孤网条件下的增量配网系统分析

钱 程 王 岗

（1.国网浙江苍南县供电有限责任公司，浙江温州325000；2.国网浙江杭州市富阳区供电有限公司，浙江杭州310000）

0 引言

受宏观市场影响，大中型企业的生产成本增加明显，特别是对于一些高耗能的项目，其电力成本为主要成本之一，因此如何减少企业用电成本成为一个比较重要的研究课题。如能将发电企业就近接入集中用户组成配电网进行交易和售电，减少输变电网损，提高利用小时数，大幅降低售电成本，对于企业用户来说则可以减少很大一部分用电成本。

本文充分发挥现代高科技优势，运用电力规划和计算软件作为辅助工具，对某工业区增量配网的孤网运行方式进行了各种优化计算，并对软件优化结果进行专家干预，实现了人机优势互补。

1 电力电量需求预测及平衡分析

1.1 电力需求及平衡

1.1.1 电力负荷预测根据

结合GB/T 50293—2014《城市电力规划规范》，对拟规划区域内的园区1、园区2进行电力负荷预测，再根据产业规划发展要求，结合专家数据，对拟规划区域内的供电企业进行负荷用量统计。园区1、园区2及某冶炼企业电力负荷预测量如表1所示。

表1 规划区电力负荷表

1.1.2 规划区内企业负荷增长情况

电力与国民经济发展息息相关，从规划区产业发展看，直供电用户某冶炼企业主要进行铁合金冶炼，园区1、园区2主要规划为高耗能企业，同时配套部分物流仓储用地，用电需求量相对较大。在中、长期规划中，园区1、园区2以及某冶炼企业将是主要负荷增长点。规划区企业负荷预测如表2所示。

表2 规划区企业负荷预测 单位：MW

1.1.3 规划区内负荷预测结果

根据某冶炼企业以及园区1、园区2新增负荷特性，规划区负荷预测如表3所示。预测区内2019年需电量为39亿kW·h，最高供电负荷为520 MW。

表3 规划区负荷预测

1.1.4 规划区内电源建设规划

规划区新建2×350MW自备电厂，远期还拟扩建1×350MW机组。规划区电源投产情况如表4所示。

表4 规划区内电源投产情况 单位：MW

1.1.5 规划区内电力平衡

根据负荷预测及电源安排，规划区电网电力平衡结果如表5所示。由电力平衡结果可以看出，规划区电网2019—2025年电力盈余为145～217 MW，正常情况下，中、长期规划基本可以满足规划区电力平衡。

表5 规划区电网电力平衡表 单位：MW

1.2 电量需求及平衡

1.2.1 电量预测

规划区企业规划用电项目电量表汇总如表6所示。

表6 规划区电量预测 单位：亿kW·h

1.2.2 电量平衡

电量平衡表如表7所示，规划区电网的发电量基本能够满足某冶炼企业和园区1、园区2的负荷需求。

表7 规划区电网电量平衡

2 网架规划及主要设备选择

根据电力体制改革对规划方案的影响由小到大，按2×350 MW机组直供某冶炼企业、园区1、园区2构成局域网系统思路，提出规划方案。

2×350 MW机组直供某冶炼企业，还对园区1、园区2用户供电，以单回1×240 mm2输电线路分别为园区1、园区2各供电70 MVA，园区1、园区2之间以联络线连接互为备用，具体规划方案：电源点取自新建2×350 MW机组；厂用电备用电源取自某110 kV变电站；新建35 kV园区1、园区2电站，35 kV侧采用单母线接线；园区1、园区2之间以联络线连接互为备用。规划区电网系统接线图如图1所示。

图1 规划区电网系统接线图

短路水平及主要设备选择：220 kV、35 kV电压等级短路电流分别按50 kA、40 kA考虑；220 kV主变压器选用三相双绕组油浸式有载调压变压器，容量：315 MVA，电压：230±8×1.25%/69 kV，连接组别：YNd11；园区1、园区2变电站：35 kV主变压器选用三相双绕组油浸式无励磁调压变压器，容量：31.5 MVA，电压：35±2×2.5%/10.5 kV，连接组别：YNd11；220 kV、35 kV开关设备：220 kV、35 kV断路器选用SF6瓷柱式单断口断路器；220 kV主变、出线断路器的额定电流容量暂按4 000 A考虑，220 kV母联断路器暂按4 000 A考虑；35 kV主变、出线断路器的额定电流容量暂按4 000 A考虑，35 kV母联断路器暂按4 000 A考虑；220 kV、35 kV母线隔离开关选用单柱垂直端口隔离开关，出线隔离开关选用双柱水平断口隔离开关；220 kV、35 kV电流互感器选用油浸式电流互感器，220 kV、35 kV电压互感器选用电容式电压互感器。

3 孤网条件下的增量配网系统分析

3.1 潮流计算

潮流计算的目的就是校验各种运行方式下电网的适应性，在电网正常运行情况下，电网中各条线路的潮流情况如图2所示。

图2 正常运行情况下电网线路潮流图

在一台发电机故障时，220 kV升压站母联断路器闭合；一条220 kV线路故障时，220 kV升压站母联断路器、某冶炼企业母联开关闭合；一台发电机故障、一条220 kV线路故障时，220 kV升压站母联断路器、某冶炼企业母联开关闭合；一条园区线路故障、一条220 kV线路故障时，220 kV升压站母联断路器、某冶炼企业母联开关、园区联络线断路器闭合；一台发电机故障、一条园区线路故障、一条220 kV线路故障时，220 kV升压站母联断路器、园区联络线断路器、某冶炼企业母联开关闭合；一台发电机故障、一条园区线路故障时，220 kV升压站母联断路器、园区联络线断路器闭合等非正常工况下，通过甩负荷操作，可以满足系统潮流正常。

从潮流分析中可以得出，在孤网情况下，处于非正常工况，需要配置相应的安全稳定性装置，按负荷类型进行优先策略控制，切除部分负荷，潮流分布才符合电网系统要求。

3.2 暂态稳定计算

在接网运行情况下，进行暂态稳定计算，计算方式为1.5 s故障，1.7 s相关断路器动作。暂态稳定计算结果表明，规划区电网在故障情况下能够保持稳定运行。稳定计算结果如图3所示。

图3 一台发电机故障时220 kV升压站、某冶炼企业母线电压波动曲线图

在一台发电机故障；一条220 kV线路故障；一台发电机故障、一条220 kV线路故障；一条园区线路故障、一条220 kV线路故障；一台发电机故障、一条园区线路故障、一条220 kV线路故障；一台发电机故障、一条园区线路故障等非正常工况下，通过甩负荷操作，可以满足系统稳定。

从暂态稳定计算可以得出，在孤网情况下，处于非正常工况，需要配置相应的安全稳定性装置，按负荷类型进行优先策略控制，切除部分负荷，系统才能满足稳定要求。

3.3 短路计算

为校验电网的短路电流水平，对正常接线方式进行了短路计算。系统短路容量根据110 kV变电站的短路电流为40 kA计算得出，现有降压变短路阻抗采用典型参数，新建某冶炼企业降压变的短路阻抗采用高-中短路阻抗为14%。计算结果如图4所示。

图4 220 kV、35 kV母线三相短路电流计算结果图

从计算结果来看，电网的短路电流水平符合电网系统要求。

4 结语

增量配网系统稳定性分析，为项目估算、财务分析及经济分析提供了技术支持，进一步为项目的机会研究、可行性与可能性论证提供了科学依据。孤网条件下的增量配网系统符合电网N-1准则，电网安全、可靠、经济，工程建成后形成高可靠性电网，工程在技术上可行。该类似系统是开展电力体制改革的有益尝试，能促进当地的经济发展，创造更多工作岗位，符合国家电力体制改革的精神。孤网条件下的增量配网系统方案为电力体制改革实质性地迈出了第一步，对其他类似工程也具有示范意义。