配电网规划-1课件

配电网规划：发展的理论、工具与实践华北电力大学2007年2月配电网规划：发展的理论、工具与实践0报告内容配电网规划简介发展中的配电网规划理论实现配电网规划的软件工具配电网规划实践1报告内容配电网规划简介11配电网规划简介222配电网规划的推动力发电侧电力市场（单边市场、厂网分离）需求增长和空间负荷分布变化区域社会经济的发展满足不确定的将来的用电需求可靠性和经济性设备更新换代3配电网规划的推动力发电侧电力市场（单边市场、厂网分离）需求增3配电网规划的意义可以满足中长期负荷发展要求具有较好的投资收益比具有运行经济性具有运行可靠性有利于提高配电网的管理水平具有较好的可扩展性4配电网规划的意义可以满足中长期负荷发展要求44配电网电网规划的总体思路远景近期中期灵活可靠充裕可用优质运行时间前后衔接性能高低相依5配电网电网规划的总体思路远景近期中期灵活可靠充裕可用优质运行5配电网规划的内容配电网规划现状网分析负荷预测高压配电网规划中压配电网规划专项规划规划网评估投资估算变电站选址定容网架规划无功规划配电自动化规划6配电网规划的内容配电网规划现状网分析负荷预测高压配电网规划中6配电网规划的流程高压配电网规划配电网规划现状网分析负荷预测中压配电网规划专项规划规划网评估投资估算7配电网规划的流程高压配电网规划配电网现状网负荷预测中压配电网7规划总体原则以现有电网为基础，充分利用现有设备以指标优化为目标，全面提高电网性能中长远景互相结合，便于电网阶段发展确定电网发展模式，制定详尽规划原则高屋建瓴超前设计，注入新型技术思想8规划总体原则以现有电网为基础，充分利用现有设备88现状网分析现状网分析高压配电网中压配电网供电能力经济指标转供能力供电能力经济指标转供能力变电站高压线路电源线路“N-1”变电站主变“N-1”电压质量线路损耗无功补偿中压线路线路配变无功补偿配电自动化中压线路“N-1”电压质量线路损耗设备9现状网分析现状网分析高压配电网中压配电网供电能力经济指标转供9负荷预测负荷预测总负荷电量预测负荷分布预测负荷电量校验电力电量平衡总电量预测总负荷预测人均电力人均综合用电量人均居民生活用电量GDP负荷密度用地划分负荷指标选取分行业分区预测10负荷预测负荷总负荷负荷分负荷电量电力电量总电量总负荷人均电力10高压配电网规划高压配电网规划变电站选址定容电力平衡变电站站址和容量供电范围变电站所带负荷情况站址和容量的修正地区容载比软件计算专家干预变电站负载率变电站容载比分布式电源站址和容量的确定网架规划变电站之间的接线方式电气计算11高压配电网规划高压配电网变电站选电力平衡变电站站址供电范围变11中压配电网规划中压配电网规划新增开闭站新建线路接线模式型号铺设方式站址数量线路路径沟道路经线路切改高压配电网规划问题线路的改造12中压配电网规划中压配电新增开新建线路接线型号铺设站址数量线路12配电网规划评估配电网综合评估环境评估技术性经济性输电线、变压器电磁辐射变压器噪声供电可靠性理论线损率现状、规划指标对比成本——效益电压合格率线路负载率13配电网规划评估配电网环境评估技术性经济性输电线、变压器电磁变13配电网规划的目标安全性可靠性经济性灵活性先进性14配电网规划的目标安全性可靠性经济性灵活性先进性1414发展中的配电网规划理论151515经济高速发展负荷增长快不确定因素多配网规划的最大难题负荷预测困难16经济高速发展负荷增长快不确定因素多配网规划的最大难题负荷预测16配电网规划的其它难题基础数据的搜集问题基础数据的准确性问题庞大优化问题的有效求解算法17配电网规划的其它难题基础数据的搜集问题1717我国配电网存在的一些问题城网改造时间紧，任务急，规划不够充分线路型号选择水平较低，不能高速负荷发展需要变电站和开闭所预留空间不足，限制电网增容网络结构不尽合理无功规划考虑不足引入配网自动化缺乏必要性论证系统可靠性和经济性没有做到协调新技术应用不足…………18我国配电网存在的一些问题城网改造时间紧，任务急，规划不够充分18国外配电网规划的先进经验注重经济性与可靠性的协调注重投入效益分析工作更细致，规划时考虑运行场景较多，可操作性更强不同的利益团体分担了不同的工作19国外配电网规划的先进经验注重经济性与可靠性的协调1919负荷预测方法202020负荷预测城市负荷预测包括电量负荷预测和空间负荷预测。前者决定了未来城市对电力的需求量和未来城市电网的供电容量，是标志城市经济发展水平的一项重要标志，对城市供电电源点的确定和发电规划具有重要的指导意义；后者是对负荷分布的地理位置、时间和数量进行的预测，它是高压变电站选址定容的基础，其准确性决定了城市电网规划方案的可操作性和适应性。21负荷预测城市负荷预测包括电量负荷预测和空间负荷预测。前者决定21空间负荷预测空间负荷预测是城市电网规划中的基础工作，其预测水平的高低直接影响着电网规划质量的优劣。它以现状水平年为基础，通过分析规划地区的负荷空间分布特性及其增长规律，结合当地经济的现状及其发展规划，采取合适的方法来预测未来水平年的负荷。22空间负荷预测空间负荷预测是城市电网规划中的基础工作，其预测水22负荷预测的原理负荷预测原理从本质上讲都是对历史负荷数据及其相关因素数据进行多因素分析，使用数据挖掘手段获得负荷数据与其它因素数据的内在关系，从而外推得到负荷随时间序列变化的规律。根据时间尺度划分，负荷预测可以分为短期、中长期和长期负荷预测，使用的方法各有不同。对于地区配电网规划而言，使用的负荷预测方法主要是中长期和长期负荷预测。23负荷预测的原理负荷预测原理从本质上讲都是对历史负荷数据及其23负荷预测方法有解析表达式的数学模型方法：例如各种线性回归和非线性回归方法无数学表达式的数学模型方法：例如神经网络预测方法等；解析表达过于复杂的方法：小波变换方法等24负荷预测方法有解析表达式的数学模型方法：例如各种线性回归和非24中长期负荷预测的方法负荷预测的方法很多，但没有一种方法可以解决所有的问题。中长期负荷预测的主要方法可以分为三类。第一种是根据负荷自身随时间变化的规律设计的方法，例如基于历史负荷数据的回归模型预测方法和小波分析方法等，这种方法主要适合于供电面积扩展平稳或者经济发展平稳地区的负荷预测，并且拥有详细的历史资料；第二种是根据区域经济增长与用电负荷的相关情况而制定的负荷预测方法，例如弹性系数法和产品（产值）单耗法等，该方法主要适用于经济总量或者单位产品(产值)能耗可以较为准确估计的区域，这些区域一般具有良好的产业规划和平稳的经济增长特征；第三种方法是基于负荷统计结论而制定的负荷预测方法，例如负荷密度类比法、人均用电量等，这些方法适用于具有良好前期行业用地规划的地区和需要做饱和负荷预测的地区，其前提是对同类的行业、产业或者区域负荷密度具有详细统计资料，具有可类比性。25中长期负荷预测的方法负荷预测的方法很多，但没有一种方法可以解25回归分析法回归分析法是根据历史数据的变化规律寻找自变量与因变量之间的回归方程式，确定参数模型而做出预测。由于模型是基于历史数据进行的回归分析，能较好地拟合过去，但对未来的预测效果会随时间的延长而减弱。线形回归分析——一元线性回归模型，多元线性回归模型非线性回归分析——本质上线性的非线性回归模型，本质上非线性的非线性回归模型26回归分析法回归分析法是根据历史数据的变化规律寻找自变量与因变26相关分析法相关分析法是寻找负荷与影响因素之间的因果关系，建立相关分析模型，通过对观察数据的统计分析和处理进行预测的方法。该方法特点是将影响预测对象的因素分解，在考察各个因素的变化中，估计预测对象未来的数量状态。相关分析法可使预测人员清楚地得到负荷增长趋势与其他可测量因素之间的关系。但是需利用较多相关社会经济发展指数，造成实际预测的困难。例如GDP与负荷的相关性分析27相关分析法相关分析法是寻找负荷与影响因素之间的因果关系，建立27小区负荷密度法依据城市自然分区，把城市分为若干主要功能区，在每个大的功能区根据街区分布划分若干小的用电区域。依据城市发展水平使用类比法确定小区的负荷密度指标。由负荷密度指标和小区面积可以最终得到地区中长期（或远景）的负荷。根据GDP或者人均负荷方法进行校验。28小区负荷密度法依据城市自然分区，把城市分为若干主要功能区，在28负荷预测的经验各种方法预测误差限确定——需要强大的概率分析工具与实际发展情况相结合根据各种预测方法内在的本质选择一组方法进行负荷预测电量预测与负荷预测结果相关性分析空间负荷预测与区域负荷预测能相互印证大用户的影响29负荷预测的经验各种方法预测误差限确定——需要强大的概率分析工29鹤壁电业局案例快速发展区域，整体负荷不大负荷密度成熟程度较低，未知因素较多规划部门提供的近期用地规划比较粗略，对具体用地性质、建筑面积和建筑物使用情况等关键因素的确定十分困难最终采用多种方法进行组合预测，然后根据其预测误差和专家经验进行优选

30鹤壁电业局案例快速发展区域，整体负荷不大3030淇滨开发区总负荷预测结果方案负荷预测模型年增长率(%)20062007200820092010高方案时间序列22.514.06804.76665.77207.342910.1430中方案时间序列17.034.04054.67115.49396.58728.0703低方案灰色系统13.554.13104.70525.35906.10366.9381F：高方案时间序列17.034.04054.67115.49396.58728.070331淇滨开发区总负荷预测结果方案负荷预测模型年增长率20062031北京经济技术开发区案例负荷密度大既有接近成熟区域，也有待开发区域规划部门提供的用地性质详尽负荷发展速度快使用负荷密度法进行处理，详细确定小区的负荷密度指标，然后使用GDP与经济相关度进行校验。32北京经济技术开发区案例负荷密度大3232北京经济技术开发区案例-233北京经济技术开发区案例-23333负荷特性分析最大负荷利用小时数分行业负荷特性分析分区负荷特性分析不同时标的负荷曲线分析34负荷特性分析最大负荷利用小时数3434变电站（开闭站）的选址与容量确定353535目的和意义网络结构是城市配电网络规划设计的主体，而变电站（开闭站）站址的布局则直接影响着网架结构的优劣，因而对配电网络的可靠性、经济性和电能质量有着直接的影响。所以变电站（开闭站）站址及主变容量的选择是负荷分布预测后的一项十分重要的工作。36目的和意义网络结构是城市配电网络规划设计的主体，而变电站（开36选址原则便于进出线的布置，交通方便，并尽量靠近负荷中心。占地面积应考虑最终规模要求。避开易燃、易爆及严重污染地区及注意对周围环境和邻近设施的影响，并取得协议。远离通信设施，避免电网发生接地故障时变电站电位升高对临近通信设施产生危险影响，无法远离时应通过计算和试验，必要时采取措施，实施由双方协商确定防洪、防震等有关规定变电容载比37选址原则便于进出线的布置，交通方便，并尽量靠近负荷中心。3737选址原理变电站投资和运行费用出线建设及网损费用变电站负载率已有和待建变电站数第j个有功负荷38选址原理变电站投资和运行费用出线建设及网损费用变电站负载率已38中间年变电站（开闭站）的处理该阶段优化计算的目标函数仍为运行费用及投资费用之和最小，应满足的约束条件除包含与远景目标年优化计算相同的约束条件外，还包括如下的附加约束条件：（1）各阶段的变电站容量应不大于其后一阶段所确定的容量。（2）各新建变电站的位置与远景所确定的位置相同。39中间年变电站（开闭站）的处理该阶段优化计算的目标函数仍为运行39选址定容相关问题选址时优化目标函数不同，结果不同选址时的约束条件不同，结果不同选址时结合GIS（地理信息系统）进行必要时专家干预根据地区的实际情况决定变电站的变压器数量和接线方式按最终占地规模征地，预留发展空间适当考虑规划裕度40选址定容相关问题选址时优化目标函数不同，结果不同4040选址实例41选址实例4141变电站供电范围图42变电站供电范围图4242中压配电网络规划434343中压配电网规划内容中压配电网规划新增开闭站新建线路接线模式型号铺设方式站址数量线路路径沟道路经线路切改高压配电网规划问题线路的改造44中压配电网规划内容中压配电新增开新建线路接线型号铺设站址数量44配电网规划的主要原则先确定饱和年配电网络规划方案，再确定规划水平年配电网络规划方案；线路尽量沿主干道，以充分利用线路通道；线路负载率均衡，能满足“N-1”准则要求；尽量多的对不同变电站的出线之间进行联络。线路型号按照饱和年一次性选定，以避免重复投资；网架结构结合现状网架，按照饱和年设计选定，并考虑利于和中间年线路建设相衔接。45配电网规划的主要原则先确定饱和年配电网络规划方案，再确定规划45配电网规划的重点确定规划区新建中压网络的接线模式；确定新增线路的型号和铺设方式，包括变电站直供线路、供开闭站线路和开闭站出线等；根据散落而又集聚的小负荷分布和总量大小，以及长距离（一般超过4公里）大负荷情况，确定需新增开闭站数量。针对现状电压水平较低、线损率较高的和供电可靠性较差的供电线路和区域，进行重点规划。对于负荷较大或是重要的双进线开闭站，可以考虑新增第三电源线。46配电网规划的重点确定规划区新建中压网络的接线模式；4646规划的主要步骤确定开闭站数量、位置及进线导线型号；找出现状以及规划水平年最低电压水平、线路负载率和供电可靠性情况较差的线路和区域；确定线路主通道；按照已定的接线模式对新建供电区域进行网架规划；按照已有的和已定的接线模式对已有供电区域的问题线路进行改造和新建线路的铺设；对新建和已有供电区域结合处进行网络的铺设和联络；从供电可靠性、线损率和最低电压等方面对规划网进行评估。47规划的主要步骤确定开闭站数量、位置及进线导线型号；4747典型地块规划48典型地块规划4848494949专项规划505050配电自动化规划分析规划地区配网自动化现状及存在的问题，讨论配电自动化的各种模式的优缺点以及使用的范围，结合地区的实际情况选择合适配网自动化模式，从投资与收益的角度出发提出可实施的配网自动化建设方案。51配电自动化规划分析规划地区配网自动化现状及存在的问题，讨论配51配电自动化规划目标提高供电可靠性提高配电管理水平节省人力成本52配电自动化规划目标提高供电可靠性5252重点要考虑的几个问题配电自动化的必要性配电自动化模式的适用性可靠性与经济性的协调整体设计与分阶段实施53重点要考虑的几个问题配电自动化的必要性5353无功规划制定无功规划原则，分析规划地区无功补偿现状及存在的问题，提出无功规划方案，然后对无功规划结果总结并提出合理性建议。54无功规划制定无功规划原则，分析规划地区无功补偿现状及存在的问54无功规划方案根据负荷预测所得的规划区最高供电有功负荷，计算110kV以下电网的无功功率电源总容量，通过现状的无功补偿容量计算出出需要新增的容性无功补偿设备总容量，然后根据高压变电站的预测负荷情况确定变电站的无功补偿容量，根据公用和专用配电变压器的负荷情况确定配电变电器的无功补偿容量，并加强对用户无功补偿的监管力度，满足无功功率的分层分区平衡要求。55无功规划方案根据负荷预测所得的规划区最高供电有功负荷，计算155无功补偿相关的新技术实时无功电压控制方案决策系统动态无功补偿技术56无功补偿相关的新技术实时无功电压控制方案决策系统5656规划电网的综合评估575757评估内容配电网综合评估环境评估技术性评估经济性评估输电线、变压器电磁辐射变压器噪声供电可靠性容载比规划前后的线路率成本—效益分析电压合格率线路负载率美观性与协调性可靠性-经济性分析58评估内容配电网环境评估技术性评估经济性评估输电线、变压器电磁58技术性评估内容及其指标供电可靠性评估——CAIFI、CAIDI、SAIFI、SAIDI、ASAI、ASUI、EENS、RS1、RS2、RS3电压合格率线路负载率容载比59技术性评估内容及其指标供电可靠性评估——CAIFI、CAID59经济性评估及其指标-1运行经济性——理论线损率投资经济性——成本—效益分析安全的价值——可靠性—经济性分析60经济性评估及其指标-1运行经济性——理论线损率6060经济性评估及其指标-261经济性评估及其指标-26161环保评估-1美观与谐调要求变压器噪声污染评估输电线的电磁辐射变压器的电磁辐射62环保评估-1美观与谐调要求6262环保评估-263环保评估-26363综合评估横向比较：规划网与先进电网的比较纵向比较：规划网与规划前指标的比较综合比较：指标的经济化与风险评估理论64综合评估横向比较：规划网与先进电网的比较6464城市电网规划工具656565电网智能规划系统66电网智能规划系统6666数据管理部分67数据管理部分6767技术前瞻性和理论先进性技术上：面向对象的高级语言VC++6.0功能强大稳定的大型数据库Oracle8.0地理信息系统Mapinfo7.0

理论上：先进负荷预测模型（多种模型和方法）先进智能优化算法（最先进的PSO和GA)先进经济评价体系（内部收益，现值法等）68技术前瞻性和理论先进性技术上：6868软件的完备性规划流程数据准备现状网分析负荷预测变电站选址网架规划规划网评估报告输出系统功能计算工具齐全分析指标齐全GIS系统功能69软件的完备性规划流程数据准备现状网分析负荷