汕头电网规划研究方法

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电网规划
，设立“汕头电网规划研究”课题，开展《汕头电网规划》的编制工作，其中将近期规划的成果，整理出版为《汕头电网“十五”规划》。本项工作既是一项具体的规划任务，也是一项研究课题，同时结合研究生的论文工作，成为企业与高校联合开展科学研究，解决工程实际问题的一次有意义的尝试。双方联合组成的课题小组，经过半年的努力，吸取了以往几次规划的经验，利用企业与高校间的优势互补，在理论指导下结合实践经验完成规划工作，取得了较好效果。　　
课题研究的重点内容是负荷预测、汕头电网的目标网架及过渡措施、供电可靠性及电能质量、投资效益评估等，在负荷预测、网架优化和运行模拟上采用了比较先进的技术和方法。在研究过程中，认真贯彻《电力发展规划编制原则》、《城市电力网规划设计导则》等要求，强调电力市场研究和负荷预测工作，坚持优化配置电力资源的原则，实行可持续发展战略，为开拓电力市场服务。
1基本方法
　　编制规划的基本方法按《城市电力网规划设计导则》分3个步骤进行：首先建立远期电网的初步布局，作为编制分期规划的发展目标。然后根据负荷预测和现有电网结构，经过分析计算，编制近期和中期规划。最后以近、中期规划的最后阶段的规模和远期负荷预测水平，经过分析计算，编制远期规划。规划中重视经济评估，经济分析考虑了电能传输到用电客户整体系统的经济性。
1.1负荷预测
负荷预测是城市电网(以下简称“城网”)规划的基础，对规划的质量起关键作用。负荷预测有多种方法，新的预测方法仍在不断的研究中。为提高负荷预测的准确性，实际工作中，可将各种预测方法编成软件，建立预测方法库。在负荷预测时，将负荷的历史实际数据，通过调用预测方法库的手段，用多种方法进行预测。课题组采用了系统动力学建模、模糊聚类识别预测和线性回归分析的方法，对汕头电网的中长期负荷预测，得多种预测结果。然后，根据宏观经济形势及经验取各种方法的权数，将多种预测结果加权取平均值，即所谓“组合预测”，可得到较准确的负荷预测成果。
　　用上述方法得到的负荷预测结果，只能反映城网负荷的总体水平。为保证城网的投资效益，应研究在城市的具体位置、具体年份的负荷，才能使变电站和线路的建设满足负荷增长的需要，又不超前或滞后。课题组采用了系统动力学对各个分区进行预测及基于运输模型的地理分布负荷预测；根据城市规划，运用时空地理分布模型，将总负荷分解为分区负荷，进行时空分解，落实到城市的具体位置上，为电源规划和网架优化奠定基础。
　　负荷的时空地理分布模型的依据是：在城市区域内土地的开发利用或旧城区改造，必须按城市规划进行，即城市规划确定了用地建设的用途，如住宅、商业、办公楼、工业及市政用途等，因而确定了负荷的地理分布；而规划项目的建设进度则受宏观经济形势等诸多因素的影响，对于确定用途的用地，负荷随时间变化。负荷的时空地理分布预测主要针对在具体区域内各类客户的数量，并研究各类客户使用电能的数量及负荷曲线的形状和增长特性等。
1.2变电站选址与优化
　　根据考虑地理分布的负荷预测成果，进行变电站选址与优化。选址应考虑现场的约束条件，并通过经济评估进行优化。应指出的是，城网220kV变电站的位置对110kV网络及10kV配电网的投资有很大影响，110kV变电站位置对10kV配电网投资的影响更大。通常在城网中，配电系统占据了大量费用。变电站的位置和容量对配电系统是约束因素，变电站的定位将关系到馈线系统投资经济性的改变。因此，规划的经济评估，应综合考虑220kV变电站、110kV变电站与10kV配电网投资，才能找出最优方案。
1.3线路规划及网架优化
　　根据电源和变电站的布点，线路可以按输送容量和可靠性等要求进行规划，并受到路径和环境等影响和制约。在保证安全性的前提下，通常有较多的线路建设方案。如果以经济优化为目标，则线路规划的数学空间是一个非线性、混合整数和多目标的规划优化空间，受到诸多条件约束，例如某一线路采用电缆或架空线路对投资的影响、同一走廊的不同线路回数方案对投资的影响以及线路建设的时间安排的影响等等。对于这样一个规划优化问题，传统的线性规划、混合整数规划等已经不适用，目前有学者已经成功运用遗传算法、模拟退火等多参数并行算法进行线路规划，并取得了良好效果^［1］。　　
在网架优化方面，汕头电网规划采用了遗传算法进行优化，在模拟运行中采用交流潮流计算，对系统运行的多种状态进行了模拟，以验证网架的可行性。网架优化的目标是确定最优网络接线方式、投资水平以及投资的时间安排，满足负荷发展的需要和安全可靠性要求，以低于社会边际电价的成本向客户提供优质的电能^［2］。
2经济综合分析
　　对于城网的投资，原则上，投资的综合费用应能从项目投产后一段时间内增长的售电利润中回收，并得到合理的投资收益，该投资才是合理的。如果投资综合费用只能靠提高电价来补偿，由于电价由政府管制，电力企业无权提价，显然该项投资不可行。规划中各个项目，需要考虑的主要是技术性能和总体费用。为了对规划设计问题进行量化的评估，应注意确定技术上可行的解决方案，估算每条线路或每个设备的单项元件费用，并保证不同类型的费用有实际意义上的可比性。
2.1投资与收益
　　供电企业从向用电客户的供电中获得利润，电价越低，用电需求越大，这决定了降低供电成本是获得效益的基础。规划设计应以技术和经济两者为基础作出各种决策。确定某一个项目在经济上可行与否的基本准则是：项目在目标寿命年限内的投资是否小于项目的收益。更进一步地，可以定义为：投资效益比＝投资／效益。显然，投资效益比小于1意味着该项目在寿命年限内可以收回投资并产生效益，投资效益比的值越小，从经济的角度就越有理由对该项目进行投资。其中：
　　a）投资指项目在寿命周期内的总费用。必须考虑所有的费用因素，包括项目基建的投资额、项目投入运行后的线路及变压器损耗费用、运行维护费用、管理费用。即
　　投资＝基础建设总投资费用＋投运后的网损费用＋运行维护费用＋管理费用。
　　b）收益来自项目投运后增长的售电利润，这就决定了收益的准确评估受中长期负荷、电量预测和政府管制的电价政策的影响。
2.2计算的基本要求
　　a）资金的时间价值。进行投资与收益各项费用的计算时应考虑资金的时间价值，要将各期的投资和营运成本费用与各期的收益统一折算到同一时间，例如采用折现值。
　　b）项目的年限与残值。电力设备的使用寿命是有限的，由于设备的老化、技术的更新换代或是规程的变化，设备在达到其寿命期限后将被淘汰报废或进行更新改造。为便于分析计算，城网投资和运行收益的评估年限一般可取15～20a，达到评估年限的项目，作为寿命周期届满，确定为残值。虽然项目可能还将继续营运，计算时评估出残值归入收益。
　　c）灵敏度分析。考虑到在项目规划时，采用了许多预测数据，为了保证在项目的经济寿命期内以及可能变化的条件下预测数据的正确性，通过某些灵敏度分析能够适当地考虑一些未知的因素。这样，可以通过某项指标与决策控制变量间的关系，确定该变量对系统的影响，从而进一步提出改善的措施。
2.3投资大于收益的项目
　　在对规划进行经济评估时，投资效益比小于1的规划项目一般可以列入投资计划，投资效益比大于1的项目，原则上不宜安排投资。但是，我国城网多年来投资“欠帐”太多，城网结构薄弱，许多项目很难从项目投产后增长的售电利润中回收。由于供电企业是由兼有政府职能又是企业性质的供电局“政企分开”转变而来，对于具有较好社会效益的项目和解决历史“欠帐”问题，还应认真研究解决。例如属于所谓“扶贫”项目，解决“无电村”等问题，这些项目供电距离长，负荷密度低，对其投资建设给企业所带来的经济效益并不理想，但对该区域的经济发展有作用，具有较好的社会效益。供电企业应争取政府的投资或优惠政策，如低息贷款、减免税等，尽可能使项目既能上马，又不因此对企业产生负效益。由于供电企业具有公共事业性质，又是专营的垄断行业，有时还不得不投资一些效益不好的项目，以满足负荷发展或提高可靠性的需要。
3结束语
　　本课题研究力求从汕头电力市场及汕头电网的实际出发，采用科学的理论和方法，理论联系实际，使规划的汕头电网适应经济建设和人民生活用电的需求。在工作中注重电力市场研究和经济分析，加强对投资方案的评估，更好地发挥投资效益。本研究作为企业与高校联合开展科学研究、优势互补解决工程实际问题的尝试，取得了很好的结果。


参考文献



［1］孙洪波．电力网络规划［M］．重庆：重庆大学出版社，1996．
［2］王锡凡．电力系统规划基础［M］．北京：水利电力出版社，1994.