损失最 小为目标的分段开关和联络开关的选择与优化问题：文献 9 采用多种群遗传算法进行了配电网规 划。这些方法都能取得比较好的规划结果，文献 1 0 进一步提出了一种基于竞争的启发式配电网络 优化规划算法，以规划期内系统总投资收益率为目标函数，考虑配电网络连通性、电压限制和网络 损耗的约束条件，通过潮流计算和竞争排序，规划配电线路的拓扑结构和选择最佳的导线截面，进 一步以供电可靠性为目标，规划网络的分段开关和联络开关的数量和位置，使网络在保证供电质量 的同时，投资和网损费用总和最小，以最小投资、最人限度的满足系统的安全性和可靠性。文献 1 1 考虑到当供电可靠性达到一定水平后，为进一步改善供电可靠性而增加的费用将急剧增加，甚至超 过可靠性提高所带来的经济效益，应用人工免疫算法实现综合考虑用户侧停电损失、投资及运行费 用的配电网网架规划。 二、在配电网规划优化模型方面，目前的大部分规划方法通常只能考虑上述六个方面其中的几 个方面，特别是对可靠性和辐射状运行约束的考虑不够。至今为i e ，还没有出现一种能够综合考虑 如下决策变鼍的模型：( 1 ) 变电站的位置、容量；( 2 ) 馈线的犁号、路径；( 3 ) 开关设备的装设； ( 4 ) 设备投入时间。另外，在实际配电网规划中，规划人员常常需要根据规划的目的和要求对决 策变量进行取舍和裁剪，当负荷变动不大、没有大的设备投入时，配电规划人员要解决的是配电网 重构问题，规划模型中就不涉及变电站和馈线的决策；当不考虑可靠性时，模型中就不涉及开关设 备的决策等。这就要求配电网规划模型和算法既要具备全面性和完整性，又要具备灵活性和可裁剪 性。 三、在电网灵活规划方面，由于需要计及各种不确定冈素对电网规划结果的影响，以最佳的柔 性规划方案来适应未来环境的变化，从而使规划方案在总体上达到最优。因此对电网进行灵活规划 2 第一章绪论 十分必要，研究方法主要可以分为两大类，第一类为多场景技术，主要有基于决策偏好的场景技术 n 2 。、基于线路被选概率的电网规划方法u 3 1 等等；第二类为基于不确定性信息的数学描述方法的电网 规划算法，这类电网规划模型较为复杂，如基于模糊h4 1 、随机数u 引、盲数1 1 驯的电网规划算法。其中 盲数是对多种不确定性信息的综合描述，在很大程度上包含了其他特性的不确定性。文献 1 7 进一 步提出新型的基于场景发生概率的电网规划模型，其建立了新的以最人单条线路过负荷率为基础的 柔性约束准则，同时以二次曲线来描绘过负荷量增长所带来的罚值增长，可以更准确地将过负荷约 束计入规划模型，这样模型所得的最终结果不是针对某一特定场景的最优，而是综合所有场景概率 发生的总体最优方案，体现了对将来不确定性的良好适应性。 四、在电力市场条件下的电网规划方面，由于电力市场在我国并未完全成熟，因此相应的符合 我国电力市场实际的电网规划制度并未完全建立起来，电网规划的投资体制在我国仍处于探索阶 段，其同报返还机制需要进一步研究，成熟而高效的电网规划方法还急需进一步发展。电力市场情 况下，我国电网规划问题亟待解决的问题有1 1 引：( 1 ) 在市场条件一i - 电网规划方案的收益评价，这和 相应的电价机制以及投资返还机制密切相关，特别的，需进一步量化研究单条或部分电网扩展对网 络收益总体的经济性贡献u9 2 0 1 。( 2 ) 在电网规划模型中如何更好地体现造价、利率、环保、负荷、 电源建设( 包括选址和时间) 等多方面的不确定性1 2 。( 3 ) 市场条件下，电网规划模型应有较强的处 理不确定性信息的能力，现有的电网规划模型对处理单一不确定性信息研究得较为充分，而对盲信 息的研究还很不够，特别是对盲信息的正确表达以及优化计算中的简化问题还需做很多工作馏引。( 4 ) 电网规划时需预测将来的潮流分布，除了考虑负荷本身增长的不确定性，还需考虑d s m 影响下的各 类负荷特性，而对d s m 影响r 的负荷特性还需进一步深入研究比引。( 5 ) 现有的市场情况下的电网规 划研究均着重于应用市场信号的启发式方法，对如何将市场信号与现代启发式方法或数学优化方法 结合的电网规划模型和方法方面的研究并不充分i 2 引。 1 3 目前存在的主要问题 城市配电网规划对于指导城市配电网的建设和改造至关重要，但在实际工作中往往没有引起足 够的重视。同时由于受到地方政治或人为干预，资金不足等因素的影响，城市配电网的规划缺乏统 一性，连续性及可操作性，各地城市发展的多样性又使得城市配网规划不能有一个成熟的，标准化 的模式，而且中小城市的发展速度异常迅猛，但相应的城市配电网规划没有及时超前进行，表现明 显的主要是欠发达地区且经济发展迅速的中小城市，所以这些城市的配电网规划的需求十分迫切， 本文主要对泰兴等多个地区的配电网情况进行分析，泰兴市现有电网结构经“九五”、“十五”期间 的努力，加上国家投资的农村电网和县城网建设与改造t 程，网架已逐步得到完善，但仍存在薄弱 环节，1 i o k v 供电主网架尚未完全形成，东、南片仍依靠3 5 k v 电网供电，黄桥地区，仅有i l o k v 小 庄变电所。随着沿江地区和革命老区几个工业同区的建成投产，泰兴电力需求量将有很大的上升空 间。 这些地区存在的主要问题有： ( 1 ) 这些地区电网的网架结构建设周期较长，建成后短期内一般不会有大的变动；而城市配电 网在城市的发展过程中，由于负荷发展的不确定性，城市配电网规划的网架结构有可能要进行相应 的调整和改变：因此，城市配电网规划的复杂程度和调整或更新周期要比高压输电网规划复杂和频 繁。 ( 2 ) 电网薄弱：近年来，虽然扩建了张桥变、北郊变，新建了1 i o k v 济川、东郊、七圩变， 但泰兴1 i o k v 变电所布点存在明显缺陷，特别是我市东南片无l i o k v 供电网架、东北地区1 i o k v 电 网结构也较薄弱，要适应全市经济快速发展，保证供电可靠性，形成1 i o k v 骨架网络供电，还存在 一定距离。1 i o k v 济川、七圩变仍为单主变运行，不满足“n l ”准则。设备停电检修预试时，将影 响对用户的供电可靠性，影响供电企业的形象。 3 东南大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 设备陈旧：运行的3 5 k v 变电所，虽然部分进行了改造，但仍存在开关柜、交直流屏、电 缆、接地网等设备老化，绝缘降低，损耗大、渗油严重。以上现象不同程度地影响了电网的安全运 行，供电可靠性差，不利于一流供电企业的创建。 ( 4 ) 现有法律法规也缺少对电网建设这一公用设施征地的明确规定，导致电网企业在进行城 市电网建设、改造时，不仅在线路走廊和变电站的选址上要与城市绿化、道路等市政设施建设产生 冲突，走廊和地址确定后，要完成征地、拆迁也是困难重重。 总之，城市配电网规划是城市发展规划的重要组成部分，城市电网建设与改造虑着重解决电网 网架薄弱、设备陈旧、变电容载比偏低、线损率偏高、无功补偿不足、缺乏调节及调度管理手段等 问题。同时城市配电网必须与城市建设紧密配合，同步实施，并要有一定的超前意识，还要与城市 景观相协调：在规划之前需要首先确定有关配电网络规划改造的目标原则，在这些规划原则的指导 下，通过规划专家人工参与，根据实际电网的情况，决定线路几个具体的改造方案，并通过可靠性 和经济性的比较，从中选择最佳规划方案。 1 4 本文的主要工作 本文针对泰兴市的具体建设情况，选取泰兴市配电网规划作为研究对象，进行了的电力负荷预 测，对高压变电站进行了选址和容量确定，对配电网进行了规划。并据此进行了投资估算，主要包 括以下几个方面的内容： 1 电力负荷预测，为满足进行l o k v 配电网规划的要求，并使负荷分布结果更接近实际情况，对 泰兴地区进行了细致的用地划分，依据多种方法对泰兴地区总负荷及负荷空间分布进行了预测。主 要采用用地仿真法进行空间负荷预测，研究该方法的计算过程，设计空间负荷预测的系统结构，改 进其中一些环节的实现方式，使得其更适合于现代电力系统规划。 ( 1 ) 根据远期城市规划方案，确定相应行业的饱和负荷密度指标，进行远期负荷分布预测， 并统计总负荷； ( 2 ) 在现状年负荷分布的基础上，根据大用户报装情况以及各功能地块的发展速度预测中期 负荷。 2 变电站选址和容量确定，确定变电站的位置与容量是城市电网规划1 二作的一个重要环节，其 结果直接影响未来电网的网络结构、供电质最和运行经济性。本文对变电站选址和容量确定理论作 了分析，确定了高压站的位置，分析了其变电容载比。 ( 1 ) 变电所最佳供电面积计算模型 ( 2 ) 线路最佳供电面积计算模型 3 中压配电网规划，首先分析i o k v 配电网与2 0 k v 配电网在技术原则、继电保护配置、客户的 供电方式等方面优势与不足，同时根据泰兴地区社会经济发展情况、区域总体规划，决定采用i o k v 配电网，并确定了相应的规划建设目标和技术原则，在此基础上，根据用电负荷发展预测，结合i o k v 配电网现状，提出了规划区中压配电网规划方案。 4 配电网网络优化，结合配电网的特点将经济性和可靠性相结合，先进行辐射网规划，再以 可靠性为目标进行联络线优化。 5 可靠性评估 根据第三部分的配电网相关结构数据，进行i o k v 合环调电可靠性评估分析，确定最佳的运行 方式和操作方式，同时立足系统现有的继电保护及自动装置进行校核，找出薄弱环节提出整改方案。 ( 1 ) 建立高效的配电网模型 ( 2 ) 建立合环冲击电流计算的数学模型 6 投资估算，在网络规划的基础上编制2 0 0 8 2 0 1 0 年和2 0 1 1 2 0 1 5 年泰兴地区配电网建设改造 项目的总体安排，并进行了相应的投资估算。在投资估算时引用多种群的遗传算法，将投资最重要， 4 第一章绪论 投资比较重要，网损比较重要，网损最重要和投资网损同等重要等无标度作为网损和投资的二元比 度矩阵，得到投资最重要，投资比较重要，网损比较重要，网损最重要和投资网损同等重要五种比 度算子。最后得出最适合实际情况的投资方案。 5 东南大学工程硕：仁学位论文 第二章泰兴地区电力负荷预测 负荷预测是城市电网规划的基础，其准确与否决定了规划电网是否切合实际、满足未来城市发 展的需要。负荷预测工作要求具有很强的科学性，需要大量反映客观规律性的科学数据，采用适应 发展规律的科学方法，选用符合实际的科学参数，以现状水平年数据为基础，预测未来规划年负荷 水平。 2 1 负荷预测方法及思路 电力负荷预测是电力规划的基础性工作，也是电力系统调度、用电、计划等管理部门的重要工 作之一。目前，负荷预测的方法很多，常用的有比例系数增长法、弹性系数法、回归模型预测法、 灰色理论法、人工神经网络法以及负荷密度指标法等等。尽管负荷预测的方法有多种，但由于所需 的数据难以得到或由于预测模型存在不适应性，针对某一具体规划区域而言，可供选择的预测方法 并不很多。 分析所规划泰兴地区的具体情况可知具有以下特点： ( 1 ) 规划部i 、j 提供了相对比较详细的用地规划，从而使得负荷预测工作可以比较具体的进行， 部分地区的地块性质、建筑面积等信息比较详细。 ( 2 ) 需要进行l o k v 配电网络规划，对各地块的负荷分布预测有较高要求。 综上所述，最终确定规划区的负荷预测以小区负荷密度指标法为主，并相应地结合其它多种预 测方法来进行。针对本次规划区的负荷预测，确定了以2 0 0 8 年为规划基准年，分别进行中期2 0 1 0 年和远期2 0 1 5 年的负荷预测。 在本次负荷预测工作中，采用了以下的负荷预测思路： ( 1 ) 根据远期城市规划方案，确定相应行业的饱和负荷密度指标，进行远期负荷分布预测， 并统计总负荷； ( 2 ) 在现状年负荷分布的基础上，根据大用户报装情况以及各功能地块的发展速度预测中期 负荷。 2 2 电力负荷预测相关知识 2 2 1 负荷预测步骤 根据规划区远期负荷预测方法的选择，确定其负荷预测步骤如下： ( 1 ) 根据收集剑的用地信息进行负荷分类。 ( 2 ) 对规划区进行用地划分。 ( 3 ) 根据远期城市规划确定各小区相应行业的饱和负荷密度指标，进行远期负荷分布预测， 并统计总负荷及分类负荷。 2 2 2 负荷分类 由于不同类型的负荷有着不同的发展规律，因此需要对负荷进行分类。一个城市的发展离不开 城市规划，城市规划通常要对不同地块的用地性质进行明确的分类，例如有工业用地，住宅用地， 市政用地等，对未来土地用途的规划为负荷预测提供了非常重要的信息，负荷分类只有与规划中用 地分类对应，才能够充分考虑这些信息，为负荷分布预测提供良好的基础。 负荷分类的方法很多，总结起来大体有以下几种： 6 第二章泰兴地区电力负荷预测 ( 1 ) 电力部门分类法( 2 ) 国民经济分类法( 3 ) 按规划部门用地性质分类法考虑到本次规划 区电网规划任务的特点和基础数据的提供情况，确定负荷分类采取用地性质分类法，并对其进行了 一定的处理，最终确定规划区负荷分为十三类： 工业用地( 包括一类工业、二类工业) 、居住、行政办公、文化娱乐、教育科研、商业金融、 医疗卫生、其他公共设施( 敬老院、福利院等) 、体育、停车场、对外交通、道路广场、市政公用。 2 2 3 负荷密度指标的确定 利用负荷密度指标的方法进行负荷预测，必须要确定每一类负荷的用电负荷密度参考指标。为 了使负荷密度指标能够代表未来发展情况，对已经经过了充分发展的同类型负荷的负荷密度情况进 行调查，并以这些负荷密度指标作为规划区负荷密度指标设置的主要依据。同时，对于地区特点明 显的一些分类，如工业和居住等再结合本地的实际情况进行设置。 根据城市电力网规划设计导则提供的各类用地用电指标，结合泰兴市城区的发展情况，需 要对各类负荷的用电指标分别进行详细调查分析并确定最终选取结果。 1 居住用地 根据城市建设规划，居住用地将建立形态结构完整、配套设施齐全、环境优美，功能布局合理 的现代化居住环境，规划建设包设经济适用房在内的多种住宅层次，满足不同层次市民生活居住的 需要。 本文调查了上海、北京、香港和天津一些典型小区的负荷密度指标，结合新区实际情况，确定 城市居住指标为3 5 姗k m 2 ，中学用地指标为3 0 姗k 2 。 2 工业用地 规划区工业用地以一类工业和二类工业建设并重，主要发展大型电子信息工业、轻纺产品、制 药、绿色食品等低能耗、无污染的高新技术产业；同时，考虑地区将来与高等院校、科研院所的联 系和合作，发展科技产业，兴办科技企业与研究机构，进一步加快科研成果产业化步伐，加大传统 产业的技术改造力度，提升企业技术含量和市场竞争能力。 为了确定规划区的工业负荷密度，对不同地区的部分高新技术产业负荷密度情况进行了调查， 不同地区的工业负荷密度指标存在一定的差别，这主要与各地区的发展水平及当地的实际情况有 关，在本次规划中，规划区工业以高新技术为主，确定一类j i 二业用地指标为6 0 姗l ( m 2 ，二类上业 用地指标为5 0 姗k m 2 。 3 商业金融 主要考虑其布置有百货、餐饮、贸易、小商品市场等地区。另外在居住区分布有部分商业金融 用地，服务于居住区内的居民生活。确定商业金融负荷指标为7 0 姗k m z 。 4 行政办公 泰兴市区内的行政办公用主要是管理委员会以及其他相关行政办公单位，确定行政办公负荷指 标为6 0u w k m 2 。 5 文化娱乐 泰兴市区内的文化娱乐用地一般位于商业金融用地附近，确定文化娱乐负荷指标为5 5 姗k m 2 。 6 医疗卫生用地 泰兴市区内的医疗卫生用地在居住区和科教区，为附近居民提供服务。确定医疗卫生负荷指标 为4 0 卿k m 2 。 7 体育用地 泰兴市区内的体育用地布置群众性体育、休闲设施，为广大群众提供必不可少的健身场所，确 定体育用地负荷指标为3 0m w k m z 。 8 道路广场 7 东南大学工程硕上学位论文 泰兴市区内道路广场用地主要用于安排道路和广场，其负荷密度指标按占地面积计算，用地负 荷取为2 驯j 【m 2 。 9 对外交通 泰兴市区内对外交通用地主要为长途客运站用地，其负荷密度指标取为4 5 姗k m 2 。 1 0 停车场 泰兴市区内停车场用地负荷密度指标按占地面积计算，取为2 m w k m 2 。 1 i 市政公用 泰兴市区内市政公用用地负荷密度指标按占地面积计算，取为4 卿k m 2 。 1 2 绿地 规划区内公共绿地的负荷密度指标按占地面积计算，取为0 5 唧l 【m 2 。 1 3 其他公共设施 其他公用设施主要包括敬老院、福利院等，负荷密度指标取为2 5 唧l 锄2 。 对上述各类性质用地的负荷密度指标和容积率选取结果进行统计，如表2 - 1 所示： 表2 - i 各类性质用地的负荷密度指标及容积率选取结果 序 用地名称 用电指标 容 积需用系数备注 号( m w k m 2 ) 率 城市 3 5l 客厅、卧室均装空调，家电较多，家 1 居住居住 0 3 0 5 庭基本电气化 中学3 00 6 一类 6 0o 8 1 无干扰、无污染的高科技工业如电 工业 子、制农和工艺制品等 2工业0 6 0 8 2 有一定干扰和污染的工业如食品、 二类 5 0o 7医药、机械加工、新型建材、纺织及 工业 标准厂房等 1 0 3 商业金融 7 00 7 o 9 商业、金融业、服务业、旅馆业 5 4 行政办公 6 01 50 6 - 0 8 5文化娱乐5 5 1 10 6 - 0 8 文艺、影剧院、娱乐设施等 6 医疗卫生 4 0o 60 5 - 0 6 5医疗、卫生、保健、急救中心等 7 体育用地 3 00 20 6 - 0 7 体育场、馆和体育训练基地 8 道路广场 20 80 7 - 0 8 9 对外交通 3 50 30 7 - 0 8公路车站 1 0 停车场 20 7 - 0 8 1 1市政公用 40 5 - 0 6 1 2 绿地 o 50 4 - 0 5 其他公共设 1 32 50 70 6 - 0 7 敬老院、福利院等 施 2 3 泰兴地区电力负荷预测 2 3 1 历史数据分析及负荷特性分析 8 第二章泰兴地区电力负荷预测 从9 0 年开始，泰兴市第一产业所占比重持续下降，第二产业平稳发展，第三产业发展速度相 对较快，各产业用电比例也相应变化，至2 0 0 4 年第一、二、三产业和城乡居民生活用电比例为3 3 3 ： 7 7 1 0 ：6 0 ：1 3 6 0 。2 0 0 4 年泰兴地区全社会用电量达1 5 2 1 9 6 亿千瓦时，比2 0 0 3 年增长1 7 5 1 ， 其中第一产业用电量0 5 0 7 3 亿千瓦时，比2 0 0 3 年同比增长1 5 5 ，第二产业用电量1 1 7 3 4 6 亿千 瓦时，2 0 0 4 年同比增长1 9 3 2 ，第三产业用电量0 9 0 6 9 亿千瓦时，比2 0 0 3 年同比增长2 9 6 ， 生活用电量2 0 7 0 8 亿千瓦时，比2 0 0 3 年同比增长7 4 。所用行业用电量均呈现稳定的增长，尤其 是第二、三产业。随着经济的发展，经济结构也不断调整趋于合理，各产业用电所占比例也将不断 调整。 农村经济发展方面，农业从自给半自给经济向较大规模的商品转化，从传统农业向现代化农业 转化，产业结构也发生了显著的变化。农业、林业、牧业、渔业在农业总产值中的比重由1 9 8 6 年 的4 9 4 7 ：6 6 ：4 1 3 8 ：2 5 调整为2 0 0 1 年的4 6 。6 ：3 8 ：4 0 4 ：8 2 及2 0 0 4 年4 5 2 ：1 0 4 ：4 0 2 8 ： 4 1 2 。 工业经济结构调整目前已引向深入。坚持战略性调整与适应性调整相结合，重大项目向经济开 发区集中。目前我市已形成以化工、港口运输、工业制造为主的工业体系，随着市政府对沿江经济 开发区的建设，这一地区将成为全市最大的经济增长区。 第三产业快速发展，新兴行业迅速崛起，第三产业占国民经济生产总值由9 0 年的1 5 6 发展到 了2 0 0 0 年的4 0 ，远远快于第一、第二产业，对整个泰兴地区国民经济起到了明显的推动作用。 根据泰兴市经济发展规划，泰兴地区国内生产总值年可比增加1 1 5 ，到2 0 0 5 年，全市国内生 产总值达到1 8 0 亿元，人均国内生产总值1 4 0 0 0 元。三次产业结构变化为1 2 9 ：4 7 1 ：4 0 ，三次产 业从业人员比例变化为3 8 ：3 0 ：3 2 。到2 0 0 5 年，工业增加值达到8 9 6 4 亿元，年增加1 4 。三产 增加值达到6 7 3 2 亿元，年增加1 1 5 。具体数据见泰兴负荷历史数据表( 表2 - 2 ) 表2 2 泰兴负荷历史数据表 全 社 人均 全社全社会 第一第三居民 人均 会最会最全社会用 产业 第二产 产业生活 全社 居民 分 年份 大负大负用电量电 用电 业用电 用电用电 会用 生活 区荷荷增 ( 亿 量量( 亿电量 用电 ( 万 长率 k w h ) 增 量( 亿量( 亿( 亿 量 k w )( ) 长 k w h ) k w h )( k w h k w h )k w h ) 仪w l l 人) 塞 人) ( ) 2 0 0 11 7 8 51 49 3 5 5 88 4 20 9 2 3 56 1 80 5 21 7 2 1 56 3 81 3 3 分 2 0 0 22 0 3 41 3 9 51 1 0 2 1 21 70 5 3 5 38 1 30 8 21 7 1 5 38 5 51 3 3 2 0 0 32 3 21 41 2 9 5 1 41 70 。4 9 0 79 8 30 7 01 9 2 6 91 0 0 21 4 9 区 2 0 0 4 2 8 1 32 0 11 5 2 1 9 61 7 50 5 0 7 31 1 7 3 4 60 9 0 6 92 0 7 0 8 1 1 8 6 1 6 l 2 0 0 53 3 7 62 01 7 2 31 82 4 0 l8 9 6 46 7 3 22 2 l o1 3 4 61 7 3 2 3 2 供电量预测 根据历史数据和相关负荷增长资料，提出高、中、低三个供电量预测方案，推荐一个基本供电 量预测方案( 见表2 3 ，表2 4 ) 。 9 东南大学工程硕士学位论文 表2 3泰兴供电量历史数据表( 单位：亿k w h ) 1 分区2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年2 0 0 5 年2 0 0 6 年2 0 0 7 年 1 分区 8 7 4 91 0 3 8 l1 2 2 1 9 21 4 6 0 2 81 7 2 2 81 9 8 1 52 2 7 8 9 表2 - 4 泰兴市供电量分年度预测结果表( 单位：亿k w h ) 分区方案2 0 0 8 年2 0 0 9 年2 0 1 0 年2 0 1 5 年2 0 2 0 年 高方案 2 9 7 63 5 7 24 2 8 71 0 4 3 52 6 5 4 分区中方案 2 6 23 0 1 33 3 7 55 8 1 51 3 6 6 8 低方案2 2 9 3 2 5 2 2 2 7 7 4 4 6 1 2 7 2 1 4 2 3 3 总负荷预测 根据负荷历史数据做出高、中、低三个电力负荷预测方案，再推荐一个基本电力负荷预测方案 ( 表2 5 ) 。 表2 5 泰兴市供电总负荷分年度预测结果表( 单位：m w ) 属性方案2 0 0 6 年 2 0 0 7 年2 0 0 8 年2 0 0 9 年 2 0 1 0 年2 0 1 5 年 高方案4 2 25 2 7 56 5 9 48 2 4 21 0 3 31 6 7 6 5 地区 中方案 4 0 5 l4 8 6 15 8 3 37 08 41 2 6 3 4 低方案 3 8 84 4 6 55 l 3 4 5 9 0 56 7 9 1 1 4 3 7 2 4 本章小结 电力负荷预测，为满足进行l o k v 中压配电网规划的要求，并使负荷分布结果更接近实际情况， 对泰兴地区进行了细致的用地划分，依据多种方法对泰兴地区总负荷及负荷空间分布进行了预测。 主要采用用地仿真法进行空间负荷预测，研究该方法的计算过程，设计空间负荷预测的系统结构， 改进其中一些环节的实现方式，使得其更适合于现代电力系统规划。 ( 1 ) 根据远期城市规划方案，确定相应行业的饱和负荷密度指标，进行远期负荷分布预测，并 统计总负荷； ( 2 ) 在现状年负荷分布的基础上，根据大用户报装情况以及各功能地块的发展速度预测中期负 荷。 1 0 第三章高压变电站选址及容量确定 第三章高压变电站选址及容量确定 确定变电站的位置与容量是城市电网规划工作的一个重要环节，其结果直接影响未来电网的网 络结构、供电质鼍和运行经济性。变电站规划方法很多，按是否需要预先给定待选站址可分为两类。 第1 类方法依据规划人员的经验预先给出变电站的可能位置，进而借助于一些优化算法从待选位置 中获得较优的结果1 2 。由于在确定待选站址时已经考虑了诸多实际因素，最终获得的优化结果有较 好的适应性。 但该方法需要事先对大量可能站址进行人t 筛选，增大了规划人员的工作难度和工作量。相比 较而言，规划者更愿意选择第2 类方法，亦即无待选站址的自动优化方法。在这类方法