电力系统规划方案整理.doc

第一章 绪论
1、 电力工业发展历程、趋势
历史：基本概况
l 国内发电装机容量已达到8.74亿kW。
l 1987年国内发电装机容量达到第一种1亿kW。
l —发电装机增速也达到历史最高水平。
l 改革开放30年来，国内电力工业发展迅猛。
l 究竟，中华人民共和国发电总装机容量预测为8.18亿千瓦，“十一五”年均增长9.8%；
l 到，中华人民共和国大陆发电总装机容量预测达到11.86亿千瓦。
电源、电网发展状况：
电源发展：国内发电厂发展水平（）：
l 最大火电厂：浙江北仑港电厂，装机容量300万KW，5台60万KW机组；
l 最大水电厂：三峡水电站，装机容量1820万KW，26台70万KW机组（底）；筹划安装32台70万千瓦机组，装机总容量为2240万千瓦，涉及左岸电站14台，右岸电站12台和地下电站６台。
l 最大核电厂：岭澳核电厂，装机容量200万KW，2台100万KW机组；
l 最大抽水蓄能水电厂：广东抽水蓄能水电厂，装机容量240万KW，8台30万KW机组；
l 最大火电机组：90万KW（外高桥第二发电厂）；
l 最大水电机组：70万KW（三峡工程）；
l 最大核电机组：100万KW（岭澳核电厂）；
l “大力发展水电，优化发展火电，恰当发展核电，因地制宜发展新能源发电，开发与节约并重”
l ，全国发电量36506亿kWh。
电网发展：
l 电网系统运营电压级别不断提高，网络规模也不断扩大；
l 已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省大型区域电网，并基本形成了完整长距离输电电网网架；
l 近年来，国内加快了特高压电网建设力度；
l 1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流实验示范工程
l 起点在云南金山江畔溪洛渡电站，终点在广东增城，全程一千多公里。
l 溪洛渡电站位于金沙江下游云南省永善县与四川省雷波县相接壤处，是总装机容量 1260 万千瓦特大型工程，仅次于国内三峡水电站和巴西伊泰普水电站。
l “十一五”期间，国内电网建设总投资将超过1万亿元；
l 到，随着国家电网特高压及500千伏跨区、跨国电网联网建成，跨区输电容量将达到7000万千瓦；
l
l 政策、法规：
l 8月19日，国家电网公司1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流实验示范工程已经在山西长治开工，这是国内首个特高压实验工程；
特高压工程技术(昆明)国家工程实验室5月29日启动；
l 电力体制改革，厂网分离；
l “电价市场化”，破除垄断？

2、 电力系统规划基本规定
1） 输、边、配电比例恰当，容量充裕。
2） 电压支撑点多。
3） 保证顾客供电可靠性。
4） 系统运营灵活性。
5） 系统运营经济性。
6） 便于运营，在变动运营方式或检修时操作简便、安全，对通信线路影响小等。

3、 电力系统规划任务及分类
l 电力系统负荷预测：1）市民用负荷2）商业负荷3）工业负荷4）农村负荷5）其她负荷
l 可分为：调度电力负荷预测和规划电力负荷预测；
l 电力负荷预测工作核心在于收集大量历史数据，建立科学有效预测模型，采用有效算法。其基本过程：
-1-）拟定预测内容； -2-）收集有关资料；
-3-）分析基本资料； -4-）预测经济发展；
-5-）选取预测模型； -6-）应用预测模型；
-7-）评价预测成果； -8-）评价预测精度；

l 电源规划：划分为短期电源规划和中长期电源规划两类；
l 短期电源规划(考虑将来1～5年发展状况)，详细：
-1-制定发电设备维修筹划；
-2-分析推迟或提前新发电机组投产筹划效益；
-3-分析与相邻电力系统互联效益及互连方案；
-4-拟定燃料需求量及购买、运送、储存筹划。
l 中长期电源规划(考虑10～30年发展状况)，应解决：
-1-何时、何地扩建新发电机组；
-2-扩建什么类型及多大容量发电机组；
-3-既有发电机组退役及更新筹划；
-4-燃料需求量及解决燃料问题方略；
-5-采用新发电技术也许性；
-6-采用负荷管理对系统电力、电量平衡影响；
-7-与相邻电力系统进行电力互换也许性。

电网规划：
电网规划是依照电力系统负荷及电源发展规划对输电系统重要网架做出发展规划。
l 准时间长短分为：短期规划(1-5年)、中长期规划(5-)、远景规划(15-30年)
l 按规划内容划分为输电网规划(主网规划)和配电网规划
l 电网规划着重解决下列问题：
-1-在何处投建新输电线路；
-2-何时投建新输电线路；
-3-投建何种类型输电线路；

第二章、电力负荷预测理论与办法
1、电力负荷预测基本概念
u 负荷预测是依照系统运营特性、增容决策、自然条件与社会影响等诸多因数，在满足一定精度规定条件下，拟定将来某特定期刻负荷数据，其中负荷是指电力需求量（功率）或用电量；
u 负荷预测是电力系统经济调度中一项重要内容，是能量管理系统(EMS)一种重要模块。

2、电力负荷预测意义
u 负荷预测是电力系统规划、运营不可缺少重要环节，负荷预测精确限度将直接影响到投资、网络布局和运营合理性，电力负荷预测是实时控制、运营筹划和发展规划前提和重要根据。

4、 电力负荷预测分类
按行业分类
• 都市民用负荷、商业负荷、农村负荷、工业负荷、其她负荷
准时间分类
• 超短期、短期、中期、长期
按特性分类
• 最高负荷、最低负荷、平均负荷、负荷峰谷差、高峰负荷平均、低谷负荷平均、平峰负荷平均、全网负荷、母线负荷、负荷率
① 短期负荷预测是指将来1h以内负荷预测
② 短期负荷预测是指日负荷预测和周负荷预测
③中期负荷预测是指月至年负荷预测
④长期负荷预测是指将来3～5年甚至更长时间段内负荷预测

5、 电力负荷预测基本环节
u 1、预测内容拟定2、有关资料收集3、基本资料分析4、经济发展预测5、预测模型选取6、预测模型应用7、预测成果评价8、预测精度评价

6、 预测办法
典型：趋势外推法 、时间序列法、回归分析法
当代：灰色系统理论、专家系统法、神经网络理论、模糊预测办法

7、影响电力负荷预测因数
• 短期负荷预测 ：负荷构成；负荷随时间变化规律；气象变化影响、负荷随机波动及不可预测突发性事件；
• 中长期负荷预测 ：国家宏观经济形势；宏观产业构造调节及能源市场变化
•
8、数据解决必要性
Ø 电力负荷预测依赖于大量历史数据以及气象、日期类型、经济等各种有关因素。预测者所掌握资料真实、可靠限度对任何办法预测成果均会产生很大影响。
Ø 原始数据选取与采集是进行负荷预测前期准备工作，样本选取好坏直接影响到预测精确率
9、数据解决基本内容
u 1、数据补全
Ø 忽视空缺某些数据；人工弥补空缺值；使用常量补缺空值；使用平均值；使用最也许值进行弥补
2、数据噪声解决
Ø 平滑解决；聚类；回归；人工+智能；
数据解决办法
Ø 空缺数据解决
• 级比生成法
• 最大负荷运用小时法
Ø 跳跃性数据解决

9、电力负荷预测办法
Ø 单耗法、平均增长率法 、综合用电水平法 、弹性系数法 、负荷密度法 、时间序列法 、回归分析法 、灰色模型法

10、电力负荷预测评价
u 负荷预测合格指标（误差）
Ø 短期：~3%；
Ø 中期：~5%；
Ø 长期：~15%；
u 误差产生因素
Ø 预测模型误差
Ø 负荷所受影响因素是千变万化，进行预测目和规定又各种各样，因而就存在着如何从众多预测办法中对的选取一种适当预测办法问题。
Ø 资料精确可靠性
Ø 突发事件
u 误差分析指标
Ø 绝对误差；相对误差；均方根误差；后验差检查
u 负荷预测模型最后选用
u 负荷预测模型校正

第三章 工程经济分析基本
电力系统规划经济评价办法
Ø 经济评价意义
u 通过技术经济比较对方案进行筛选；
u 对优选方案进行国民经济评价、财务评价、不拟定分析；
u 应用最为广泛是方案经济比较；
u 是可行性研究重要内容；
u 拟定方案重要根据；
Ø 经济评价原则
u 技术上可行；
u 客观性；
u 符合国家能源和电力建设方针政策；
u 按市场经济规律办事；
Ø 经济评价注意事项
u 从实际出发，方案有可比性，评价内容应完整，采用数据资料应精确无误；
u 投资渠道多，考虑贷款利率等
Ø 经济评价办法
u 静态评价法；
u 动态评价法；
u 不拟定评价法；
单利I=Pni  复利  I=P[(1+i )n – 1]
Ø 资金时间价值计算
u 现值(Present value) ：是指将来某一时点上一定量钞票折合到当前价值，俗称“本金”。普通记作P。
u 终值(Future value):又称将来值或本利和，是指当前一定量资金在将来某一时点上价值。普通记作F。
u 由现值计算终值(复利终值)：F＝P(1＋i)n
u 由终值计算现值(复利现值)：P=F/(1＋i)n
费用现值比较法计算公式

Ø 式中：
u I——表达所有投资，涉及固定资产投资和流动资金；
u C——表达年经营总成本；
u Sv——表达计算期末回收固定资产残值；
u W——表达计算期末回收流动资金；
u COt——各年净钞票流出额；
u n——计算期。
u ic表达财务评价时为基准收益率，国民经济评价时为社会折现率。
Ø 净现值计算公式
u 净现值=将来报酬总现值-建设投资总额。
u NPV(ic)=∑(CI-Co)t (1+ic)-t
u NPVR=NPV/Ip
Ø (CI-CO)t ----第t年净钞票流量；
Ø NPV----净现值；
Ø NPVR----净现值率；
Ø CI----钞票流入量；
Ø Co----钞票流出量；
Ø Ip----投资净现值。
静态差额投资回收期法
Ø 公式：Pa=(I2- I1)/(C2- C1)
u Pa——静态差额投资回收期；
u I1——方案1总投资，
u I2——方案2总投资；
u C1——方案1年经营总成本，
u C2——方案2年经营总成本。
财务评价办法
Ø 重要财务评价指标
u 财务内部收益率FIRR；∑(CI-Co)tX(1+FIRR)-t=0 (t=1-n)
u 投资回收期；可分为静态投资回收期和动态投资回收期
u 固定资产投资借款偿还期；计算公式：借款偿还期=（借款偿还后开始浮现盈余期数-开始借款期数）+（上期偿还借款额/当期可用于还款资金额）
国民经济评价办法
u 影响法;
u ‘有无法’和’先后法’;
u 费用效益分析法;
u 净现值率ENPVR；

第四章 电源规划
n 短期电源规划
ü 时间1-5年制定发电设备维修筹划；
ü 分析推迟或提前新发电机组投产筹划效益；
ü 分析与相邻电力系统互联效益及互联方案；
ü 拟定燃料需求量及购买、运送、贮存筹划；
n 长期电源规划
ü 扩建新发电机组时间、地点；
ü 扩建发电机组类型、容量；
ü 既有发电机组退役及更新筹划；
ü 燃料需求量及解决燃料问题方略；
ü 其她等。
4.2 电源构造
n 火力发电厂
ü 安全问题：采矿和运送中安全性劫难等；
ü 环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等；
ü 效率问题：凝气式火电厂效率为40%，热电厂为60~70%；
n 此后火电建设重点
ü 采用高参数、大容量、高效率设备；
ü 开发清洁煤燃烧发电，天然气蒸汽联合循环发电；
ü 勉励热电联产
n 水力发电厂
ü 水电发电厂长处
n 是最干净能源之一；
n 是最便宜能源之一：无需燃料、无环境污染、生产效率、发电成本低、运营维护简朴；
n 综合水利工程：可同步解决发电、防洪、灌溉、航运、水产养殖等问题；
n 可作为黑启动电源；
n 水力发电存在问题
ü 建设问题：投资大、工期长；
ü 社会问题：沉没耕地、存在库区移民；
ü 生态环境问题：破坏人文景观、破坏自然生态平衡等问题；
ü 运营问题：发电量受气象、水文、季节水量变化影响较大，分丰水期和枯水期，出力不稳定，增长电力系统运营复杂性。
n 核电厂
核电厂迅速发展因素：
ü 核电是一种新型巨大能源；
ü 煤、石油等火电燃料储能有限，不可再生；
ü 发达国家水资源已基本殆尽；
ü 某些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。

第五章 电力系统规划可靠性评价办法
u 可靠性(reliability)基本概念 一种元件、一台设备或一种系统在规定期间内和规定条件下完毕其规定功能能力(概率)。
u 电力系统可靠性基本概念 指电力系统可接受质量原则和所需数量不间断地向电力顾客提供电能能力量度。
电力系统可靠性涉及充裕度和安全性两方面。充裕度又称静态可靠性，也就是在静态条件下电力系统满足顾客电力和电能能量能力。安全性也称动态可靠性，即在动态条件下电力系统经受住突然扰动并不间断地向顾客提供电力和电能量能力。
研究电力可靠性目
1.保证系统充裕度 2. 保证系统安全性 3. 保持系统完整性
4.保证停电后系统迅速恢复运营

第六章 电网规划办法
电网规划做咩？
以负荷预测和电源规划为基本，拟定
u 何时、何地投建何种类型线路及其回路数；
u 为此，达到规划周期内所需输电能力；
u 在满足各项技术指标前提下；
u 使输电系统投资费用最小。
2.电网规划重要内容
u 拟定输电方式
u 选取电网电压
u 拟定变电站布局和规模
u 拟定网络构造
3.当前国内电网规划要解决问题
u 大型水、火电厂(群)及核电厂接入系统规划；
u 各大区电网或省级电网受端主干电网规划；
u 大区之间、省级电网之间联网规划；
u 都市电网规划；
u 大型工矿公司供电网规划。
电网规划分类
按电压级别或电网功能 输电网规划、配电网规划。
按规划期长短 短期电网规划—1～5年
中期电网规划—5～ 长期电网规划—15～30年
电网规划研究内容
u 现状网分析
u 负荷预测
u 网架规划
u 无功规划
u 稳定性分析
u 短路电流分析

变配电站种类
变电站除升压与降压之分外，还以规模大小分为枢纽站，区域站与终端站。
变电站电气主接线选取
变压器—线路单元接线、桥形接线、3~5角形接线、单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线、旁路隔离开关接线、一种半断路器接线等
主变压器容量和台数选取
u 容量大小和台数多少选取往往取决于：
Ø 区域负荷现状和增长速度；
Ø 一次性建设投资大小；
Ø 周边上一级电网或电厂提供负载能力；
Ø 与之相联结配电装置技术和性能指标；
Ø 负荷自身性质和对供电可靠性规定高低；
Ø 变压器单位容量造价、系统短路容量和运送安装条件等等
站址选取基本规定
u 接近负荷中心
u 节约用地
u 地质条件规定
u 线路走廊
u 交通运送
u 尽量避开污秽地段
u 环保

电力电量平衡中容量构成：装机容量、工作容量、备用容量、必须容量、重复容量、受阻容量、水电空闲容量。

第十章 配电网规划概述
配电网规划特点
1）接线模式多样，呈辐射状构造运营；
2）电源供应相对自由选取，具备不拟定性，
考虑因素更杂多；
3）环境规定高；
4）受政策法规变化影响大。

配电网规划流程
1）原始资料收集准备（p207）
2）拟定也许配电规划方案；
3）经济性评价；
4）拟定最佳配电规划方案。

第十一章 电力系统无功规划
电压电流同相位，电源向负载供电，负载把电能转换成其她能量，叫有功。
电压电流不同相位某些，电源与负载之间互换电能，这某些（除线路损耗外）电能不转换（电磁以外）成其她能量，叫无功。

为什么要进行无功补偿？无功功率决不是无用功率，它用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机转子磁场就是靠从电源获得无功功率建立。变压器也同样需要无功功率，才干使变压器一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因而，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。

无功功率与电网电压关系是什么？
答：电机需要无功功率建立和维持旋转磁场、变压器也需要无功功率来维持一次线圈产生磁场，因而电网无功不够，就要消耗电网电压。
为什么有功功率局限性频率就低呢？
答：发电机额定功率供不应求时是被负载将转子转速拖低，转子达不到同步转速频率就达不到额定值。

u 无功补偿原则
Ø 按电压原则进行补偿；
Ø 按经济原则进行补偿；
Ø 无功补偿优化。
无功补偿重要内容
n 应能保证在系统有功负荷高峰和低谷运营方式下，分层(电压)和分区(供电)无功平衡。
n 各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。
n 受端系统应有足够无功备用容量。
n 各电压级别变电站，合理配备恰当规模、类型无功补偿装置。
无功补偿原则
n 为了最大限度地减少无功功率传播损耗，提高输配电设备效率，无功补偿设备配备，应按照“分级补偿，就地平衡”原则，合理布局。
¨ (1) 总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。
¨ (2) 电力部门补偿与顾客补偿相结合。
¨ (3) 分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。
¨ (4) 降损与调压相结合，以降损为主。

低压配电网无功补偿办法
1随机补偿 就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同步投切。
2随器补偿 是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功补偿方式。
3跟踪补偿 是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大顾客0.4kv母线上补偿方式。

无功功率补偿容量选取办法
无功补偿容量以提高功率因数为重要目时，补偿容量选取分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量选取（重要指电动机）和多负荷补偿容量选取（指集中和局某些组补偿）。