未来城市电网建设与研究

摘要：电力工业作为国民经济发展的基础部门、工业化和城镇化进程中的先行产业，在国民经济结构调整与经济体制改革中未来城市电网建设发挥了重要的作用。

关键词：电网建设 未来城市发展

中图分类号：F407 文献标识码： A

一、城市电网建设依然存在如下几方面问题：

（1）电力投入资金受限，电力负荷增长迅速，城网建设改造存在滞后现象；

（2）电网工程建设主要靠人员经验安排实施，缺乏智能科学的指导方法；

（3）电力设备存在陈旧老化问题，变压器绝缘水平、线路电缆化率较低，

（4）电网架构不合理，存在环网率低、分段数少、供电半径过长等问题；

（5）电能质量偏低，线路损耗较高，电压合格率较低；

（6）电网自动化水平较低，供电可靠性有待进一步提高。

（7）地区整体容载比偏低，变电站或线路负载率分布不均，超出规定范围。 电力市场化是我国电网建设发展面临的一个新形势。市场化是电力工业发展的必然，发展电力市场可以充分发挥市场经济中供求关系对行业发展的调节作用，引入竞争、打破垄断，建立统一开放、规范有序的体系，有助于电力行业的健康发展。

“智能电网”是我国电网建设发展面临的第二个新形势。“智能电网”被称为“电力工业的又一次革命”，代表了未来电网研究和发展的方向，是应对全球、全人类能源、环境、气候、经济、可持续发展的综合解决方案。从技术发展，“智能电网”指的是现代化的电力供应系统，是将先进的传感技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的现代化电网。“智能电网”包括的特点概括起来有：坚强自愈、可靠安全、协调互动、高效优质、兼容集成和规范标准。从2009 年我国电力行业正式开展“坚强智能电网”发展战略以来，到目前在智能电网理论基础、技术体系、智能设备以及各种试点工程研究和实践中都取得了重大成果。

二、目前我国城市建设规划和电网规划的概况

1、现有的电力建设规划还不能满足电网规划在城市建设中的需要

在我国现阶段的城市建设的常规做法中，城市规划和城市建设的规划部门在电网的规划工作中，经常是一起发布的，在这些既定的规划任务中，往往还包含了城市的发展形态，用地规模以及构架等等诸多因素，同时也涉及到这些因素间的合理安排与规划。与城市的发展建设的规划相比较，城市电网的规划对其专业性与科学性要求更高，更强。结合以往的实践经验来看，电力建设的专项规划还不能完全涉及电网规划中的全部工作内容。在此，往往会造成规划前期的预测和规划后期的完成程度之间的误差，这些因素也会阻碍城市建设中电网的规划的效率，增加以后改造电网规划的难度。

2、城市电网规划用地减少与城市用电量增加之间的矛盾

在我国城市经济高速发展的同时，城市建设中用电量的需求也在不断地增加。从目前我国改变经济发展方式，由粗放型向集约型转变，以及进行产业结构发展方向的调整的情况来看，城市建设中所需的用电程度是绝不会亚于城市经济发展的程度。然而，在我国政府对国家土地资源进行调整的同时，城市电网的规划用地也正在逐步减少。也许城市发展的现阶段还不需要那么多电网规划用地，那么等到城市发展到一定程度的时候，再进行电网规划就会相当的有难度，所以，目前就应该做好城市电网规划的用地设计工作。

3、城市建设中电网规划和城市环境间的关系

从城市发展的层面来分析，如果城市建设的规划没有与城市电网的规划作出有效的结合，那么这是会严重威胁到城市的环境建设的。电网规划的不合理，会对居民的生活带来相当大的不便。比如，电缆、电线分布不合理，居民们都会潜在地受到高压电的危险；而电网在运行过程中所产生的强力电磁辐射，其危害也不会很小。所以，城市的电网规划是与城市发展规划有着非常密切的联系，必须高度重视它对城市环境造成的影响。

三、未来城市电网建设规划

在经济高速增长、电力需求日益加大、电网薄弱环节大量存在的背景下，加上面临着电力市场化和智能电网发展的新形势，解决电网该如何建设发展的问题，就需要一个具有指导引向作用的电网远景发展规划。用城市电网远景规划来指导城市电网建设，能在满足电网工程技术安全可靠要求的基础上，更为科学合理地决策电网投资，保障最有效地使用资金。城网规划的意义主要体现在以下几个方面：

（1）城网优化规划是安排电网合理投资，提高经济效益的最有效途径；

（2）城网优化规划能够科学指导电网建设，减少人为影响；

（3）城网优化规划能够指出电网的薄弱环节，降低损耗，提高电能质量和供电可靠性；

（4）城网优化规划是电力系统自动化实施的基础；

（5）城网优化规划为城市智能电网建设提供必要参考，滚动指导智能电网建设和全面发展；

（6）城网优化规划是电力体制改革的必然需要，结合合理的电源规划，为未来各种新能源类型的分布式电源和微网系统顺利接入打下牢固基础。近期规划着重解决城网当前存在的主要问题，提出满足技术要求的逐年改造和新建项目；中期规划要与近期规划相衔接，着重将现有城网结构有步骤过渡到目标网络；远期规划主要考虑城网的长远发展目标，进行整体负荷水平的预测研究，并确定变电站（电源）布局和供电范围以及目标网络结构，使之满足远期预测负荷要求。城网规划一般包括如下： 1）城网现状分析。分析城市的社会经济发展情况，历史电量和负荷分布现状，高、中、低压的供电网络结构。通过对供电能力、供电可靠性、正常运行电压水平和电能损耗、供电设备使用寿命等具体数据分析，找出电网现状的薄弱环节并提出改进措施，添加到以下相应的规划内容里；

2）负荷预测。进行总量、分区和空间负荷预测，可采用多种方法提出几个预测方案，比较后选其一作为后续规划基础；

3）变电站规划。进行变电站（已有和新建）的地理站址、容量选择和供电范围划分，并根据负荷发展情况确定变电站的建设步骤和建设时序；

4） 网架结构设计规划。确定城网各供电线路的电压等级、接线模式、路径走向、线路类型和长度以及建设投运时间等；

5）专项规划。主要包括配网无功规划和配网自动化规划，前者目的是进行无功设备的优化配置以满足不同负荷水平要求，后者目的是通过采用先进通信技术和设备以提高供电可靠性。

6）投资估算与经济评价。根据建设规模估算相应项目的投资水平，汇总各规划水平年需要的投资；编制项目财务现金流量表，进行规划项目的财务评价，分析规划项目的经济可行性。

7）建立项目综合评价指标，对项目进行综合效益评估并进行决策优化，确定出具体实施的项目计划。

总结：

电力市场环境下，负荷和电价呈非线性关系，受到诸如电力需求（受用户类型、天气等推动）、电力生产资源的有效性（如分布式能源随机性、断电情况等）等多种因素影响。建立能有效描述市场环境下负荷和电价相关性的数学模型值得进一步研究，这也是负荷预测和电价估计的基础。计及市场需求的电力负荷预测是未来电网规划系统改进的关键环节；考虑市场风险的电力估价是未来电网规划系统改进的必要趋势。城市电网规划需要将新形势下出现的各种因素引入到实际规划工作中；考虑实际电网工程项目建设安排分阶段进行的实际情况，而目前大部分规划方法还停留在单阶段静态模型上，需要建立电网规划的动态多阶段数学模型，并以此为基础进行优化规划。对城市电网建设做以彻底的科学研究和分析，在设计的层面和操作的细节做好现代化城市电网的相关工作。进行城市电网建设可以有效提高电能质量，确保城市电网供电的可靠性，是提高整个电力系统管理和设计水平的关键性工作。电力工作者应该提高现代城市电网建设工作的重视，结合已经取得的城市电网建设经验，对影响城市电网建设的问题进行分析和研究，在此基础上找到城市电网建设的措施。在实际的操作层面应该做好市场经济意识建立，用好现有电力政策，加强城市电网工程立项和城市电网工程质量的控制工作，有效提高现代化城市电网的建设工作。