城市电网规划设计建设改造与智能电网的思考.ppt

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1、城市电网规划设计、建设改造与智能电网的思考,Q/GDW国 家 电 网 企 业 标 准 Q/GDW 1562006城市电力网规划设计导则The code of planning and design of urban electric network2006-12-28发布 2006-12-28实施国家电网公司 发布,国家电网公司文件国家电网科20061202号,关于发布城市电力网规划设计导则 公司技术标准的通知 公司各单位：根据国家电网公司技术标准管理办法（试行）有关规定，城市电力网规划设计导则已经修编完成并通过审查，现批准为国家电网公司企业标准并予发布，自发布之日起实施。附件：1.Q/GDW

2、 156-2006 城市电力网规划设计导则 2.Q/GDW 156-2006 城市电力网规划设计导则 修编说明,前 言,城市电力网规划设计导则是编制和审查城市电力网（以下简称城网）规划的指导性文件。其适用范围为国家电网公司所属的各网省公司、城市供电公司。本导则是在原能源部和建设部于1993年3月颁发的城市电力网规划设计导则的基础上进行修改和补充而成的。本导则是各网省公司、城市供电公司制定城网规划设计细则的依据。本导则主要起草人：刘开俊、王怡萍、江峰青、曹生顺、范明天、张祖平、吴国良、沈晓凡、林海雪、李敬如、刘海波、王颂虞、蓝毓俊、关城、鄂宝民。,工作背景,我国目前现行的导则是在1985年导则（

3、试行版）的基础上经修订后，于1993年颁布的（以下简称导则93版），并沿用至今。导则93版自颁布以来，对我国城网的规划设计工作和城网的发展起到了重要的指导和推动作用。导则93版中部分内容，已不能适应城网发展的需要，其部分内容和指标已被突破。通过对导则93版的修改、补充和完善，可以使新导则与时俱进，使城网与城市建设协调发展，以适应建设资源节约型和环境友好型城网的需要。,工作阶段,2005年5月23日由国家电网公司发展策划部主持召开导则修编工作启动会。2005年67月中国电力科学研究院向国家电网公司系统内以及部分科研单位和大专院校征询对导则93版的修改意见，在此期间共收集到259条修改意见，形成导

4、则（修编初稿）。2005年11月份，国家电网公司发展部将导则（修编初稿）下发各网、省（自治区、市）公司和有关科研单位和大专院校征询意见，共收集到480条修编意见，形成导则（修编征求意见稿）。11月末，国家电网公司召开导则修编工作中期工作会议，形成导则（修编第一稿）并对导则中各单位普遍关注的问题和难题制定修改工作计划。,工作阶段,2005年12月末，国家电网公司发展部以发展城网（2005）188号文形式将导则（修编第一稿）下发网、省（自治区、市）公司、科研院所以及高校等单位继续征求修编意见，共提出的250多条修改意见。2006年2月在上述工作的基础上，编写小组完成了导则（征求意见稿）的编写工作，

5、同时中国电力科学研究院开展对导则（征求意见稿）进行的英文编译工作，准备递交承担青岛、南京城市电网规划国际咨询的两家英国咨询公司进行国际咨询。2006年45月份，在青岛和南京城市电网规划国际咨询活动开始后，作为国际咨询服务内容之一，两家英国咨询公司在与中方充分交流的基础上，对我公司提交的导则（征求意见稿）进行了咨询，并提出书面咨询意见。,工作阶段,2006年6-9月期间，国家电网公司发展部组织编写组对网、省（自治区、市）公司以及国际咨询公司的反馈意见进行了汇总和分析，还组织调研组到相关地区进行实地调研。就导则中新增的“经济评价”章节，国家电网公司发展部分别于8月和10月两次召开会议。经过近一年半

6、的修编工作，国家电网公司于2006年11月14日组织国内知名专家对城市电力网规划设计导则（送审稿）进行评审并得到通过。,修编概述,新导则沿用了导则93版的基本结构，但根据城网规划的需要，增加了部分新的章节。导则93版原有7个章节，新导则在此基础上增加了3个新的正文章节及1个术语说明，共11章。另外，对附录的结构和内容也进行了适当的调整。,表1 新导则与93版导则的结构对比,续上表,1.总则-1,1.1 本导则是编制和审查城市电力网（以下简称城网）规划的指导性文件，其适用范围为国家电网公司所属的各网省公司、城市供电公司。1.2 城网是城市行政区划内为城市供电的各级电压电网的总称。城网是电力系统的

7、主要负荷中心，作为城市的重要基础设施之一，与城市的社会经济发展密切相关。各城市应根据中华人民共和国城市规划法和中华人民共和国电力法的相关规定，编制城网规划，并纳入相应的城市总体规划和各地区详细规划中。1.3 城网规划是城市总体规划的重要组成部分，应与城市的各项发展规划相互配合、同步实施，做到与城市规划相协调，落实规划中所确定的线路走廊和地下通道、变电站和配电室站址等供电设施用地。,总则-2,1.4 城网规划的目的是通过科学的规划，建设网络坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活、节能环保、经济高效的城市电网，不断提高城网供电能力和电能质量，以满足城市经济增长和社会发展的需要。,1.5 城网规划应做到

8、远近结合、协调发展、适度超前、标准统一，有明确的分期规划目标，实施后达到以下水平：1.5.1 具有充足的供电能力，能满足国民经济增长和城市社会发展对负荷增长的需求，有利于电力市场的开拓和供售电量的增长。1.5.2 网架结构坚强合理、分层分区清晰，有较强的适应性，并具备一定的抵御各类事故和自然灾害的能力。1.5.3 城网与上级输电网相协调；各级变电容量相协调；各级短路水平相协调；有功和无功容量相协调；二次规划与一次规划相协调。1.5.4 输、变、配电投资规模达到经济合理、比例适当，更好地体现城网的社会效益和企业效益。1.5.5 设计标准规范，设备优良可靠，技术先进适用，体现区域差异，技术经济指标

9、合理，与社会环境相协调。,总则-3,1.6 城网规划工作要充分吸收和利用国内外城网规划的先进经验和技术，逐步采用计算机辅助决策系统，不断提高城网规划设计工作的效率和水平。1.7 本导则是各网省公司、城市供电公司制定城网规划设计细则的依据。1.8 本导则是在原能源部和建设部于1993年3月颁发的城市电力网规划设计导则的基础上进行修改和补充而成的。,总则-4,2.规划的编制和要求1,2.1 城网规划范围 2.1.1 城网的供电区域指城市行政区划的全部地区，包括市辖区和下辖县（市）。城网经营企业的城网规划范围涵盖其所属供电区域。2.1.1.1 计算城网负荷所对应的供电面积，可根据规划期的不同，分建成

10、区和规划区。2.1.1.2 城市中心区是指市区内人口密集，行政、经济、商业、交通集中的地区。城市中心区用电负荷密度大，供电质量和可靠性要求高，电网接线以及供电设施都应有较高的要求。,城网规划范围2,2.1.2 城网由输电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网组成。各类电网可供选择的电压等级可参照4.1.2。2.1.3 城网应简化电压等级，减少变压层次；大中城市的城网电压等级宜为46级，小城市宜为34级；对现有城网中存在的非标准电压等级，应采取限制发展、合理利用、逐步改造的原则。2.1.4 城网规划设计的范围应注意与输电网规划相区分和协调,2.2 规划年限和各阶段的要求1,2.2.1 城网规划年

11、限应与国民经济发展规划和城市总体规划的年限一致，一般规定为近期（5年）、中期（1015年）、远期（2030年）三个阶段。2.2.2 近期规划应着重解决城网当前存在的主要问题，逐步满足负荷需要，提高供电质量和可靠性。要依据近期规划编制年度计划，提出逐年改造和新建的项目。2.2.3 中期规划应与近期规划相衔接，预留变电站站址和通道，着重将现有城网结构有步骤地过渡到目标网络，并对大型项目进行可行性研究，做好前期工作。2.2.4 远期规划主要考虑城网的长远发展目标以及电力市场的建立和发展，进行饱和负荷水平的预测研究，并确定电源布局和目标网架，使之满足远期预测负荷水平的需要。,2.3 规划的编制流程,（

12、1）城网现状分析；（2）负荷预测；（3）制定技术原则；（4）电力（电量）平衡；（5）确定远期电网的初步布局，作为编制分期规划的发展目标；（6）根据预测负荷和现有的电网结构，经过分析计算，编制近期的分年度规划和中期规划；（7）根据近、中期规划确定的最后阶段的城网规模和远期预测的负荷水平，编制远期规划（参见附录A规划编制流程示意图）,城网现状分析1,2.4.1 城网现状分析 主要分析以下各方面内容：（1）城市的功能定位；（2）社会经济发展情况；（3）城网的布局；（4）负荷分布的现状。；,城网现状分析2,明确以下问题：（1）供电能力（包括外部来电和当地电源）能否满足现有负荷的需要，能否适应负荷的增长

13、；（2）现有电网的供电可靠性能否满足用户的要求（主要考虑N-1准则的供电可靠性，故障条件下转供负荷的能力），社会经济发展是否对电网提出了更高的可靠性要求；（3）现有电网正常运行时的电压水平（合格率）及主要线路的电压损失是否在规定的范围之内；（4）现有电网各电压等级电网的电能损失是否在规定的范围之内；（5）现有电网的网络结构和供电设备是否需要更新和改造。,负荷预测,2.4.2 负荷预测 进行负荷预测，包括总量、分区和空间负荷预测。由于影响负荷需求的不确定性因素较多，负荷预测可采用多种方法进行。应该提出23个预测方案，并选定一个方案作为城网规划设计的基础。2.4.3 规划目标和技术原则 确定规划各

14、分期的目标、电网结构的原则、供电设施的标准，及技术原则，其中规划技术原则应具有一定的前瞻性、适应性、差异性。2.4.4 电力（电量）平衡 进行有功（无功）电力和电量平衡，提出对城网供电电源点（220kV及以上的变电站、（地方）发电厂等）的建设要求。,分期规划,2.4.5 分期规划 通过科学计算校核（如潮流计算、N1校核、短路电流计算等，必要时还应进行稳定计算校核），进行多方案技术经济比较，提出新建变电站的站点位置、线路路径方案，最终确定分期末及各规划水平年的目标网架，并给出电网现状及各分期末的城网规划地理接线图和潮流图,输电网和高压配电网规划-1,2.4.5.1 输电网和高压配电网规划 城市电

15、网规划中所涉及的输电网，是指在城市行政区域范围内的输电网站点和线路。（1）编制远期初步规划。根据远期预测的负荷水平，按远期规划所应达到的目标（如供电可靠性等）和本地区已确定的技术原则（包括电压等级，供电可靠性和接线方式等）和供电设施标准，初步确定远期电网布局，,输电网和高压配电网规划2,（2）编制近期规划。从现有的电网入手，将基准年和目标年的预测负荷分配到现有或规划的的变电站和线路，进行电力潮流、短路容量、无功优化、故障分析、电网可靠性等各项验算，检查电网的适应度。（3）编制中期规划。做好近期规划后，然后在近期末年规划电网的基础上，将基准年和中期规划目标年的预测负荷分配到变电站上，进行各项计算

16、分析，检查电网的适应度。（4）编制远期规划。以中期规划的电网布局为基础，依据远期预测负荷，经各项计算后，编制远期规划。远期规划是近、中期规划的积累与发展，因受各种因素的影响，远期规划原定的初步布局必将会有所调整和修改。,中压配电网规划,2.4.5.2 中压配电网规划（1）根据变电站布点、负荷密度、供电半径将城市分成若干相对独立的分区，并确定变电站的供电范围。（2）根据分区负荷预测及负荷转供能力的需要，确定中压线路容量及电网结构。（3）为适应中压配电网安全可靠供电要求，应结合中压配电网结构同步开展配网自动化规划。2.4.5.3 低压配电网规划 低压配电网规划直接受到小范围区域负荷变动的影响，而且

17、可以在短期内建成，一般只需制定近期规划。,规划的主要内容,2.4.6 确定建设规模（1）确定变电站的站址、容量及无功补偿容量；确定线路的路径和线径；确定分期建设的工程项目及其建设规模。（2）给出调度自动化、配电网自动化、营销系统、继电保护、通信网络等专项规划的规模和要求。2.4.7 确定投资规模根据建设规模估算相应项目的投资水平，确定各电压等级的投资规模，汇总各规划水平年需要的静态投资，得到城网规划总投资。2.4.8 经济评价进行规划项目的财务评价和社会效益评价，分析规划项目的可行性。2.4.9 编写城网规划说明书根据上述内容的结果，编制规划报告书,2.5 规划的修正,城网规划的不确定因素很多

18、，因此必须按负荷的实际变动和规划的实施情况，对规划每年进行滚动修正。为适应城市经济和社会发展的需要，远期规划一般每五年修编一次，近期规划应每年做滚动修正。有下列情况之一时，必须对城网规划的目标及电网结构和设施的标准进行修改，并对城网规划作相应的全面修正：（1）城市规划或电力系统规划进行调整或修改后；（2）预测负荷有较大变动时；（3）电网技术有较大发展时。,2.6 规划的编制、审批和实施,2.6.1 城网规划的编制要以城市总体规划为依据，由供电企业完成，并报上级相关部门审定。2.6.2 城网规划由当地政府城市规划主管部门综合协调，经人民政府审批后，纳入城市总体规划和各地区详细规划当中。2.6.3

19、 城网规划的实施应根据城市建设与改造的统一规划来安排。供电企业应与城建部门密切配合，统一安排供电设施用地，如：变（配）电站、线路走廊（包括电缆通道），以及在城市大型建筑物内或建筑物群中预留配电室和营业网点的建筑用地。2.6.4 城网建设中的线路走廊、电缆通道、变（配）电站等用地应上报城市规划管理部门预留（给出预留用地的具体位置并切实纳入城市用地规划）。,建设“坚强智能电网”,国网公司在2009年5月21日已发布了建设“坚强智能电网”的发展规划，到2020年将全面建成统一的“坚强智能电网”，即以统一规划、统一标准、统一建设为原则，以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动

20、化特征的现代电网；“坚强智能电网”是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。,2016年2020年引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。届时，电网优化配置资源能力大幅提升，清洁能源装机比例达到35%，分布式电源实现“即插即用”，智能电表普及应用。,2011年2015年全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技

21、术和装备实现重大突破和广泛应用。,2009年2010年规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。,第一阶段,第二阶段,第三阶段,中国国家电网公司将分三个阶段推进坚强智能电网的建设：,坚强智能电网的内涵,坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。,坚强智能电网的内涵（续）,“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本

22、内涵。,信息化是指实时和非实时信息的高度集成、共享与利用；,数字化是指电网对象、结构、特性及状态的定量描述和各类信息的精确高效采集与传输；,互动化是指电源、电网和用户资源的友好互动和协调运行。,自动化是指电网控制策略的自动优选、运行状态的自动监控和故障状态的自动恢复；,国网公司总经理刘振亚访问美国,2009年4月24日美国能源部长朱棣文、联邦能源监管委员会主席威灵霍夫在华盛顿分别会见刘总，就可再生能源和智能电网发展等问题进行会谈；尽管对智能电网的说法各异，标准不一，但是当前中国和美国等国家都在致力于智能电网的建设；中美两国在可再生能源和输配电网发展方面有很多可以相互学习借鉴的领域。并拟就智能电

23、网的建设方面可以进行合作。,美国能源部长朱棣文、商务部长骆家辉访问国家电网公司总部,2009年7月16日 国网公司刘振亚总经理在北京国网公司总部会见美方代表团一行（代表团还有美国总统助理卢沛宁先生等人）；美方盛赞中国特高压成就，期待中美两国能够进一步加强在智能电网、清洁能源发展等领域的合作；双方一致认为，中美两国在促进清洁能源开发利用、提高电能质量和供电可靠性、满足多元化用电服务等很多方面有共同需求。加强中美两国在智能电网、清洁能源发展等领域的长期合作，共同应对全球气候变化，意义重大。,智能电网的提出和定义-1,智能电网(Smart Grid)最早于2003年6月，在美国由“未来能源联盟智能电

24、网工作组”提出的;当时提出智能电网的定义为“集成了传统的现代电力工程技术、高级传感和监视技术、信息与通信技术的输配电系统，具有更加完善的性能并且能够为用户提高一系列增值服务”。在以后又有一些报告提出了智能电网的定义，说法上有所不同，但基本含义是一致的。,智能电网的提出和定义2目前各国专家对智能电网有多种解释,智能电网是利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈）。智能电网是通过信息技术和电力运营技术结合起来，使电力系统各部分（发电、输变电、配电、用

25、电）自动化的数据结合起来，以实现完全的终端对终端的系统进入视野（a total end-to-end systems view）的电网,智能电网的主要特征1,1.自愈 有自愈能力的现代化电网可以发现并对电网的故障作出反应，快速解决，减少停电时间和经济损失；2.互动 在现代化电网中，商业、工业和居民等能源消费者可以看到电费价格、有能力选择最合适自己的供电方案和电价；3.安全 现代化的电网在建设时就考虑要彻底安全性；4.提供适应21世纪需求的电能质量 现代化的电网不会有电压跌落、电压尖刺、扰动和中断等电能质量问题，适应数据中心、计算机、电子和自动化生产线的需求；,智能电网的主要特征2,5.适应所有

26、的电源种类和电能储存方式 现代化的电网允许即插即用地连接任何电源，包括可再生能源和电能储存设备；6.可市场化交易 现代化的电网支持持续的全国性交易，允许地方性与局部的革新；7.优化电网资产提高运营效率 现代化电网可以在已建成系统中提供更多的能量，仅需建设少许新的基础设备，花费很少的运行维护成本。,智能电网的研究目标,在2008中国国际供电会议上，天津大学余贻鑫院士提出研究智能电网的主要目标：实现（以抵御事故扰动为目的）安全稳定运行，降低大规模停电的风险；使分布式电源（包括可在生能源）得到有效利用；提高电网资产的利用率；提高用户用电的效率和电能质量。,突出智能电网的自愈功能,制止级联事件演变成大

27、的停电事故，实施事件响应的快速仿真决策，主动介列灵活分区的分布协调/自适应控制以及在紧急状态下对分布式能源的辅助服务；故障定位与隔离（FLIR，对减少停电时间意义较大）；网络重构，非故障部分迅速恢复供电；电压与无功控制（VVC）；（当系统拓扑结构发生变化时）继电保护再整定，RPR-实现电力系统更新运行方式后的保护各个主要功能是相互联系的，例如，电网的任一重构要求一个新的电压方案和继电保护的配合等。,研制高级电能表为基础的计量体系（AMI）,是一种基于开放性的标准化发展模式、是将所有消费者信息一体化的方法；它能让消费者能更高效地利用电能；能及时探测到系统中的问题，从而让电力公司可以快速诊断和消除

28、故障隐患；高级计量体系能实现“友好型消费高效”概念中的“设备价格”。例如能源按其成本被实施定价的价格信号，被传输到“智能”家庭控制或终端消费设备上，这些设备一次处理基于此时的消费愿望以及此时系统能力的信息，而非需要人工来控制，那些本会被大量消耗的能源就得到了惊人地节省。,对于“智能电网”的不同看法,我国专家认为：智能电网应包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化等的主要“智能”技术特征；美国发展智能电网的重点在配电和用电侧，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升等。,美国的智能电网计划1,称为统一智能电网（Unified N

29、ational Smart Grid），是指将基于分散的智能电网结合成全国性的网络体系，通过统一智能电网实现美国电力网络的智能化；解决分布式能源体系的需要，以长短距离、高低电压的智能网络来联接客户电源；在保护环境和生态系统的前提下，营建新的输电电网，实现可再生能源的优化输配，提高电网的可靠性和清洁性；正在规划建设美国第一座全集成“智能电网城市”科罗拉多州（Colo）博尔德市（Boulder）的智能电网；,美国的智能电网计划2,智能电网可以平衡整合类似美国亚利桑那州的太阳能发电和俄亥俄州的工业用电等跨州用电的需求，实现全国范围内的电力优化调度、监测和控制，从而实现美国整体的电力需求管理，为实现美

30、国跨区的可再生能源提供平衡；解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储，它可以帮助用户出售多于电力，包括解决电池系统向电网回售富裕电能。实际上，这个体系就是以美国的可再生能源为基础，实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理；美国的这个计划也考虑了将加拿大、墨西哥等地电力整合的合作。,欧洲的智能电网计划1,称为超级智能电网（Super Smart Grid）；它是将广域电力输送网络与智能电网结合起来的广域智能网络，可能的使用范围涉及到欧盟、北非、中东等国家和地区；通过超级智能电网计划，充分利用潜力巨大的北非沙漠太阳能和风能等可再生能源发展满足欧洲的能源需要，完善未来的欧洲能源系统；,欧洲的智能

31、电网计划2,2006年欧盟理事会的能源绿皮书欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略明确强调，欧洲已经进入一个新的能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。目前，英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革；2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。,华东公司在智能电网方面的探索,华东电网在2007年开始启动智能电网的研究探索工作；2008年全面启动了以高级调度中心项目群为突破口的第一阶段工作。以整合提升调度系统，建设数字化变电站，完善电网规划体系，建

32、设企业统一信息平台为四条主线；提出华东建设智能电网“三步走”战略。,上海市电力公司打造“坚强智能受端电网”的目标,积极为建设坚强智能受端电网打下基础 包括通过国网公司信息化“SG186”示范工程验收；2010年建成兆瓦级储能电站示范工程；研发电动汽车及相配套的充电站技术；在崇明建成兆瓦级光伏发电站；将建成国内最大海上100兆瓦东海大桥风电场；将建成符合IEC标准的数字化变电站；初步建立上海电网电能质量监测系统等；规划实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合；将上海世博园区电网建设成我国坚强智能受端电网的示范工程等。,上海世博园智能电网综合示范工程,建设上海市世博园区智能电网的试点工程,国家

33、风力发电技术研究检测中心国家太阳能发电技术研究检测中心智能用电技术研究检测中心,建设统一坚强智能电网的工作安排和部署,发电,输电,变电,配电,用电,调度,风光储能联合示范工程常规电源机网协调试点工程,一体化智能调度技术支持系统建设试点工程,输电线路运行状态监测中心及安全预警系统建设试点工程,智能化变电站试点工程,配网自动化试点工程,用电信息采集系统试点工程电动汽车充放电装置建设试点工程,建设统一坚强智能电网的工作安排和部署,发电,输电,变电,配电,用电,调度,风力发电和光伏发电并网关键技术研究,智能调度管理模式和技术支持系统研究,特高压交直流相关设备研制和关键技术研究750kV可控电抗器和串补

34、补偿装置关键技术研究及相关设备研制,智能变电站关键技术研究及相关设备研制超导储能系统及关键技术研究,微电网技术框架和接入技术与分布式储能装置研究,双向互动营销技术研究和示范工程建设高级量测技术研究,信息通讯,智能电网信息架构与模型研究,建设统一坚强智能电网的工作安排和部署,智能配电网的主要功能1我国专家提出智能配电网（Smart Distribution Grid-SDG）的概念,自愈能力强 主要解决“供电不间断”问题；具更高的安全性 具备抵御自然灾害破坏的能力，避免出现大面积停电;支持分布式电源的大量接入 提高控制保护的水平和标准化，支持可再生能源上网的“即插即用”；支持与用户之间的互动 提

35、升用户知情权，采用智能化电表，实施分时电价等;,智能配电网的主要功能2,对配电网及其设备进行可视化管理 全面采集配电网及其设备的实时运行数据，为运行人员提供高级图形界面，对配电网运行状态进行在线诊断和风险分析；更高的资产利用率 在保证安全的前提下，增加输送功率，提高设备利用率，实施降低线损的精细化管理；配电管理与用电管理的信息化 对配电网的实时运行与离线管理数据高度融合，深度集成，实现配电管理与用电管理的信息化。,智能配电网的主要技术内容,配电数据通信网络 由于配电网面广量大要覆盖整个配电网的所有节点，将对配电网的通信瓶颈问题带来革命性的变化；先进的传感测量技术 如设备在线检测技术的应用，光电

36、互感器的应用，电能质量的监测等；先进的控制保护技术 包括广域保护，自适应控制和保护等；高级配电自动化 包括配电运行自动化、配电管理自动化、用户自动化以及支持可再生能源上网的“即插即用”技术等。,坚强智能电网的主要作用,（一）满足经济社会发展对电力的需求 通过建设坚强智能电网，提高电网大范围优化配置资源能力，实现电力远距离、大规模输送，满足经济快速发展对电力的需求。,（二）应对资源环境问题带来的挑战 通过建设坚强智能电网，实现可再生能源集约化开发、大规模、远距离输送和高效利用，改善能源结构，促进资源节约型、环境友好型社会建设。,（四）满足多元化用电服务需求 通过建设坚强智能电网，提高电能质量和供

37、电可靠性，创新商业服务模式，提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平。,（三）适应发用电多样化的发展要求 通过建设坚强智能电网，实现各类集中/分布式电源、储能装置和用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化，提高电力系统资产的运营效益和全社会的能源效率，促进经济社会的可持续发展。,智能电网的主要优点,提高供电可靠性。通过实时信息，快速通信，具有自平衡、自检测、自调节、自愈能力，电网安全运行水平得到提高；有利于清洁能源发电和分布式电能比重的提高；智能用电，合理用电，节约用电，有利于节能减排；通过分时分类别用电计量和能源管理手段，取得节能减排的最佳效果。实际上，智能用电对全社会、整个国家及电力

38、部分的经济、资源利用和环保效益最大，是发展智能电网的最基本推动力；促进电动车辆的发展。通过智能方式利用电网非高峰期和低谷电力，既提高电网的效益，又节能减排等。,3 负荷预测与电力（电量）平衡,3.1 一般规定3.1.1 负荷预测是城网规划设计的基础，包括电量需求预测和电力需求预测两部分内容。3.1.3 进行规范的负荷数据监测、统计、分类和积累。由于负荷预测分析工作量大，而且负荷数据需长期保存并不断更新，因此需建立负荷数据库管理系统，采用计算机网络技术并结合地理信息系统等，对数据进行采集、统计、分析。3.1.4 负荷预测分近期、中期和远期（年限与城网规划的年限一致）。按阶段考虑，近期负荷预测结果

39、应逐年列出，中期和远期可只列出规划末期数据。远期宜着重考虑城市及各分区的饱和负荷密度和饱和负荷的预测，确定最终负荷规模。3.1.5 为使城网结构的规划设计更为合理，还应给出分区的负荷预测结果以及分电压等级的负荷预测结果。,3.2 预测思路和方法-1,3.2.1 对现状和历史的负荷、电量进行统计分析，作为预测依据的原始数据。对其中一些明显不符合规律的个别数据，应尽可能事先进行修正处理。3.2.2 应从用电性质、地理区域或功能分区、电压等级等几方面考虑负荷预测问题。（1）用电性质分类可按产业结构的统计分类方法进行（第一、第二、第三次产业用电和居民生活用电），也可按城市的实际情况，分成几个大类，具体

40、分类方法可参照城市电力规划规范（GB 50293）中的城市用电负荷分类标准。（2）地理区域分区可根据城市行政区、地理自然条件（如山、河流等）、按一个或几个变电站的范围划分；（3）计算城网某个电压等级的负荷时，应采用该电压等级供电的实际负荷，或从上一电压等级的总负荷中减去上一级电网的线损功率和直配供电（发电厂直供的）负荷并减去同级电压转供周边县区的负荷。,预测思路和方法2,3.2.5 负荷预测工作宜先进行电量需求预测，再进行电力需求预测。一般先进行各目标年的电量需求预测，再根据年综合最大负荷利用小时数求得最大电力需求的预测值，也可按典型负荷曲线，得出各时间断面的电力负荷值。3.2.6 负荷预测常

41、用方法有：单耗法、弹性系数法、外推法、自然增长法、综合用电水平法、负荷密度法、相关法等。可根据各城市的负荷预测的条件和各电压等级的实际需要，综合选用适用的预测方法，并相互校核、补充。,3.3 电力（电量）平衡-1,3.3.1 城网规划以电力平衡为主。对于受电电源不确定因素较多的特大城市和大城市，既要进行电力平衡计算，也要进行电量平衡计算，可使城网规划的结果更加合理。3.3.2 城网规划的电力平衡应分电压等级进行。根据预测的负荷水平（电力需求预测）和分布情况，与电力系统规划安排的电源容量和需安排的主变容量进行电力平衡。,4.规划设计的技术原则,城网结构是规划设计的主体，应根据城市的社会经济发展水

42、平和建设规模、负荷增长速度、规划负荷密度、环境保护等要求，以及各地的实际情况，合理选择和具体确定电压等级序列、供电可靠性、容载比、城网接线、中性点运行方式、无功补偿和电压调整、短路水平、电压损失及其分配、节能环保、通信干扰等技术原则。,4.1 电压等级,4.1.1 城网电压等级和最高一级电压的选择，应根据现有实际情况和远景发展慎重研究后确定。城网应尽量简化变压层次、优化配置电压等级序列，避免重复降压。现有的非标准电压应限制发展，合理利用，并分期分批进行改造。4.1.2 城网的标称电压应符合国家标准标准电压（GB156）。原则上，输电电压为220kV及以上，高压配电电压为35kV、66kV、11

43、0kV，中压配电电压为10kV、20kV，低压配电电压为380/220V。考虑到大型及特大型城市近年来电网的快速发展，中压配电电压可扩展至35kV，高压配电电压可扩展至220kV、330kV乃至500kV。,20kV中压配电电压的选择,表2-1 部分发达国家城市电网电压等级的配置情况,法 国,法国是一个经济发达的西欧国家，电网国有化初期，中压配电电压等级由5.5、10、15、20、30kV五种构成，其中，15kV被法国电力公司（EDF）确定优先发展；上世纪60年代初，随着电力需求的增长和负荷密度的增加，这种电压等级的劣势逐渐显露，EDF在总结当时配电网实际运行情况和经验的基础上，通过标准化研讨

44、和技术经济分析比较，认定20kV电压等级在技术上可行、经济上合理，将20kV作为中压配电网唯一的标准电压；经过长期探索、改造和不断努力，90年代初期法国约有2/3电网得到标准化改造，至目前为止，电网电压改造基本完成。,俄罗斯,俄罗斯（前苏联）自1900年开始建立10kV线路，而在1904年前后就开始20kV中压配电电压等级；上世纪60年代以后，配电网除少数大城市10kV等级尚未改造之外，几乎都采用了20kV电压等级。,韩 国,韩国配电系统原来多为6.6kV；从上世纪70年代初韩国开始进行由6.6kV升至22.9kV的中压配电网改造，于上世纪90年代末（历经近30年）才全部改造完成；改造后的配电

45、网电压配置方案为220/66/22/0.4kV。,我国10kV中压配电网存在的主要问题1,（1）线路输送容量小 难以满足高层建筑特别是大型宾馆、酒店、商场、商务办公楼等高负荷密度地区的供电需求。目前我国高层建筑越来越多，大型写字楼、商厦等最大负荷达到5000kW甚至更高的情况越来越普遍，必须多个10kV配变、多条线路才能满足这类符合要求；（2）高一级变电站10kV侧出线廊道困难 由于10kV供电半径偏小，最着负荷增加，要求新增出线较多，在广东、江苏、浙江等地110kV变电站10kV侧出线间隔不足问题十分突出，已成为制约配网发展的主要瓶颈；,我国10kV中压配电网存在的主要问题2,（3）供电质量

46、不高 部分线路，特别是农网线路由于输电距离过长，末端电压过低，使得配电变压器长期处于低电压运行；（4）配变变压器布点过多 对电网投资、管理、占地、节能、环保等方面都会有一定的影响；（5）配电线路损失大 不利于电网运行成本的节约。,配网电压等级序列配置技术经济的评价方法1,主要考虑以下几方面的问题：（1）配电网电压等级配置方案应满足供电区未来饱和负荷阶段对安全可靠、优质供电的要求。为此，必须在供电能力、供电可靠性、电压质量等相关技术指标上满足要求。（2）在技术可行的前提下，充分考虑经济的合理性，以全生命周期技术经济最优为原则，按照建设与改造为目标网架的时间段为计算周期，全面分析所有建设成本与运行

47、成本。（3）充分结合现有电网的基本情况，评价现有电压等级序列的利用率，与电网改造、过度到目标电压等级序列网架的成本。,配网电压等级序列配置技术经济评价方法2,（4）由于土地已经是约束配网发展的一个重要因素，因此，本文必须将土地占用等作为反映配电网中电压等级选择和合理配置方面的效果性指标；（5）尽管电压等级序列配置技术方案不同，但供电量应一致，均能满足社会经济发展要求；尽管电价政策可能不同，但本文认为电价是成本加收益的确定原则，因此不同方案都是在相同的销售收入的条件下进行。,现有电网20kV改造策略的关键技术研究,中压配电网技术改造的可行性研究；中压配电网10千伏设备升压技术改造的研究；中压配电

48、系统两种电压等级过渡期互联技术的研究；中压配电网改造的相关政策研究；中压配电网（20千伏）客户侧业扩工程供电策略的研究。,中压配电网（20千伏）关键技术的研究,中压配电网规划设计技术原则的研究；中压配电网中性点接地方式的研究；中压配电网的过电压与绝缘配合的研究；配电网经济运行技术研究；配电系统防雷技术的研究；配电网（20千伏）的继电保护技术的研究；配电网绝缘化完善技术研究；20千伏架空线路带电作业的研究。,4.2 供电可靠性,4.2.1 城网规划考虑的供电可靠性是指对用户连续供电的可靠程度，应满足下列两个方面中的具体规定：（1）电网供电安全准则。（2）满足用户用电的程度。,电网供电安全准则,城

49、网的供电安全采用“N-1”准则:（1）变电站中失去任何一回进线或一台降压变压器时，不损失负荷；（2）高压配电网中一条架空线，或一条电缆，或变电站中一台降压变压器发生故障停运时：a在正常情况下，不损失负荷；b在计划停运的条件下又发生故障停运时，允许部分停电，但应在规定时间内恢复供电；（3）中压配电网中一条架空线，或一条电缆，或配电室中一台配电变压器发生故障停运时：a在正常情况下，除故障段外不停电，并不得发生电压过低，以及供电设备不允许的过负荷；b在计划停运情况下，又发生故障停运时，允许部分停电，但应在规定时间内恢复供电。（4）低压配电网中，当一台变压器或低压线路发生故障时，允许部分停电，待故障修

50、复后恢复供电。,4.2.3 N-1安全准则可以通过调整电网和变电站的接线方式和控制设备正常运行时的最高负载率T达到。T的定义为：（4-1）式中 T变压器负载率（）；cos负载的功率因数,（1）50035kV变电站：最终规模应配置24台变压器，当一台变压器故障或检修停运时，其负荷可自动转移至正常运行的变压器，此时正常运行变压器的负荷不应超过其额定容量，短时允许的过载率不应超过1.3，过载时间不超过2小时，并应在规定时间内恢复停运变压器的正常运行。负荷侧可并列运行的变压器负载率可用下式计算：（4-2）式中：T 变压器负载率（）；N 变压器台数；P 单台变压器额定容量（kVA）；K 变压器过载率（可