工程硕士论文：井开区电力需求与配电网规划方案探究

摘 要

　　
　　配电网是以使用电能为主要任务的电力网，直面 电力用户，是保障经济社会发展的重要基础设施。配电网的合理规划一方面既可保障配网设备的安全运行，降低故障的发生率和停电造成的电量损失；另一方面也可有力支撑配电网的自动化建设，实现智能配电。

　　本文对吉安市井开区的配电网规划进行研究，分析目前井开区配电网情况，通过多种方法对电力负荷进行预测，研究配电网规划技术原则，制定科学合理的配电网规划。主要完成工作如下：
　　
　　针对井开区的供电概况进行了调查与分析，掌握了井开区220k V、110k V与10k V电网现状，找到当前配电网存在供电能力不足、电网结构可靠性低、线路廊道较紧张和各变电站接带负荷不均等方面的问题。
　　
　　根据井开区的数据统计，采用大用户综合预测法、平均增长率法和空间负荷预测法进行负荷预测，得出负荷预测方案；运用弹性系数法、最大负荷利用小时数法和平均增长率法进行电量预测，得出电量预测方案。为确定配电网规划提供依据。根据需求结果，结合井开区配电网规划目标和实际情况，完成了井开区220k V、110k V和10k V电网的规划方案。
　　
　　规划方案的成效分析表明：本规划方案与井开区经济社会发展规划相适应，提高了供电安全可靠性，对井开区当前和未来几年的发展具有重要的社会意义和经济效益。
　　
　　关键词：   配电网；电网规划；负荷预测；电量预测；技术原则。
　　

　　ABSTRACT

　　
　　Distribution network is a power network whose main task is to use electric energy and directly face to power users, and it is an important infrastructure for the economic and social development. On the one hand, reasonable distribution network can guarantee the safe operation of distribution network equipment, reduce the rate of fault and power loss caused by power failure. On the other hand, it can strongly support the automation distribution network and realize intelligent distribution.
　　
　　This paper studies the distribution network planning of jingkai district in Ji'an,analyzes the current situation of distribution network in jingkai district, forecastspower load through a variety of methods, studies the technical principles of distribution network planning, and formulates scientific and reasonable distribution network planning. And the main tasks are as follows:
　　
　　According to the power supply situation of jingkai district makes an investigation and analysis, masters the current status of 220k V grid, 110k V grid and 10k V grid, and it is found that the current distribution network has some problems such as inadequate power supply capacity, low reliability of power grid structure,more tense corridor of the line and uneven load of each substation.
　　
　　According to statistics of jingkai district, there are large customer comprehensive prediction method, average growth rate method and space load forecasting method to be used to carry out load forecasting, and obtain load forecasting scheme; there are elasticity coefficient method, maximum load utilization hours method and average growth rate method to be used for power prediction, and power prediction scheme are obtained. It provides the basis for determining distribution network planning.
　　
　　According to the results of the power supply demand analysis, combined with the planning of distribution network in jingkai district of the goal and actual situation,the planning schemes of 220k V grid, 110k V grid and 10k V grid in jingkai district has been completed.
　　
　　The investment estimation and effectiveness analysis of the plan shows that the scheme adapt to the economic and social development plan of jingkai district,and the power supply safety and reliability are improved. The distribution network planning has important social significance and economic benefits for jingkai district at the current and in the next few years.
　　
　　Key Words:     Distribution Network; Power network Planning; Load Forecasting;Power Prediction; Technical principle。
　　

　　第1章  绪论
 

　　
　　1.1、研究背景及意义。
　　
　　电能是种二次能源，因其有清洁、高效和优质等特性，成为了目前各国能源供应消费的主要形式。特殊商品的电能是不能大量被存储的，它的生产、运输以及消费等几个过程差不多同一时间完成。人民对电能的需求和要求在逐步提高，因此只有持续加大电网建设规模才能满足供需要求。为满足社会发展及国民经济增长的需要，电网发展必须走在前面，配电网作为以使用电能为主要任务的电力网，直接面对电力用户，它的规划、建设的精准性直接影响电网企业的经济效益、优质服务和供电的可靠性[1]。因此，为打造适应城市发展的配电网，提升供电的电能质量及可靠性，降低损耗，保障用户的电力需求，开展科学精准的配电网规划，其意义重大[2,3]：
　　
　　（1）对配电网进行科学合理的规划，可极大提高供电可靠性及运营效益，降低电能耗损，减少电网故障，增强配电网的安全性、稳定性，从而能够保障电网和城市发展的可持续性。
　　
　　（2）对配电网进行科学合理的规划，可提前优化电网改造建设项目，能有效提高供电企业的效益。通过往年负荷大数据可较为精准的预测电力负荷，形成最优化的配电网规划方案，使配电网建设、运行及维护费用达到最小化。
　　
　　（3）配电网规划是城市建设发展中的一项重点内容。在城市不断发展过程中，电力负荷一直在变化，为满足电力负荷的日益变化，需要对配电网进行科学合理的规划[4,5]。
　　
　　近年来，随着城市化进程的不断推进，作为国家级工业园区的江西省吉安市井冈山经济技术开发区（简称井开区）也得到了长足的发展，其开发建设力度逐步加大，各项社会经济指标增长迅速，用电量亦持续提升。为满足其“十三五”规划及未来的经济社会发展要求，建设与井开区经济社会发展规划相适应、供电可靠、网架坚强、布局合理、建设有序的“坚强电网”[6,7]显得尤为重要。因此，本文拟对井开区配电网规划进行研究，基于目前井开区配电网情况，通过诸多方法对井开区电力需求进行预测，根据规划期间井开区电力需求预测结果情况，结合现有电网的实际情况，制定出科学精准的井开区配电网规划方案，为井开区的经济发展提供强有力的电力保障，实现电网与经济的协同发展。
　　

　　1.2、配电网规划的研究现状

　　
　　配电网的规划既是电网建设和改造过程中的首要环节，也是电网建设和改造中最重要的、不可或缺的关键环节。据不完全的数据统计，配电网是电力系统中百分之八十以上故障的来源[8,9]。改革开放以前，国家对配电网重视程度不够，缺乏对电网中、长远规划，因而配电网的发展、建设水平起步晚于其他发达国家，对配电网规划的相关研究也落后[10,11]。为促进经济社会的发展，国家逐渐重视配电网在电力系统中的作用。特别是近些年，为提升配电网供电能力，我国出台了一系列配电设计、规划、建设的政策及标准和规范。其中，2016年《配电网规划设计技术导则》[12]的制定和实施，推动了配电网的发展，让配电网的规划有据可依，而且越发科学合理[13]。
　　
　　在国内，文献[14]中，暴海峰对我国配电网规划现状进行了详细地描述，提出规划模型及相关优化方法。文献[15]中，徐琴等介绍了国内配电网建设政策空间与发展的现状，并分析了当前配电网发展趋势和前景。文献[16]中，岑文辉等采取遗传算法对电网进行规划，由此得出两种规划方案是最优解和次优解。文献[17]中，陆建忠等提出了一种无功规划法，保证了配电网运行的安全性和稳定性。文献[18]中，宋蒙等提出把街区划分当成最小负荷块，通过其的合并及调整，实现最优化的负荷分区，减少电网设备容量。文献[19]中，张李盈等采用数学建模的形式对变电站和配电网进行了规划，结合自身特征并应用遗传算法，形成了一套综合性的新算法，取得的结果与规划较为相符。文献[20,21]中，牛东晓等和陈刚等对短期负荷预测进行了研究；文献[22]中，李钷等改进了电力负荷预测的方法。文献[23]中，崔艳妍提出的一种方法是电网规划综合性评价，采用评分方式对供电可靠性、安全性、经济性、协调性和适应性等五个一级指标和相应的二级指标等进行量化评估。我国对配电网规划还有些研究，如模糊综合评价[24]、项目优化决策[25]、经济性评估[26]等等。
　　
　　国外关于电网规划的研究较早，更成熟也更深入。文献[27]中，David Tse-ChiWang等采用新的平衡遗传算法（BGA）对多级配电网络扩展问题进行规划，从而获得最优解或次优解。文献[28]中，Carlos Mateo Domingo等给出了配电网规划的一种参考网络模型（RNM），可对可高中低压网络进行规划。文献[29]中，Y.X.Yu等对GIS研究后具体的应用于配电网的规划，可更加快速的在电网规划中寻求最优值。文献[30]中，K Nara等阐述了针对城市配电网馈线的规划方法，提出了以下三种方法：分别是Dijkstra法、双效梯度法、Ford-Fulkerson法，并通过实例论证了其的有效性。国外学者对智能配电网的研究也较多。文献[31,32]强调了智能电网的优势，详细介绍和论述了相关的技术，其主要内容[33]：高级输电运行（ATO）、高级配电运行（ADO）、高级资产管理（AAM）、高级量测体系（AMI）。文献[34]中，Al Kaabi S S等提出一种采用多构型多时段最优潮流的方式对主动配电网进行规划的方法，用分布式电源对电网运行效益的影响进行了分析。文献[35,36]中，Oliveira C等和Koutsoukis N等提出配电网规划决策支持系统(decision support system,DSS)，该系统有一个模块对配电企业历年的规划、检修和运行经验进行知识管理，从而确定未来配电网规划的可能方案。文献[37,38]指出法国和美国的一些项目基于分形理论提出分形网络，具有自仿生式智能电网新型架构，有去中心化特性。
　　
　　1.3、论文主要研究内容及章节安排
　　
　　第2章  井开区电网现状分析.
　　
　　2.1、井开区概况
　　2.1.1、总体概况.
　　2.1.2、经济社会发展概况
　　2.1.3、经济社会发展规划.
　　2.2、井开区电网现状
　　2.2.1、电力需求情况
　　2.2.2、并网电源情况.
　　2.2.3、220kV电网现状
　　2.2.4 、110kV电网现状
　　2.2.5、10kV电网现状
　　2.3、电网存在的问题
　　2.3.1、供电能力
　　2.3.2、电网结构
　　2.3.3、线路廊道
　　2.3.4、变电站接带负荷
　　
　　第3章  井开区电力需求预测.
　　
　　3.1、历史用电情况及大用户情况.
　　3.1.1、历史用电情况
　　3.1.2、现有大用户用电情况
　　3.1.3、新增大用户用电情况
　　3.2、负荷预测
　　3.2.1、大用户综合预测法
　　3.2.2、平均增长率法
　　3.2.3、空间负荷预测法.
　　3.2.4、负荷预测结果
　　3.3 、电量预测.
　　3.3.1、弹性系数法.
　　3.3.2、最大负荷利用小时数法.
　　3.3.3、平均增长率法
　　3.3.4、电量预测结果
　　
　　第4章  井开区配电网规划目标及技术原则.
　　
　　4.1、井开区配电网规划目标
　　4.2、 220KV和110KV电网规划技术原则.
　　4.3、10KV电网规划技术原则
　　
　　第5章  井开区配电网规划方案研究.
　　
　　5.1、 220KV电网规划
　　5.2、110KV电网规划.
　　5.3、 10KV电网规划.
　　5.4、规划成效分析.

　　第6章  结论

　　本文根据井开区经济社会发展的要求，通过调查和分析井开区现有企业情况及配电网状况，结合井开区配电网规划目标和实际情况，完成了井开区220k V、110k V和10k V电网的规划方案。本规划方案合理增强了区域内配电网供电能力，完善了配电网网架结构，优化了电力走廊布局。在提升井开区配电网安全可靠的供电能力，满足各种负荷增长的需求和推动经济社会可持续发展方面，具有十分重要的经济效益和社会意义。本文工作所得的主要结论如下：

　　（1）建设规模。

　　根据以上规划，井开区配电网在规划期内各电压等级建设规模情况如下：

　　220k V：220k V锦源变扩建2#、3#主变，规模为新增主变容量360MVA；110k V：扩建110k V火炬变及新建110k V深园变，规模为新增主变容量200MVA，新建110k V线路2*5km；10k V：新建10k V线路38条，120km，开闭所3座，中压开关52台。

　　（2）现状问题解决程度。

　　1）供电能力：110k V庐陵站重载通过110k V火炬站扩建及新建相应10k V线路，将庐陵站部分负荷转接到火炬站得到解决；10k V南塘I线、10k V火炬I线、10k V火炬II线重载等到井开区东区配网完善后，转切接在10k V南塘I线、10k V火炬I线、10k V火炬II线的东区负荷将得到解决；井开区西区10k V间隔不足问题，通过新建的3座10k V开闭所得到解决。

　　2）电网结构：井开区东区仅有220k V锦源站一个电源点的问题将通过新建110k V深园变得到解决。