CN102611100A - 一种适用于偏远地区供电的电网规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于偏远地区供电的电网规划方法。该方法为：确定偏远地区电网规划影响因素集合；确定偏远地区供电的35kV配电化建设模式，形成偏远地区供电模式并进行分类；对偏远地区供电模式的适用条件和适用范围进行分析；对偏远地区供电模式进行电网工程设计。本发明的电网规划方法在常规电网建设模式的基础上，创新偏远地区供电模式，以35kV配电化建设为主，结合单三相混合配电技术和分布式发电技术，充分发挥利用35kV配电化、单三相混合配电和分布式发电等技术优势，针对偏远地区电网规划影响因素集合，因地制宜，解决偏远地区电网建设中的选址难、造价高、施工周期长等困难，为偏远地区的电网规划和建设提供技术支撑和依据。

Description

一种适用于偏远地区供电的电网规划方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种适用于偏远地区供电的电网规划方法。

背景技术

在我国，偏远地区地理位置偏远、地域宽广、交通不便、部分地区自然环境恶劣，经济社会发展水平相对落后。长期以来，其区域电网建设相对滞后，电源布点少，输配电距离偏长，在当前经济快速稳定增长的形势下，偏远地区电网从变电容量、供电质量、管理水平等方面均不能较好地满足需求。另外，部分偏远地区至今依然处于无电状态，存在供电困难的问题。

在解决偏远地区供电问题时，目前通常采用的方法有两种，方法一是按照常规电网规划方法，通过中长期规划进行标准化设计的35kV变电站、线路和10kV配电台区建设；方法二是在清洁能源丰富的偏远地区建立分布式发电系统；但是两种方法都存在着难以克服的问题。方法一面临着选址难、造价高、施工周期长等困难，同时又由于偏远地区负荷增长缓慢，负荷小而分散、部分配置容量闲置等原因，使得电网建设投资回收期长，输配电设备利用率低，造成电网资源浪费；方法二存在着适用区域有限，投资大，自身技术不完全成熟等一些问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够经济有效解决偏远地区供电质量和供电困难问题的电网规划方法。本发明提供的适用于偏远地区供电的电网规划方法是在常规电网建设模式的基础上，但与常规电网规划方法有所区别，创新偏远地区供电模式，以35kV配电化建设为主思路，同时结合单三相混合配电技术和分布式发电技术，充分发挥利用35kV配电化、单三相混合配电和分布式发电等技术的优势，针对偏远地区经济社会发展水平、人口数量、用电需求、负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯、地理环境等因素，因地制宜，切实解决偏远地区电网建设中存在的选址难、造价高、施工周期长等困难，为偏远地区的电网规划和建设提供技术支撑和依据。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种适用于偏远地区供电的电网规划方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)确定偏远地区电网规划影响因素集合；

(2)确定适用于所述偏远地区供电的35kV配电化建设模式；

(3)以步骤(2)所述的35kV配电化建设模式形成偏远地区供电模式，并对所述偏远地区供电模式进行分类；

(4)分析各类偏远地区供电模式的适用条件和适用范围；

(5)针对偏远地区具体供电区域，采用所述偏远地区供电模式进行电网工程设计。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述步骤(1)包括：在常规电网规划影响因素的基础上，分析所述偏远地区的供电特征，确定偏远地区电网规划影响因素集合；所述影响因素集合包括偏远地区的经济社会发展水平、人口数量、用电需求、负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯和地理环境。

本发明提供的第二优选的技术方案是：所述步骤(2)包括：根据步骤(1)所述偏远地区电网规划影响因素集合，结合偏远地区电源获取方式、电网结构、35kV变电站建设模式、供电线路建设模式和台区供电模式，确定适用于偏远地区供电的35kV配电化建设模式。

本发明提供的第三优选的技术方案是：所述步骤(3)包括：根据步骤(2)确定的偏远地区供电的35kV配电化建设模式，按照单三相混合配电技术、分布式发电技术应用情况，形成偏远地区供电模式，并将所述偏远地区供电模式分为A、B、C、D四类。

本发明提供的第四优选的技术方案是：所述偏远地区A类供电模式是以35kV配电化线路为中压输电线路，以35/0.4kV直配台区为配电中心的供电方式。

本发明提供的第五优选的技术方案是：所述A类供电模式在单相负荷集中区域采用35/0.4kV单相直配台区供电，如有丰富的清洁能源可以利用，则将利用清洁能源的分布式电源作为补充。

本发明提供的第六优选的技术方案是：所述偏远地区B类供电模式是以35kV配电化线路为中压输电线路，以35kV/10kV变电站为变配电中心的三相供电模式。

本发明提供的第七优选的技术方案是：所述偏远地区B类供电模式在单相负荷集中区域应用单三相混合配电技术，如有丰富的清洁能源可以利用，则将利用清洁能源的分布式电源作为补充。

本发明提供的第八优选的技术方案是：所述偏远地区C类供电模式采用35kV配电化线路、35/0.4kV直配供电方式和35kV配电化变电站供电模式相混合实现。

本发明提供的第九优选的技术方案是：所述偏远地区C类供电模式在单相负荷集中区域应用单三相混合配电技术，如有丰富的清洁能源可以利用，则将利用清洁能源的分布式电源作为补充。

本发明提供的第十优选的技术方案是：所述偏远地区D类供电模式利用清洁能源，建立分布式发电系统为供电区域供电。

本发明提供的第十一优选的技术方案是：所述清洁能源包括风能、光伏、生物质能和水能。

本发明提供的第十二优选的技术方案是：所述适用条件和适用范围是指所述四类偏远地区供电模式的应用范围。

本发明提供的第十三优选的技术方案是：所述步骤(5)包括：针对偏远地区的具体供电区域，根据步骤(1)所述偏远地区电网规划影响因素集合，对照步骤(4)所述四类偏远地区供电模式的适用条件和适用范围，选择对应的偏远地区供电模式，对偏远地区供电区域进行电网工程设计。

本发明提供的第十四优选的技术方案是：所述具体供电区域为选定的所需进行电网规划的偏远地区供电区域。

本发明提供的第十五优选的技术方案是：所述电网工程设计包括下述步骤：

a、选定所需进行电网规划的偏远地区供电区域，收集、分析所选偏远地区供电区域的电网规划影响因素集合，并对所选偏远地区供电区域进行负荷预测和分布式电源可行性验证；

b、从所述四类偏远地区供电模式中选择与所选偏远地区供电区域相适应的偏远地区供电模式；

c、将选定的偏远地区供电模式与所选偏远地区供电区域的实际相结合，按照电压等级由高到低的顺序进行规划设计，制定所选偏远地区供电区域的电网规划方案；

d、根据步骤c制定出的电网规划方案，结合负荷情况，进行潮流、短路电流的计算；

e、根据步骤d的计算结果，给出35kV配电化线路、35kV配电化变电站、10kV线路、10kV配电台区和35/0.4kV直配台区的数量和选型方案；

f、调取所述35kV配电化线路、35kV配电化变电站、10kV线路、10kV配电台区和35/0.4kV直配台区典型设计，形成完整规划方案，进行技术经济评价，并进行修改与调整；

g、形成设计说明、材料清册、图纸，并进行概、预算编制。

偏远地区是特指我国区域负荷密度小于1MW/km²，距离中心城市大于300到500公里，经济发展水平相对落后的区域，如我国中西部一些经济欠发达、远离城市、交通不便的地区。

所述清洁能源包括风能、光伏、生物质能和水能。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

(1)本发明提供的适用于偏远地区供电的电网规划方法是在常规电网的电网规划的基础上，但与常规电网规划方法有所区别，创新偏远地区供电模式，以35kV配电化建设为主思路，同时结合单三相混合配电技术和分布式发电技术，充分发挥利用35kV配电化、单三相混合配电和分布式发电等技术的优势，针对偏远地区经济社会发展水平、人口数量、用电需求、负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯、地理环境等因素，因地制宜，切实解决偏远地区电网建设中存在的选址难、造价高、施工周期长等困难，为偏远地区的电网规划和建设提供技术支撑和依据；

(2)本发明提供的电网规划方法以偏远地区实际供电现状和区域负荷等因素为出发点，首先从整体确定偏远地区电源获取方式和电网结构，再由上级电网至下级电网逐层实现全地区的电网规划设计方案编制，符合偏远地区电网建设的规律；

(3)本发明提供的电网规划方法大幅降低偏远地区电网建设工程造价、缩短施工周期，提高偏远地区电网建设的经济性和效率；

(4)本发明提供的偏远地区典型电网规划方法，符合电网规划建设精细化管理、集约化发展的要求，促进偏远地区电网标准化建设，是对现有常规电网建设的补充和延伸；

(5)本发明提供的偏远地区电网规划方法从整体上制定电网结构，变电站、配电台区和分布式电源布点，同时制定出各供电单元的建设方案及电网设备选型，是集规划、设计于一体，融合了35kV配电化技术、单三相混合配电技术和分布式发电技术，拓展了偏远地区供电的电网规划设计边界，创新了偏远地区供电的电网规划思路。

附图说明

图1是本发明提供的适用于偏远地区典型供电的电网规划方法技术路线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明以35kV配电化技术为主，单三相混合配电技术和分布式发电技术作为辅助与补充的规划设计思路，界定了电网结构(电网接线方式)、供电电源、电压等级、变电站建设模式、供电线路建设模式和电网装备等供电系统组成要素的偏远地区供电模式，形成含有经济社会发展水平、人口数量、用电需求、负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯和地理环境等影响因素的偏远地区供电模式适用条件和适用范围。针对不同偏远地区，依据其区域经济社会发展水平、人口数量、用电需求、负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯和地理环境，选定所属区域偏远地区供电模式，按照电网电压等级由高到低顺序进行规划，制定偏远地区的电网规划方案。

本发明的适用于偏远地区供电的电网规划方法包括下述步骤：

(1)在考虑常规电网规划影响因素的基础上，分析偏远地区的供电特征，确定含有偏远地区特殊因素的偏远地区电网规划影响因素集合；影响因素集合既包括常规电网规划需考虑的经济社会发展水平、人口数量、用电需求等因素，又包括偏远地区特有的负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯和地理环境等因素。

(2)根据步骤(1)的偏远地区电网规划影响因素集合，结合偏远地区电网电源获取方式、电网结构、35kV变电站建设模式、供电线路建设模式和台区供电模式等供电系统的关键要素，确定适用于偏远地区的35kV配电化典型建设模式。

(3)根据步骤(2)确定的35kV配电化典型建设模式，并以35kV配电化典型建设模式为主，按照单三相混合配电技术、分布式发电技术的应用情况，将偏远地区供电模式分为A、B、C、D四类典型供电模式。

(4)分析总结四类偏远地区典型供电模式的适用条件和适用范围；适用条件和适用范围是指四类典型供电模式的应用范围，如A类供电模式适用于距离电源点较远的狭长区域，分布有多个团簇型负荷点，通常这些负荷相对集中。

(5)针对偏远地区某具体的区域，根据步骤(1)所述偏远地区电网规划影响因素集合，对照步骤(4)所述四类供电模式的适用条件和适用范围，选择对应的偏远地区典型供电模式，并采用该偏远地区典型供电模式进行该区域的电网工程设计。

本发明提供的适用于偏远地区供电的电网规划方法技术路线图如图1所示。

其中所述偏远地区A类供电模式、偏远地区B类供电模式、偏远地区C类供电模式和偏远地区D类供电模式的应用范围划分如下：

(1)偏远地区A类供电模式是以35kV配电化线路为中压输电线路，以35/0.4kV直配台区为配电中心的供电方式，在单相负荷较为集中区域采用35/0.4kV单相直配台区供电，如有丰富的清洁能源(清洁能源指风能、光伏、生物质能和水能等)可以利用，则采用分布式电源作为补充；该供电模式适用于距离电源点较远的狭长区域，分布有多个团簇型负荷点，通常这些负荷相对集中(在低压合理供电半径之内)。

(2)偏远地区B类供电模式是以35kV配电化线路为中压输电线路，35kV/10kV变电站为变配电中心的三相供电模式，在单相负荷较为集中区域应用单三相混合配电技术，在有丰富清洁能源可以利用的区域，采用分布式电源作为补充；该供电模式适用于距离电源点较远的片状区域，负荷较为分散的地区，其负荷一般呈辐射状，负荷间距大且台区相对较多的情形。

(3)偏远地区C类供电模式采用35kV配电化线路、35/0.4kV直配供电方式和35kV配电化变电站供电模式相混合实现，在单相负荷较为集中区域应用单三相混合配电技术，在具有丰富清洁能源可利用的情况下，应用分布式发电技术；该供电模式适用于部分负荷在35kV线路沿线供电区域，由35kV线路经分段开关T接的或直接供电，线路末端负荷较为分散，该供电模式适应性最为广泛，整体具有较好的经济性。

(4)偏远地区D类供电模式利用丰富的清洁能源，建立独立的分布式发电系统为当地用户供电，此类供电模式适用于短期内主网延伸存在困难，当地可利用清洁能源丰富的无电地区；考虑到用户供电的持续性，需配置一定容量的储能系统和柴油发电机，在一定程度上增加了分布式发电的成本。

其中，采用偏远地区典型供电模式进行电网工程设计包括下述步骤：

a、在选定需要进行电网规划的具体区域后，收集、分析该供电区域的电网规划影响因素集合，并对该供电区域进行负荷预测。如果该供电区域有清洁能源可以利用，进行分布式电源可行性验证；

b、从所述四类偏远地区典型供电模式中选择与所选供电区域相适应的偏远地区典型供电模式；

c、将选定的偏远地区典型供电模式与所选供电区域的实际相结合，按照电压等级由高到低的顺序进行规划，制定所选供电区域包括35kV配电化线路、35kV配电化变电站、10kV线路、10kV配电台区和35/0.4kV直配台区以及分布式电源等规划方案；

规划方案是指35kV配电化线路等供电单元计划要建设的方案，包括变电站、分布式电源的选址，变电站的容量、线路网络的结构，台区布点等；

d、根据制定出的电网规划方案，结合负荷情况，进行潮流、短路电流的计算；

e、根据步骤d的计算结果，给出35kV配电化线路的线路、绝缘子和杆塔的数量和选型方案，35kV配电化变电站的主变、站用变、35kV进线开关、10kV出线开关、互感器、避雷器、无功补偿装置的数量和选型方案；

10kV线路的线路、绝缘子和杆塔的数量和选型方案；

10kV配电台区和35/0.4kV直配台区的变压器、进线开关、出线开关、互感器、避雷器、无功补偿装置的数量和选型方案；

选型方案是指电力设备按电压等级、容量、型号等条件具体选用什么样的装置。

f、调取35kV配电化线路、35kV配电化变电站、10kV线路、10kV配电台区和35/0.4kV直配台区的典型设计，形成完整规划方案，进行技术经济评价，并进行修改与调整；典型设计是指如变电站、线路、配电台区等供电单元的典型设计方案，例如配电台区按配电变压器安装方式可以有10kV配电站、10kV箱式变电站和柱上变压器台三类设计方案；

g、形成设计说明、材料清册、图纸，并进行概、预算编制；概、预算编制是指对电网工程建设需要的费用进行初步估计和预算。

本发明提供的适用于偏远地区供电的电网规划方法，与现有的常规电网规划方法来说具有很大的经济效益优势和供电质量优势，具体说明如下：

①经济效益优势：

常规35kV线路动态投资每公里约28万元左右，而本发明提供的35kV配电化线路动态投资每公里约18万元左右，即每公里配电化线路的投资比常规线路投资造价降低约三分之一左右；

常规35kV变电站投资约200万到300万左右，而本发明提供的35kV配电化变电站投资根据结构不同投资不同，但总体小于250万，如：本发明的提供35kV配电化箱式变电站投资约为180万到240万左右；35kV配电化半箱式变电站投资约为140万到160万左右；35kV配电化车载式变电站投资约为90万左右；35kV配电化全户外式变电站投资约为120万到180万左右。

②供电质量优势：

35kV配电化线路在供电距离、导线截面及功率损失分别等同情况下，其输送容量可为10kV线路的3.5倍左右。在输送相同容量时，供电距离可增大为10kV线路的10～12倍。当供电距离及输送容量相同时，35kV直配的电压损失仅为10kV线路的三分之一左右，可有效改善线路电压质量，大幅度提高供电效率。

本发明提供的适用于偏远地区供电的电网规划方法确定电网结构、变电站布点、配变布点和分布式电源布点，制定各变电站、线路、配电台区建设方案，实现对电网主要设备的选型，是一种集规划、设计于一体，拓展了现有偏远地区电网规划边界，创新了偏远地区电网规划思路，是一种适用于偏远地区电网建设的规划方法。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)确定偏远地区电网规划影响因素集合；

(2)确定适用于所述偏远地区供电的35kV配电化建设模式；

(3)以步骤(2)所述的35kV配电化建设模式形成偏远地区供电模式，并对所述偏远地区供电模式进行分类；

(4)分析各类偏远地区供电模式的适用条件和适用范围；

(5)针对偏远地区具体供电区域，采用所述偏远地区供电模式进行电网工程设计。

2.如权利要求1所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：在常规电网规划影响因素的基础上，分析所述偏远地区的供电特征，确定偏远地区电网规划影响因素集合；

所述影响因素集合包括偏远地区的经济社会发展水平、人口数量、用电需求、负荷特性、负荷密度、资源状况、居民生活习惯和地理环境。

3.如权利要求1所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：根据步骤(1)所述偏远地区电网规划影响因素集合，结合偏远地区电源获取方式、电网结构、35kV变电站建设模式、供电线路建设模式和台区供电模式，确定适用于偏远地区供电的35kV配电化建设模式。

4.如权利要求1所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：根据步骤(2)确定的偏远地区供电的35kV配电化建设模式，按照单三相混合配电技术、分布式发电技术应用情况，形成偏远地区供电模式，并将所述偏远地区供电模式分为A、B、C、D四类。

5.如权利要求4所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述偏远地区A类供电模式是以35kV配电化线路为中压输电线路，以35/0.4kV直配台区为配电中心的供电方式。

6.如权利要求5所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述A类供电模式在单相负荷集中区域采用35/0.4kV单相直配台区供电，将利用清洁能源的分布式电源作为补充。

7.如权利要求4所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述偏远地区B类供电模式是以35kV配电化线路为中压输电线路，以35kV/10kV变电站为变配电中心的供电模式。

8.如权利要求7所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述偏远地区B类供电模式在单相负荷集中区域应用单三相混合配电技术，将利用清洁能源的分布式电源作为补充。

9.如权利要求4所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述偏远地区C类供电模式采用35kV配电化线路、35/0.4kV直配供电方式和35kV配电化变电站供电模式相混合实现。

10.如权利要求9所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述偏远地区C类供电模式在单相负荷集中区域应用单三相混合配电技术，将利用清洁能源的分布式电源作为补充。

11.如权利要求4所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述偏远地区D类供电模式利用清洁能源，建立分布式发电系统为供电区域供电。

12.如权利要求6-11中任一项所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述清洁能源包括风能、光伏、生物质能和水能。

13.如权利要求1所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述适用条件和适用范围是指所述四类偏远地区供电模式的应用范围。

14.如权利要求1所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述步骤(5)包括：针对偏远地区的具体供电区域，根据步骤(1)所述偏远地区电网规划影响因素集合，对照步骤(4)所述四类偏远地区供电模式的适用条件和适用范围，选择对应的偏远地区供电模式，对偏远地区供电区域进行电网工程设计。

15.如权利要求14所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述具体供电区域为选定的所需进行电网规划的偏远地区供电区域。

16.如权利要求14所述的适用于偏远地区供电的电网规划方法，其特征在于，所述电网工程设计包括下述步骤：

a、选定所需进行电网规划的偏远地区供电区域，收集、分析所选偏远地区供电区域的电网规划影响因素集合，并对所选偏远地区供电区域进行负荷预测和分布式电源可行性验证；

b、从所述四类偏远地区供电模式中选择与所选偏远地区供电区域相适应的偏远地区供电模式；

c、将选定的偏远地区供电模式与所选偏远地区供电区域的实际相结合，按照电压等级由高到低的顺序进行规划设计，制定所选偏远地区供电区域的电网规划方案；

d、根据步骤c制定出的电网规划方案，结合负荷情况，进行潮流、短路电流的计算；

e、根据步骤d的计算结果，给出35kV配电化线路、35kV配电化变电站、10kV线路、10kV配电台区和35/0.4kV直配台区的数量和选型方案；

f、调取所述35kV配电化线路、35kV配电化变电站、10kV线路、10kV配电台区和35/0.4kV直配台区典型设计，形成完整规划方案，进行技术经济评价，并进行修改与调整；

g、形成设计说明、材料清册、图纸，并进行概、预算编制。