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电力系统规划Power System Planning胡博/博士Email:1绪论电力系统负荷预测电力电量平衡工程经济分析基础电源规划输电网规划电力系统规划(课程主要内容)2王王锡锡凡凡编编.电电力系力系统规统规划基划基础础，北京：水利，北京：水利电电力出版社，力出版社，19941994年年1010月月程浩忠程浩忠电电力系力系统规统规划划.中国中国电电力出版社，力出版社，2008.42008.4程浩忠程浩忠电电力网力网络规络规划的方法和划的方法和应应用用.中国中国电电力出版社，力出版社，2008.12008.1王王锡锡凡凡编编.电电力系力系统优统优化化规规划，北京：水利划，北京：水利电电力出版社，力出版社，19901990年年3 3月月范明天，范明天，张张祖平祖平译译.配配电电网网络规络规划与划与设计设计，北京：中国，北京：中国电电力出力出版社，版社，19991999年年8 8月月杨杨期余期余编编.配配电电网网络络，北京：中国，北京：中国电电力出版社，力出版社，1998.111998.11方向方向晖晖.中低中低压压配配电电网网规规划与划与设计设计基基础础，中国水利水，中国水利水电电出版社出版社电力系统规划(参考教材)3电力系统规划Power System Planning绪论绪论胡博/博士Email:4电力系统规划-绪论(主要内容)我国电力工业发展概况(电站建设、电网建设等)电力系统规划的概念、作用和意义 电力系统规划的基本要求电力系统规划分类及任务51882年 上海乍浦路老同浮洋行建起第一个发电厂(12kW)1911年 上海杨树浦发电厂，装机12台(12.1万kW)远东第一大电厂1949年全国发电装机容量，世界第25位 185万kW1987年全国发电装机容量突破1亿kW 1995年3月全国发电装机容量达到 2亿kW 1996年装机容量和发电量跃居世界第2位2005年12月27日全国发电装机容量突破5亿kW2006年全国发电装机容量突破6亿kW(6.22亿kW)2007年全国发电装机容量突破7亿kW(7.13亿kW)2008年全国发电装机容量 7.92亿kW2009年全国发电装机容量 8.74亿kW2010年全国发电装机容量 9.62亿kW2011年全国发电装机容量 10.6亿kW（世界第一）2012年全国发电装机容量 11.4亿kW电力系统规划-绪论(我国电力工业发展历史及现状)6电力系统规划-绪论(我国电力工业发展历史及现状)图1 世界风电机组装机容量发展状况图图1 世界世界风风电电机机组组装机容量装机容量发发展状况展状况图图2 2 中国中国风电风电机机组组装机容量装机容量发发展状况展状况7电力系统规划-绪论(我国电力工业发展历史及现状)数据显示，2009年，全国关停小火电机组2617万万千千瓦瓦，超额完成全年关停1500万千瓦小火电机组的目标。“十一五”前四年，全国累计关停小火电机组6006万千瓦，提前并超额完成“十一五”关停小火电机组5000万千瓦目标。关停对象：20万千瓦及以下容量机组。8三峡（长江，1820/2240万千瓦，世界第一）溪洛渡（金沙江第3个梯级电站，1877=1386万千瓦）白鹤滩（金沙江第2个梯级电站，1870=1440万千瓦）乌东德（金沙江第1个梯级电站，760万千瓦）向家坝（金沙江第4个梯级电站，600万千瓦）龙滩（红水河，630万千瓦 ）2004年9月26日，位于黄河上游的公伯峡水电站首台机组投产，使我国水电装机容量突破1亿千瓦大关，处于世界第1。电力系统规划-绪论(大型水电站建设)92010年08月25日，云南小湾水电站四号机组揭牌仪式在华能小湾水电站隆重举行，标志着全国水电装机突破2亿千瓦大关。大型水电站建设周期长，一般5或10年以上，投资巨大，几百甚至上千亿电力系统规划-绪论(大型水电站建设)10三峡工程共经历了9090年年时间时间，但其中关于建与不建的争论，就持续了73年；1994年12月14日，各方在三峡坝址举行了开工典礼，宣告三峡工程正式开工；三峡工程的总体建设方案是“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”；工程共分三期进行，总计约需1717年年。电力系统规划-绪论(大型水电站建设)1112大唐托克托 现装机540万kW，规划600万千瓦浙江北仑 现装机300万千瓦，正扩建2台100万千瓦机组金堂成都 设计装机480万千瓦，目前中国西部最大火电站合川双槐 设计装机规模为240万千瓦）福建华阳后石火电厂 装机360万kW火电厂单机容量由10万、20万千瓦上升到现在的30万、60万千瓦为主，100万千瓦也开始投产。2006年10月，我国第一台超超临界百万千瓦机组华能玉环电厂一号机组首次成功并网发电，标志着中国首台百万千瓦机组正式发电。2007年6月5日，华电国际邹县发电厂四期工程8号发电机定子顺利就位，这标志着首台真正“中国制造”的百万千瓦等级发电机落户该厂。电力系统规划-绪论(大型火电站建设)131949年全国无超高压电网；1978年330kV线路535km，220kV线路2267km；2005年，220kV线路25.2万km，500kV线路1.1万km1972年，我国第1条330kV刘天关线路将陕、甘、青电网互联形成西北电网1981年，我国第一项自行施工设计的500kV平武输变电工程建成投产。1990年，葛上线500kV直流输电线路双极运行，实现华中和华东两大区电网联网，标志着我国进入大电网、大机组、交直流高压输电的新阶段除西北电网330kV外，其它跨省电网和山东电网已建成500kV主网架电力系统规划-绪论(电网建设)14承担着三峡电力外送的重要任务，形成的“西电东送”工程的中部主干通道；建设总规模：500千伏交流输电线路6519公里，500千伏直流输电线路2965公里，直流换流站6座；中国一跃成为世界第一的直流输电国家：三常线、三广线和三沪线。技术水平世界领先，单个换流变压器容量世界最大，建设工期世界最短，输电运行经济指标世界最优。电力系统规划-绪论(三峡输变电工程)15西北电网青海官亭至兰州东750千伏输变电工程截至2006年9月26日零时已安全稳定运行一周年国家电网公司：晋东南至荆门特高压交流试验示范工程起于山西长治，经河南南阳，南至湖北荆门，跨越黄河、汉江，全长约653.8千米，额定电压1000kV，输送功率500万千瓦。07年5月21日，四川上海800千伏特高压直流输电示范工程在上海奠基，额定输送功率640万千瓦，最大输送功率700万千瓦。全长约2000公里，工程动态投资估算约180亿元，计划于2011年建成投运。南方电网公司：云南昭通广西桂林广东惠东1000kV交流线路，全长1200km，输电能力400500万千瓦；云南广东800kV直流线路，全长1600km，输电容量500万千瓦电力系统规划-绪论(特高压输电建设)16除我国台湾省和港、澳地区外，已形成除我国台湾省和港、澳地区外，已形成华华北、北、东东北、北、华东华东、华华中、西中、西北（北（陕陕、甘、青）、川渝和南方、甘、青）、川渝和南方7 7个跨省区个跨省区电电网，及山网，及山东东、福建、福建、海南海南、新疆、西藏新疆、西藏5 5个独立的省个独立的省级电级电网（注：网（注：还还在不断在不断发发展中）展中）电力系统规划-绪论(电网建设)17一次能一次能(资资)源及源及电电力力负负荷分布荷分布 很不平衡很不平衡煤炭世界第三，水能资源世界第一水能资源中90可开发装机容量集中在西南、中南和西北 煤炭资源也集中在“三西”，即山西、陕西、内蒙古西部 北京、广东、上海等东部七省市的电力消费占到全国的40%以上以上。电力系统规划-绪论(西电东送)1819一次能(资)源及负荷分布不均导致：电煤运输对交通系统产生很大的压力 ；大量的煤炭燃烧带来了一系列生态环保问题电力开发与电网网架建设的基本思路:“西电东送、南北互供、全国联网”。电力系统规划-绪论(西电东送)20西电东送：开发贵州、云南、广西、四川、内蒙古、山西、陕西等西部省区的电力资源，将其输送到电力紧缺的广东、上海、江苏、浙江和京、津、唐地区；“西电东送”基本格局：建设“北、中、南”三大输电通道。电力系统规划-绪论(西电东送)21电力系统规划-绪论(西电东送)溪洛渡、白鹤滩、乌东德和向家坝等向华东、华南送电 22电力系统规划-绪论(主要内容)我国电力工业发展概况(电站建设、电网建设等)电力系统规划的概念、作用和意义 电力系统规划的基本要求电力系统规划分类及任务23电力系统规划就是确定在何时、何地、投建何种类型的电力设施，以满足规划周期内电力负荷的需要，并在满足各项技术指标的前提下使电力系统的总费用（投资、运行费用和用户停电损失）最小。电力系统规划的概念、作用和意义(基本概念)24电力系统规划研究通常包括电源规划和电网规划两部分内容。电网规划又可进一步分为输电网规划即主网规划和配电网规划。电力系统规划包括内容非常广泛，从电能的发出、输送到分配等环节规划，从系统的增强规划、扩展规划、设备退役计算到系统的运行规划，均属于该范畴。电力系统规划的概念、作用和意义(基本概念)250 系统可靠性 最优可靠性停电损失费设备投资费 从一定意义上讲，电力系统规划是在电力投资和技术性指标(如:可靠性)之间找一个平衡点 电力系统规划的概念、作用和意义(基本概念)可靠性与经济性的关系26经济发展，电力先行。电力工业的发展水平对国名经济的其他部门有重大影响，且一次能源消耗和投资的数量也相当巨大，所以合理地进行电力系统规划不仅可获得巨大社会效益，也可获得巨大经济效益（资金优化配置，减少运行、成本费等）。电力系统规划的作用和意义 a、建立合理的电站，使电源分布和配置合理；(水、火、核、风、潮汐等)（二滩电站）；b.、优化输电网网架结构，提高网络输电能力(重发、轻供，不管用)；c.、优化配电网络，提高配电网供电能力。电力系统规划的概念、作用和意义(作用意义)27 20032003年年8 8月月1414日北美大停日北美大停电电 电力系统规划的概念、作用和意义(作用意义)28 2003年8月28日英国停电 29美加大停美加大停电电(Blackout)时间：2003年8月14事件：美国东北部和加拿大东部联合电网停电 影响范围：美国中西部和东北部大部分地区，以及加拿大安大略省，影响人口约5000万，停电负荷约6180万kW停电损失：美国 40-100亿美元，加拿大 23亿加元 电力系统规划的概念、作用和意义(作用意义)30电力系统规划-绪论(主要内容)我国电力工业发展概况(电站建设、电网建设等)电力系统规划的概念、作用和意义 电力系统规划的基本要求电力系统规划分类及任务31电力系统规划的基本要求输、变、配比例适当，容量充裕运行的可靠性运行的灵活性运行的经济性32电力系统规划-绪论(主要内容)我国电力工业发展概况(电站建设、电网建设等)电力系统规划的概念、作用和意义 电力系统规划的基本要求电力系统规划分类及任务33能源规划：在国家计划及能源政策指导下，综合研究一次能源（如煤、石油、天然气、水能、核能等）的有效利用、相互协调和替代关系,并分析能源部门和非能源部门在供求和投资需求之间的矛盾和供求关系。负荷预测是电源和电网规划的基础，提供规划周期内负荷增长及地理分布信息。电源规划：根据规划期的负荷需求预测，确定在规划期内在满足一定技术性水平下寻求一个最经济的电源开发或配置方案。任务：确定何时、何地投建何种类型发电机组电网规划：根据规划期间的负荷增长及电源规划方案确定相应的最佳电网结构，以满足经济、可靠的输送电力要求，可分为输电网规划和配电网规划两类。任务：确定何时、何地投建何种类型输电线路及回路数 电力系统规划的分类及任务(结构)34电力系统规划的分类及任务(结构)电力系统规划的结构35短期电源规划：15年 1）制定发电设备的检修计划 2）分析推迟或提前新发电机组投产计划的效益 3）分析与相邻电力系统互联的效益及互联方案 4）确定燃料需求量及购买、运输、储存计划中、长期电源规划：530年 1）何时、何地扩建新发电机组 2）扩建什么类型及多大容量的发电机组 3）现有发电机组的退役及更新计划 4）燃料的需求量及解决燃料问题的策略 5）采用新发电技术（如太阳能）的可能性 6）采用负荷管理对系统电力电量平衡的影响 7）与相邻电力系统进行电力交换的可能性电力系统规划的分类及任务(电源规划)36远景规划：15 30年，通过对未来各种发展情形的简单分析，给出根据环境参数进行技术选择的一般依据，并做出初步选择，例如电压等级、输电方式等。中长期规划：5 15年，用于估计实际电网的长期发展或演变。在三种规划中起到主要作用。远景规划所做出的技术选择可通过中长期电网实际状况进行调整可以指导短期规划，确保短期决策同中长期电网发展相一致短期规划：1 5年，用于制定网络扩展决策，确定详细的网络方案电力系统规划的分类及任务(电网规划)37l传统规划方法：由规划人员根据经验提出几个候选方案，通过技术经济比较选出最好一个。优点：简单易行、直观缺点：初选方案的优劣受规划人员经验，专业素质的影响；初选方案的数量受人力的限制；最终方案受人主观因素影响，不一定达到客观最优。提出n个初选方案技术分析筛出n-m个可行方案经济比较选出最优方案l优化规划：基于最优化技术理论，对规划问题进行数学优化建模，通过计算机编制求解算法优点：精确全面；减少规划人员工作量缺点：一些不确定因素（社会、政治因素）难以纳入数学模型中特点：离散性、动态性、非线性、多目标、不确定性（模糊性、随机性），模型求解复杂。电力系统规划的分类及任务(规划方法)38