城市电网规划是供电企业可持续发展的基础

许宜峰

[摘要]“城市发展，电力先行”，随着城市工业化的推进，对城市电网的安全性、可靠性提出了更高的要求。该文以某市为模拟城市电网，分析当前电网存在的不足，提出城市电网规划目标，分析规划成效，建议在电网规划时应该加强与政府部门的沟通与合作，以便缩短进度和减少浪费；指出在市场经济条件下，经济效益要寓于电网规划之中，充分显现电网规划的作用与意义。

[关键词]电网规划 供电可靠性 经济效益

1.电网现状分析

1.1地理条件

某市位于福建省沿海中部，与台湾省隔海相望。陆域面积约4100km²，海域面积约1.1万km²，海岸线总长约535km。

该市地处北回归线北侧边缘，东濒海洋，属典型的亚热带海洋性季风气候。平均年太阳辐射量达110.41千卡/平方厘米，年日照时数平均为1995.9小时，年均日照率为45%。气温南东南沿海向西北内陆山区逐渐降低，各地年平均气温在16℃～21℃之间。无霜期年平均达316天～350天之间。该市位属台风多发区域，每年7～10月份经常遭遇台风。年平均温度19.9℃，年平均降雨量1080.9毫米，且65%的雨量集中在5～9月，气候条件良好。

菜市按照地理及行政划分，电业局分设三个供电分局管理配网。

1.2电源现状（见表1）

2010年某市辖供电区110kV的电源装机容龄为216MW，发电量为28267万kWh，35kV的电源装机容量为27.13MW，发电量为8358万kWh，10kV的电源装机容量为11.605MW，发电量为3359万kWh。

1.3电网现状

截至2010年底，该市电网共有110kV变电站22座，总变电容量1631MVA，110kV线路54条，总长度619.4km。该市110kV电网电源主要来自7座220kV变电站的110kV母线和接人110kV电网的电源。各片区供电模式和网络结构大体一致，即110kV变电站大部分均按终端变运行，主要采用链式接线、放射式和“T”型接线，基本上为双电源供电。除个别新投变电站因负荷较低采用单线单变过渡外，一般不采用单线单变供电。另外早期投产的变电站，接线方式为单母分段或单母线。110kV变电站主接线主要采用内桥、二线三变扩大外桥及线变组接线方式，个别变电站为单母分段方式。

该市电网共有35kV变电站13座，总变电容量155.3MVA，35kV线路30条，总长度369.6km。其电源主要来自110kV变电站的35kV母线和接入35kV电网的电源。35kV变电站主要集中在该市周边区县，该市的属岛目前没有高压配电网。35kV变电站基本采用放射式接线，35kV变电站主接线主要采用单母线分段接线。

该市电业局一共有288回10kV线路，架空线路209回，其中单辐射线路占比6.7%，单联络线路55.98%，多联络线路37.32%；城区供电区平均分段数为10.43段/条，网络结构以多联络为主，没有单辐射的线路，未来城区供电区的目标网架为两联络多分段，个别地方为单联络多分段；该市东北片供电区平均分段数为7.36段/条，网络结构以单联络为主，存在3.45%的单辐射线路，因供电范围比较大，而且存在很多山区，所以未来的目标网架为市区、城镇中心两联络多分段，山区为单联络多分段；东南区平均分段数为3.41段/条，网络结构以单联络为主，存在16.9%的单辐射线路，因供电范围比较大，且多为农村区，所以未来的目标网架为市区、城镇中心两联络多分段，农村为单联络多分段。

2.电网存在的问题

长期以来，由于电网建设资金缺乏，城市电网还很不完善，普遍存在并急需解决的问题主要有：

2.1电源容量配置不足，主变压器常处于满载或超载，“低电压”情况严重

此现象一般出现在市区内，因人口密集，且行政、经济、商业及交通集中，特别是引峰度夏时情况比较严重。针对配变供电半径，应考虑增设配变，以扩大配变供电半径能力，提高供电能力；新开发的区域，现在一般都设有开关站，应利用资源，以减少新增占地和影响市容及交通冲突，可在站内附设配电变压器。

2.2变电站布点少、线路输送能力有限，致使供电线路半径大、线损大，可靠性差

制定电网规划时，应充分考虑市中心区、市区等不同区域负荷特点和供电可靠性要求，合理选择适合本地区特点的规范化网架结构，以提高电网的负荷转移能力和对上级电网故障时的支撑能力，达到结构规范、运行灵活、适应性强的电网框架。特别是该市的属岛，岛上面积大、电源点少、线路出线少，用户负荷又主要分布在海边海产品生产用电上，故造成供电距离较长、线路电压低，可靠性低、线损高（电价高），且无法满足新增负荷的接入需求。

2.3绿色能源项目（如风电等）有待发展和提高

应加大力度发展风电，这是解决能源供应不足的有效途径，有利于调整能源结构。该市海域面积约1.2万km²，海岸线总长约540km，风能资源丰富，大有风能开发利用的前景。但风电场地形、交通、地质条件复杂，适合建设中、小型风电场，并应注意台风和盐雾腐蚀的影响。

2.4中、低压配电网设施陈旧，线路项目因走廊受限难以及时投入运行

近几年因合并及联网要求，接入了原有的不规范的老旧电网设备暂未改造完成，造成供电能力可靠性下降，随着电力改造的进一步实施，逐渐提高电能；而新建线路设施因走廊越来越少，受限难以及时投入运行的情况也时有发生，建议在项目规划时就要考虑预留走廊（即多回路建设）。

2.5智能化发展基础薄弱

安全、可靠、价格合理的电力供应是国家繁荣、安全的重要保证。目前电力系统中的很多设备与数字信息技术相脱节，无法应用最新的信息、通信及自动控制等技术。电力基础设施应着手加大电网智能化投资，以满足日益增长的负荷需要，利用信息技术对电网进行改造，建设一个高效能、低投资、安全可靠运行的电力系统。通过对现有的电力基础设施中安装远程通讯设备、传感器和计算机装置来改进电网，以减少电费开支，减轻电网负荷；把主要电气设备与因特网联网，监控实时电价，在其他电器上安装专门芯片，追踪电网稳定性；更新部分陈旧的电力设施，改善电力实时追查系统，以优化电能的利用；实现与用户的互动，将用户的需求及时反映到电网的运行控制中。电网智能化目的就在于不断降低成本和提高效率的同时，提高整个电网的安全性、可靠性及可用性。

3.电力需求预测

根据历史数据和相关负荷增长资料，进行用电量预测，基本预测如表2所示。

根据该市“十二五”国民经济及社会发展规划，将充分发挥港口和地处东南沿海与中西部联接点的区位优势，向西拓展内陆腹地，使其成为重要的港口城市。随着城市发展的逐步深入，该市南部发展空间巨大，特别是东南片区作为该市的新工业区，以“炼化一体化”工程和港口为依托，以石化工业区为积聚点，加速产业发展的载体建设，随着临港工业和产业园的逐步开发，以及耗能项目的投产，将带动东南片区用电需求的快速增长，未来东南片区将成为负荷新的增长点。

4.电网规划

4.1110kV及以上电网规划

2012年～2016年，该市电网规划新建110kV变电站13座（主变14台），扩建110kV变电站11座（主变11台），增容变电站1座（主变1台），新增110kV变电容量1271.5MVA，新建110kV线路约208.5km，新建电厂送出线路约31km。

到2016年术，该市110kV电网形成以13座220kV变电站、13座110kV风电场（容量663.6MW）及5座110kV水电站（容量76.4MW）为主要电源，电网接线模式采用单侧电源双回供电、双侧电源单回链式为主，局部双侧电源双T，110kV公用变电容量2942.5MVA，变电容载比1.96。

4.235kV电网规划

随着末来某市110kV电网的建设，将逐渐替代现有的35kV电网，个别偏远地区，目前由于负荷较小，所以仍保留35kV变电站。

4.3低压配电网规划

结合某市辖供电区实际情况以及影响可靠性的主要因素。以加强乡镇电网、海岛片区电网与主网联络为配电网建设改造的重点与目标：

一是三个供电区城区部分远景目标接线模式为单联络多分段以及部分的双联络多分段，镇区部分远景目标接线模式为单联络多分段，农村部分远景目标接线模式为部分主干线路单联络，允许存在个别分支线为单辐射线路。

二是在建设好配电网的基础上，逐步从城区、镇区开始实现配网自动化，在未来达到智能化配电网的目标。

三三是目前两个主要的海岛，应建设110kV变电站，解决与主网的联络问题；另有3个小面积海岛为单辐射10kV供电，由于人口少，可在10kV侧进行双电源供电或分布式电源建设（如建设风电等）。

5.规划成效分析

5.1加强乡镇和海岛电网供电能力

目前某市所有的乡镇及镇一级的海岛有至少双回10kV线路供电。随着计划建投的110KV变，海岛供电及缩短往山区10kV供电线路的长度问题得以解决，而对于人口少、面积小的海岛，还是以10kV线路供电为主，可以通过改造，解决其三个供电区的问题，并以分布式电源相结合方式，提高供电可靠性。

某市现在还存在6个无35kV及110kV变电站的乡镇，均已有双回10kV线路供电，而建投的110kV变，也将解决缺少电源点的问题；而位于山区，且负荷较低，已有双回10kV线路供电的，在“十二五”期间暂可不考虑新建变电站。

5.2提高“单线单变”供电可靠性

目前存在的6个乡镇没有变电站及4个变电站为单台主变的，应在2012年予以扩建，随着新变的投运，由配套的10kV线路进行联络，提高供电可靠性。

5.3提高线路联络率、N-1通过率以及站间互供比例的成效

某市电缆网络单辐射的比例为6.7%，架空网络的单辐射比例为6.56%，一共有199回线路通过N-1校验，占比75.95%；目前联络以站内联络占全部联络数的60.55%，站间联络占全部联络数的39.45%。

5.4缩短线路供电半径、消除重载线路和配变

对现有存在的氏度超过15km及重载线路将在“十二五”规划期内全部解决，存在的重载及低电压、高损台区将在2011年和2012年分别解决；针对配变供电半径，将按增设配变来考虑，以达到减少浪费和扩大配变供电半径能力的目的。

5.5满足地区重点发展区域用电需求

东南片区的木材加工区和鞍钢冷轧钢板（该市）等项目纷纷落地，以及“十二五”期间电力需求预测表（表2）显示，东南片区未来仍将是电网规划重点区域。

5.6提高配网抗灾能力方面的成效

某市位于沿海，配网受夏季的台风及雷暴天气影响，台风对该市配网造成倒杆断线比较少，由于树线矛盾跳闸比较多，未来应对经过树林和居民区的线路进行绝缘化改造：对于雷暴天气的影响，应加强架空线路的防雷措施装设，提高线路的防雷水平。

6.结论与建议

6.1结论

到“十二五”末，该市配电网容载比从2010年的1.84上升到2015年的2.36，主变平均负载率从2010年的57.3%下降到2015年的44.69%，主变N-1率从2010年的58.33%增长至2015年的65.38%，线路N-1率从2010年66.67%增长至2015年的71.88%。

6.2建议

一是电网规划应继续保持并加强与政府部门的常态化良性互动，密切跟踪城市建设发展动态，适当提前安排配套项目，加快绿色能源（如风电等）项目建设步伐，抓紧开展输变电项目前期工作，提前控制站址及走廊。

二是由于电力建设与城市市政投资体制不同，造成电力建设与市政道路建设不同步。存在报批手续复杂、沿线施工困难，进展缓慢等问题。建议从省级及以上层面能够就城市电力建设问题进行高层协商，形成确定的投资机制，提高效率，避免资金浪费。

三是在市场经济条件下，供电企业在进行电网规划设计时，在完成好社会责任与效益的前提下，应从规划的各个时期、层面做好经济分析工作，使经济效益的观点寓于电网规划之中。只有这样，供电企业的效益才能有机地增长，才能保证供电企业的可持续发展，规划的作用与意义才能充分显现出来。