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井開區電力需求與配電網規劃方案探究

來源:南昌大學 作者:程彥明
發布于:2021-03-19 共5098字

  摘 要

  
  配電網是以使用電能為主要任務的電力網,直面 電力用戶,是保障經濟社會發展的重要基礎設施。配電網的合理規劃一方面既可保障配網設備的安全運行,降低故障的發生率和停電造成的電量損失;另一方面也可有力支撐配電網的自動化建設,實現智能配電。



井開區電力需求與配電網規劃方案探究
 

  
  本文對吉安市井開區的配電網規劃進行研究,分析目前井開區配電網情況,通過多種方法對電力負荷進行預測,研究配電網規劃技術原則,制定科學合理的配電網規劃。主要完成工作如下:
  
  針對井開區的供電概況進行了調查與分析,掌握了井開區220k V、110k V與10k V電網現狀,找到當前配電網存在供電能力不足、電網結構可靠性低、線路廊道較緊張和各變電站接帶負荷不均等方面的問題。
  
  根據井開區的數據統計,采用大用戶綜合預測法、平均增長率法和空間負荷預測法進行負荷預測,得出負荷預測方案;運用彈性系數法、最大負荷利用小時數法和平均增長率法進行電量預測,得出電量預測方案。為確定配電網規劃提供依據。根據需求結果,結合井開區配電網規劃目標和實際情況,完成了井開區220k V、110k V和10k V電網的規劃方案。
  
  規劃方案的成效分析表明:本規劃方案與井開區經濟社會發展規劃相適應,提高了供電安全可靠性,對井開區當前和未來幾年的發展具有重要的社會意義和經濟效益。
  
  關鍵詞:   配電網;電網規劃;負荷預測;電量預測;技術原則。
  

  ABSTRACT

  
  Distribution network is a power network whose main task is to use electric energy and directly face to power users, and it is an important infrastructure for the economic and social development. On the one hand, reasonable distribution network can guarantee the safe operation of distribution network equipment, reduce the rate of fault and power loss caused by power failure. On the other hand, it can strongly support the automation distribution network and realize intelligent distribution.
  
  This paper studies the distribution network planning of jingkai district in Ji'an,analyzes the current situation of distribution network in jingkai district, forecastspower load through a variety of methods, studies the technical principles of distribution network planning, and formulates scientific and reasonable distribution network planning. And the main tasks are as follows:
  
  According to the power supply situation of jingkai district makes an investigation and analysis, masters the current status of 220k V grid, 110k V grid and 10k V grid, and it is found that the current distribution network has some problems such as inadequate power supply capacity, low reliability of power grid structure,more tense corridor of the line and uneven load of each substation.
  
  According to statistics of jingkai district, there are large customer comprehensive prediction method, average growth rate method and space load forecasting method to be used to carry out load forecasting, and obtain load forecasting scheme; there are elasticity coefficient method, maximum load utilization hours method and average growth rate method to be used for power prediction, and power prediction scheme are obtained. It provides the basis for determining distribution network planning.
  
  According to the results of the power supply demand analysis, combined with the planning of distribution network in jingkai district of the goal and actual situation,the planning schemes of 220k V grid, 110k V grid and 10k V grid in jingkai district has been completed.
  
  The investment estimation and effectiveness analysis of the plan shows that the scheme adapt to the economic and social development plan of jingkai district,and the power supply safety and reliability are improved. The distribution network planning has important social significance and economic benefits for jingkai district at the current and in the next few years.
  
  Key Words:     Distribution Network; Power network Planning; Load Forecasting;Power Prediction; Technical principle。
  

  第1章  緒論
 

  
  1.1、研究背景及意義。

  
  電能是種二次能源,因其有清潔、高效和優質等特性,成為了目前各國能源供應消費的主要形式。特殊商品的電能是不能大量被存儲的,它的生產、運輸以及消費等幾個過程差不多同一時間完成。人民對電能的需求和要求在逐步提高,因此只有持續加大電網建設規模才能滿足供需要求。為滿足社會發展及國民經濟增長的需要,電網發展必須走在前面,配電網作為以使用電能為主要任務的電力網,直接面對電力用戶,它的規劃、建設的精準性直接影響電網企業的經濟效益、優質服務和供電的可靠性[1]。因此,為打造適應城市發展的配電網,提升供電的電能質量及可靠性,降低損耗,保障用戶的電力需求,開展科學精準的配電網規劃,其意義重大[2,3]:
  
  (1)對配電網進行科學合理的規劃,可極大提高供電可靠性及運營效益,降低電能耗損,減少電網故障,增強配電網的安全性、穩定性,從而能夠保障電網和城市發展的可持續性。
  
  (2)對配電網進行科學合理的規劃,可提前優化電網改造建設項目,能有效提高供電企業的效益。通過往年負荷大數據可較為精準的預測電力負荷,形成最優化的配電網規劃方案,使配電網建設、運行及維護費用達到最小化。
  
  (3)配電網規劃是城市建設發展中的一項重點內容。在城市不斷發展過程中,電力負荷一直在變化,為滿足電力負荷的日益變化,需要對配電網進行科學合理的規劃[4,5]。
  
  近年來,隨著城市化進程的不斷推進,作為國家級工業園區的江西省吉安市井岡山經濟技術開發區(簡稱井開區)也得到了長足的發展,其開發建設力度逐步加大,各項社會經濟指標增長迅速,用電量亦持續提升。為滿足其“十三五”規劃及未來的經濟社會發展要求,建設與井開區經濟社會發展規劃相適應、供電可靠、網架堅強、布局合理、建設有序的“堅強電網”[6,7]顯得尤為重要。因此,本文擬對井開區配電網規劃進行研究,基于目前井開區配電網情況,通過諸多方法對井開區電力需求進行預測,根據規劃期間井開區電力需求預測結果情況,結合現有電網的實際情況,制定出科學精準的井開區配電網規劃方案,為井開區的經濟發展提供強有力的電力保障,實現電網與經濟的協同發展。
  

  1.2、配電網規劃的研究現狀

  
  配電網的規劃既是電網建設和改造過程中的首要環節,也是電網建設和改造中最重要的、不可或缺的關鍵環節。據不完全的數據統計,配電網是電力系統中百分之八十以上故障的來源[8,9]。改革開放以前,國家對配電網重視程度不夠,缺乏對電網中、長遠規劃,因而配電網的發展、建設水平起步晚于其他發達國家,對配電網規劃的相關研究也落后[10,11]。為促進經濟社會的發展,國家逐漸重視配電網在電力系統中的作用。特別是近些年,為提升配電網供電能力,我國出臺了一系列配電設計、規劃、建設的政策及標準和規范。其中,2016年《配電網規劃設計技術導則》[12]的制定和實施,推動了配電網的發展,讓配電網的規劃有據可依,而且越發科學合理[13]。
  
  在國內,文獻[14]中,暴海峰對我國配電網規劃現狀進行了詳細地描述,提出規劃模型及相關優化方法。文獻[15]中,徐琴等介紹了國內配電網建設政策空間與發展的現狀,并分析了當前配電網發展趨勢和前景。文獻[16]中,岑文輝等采取遺傳算法對電網進行規劃,由此得出兩種規劃方案是最優解和次優解。文獻[17]中,陸建忠等提出了一種無功規劃法,保證了配電網運行的安全性和穩定性。文獻[18]中,宋蒙等提出把街區劃分當成最小負荷塊,通過其的合并及調整,實現最優化的負荷分區,減少電網設備容量。文獻[19]中,張李盈等采用數學建模的形式對變電站和配電網進行了規劃,結合自身特征并應用遺傳算法,形成了一套綜合性的新算法,取得的結果與規劃較為相符。文獻[20,21]中,牛東曉等和陳剛等對短期負荷預測進行了研究;文獻[22]中,李钷等改進了電力負荷預測的方法。文獻[23]中,崔艷妍提出的一種方法是電網規劃綜合性評價,采用評分方式對供電可靠性、安全性、經濟性、協調性和適應性等五個一級指標和相應的二級指標等進行量化評估。我國對配電網規劃還有些研究,如模糊綜合評價[24]、項目優化決策[25]、經濟性評估[26]等等。
  
  國外關于電網規劃的研究較早,更成熟也更深入。文獻[27]中,David Tse-ChiWang等采用新的平衡遺傳算法(BGA)對多級配電網絡擴展問題進行規劃,從而獲得最優解或次優解。文獻[28]中,Carlos Mateo Domingo等給出了配電網規劃的一種參考網絡模型(RNM),可對可高中低壓網絡進行規劃。文獻[29]中,Y.X.Yu等對GIS研究后具體的應用于配電網的規劃,可更加快速的在電網規劃中尋求最優值。文獻[30]中,K Nara等闡述了針對城市配電網饋線的規劃方法,提出了以下三種方法:分別是Dijkstra法、雙效梯度法、Ford-Fulkerson法,并通過實例論證了其的有效性。國外學者對智能配電網的研究也較多。文獻[31,32]強調了智能電網的優勢,詳細介紹和論述了相關的技術,其主要內容[33]:高級輸電運行(ATO)、高級配電運行(ADO)、高級資產管理(AAM)、高級量測體系(AMI)。文獻[34]中,Al Kaabi S S等提出一種采用多構型多時段最優潮流的方式對主動配電網進行規劃的方法,用分布式電源對電網運行效益的影響進行了分析。文獻[35,36]中,Oliveira C等和Koutsoukis N等提出配電網規劃決策支持系統(decision support system,DSS),該系統有一個模塊對配電企業歷年的規劃、檢修和運行經驗進行知識管理,從而確定未來配電網規劃的可能方案。文獻[37,38]指出法國和美國的一些項目基于分形理論提出分形網絡,具有自仿生式智能電網新型架構,有去中心化特性。
  

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  1.3、論文主要研究內容及章節安排
  
  第2章  井開區電網現狀分析.
  
  2.1、井開區概況
  2.1.1、總體概況.
  2.1.2、經濟社會發展概況
  2.1.3、經濟社會發展規劃.
  2.2、井開區電網現狀
  2.2.1、電力需求情況
  2.2.2、并網電源情況.
  2.2.3、220kV電網現狀
  2.2.4 、110kV電網現狀
  2.2.5、10kV電網現狀
  2.3、電網存在的問題
  2.3.1、供電能力
  2.3.2、電網結構
  2.3.3、線路廊道
  2.3.4、變電站接帶負荷
  
  第3章  井開區電力需求預測.
  
  3.1、歷史用電情況及大用戶情況.
  3.1.1、歷史用電情況
  3.1.2、現有大用戶用電情況
  3.1.3、新增大用戶用電情況
  3.2、負荷預測
  3.2.1、大用戶綜合預測法
  3.2.2、平均增長率法
  3.2.3、空間負荷預測法.
  3.2.4、負荷預測結果
  3.3 、電量預測.
  3.3.1、彈性系數法.
  3.3.2、最大負荷利用小時數法.
  3.3.3、平均增長率法
  3.3.4、電量預測結果
  
  第4章  井開區配電網規劃目標及技術原則.
  
  4.1、井開區配電網規劃目標
  4.2、 220KV和110KV電網規劃技術原則.
  4.3、10KV電網規劃技術原則
  
  第5章  井開區配電網規劃方案研究.
  
  5.1、 220KV電網規劃
  5.2、110KV電網規劃.
  5.3、 10KV電網規劃.
  5.4、規劃成效分析.

  第6章  結論

  本文根據井開區經濟社會發展的要求,通過調查和分析井開區現有企業情況及配電網狀況,結合井開區配電網規劃目標和實際情況,完成了井開區220k V、110k V和10k V電網的規劃方案。本規劃方案合理增強了區域內配電網供電能力,完善了配電網網架結構,優化了電力走廊布局。在提升井開區配電網安全可靠的供電能力,滿足各種負荷增長的需求和推動經濟社會可持續發展方面,具有十分重要的經濟效益和社會意義。本文工作所得的主要結論如下:

  (1)建設規模。

  根據以上規劃,井開區配電網在規劃期內各電壓等級建設規模情況如下:

  220k V:220k V錦源變擴建2#、3#主變,規模為新增主變容量360MVA;110k V:擴建110k V火炬變及新建110k V深園變,規模為新增主變容量200MVA,新建110k V線路2*5km;10k V:新建10k V線路38條,120km,開閉所3座,中壓開關52臺。

  (2)現狀問題解決程度。

  1)供電能力:110k V廬陵站重載通過110k V火炬站擴建及新建相應10k V線路,將廬陵站部分負荷轉接到火炬站得到解決;10k V南塘I線、10k V火炬I線、10k V火炬II線重載等到井開區東區配網完善后,轉切接在10k V南塘I線、10k V火炬I線、10k V火炬II線的東區負荷將得到解決;井開區西區10k V間隔不足問題,通過新建的3座10k V開閉所得到解決。

  2)電網結構:井開區東區僅有220k V錦源站一個電源點的問題將通過新建110k V深園變得到解決。

  參考文獻

作者單位:南昌大學
原文出處:程彥明. 吉安市井開區配電網規劃研究[D].南昌大學,2020.
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