电力系统规划分类及方法探究

摘要：电力系统规划就是以负荷需求为条件，以电力平衡为约束，制定电力系统所处地区未来电源建设和电网结构的规划方案，并使之安全可靠、经济合理。由此可见，了解电力系统规划的方法及分类尤为重要。

关键词：电力系统规划；运行规划；发展规划

一、电力系统规划的目标要求

在电力系统规划设计中，首先在总体上需要考虑以下两个问题：一是技术上的合理性，二是投入上的经济性。

规划设计所追求的目标就是技术性能合理和总支出费用最低的问题。为了使规划方案具有相对的合理性，就需要认真研究电力系统的自身特点和规划的具体环境，然后选择有效的量化分析手段，以便使决策行为最大限度符合预定的目标。

电力系统的发展水平和结构变化对于国民经济的发展具有巨大影响，因此，合理进行电力系统规划可以避免不必要的重复投资；同时，电力工业又是一个设备和技术密集性行业，设备使用寿命相对较长，不合理的规划又将造成连续顺性的费用和维护费用的极大浪费。由于计算机技术的应用，使得规划方案形成的科学性和求解过程定量化成为可能。

二、电力系统规划的任务及流程

一是能源规划，属于电力规划的前期准备，主要任务包括研究规划区一次能源平衡关系和开发条件；分析各类能源的储存分布、输送方式、可供能力、成本估算等，为电力规划及其他能量转换需求提供依据。

二是电力负荷预测，主要任务是，依据规划地区国民经济发展速度及要求，预测规划期内对用电总需求的相关数据。

三是电源规划，主要任务是，根据能源规划和规划期电力负荷需求，提出电源布局与电源容量建设方案。

四是电网规划，主要任务是，根据电力负荷预测和电源规划，提出主干网络结构设计规划方案并给出系统地理接线图。

实际上，电源规划与电网规划是不可分割的整体，对电力系统而言，只是两者的作用或功能不同，一是发电，一是输电。一般情况下，两者分开处理，然后进行总体协调。但两者的目的是一致的，即共同实现系统未来的供求平衡。

三、电力系统规划的划分

电力系统可以从不同角度进行分类，若按用途划分，则有运行规划和发展规划两类。

运行规划主要针对电源环节而言，它的基本任务是解决电力系统在短期内的电力供求平衡问题。具体内容包括：制定发电设备检修计划，确定机组出力分配，进行发电成本和互联系统效益分析，制定燃料需求及储存计划等。

发展规划的基本任务是解决电力系统在远景（5-20年之间）的电力供求平衡问题。其内容包括：电源布点、装机规模、更新计划、网络结构、输电走向、联网设计等。并在总体上力求电力系统的潮流分布合理，电能质量合格和运行的经济性。

发展规划若按规划的周期长短，又可以分为短期、中期和长期三种。

短期规划一般指5年左右的规划设计，主要针对网络部分进行优化或改进设计。研究5年内电源、电网建设方案并进行技术经济分析。根据国民经济和社会发展五年规划及经济结构调整对电力工业发展的要求，找出电力工业中不相适应的主要问题；深入研究电力需求水平及负荷特性、电力电量平衡、环境及社会影响等。提出5年内电源结构调整和建设原则，需调整和建设的项目、进度及顺序；电网结构调整和建设原则，需调整和建设的项目、进度及顺序；开展二次系统规划工作。进行逐年投融资、设备、燃料及运输平衡，测算逐年电价、环境指标等。

中期规划，一般是指10年左右的规划设计，主要对系统未来发展结构或方向进行规划估计，通常一个中型水电站建设周期为10年左右，为此需将电源和电网综合在一起规划设计。研究5～15年内电力系统发展和建设方案，根据：国民经济及社会发展目标、发电能源资源开发条件、节能分析、环境及社会影响等。分析：电力需求水平及负荷特性、电力流向。提出：规划水平年的电源布局、结构和建设项目；电网布局、结构和建设项目；宜对建设资金、电价水平、设备、燃料及运输等进行测算和分析。

长期规划，一般是指20年左右的规划设计，它主要是对系统发展的未来给出一种趋势性的设想方案。

研究电力发展的战略性问题。根据国民经济和社会发展长期规划、经济布局和能源资源开发与分布情况宏观分析电力市场需求；综合分析煤、水、电、运和环境等。提出：电力可持续发展的基本原则和方向；电源的总体规模、基本布局、基本结构，能源多样化等；电网主框架。必要时提出：更高一级电压的选择意见；电力设备制造能力开发要求；电力科学技术方向。

1.各阶段规划内容与差别

五年规划（设计）包括：大区电力系统设计，省或地区系统设计，电厂接入系统设计，工程设计的系统专业配合，电力系统专题设计。

中期规划包括：电力需求预测，动力资源开发，电源发展规划，电力网发展规划，环境及社会影响分析，重点是测算和分析电力建设资金、电价水平等。长期规划包括：电力需求预测，动力资源开发，电源发展规划，电力网发展规划，环境及社会影响分析，重点是研究资金、电价、设备供应、人员培训等问题，提出措施。

电力系统规划之间的关系及作用。五年规划（设计）以现状为基础，并应在中期、长期规划的指导下进行编制。中期规划的深化和具体表现，也是对中期、长期规划进行补充和修订。其是编制、报批项目建议书、项目可行性研究报告书的依据，电力工程项目开展设计工作的依据。

中期规划以五年规划为基础，并应在长期规划的指导下编制。其是长期规划的深化，也是长期规划的补充和修订，是电力工程项目开展初步可行性研究、设计工作的依据。

长期期规划以五年规划和中期规划为基础，研究电力发展的战略性问题。

2.电力系统规划设计的内容

（1）五年规划（设计）即大区电力系统设计。任务是以系统内大电源的接入和主网络方案为研究对象，主要解决系统内主力电厂的合理布局和主网架的结构问题，相应于推荐方案的无功补偿容量及其配置，某些系统运行技术条件的校核，可能采取的技术措施及实施方案（如系统调峰、调频、调相调压及系统稳定、短路电流、过电压等问题）。（2）省或地区系统设计。在大区系统主力电源接入系统方案和主网架方案已经确定的条件下，研究省及地区电源接入系统方式及二次电压等级的网络方案，通过系统潮流、调相调压及短路电流计算，提出省及地区的系统接线方案及相应需要建设的输变电项目（包括无功补偿配置）。（3）电厂接入系统设计。根据负荷分布和电厂合理供电范围，研究电厂最佳接入系统方式（包括电压等级及出线回路数）、电厂送出工程相关网络方案、建设规模及无功补偿配置，并提出系统运行对设计电厂的技术要求（如稳定措施、调峰、调频、调压设备的规范及发电机的进相及调相能力等）。（4）本体工程设计的系统专业配合。把电网规划设计、电厂接入系统设计中确定的技术原则落实到具体工程设计中去，包括设计规模，分期建设方案，电气主接线、主设备规范，建设进度、技术条件校核及可能采取的措施等。系统专业的配合资料是本体工程设计的依据和基础资料。电力系统专题设计：系统扩大联网设计；系统高一级电压等级论证；交、直流输电方式选择；电源开发方案优化论证；输煤输电方案比较；弱受端系统供电方案；特殊负荷的供电方案；发电机励磁方式论证；发电机快控汽门控制方式研究等等。

中期规划包括电力需求预测，动力资源开发，电源发展规划，电力网发展规划，环境及社会影响分析等。

长期规划包括电力需求预测，动力资源开发，电源发展规划根据动力资源和负荷分布条件；电厂建设条件、可能开发的设备制造的技术条件，提出发电电源构成和电源布局方案（包括对发电机组设备技术水平的要求）。电力网发展规划根据对大气环境及社会影响的分析，提出相应的建议。此外，还必须研究技术进步问题，提出对技术进步的要求和课题，以保证电力系统能不断地向用户提供充足、安全、可靠、质量合格、价格合理的电力。还包括环境及社会影响分析等。

四、电力系统规划的方法

1.基本条件分析

电力工业发展的基本条件有3个，即电力负荷需要、动力资源开发及运输条件许可、发变电设备的制造及供应及时。

2.基本功能分析

分析电网功能就是分析电网各部分及某些大电源及主要网架的作用。对基本功能的分析要分层次进行，首先是全网供电范围、电源建设地点、电源的作用、分区电网之间的送受电关系等，其次应分析主力电源的合理送电范围、功率流向及相应的网架，最后是地区电网的情况。分析时要注意：随着系统的发展，电网各部分无论是电源、网架还是输电线的功能都是变化的。

3.基本形态分析

分析发电厂与变电所之间的连接方式，也就是电网结构。最基本的电网结构有辐射型、链型及环型3种，电网结构主要取决于电厂和负荷的分布、电网覆盖地域的情况等。电网结构设计的基本原则是分层分区原则，即不同电压等级电网构成不同的层次，不同地域的下一级电网解列构成不同的地区电网，地区电网本身具有足够的电压支撑和无功储备。

4.动态分析即弹性分析或可变因素分析

主要是指电网实际发展进程与设计预计有差别时规划电网的适应能力。可变因素主要是指：负荷实际增长超过或低于预计；电源建设进度或顺序发生变化；主要送电线路投产时间提前或推迟等。因此电力系统规划要采用滚动的方法不断修正。

5.限制性条件分析

在制定电力系统规划方案时要特别注意那些会影响方案成立的限制性因素，这些因素主要是：自然地理条件的限制性因素；供水水源条件；煤矿建设进度不能满足电厂需要；厂、所区公路、铁路、码头的建设进度和规模不能满足要求；主要输电线存在跨江、河问题；主要电气设备制造困难等。

6.可靠性与经济分析

我国目前还未制定有关电源规划和电网规划阶段的可靠性准则，在系统规划阶段有《电力发展规划编制原则》，在系统设计阶段则有《电力系统技术导则》、《电力系统安全稳定导则》及《电力系统设计技术规程》对电力系统安全稳定运行的标准提出了要求。要求设计通过潮流计算、无功补偿及电压调整计算、系统稳定计算、N―1网络安全检查、工频过电压及潜供电流计算、系统短路电流计算、方案经济评价计算等对设计系统的技术经济特性进行全面综合评价，提出最佳方案。规划设计的电力系统应满足经济性、可靠性与灵活性的基本要求。