电力规划J第十讲 电网规划问题.ppt
第十讲 电网规划问题,第十讲 电网规划问题,第十讲 电网规划问题,一、电网规划的主要研究领域二、电网规划的投资决策原则三、电网规划的研究概况四、电网规划的运行模拟五、电网规划的基本要求六、输电电压等级选择的方案比较七、输电线路路径选择八、电源与电力网络的配合及主变压器的选择九、无功电源规划十、直流输电与交流输电的比较十一、电网联网参考文献,一、电网规划的主要研究领域,负荷规划电力电量平衡无功规划电力网络规划确定电网未来安装设备规格，如导线电压等级及型号、变压器规格等确定电网中增加新设备的地点、时间,电网规划分类,1、按时间分类：远景规划研究 2030年长期规划研究 1015年短期规划研究 510年2、内容分类负荷规划网架规划无功规划稳定性分析短路电流分析,二、电网规划的投资决策原则,1、投资决策的基本要求：电网规划的目的（目标函数）是寻找最佳的投资决策方案。最佳方案有四个方面的要求：满足负荷增长需要保证供电质量同环境协调一致费用支出最小,二、电网规划的投资决策原则,2、投资决策的经济性原则：费用最小，满足约束条件最小费用法：总贴现费用最小=投资费用+发电费用+网损费用+维护费用+惩罚费用等年值法：等年值费用最小,三、电网规划的研究概况,长期以来，规划人员的常规作法是首先依据经验通过定性分析作出负荷预测，然后根据确定的负荷数据，人为选定几个可行的网络扩展方案，最后对这几个方案进行技术经济分析，从中找出一个最佳方案。,1、负荷预测2、网架规划研究：网架规划的目的在于根据投资及运行等费用最小的原则，确定扩建线路的类型、时间及地点，保证可靠地将电能由发电中心送到负荷中心，并且出入线及沿途环境都可以接受。这是一个系统优化的问题。（1）特点:离散性动态性非线性多目标性不确定性,（2）规划方法 根据对规划期间处理的不同，可分为：单阶段扩展法多阶段扩展法：静态和动态（3）规划方法 根据数学方法分类：（1）优化方法：是将由电网规划问题用数学优化模型进行描述，然后通过一定的算法求解，从而获得满足系统要求的最优规划方案。（2）启发式方法：是以直观分析为依据的算法。通常基于系统某一性能指标对可行路径上一些线路参数的灵敏度，根据一定的原则，逐步迭代直到满足要求为止。,确定性,不确定性,线性规划,非线性规划,动态规划,整数规划,图论,网流法,随机规划,模糊规划,遗传算法,模拟退火算法,Benders分解技术,优化方法,启发式方法,基于线路性能指标（如线路过负荷）,基于系统性能指标（如系统年缺电量）,3、无功规划的研究：目的是确定网络中无功补偿设备的类型、安装地点及时间，以确保电网正常及事故运行方式下的电压质量及稳定性，并使规划期内投资及运行等费用总和最小。（1）方法：试验误差法非线性规划方法线性规划方法混合整数非线性规划方法模拟退火算法遗传算法,（2）程序（步骤）无功负荷预测（k值法)无功补偿手段分析无功容量平衡无功补偿方式：就地补偿方式、集中补偿方式,四、电网规划的运行模拟,1、运行模拟的目的：电网规划的实质是在网络新建线建设费用与运行及故障等费用之间寻找平衡。（1）明确未来可能出现哪些情况基本条件的不确定性电网本身的不确定性电网相关影响的不确定性（2）分析每一情况下网络如何运行,网络运行研究,运行决策,供电质量及运行费用支出,规划研究,投资抉择,电网规划的流程,2、运行模拟的范围（1）确定性方法1）概念：首先确定一些对网络运行来说是紧急的参考情形，然后对网络进行必要的增强以满足这些情形下对用户供电不中断的要求。2）紧急情形：一年中的时刻：最困难时刻、季节，一天中最重要的时刻，一般是峰荷。风险：与负荷、水电出力、设备不可用度（发电机组、变压器、线路等）相关的。,3）缺点：没有提出一个故障风险度的定量指标。选择设备不可用度组合一般采用简化规则，所选定的情形不具有可比的发生概率。N-1原则方法的提出是为了简化问题。,（2）、概率性方法1）概念：概率性方法直接采用概率理论表达电网规划中的随机现象。该方法通过对网络各种可能发生的随机事件的组合分析，对于给定的网络方案，可以提供整个运行期间的运行及故障费用的期望值。由此根据经济性原则，权衡投资增加与运行及故障费用节省，可确定出最佳的扩展方案。很明显，采用概率性方法时，需要对大量的随机事件进行运行模拟。,2）困难数据收集概率现象模拟系统响应模拟,五、电网规划的基本要求,输、变、配比例适当，充裕电压支持点多保证用户的供电可靠性系统运行的灵活性系统运行的经济性维修方便与环境协调,六、输电电压等级选择的方案比较,1、电压等级选择的基本原则标准的电压等级系列一个系统或地区内采用的电压等级数应尽量少近期和远期发展相结合联网的可能性特殊因素的考虑，如出线走廊、线路走廊的布置,2、输电线路电压等级选择的方法 方案一：高电压方案 High 方案二：低电压方案 Low（1）可比条件各方案均能输送所要求的容量及电能各方案都能满足系统的可靠性要求及电压、质量等要求各方案都处于各自的最佳条件下各方案采用统一的计算方法,（2）可比费用 Ci=Ii+Oi1)IH OH：导线截面是影响投资和运行费的 一个主要因素2)IL OL3)补偿费用：功率损耗补偿 PH PL 电能损耗补偿 EH EL 电压损耗补偿 VH VL CH=IH+OH+PH+EH+VH CL=IL+OL+PL+EL+VL(3)方案选择,CHCL or CHCL,七、输电线路路径选择,1、线路路径选择的一般原则选线人员必须对路径通过地区的地形、地质、自然条件等作详细的调查研究工作，本着统筹兼顾、全面安排的原则，与沿线地区各有关单位和个人充分协商，以便选出最合适的线路路径。所选线路的路径应尽可能短，线路转角要小，特殊跨越要少，水文和地质条件要好。应考虑线路有良好的维护和施工条件，沿线交通要比较方便，应尽量接近铁路、公路或通航河流。,应不占或少占农田。应与主要通讯线路、机场、电台等设施保持足够的距离。线路应尽量避开居民区，工业区及其他需拆迁较多建筑物和构筑物的地区，也应尽量避开不良地质地带，可能塌陷的矿区，沼泽地带、林区、绿化区、果园、重冰区、污染区、爆炸危险去、强震地区以及农村固定场院等地区。,发电厂、变电所的出线走廊，应根据系统发展规划，统一考虑，在线路拥挤地区宜采取双回路或多回路塔。不应引起交通和机耕的困难。配电线路应尽量避开有爆炸物、易燃物和可燃物的厂房、仓库、储罐等，并避开易被车辆碰撞等处。配电线应与城镇规划相协调。地图初选、实地勘察,2、输电线路对环境的影响电磁危险影响静电干扰影响,八、电源与电力网络的配合及主变压器的选择,八、电源与电力网络的配合及主变压器的选择,1、电厂的接线方式，一般应注意的事项主力电厂的出线，要以主网相同的电压直接联接。机组台数较多的大容量电厂，宜在电气主接线设计上加以划分，分别以输电线路送到受端系统并列，即所谓在负荷侧并列方式。避免在电源母线并列的方式，以限制短路电流并防止事故的连锁反应。特大容量的电源点，如由几个火电厂组成的火电基地或水电站群，尤其适用采用受端并列的方式。特大电源及相应的电力网络结构，要统一规划，建设过程中可以分期，但规划一定要全面长远考虑。,2、电厂主变压器选择应考虑的条件在只装有大型发电机组的电厂，一般采用发电机、变压器组单元接线方式，厂用电也基本采用单元接线方式，这样可以提高安全可靠性，简化运行管理。发电厂的主变压器一般采用三相变压器，大机组的主变压器如受制造、运输等条件的限制，也可采用单相变压器组或两台较小容量的三相变压器。对于采用发电机电压母线的电厂，其主变压器的总容量应按下列条件计算：发电机电压侧负荷最小时，能将电厂全部功率送入系统；最大一台发电机停运时，能从系统受电以满足发电机电压侧的最大负荷；因系统经济运行的需要而限制本厂出力时，也能满足发电机电压侧的最大负荷。并考虑到负荷曲线的各种变化及负荷的发展。,发电厂的主变压器一般不少于两台，但对主要是向发电侧供电的地方电厂，系统电源仅作备用时，允许只装一台主变压器作为电厂与系统间的联络变压器。发电厂以两种或两种以上升高电压向用户或电力系统供电时，一般采用三绕组变压器，其每个绕组的通过功率应达到变压器容量的15%以上。三绕组变压器不应超过两台，因为过多的三绕组变压器不但增加配电转置的投资，使电厂布置复杂化，还会造成中压侧的短路电流过大。,九、无功电源规划,1、无功负荷的估算方法2、无功电源的种类3、无功平衡4、无功补偿容量的配置原则,1、无功负荷的估算方法,规划中采用K值法估计系统无功负荷的需要量：Qm=KPm Qm：系统无功负荷最大值 Pm：系统有功负荷最大值 K：取值1.11.3之间,2、无功电源的种类,1）同步发电机，既发有功，又发无功。2）并联电容器，主要的无功补偿设备3）同步调相机，它改变励磁来发出或吸收无功功率，是连续可调，调节范围较大的无功补偿电源。4）静止补偿器，利用可控硅的导通角改变电压、电流间的相位差，产生可调的无功功率。5）用户的同步电动机。6）运行中的空载及轻载线路。,3、无功平衡,无功电源规划中应考虑无功电力的平衡，平衡时应考虑从本系统或地区外可能输入的无功电力容量，平衡表一般按全系统及分地区编制。,系统(或地区)无功电力平衡表,4、无功补偿容量的配置原则,要做到经济合理地配置无功补偿设备，往往要通过调压计算和经济比较，其一般的配置原则为：1）无功补偿设备的配置，要有利于无功潮流的控制及电压水平的控制，有力于系统稳定运行；2）利于发电机和调相机作为主要手段控制220kV及以上的主系统电压水平按地区就地补偿无功负荷及降压变压器的无功损耗，实现无功平衡各地区内可适当地集中调压调相，以利于电压水平控制，减少用户及二次变电所无功补偿设备的投切操作,十、直流输电与交流输电的比较,1、直流输电的优缺点2、宜于采用直流输电的场合3、直流输电网的形成,1、直流输电的优缺点,（1）优点1）不存在稳定问题2）直流输电不仅本身无稳定问题而且可以提高两端受端电网的稳定性3）直流输电造价低，约为同级电压交流线路的65%4）输送容量大5）线路损失小,6）在系统扩大并与其他电网相连接时，采用交流输电往往由于系统短路容量的增大，造成原系统中开关断路容量不足，需要更换大容量开关。而利用直流输电则可以隔开交流系统的故障电流，使之不进入健全系统，因而不增大系统的短路容量。7）直流输电对功率及输电电压增高的适应性强。8）输电可靠性高。9）直流输电下潮流的控制比交流容易。10）直流输电对通讯的干扰小，并网及解列操作较交流简单，可连接不同频率的系统。,2、缺点1）送受端换流技术复杂，投资较贵2）直流输电对环境也存在一定的影响3）交流输电技术的发展使直流输电的优越性相对减弱4）交流输电电压的“系列化”，使其输电的经济性突出，而直流输电未能系列化电压，只是在一定干线上采用一种电压。,2、宜于采用直流输电的场合,（1）需要采用电缆供电的地方，如孤岛（2）运距离、大容量的送电，如三峡（3）系统间的联网,3、直流输电网的形成,1）几个发电厂联合向运距离某地输电或输电中途接入发电厂或其他负荷点2）几个交流系统采用直流联网3）大电源地区经统一直流网络向大城市近郊各点配电,十一、电网联网,1、联网类型强联系：超高压、高压相联弱联系：电网边缘相联2、联网方式交流联网直流联网,Regional Power Grid(区域电网示意图),Regional Power Grid区域电网示意图,Xinjiang,Tibet,NECGC东北电网公司,NCGC华北电网公司,NWCGC西北电网公司,CCGC华中电网公司,ECGC华东电网公司,SCGC南方电网公司,Power network coverage 96.4%,3、联网效益错峰效益动力资源的合理利用有利于扩大单机容量，建设大型电厂有利于保证供电量促进电网中间地区电气化促进输电技术的发展,
