一種適用於偏遠地區供電的電網規劃方法
2023-06-04 14:48:16 1
專利名稱：一種適用於偏遠地區供電的電網規劃方法
技術領域：
本發明屬於電力系統領域，具體涉及一種適用於偏遠地區供電的電網規劃方法。
背景技術：
在我國，偏遠地區地理位置偏遠、地域寬廣、交通不便、部分地區自然環境惡劣，經濟社會發展水平相對落後。長期以來，其區域電網建設相對滯後，電源布點少，輸配電距離偏長，在當前經濟快速穩定增長的形勢下，偏遠地區電網從變電容量、供電質量、管理水平等方面均不能較好地滿足需求。另外，部分偏遠地區至今依然處於無電狀態，存在供電困難的問題。在解決偏遠地區供電問題時，目前通常採用的方法有兩種，方法一是按照常規電網規劃方法，通過中長期規划進行標準化設計的35kV變電站、線路和IOkV配電臺區建設； 方法二是在清潔能源豐富的偏遠地區建立分布式發電系統；但是兩種方法都存在著難以克服的問題。方法一面臨著選址難、造價高、施工周期長等困難，同時又由於偏遠地區負荷增長緩慢，負荷小而分散、部分配置容量閒置等原因，使得電網建設投資回收期長，輸配電設備利用率低，造成電網資源浪費；方法二存在著適用區域有限，投資大，自身技術不完全成熟等一些問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠經濟有效解決偏遠地區供電質量和供電困難問題的電網規劃方法。本發明提供的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法是在常規電網建設模式的基礎上，但與常規電網規劃方法有所區別，創新偏遠地區供電模式，以35kV配電化建設為主思路，同時結合單三相混合配電技術和分布式發電技術，充分發揮利用35kV配電化、單三相混合配電和分布式發電等技術的優勢，針對偏遠地區經濟社會發展水平、人口數量、用電需求、負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣、地理環境等因素，因地制宜， 切實解決偏遠地區電網建設中存在的選址難、造價高、施工周期長等困難，為偏遠地區的電網規劃和建設提供技術支撐和依據。本發明的目的是採用下述技術方案實現的一種適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其改進之處在於，所述方法包括下述步驟(I)確定偏遠地區電網規劃影響因素集合；(2)確定適用於所述偏遠地區供電的35kV配電化建設模式；(3)以步驟(2)所述的35kV配電化建設模式形成偏遠地區供電模式，並對所述偏遠地區供電模式進行分類；(4)分析各類偏遠地區供電模式的適用條件和適用範圍；(5)針對偏遠地區具體供電區域，採用所述偏遠地區供電模式進行電網工程設計。本發明提供的一種優選的技術方案是所述步驟(I)包括在常規電網規劃影響因素的基礎上，分析所述偏遠地區的供電特徵，確定偏遠地區電網規劃影響因素集合；所述影響因素集合包括偏遠地區的經濟社會發展水平、人口數量、用電需求、負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣和地理環境。本發明提供的第二優選的技術方案是所述步驟(2)包括根據步驟⑴所述偏遠地區電網規劃影響因素集合，結合偏遠地區電源獲取方式、電網結構、35kV變電站建設模式、供電線路建設模式和臺區供電模式，確定適用於偏遠地區供電的35kV配電化建設模式。本發明提供的第三優選的技術方案是所述步驟(3)包括根據步驟(2)確定的偏遠地區供電的35kV配電化建設模式，按照單三相混合配電技術、分布式發電技術應用情況，形成偏遠地區供電模式，並將所述偏遠地區供電模式分為A、B、C、D四類。本發明提供的第四優選的技術方案是所述偏遠地區A類供電模式是以35kV配電化線路為中壓輸電線路，以35/0. 4kV直配臺區為配電中心的供電方式。本發明提供的第五優選的技術方案是所述A類供電模式在單相負荷集中區域採用35/0. 4kV單相直配臺區供電，如有豐富的清潔能源可以利用，則將利用清潔能源的分布式電源作為補充。本發明提供的第六優選的技術方案是所述偏遠地區B類供電模式是以35kV配電化線路為中壓輸電線路，以35kV/10kV變電站為變配電中心的三相供電模式。本發明提供的第七優選的技術方案是所述偏遠地區B類供電模式在單相負荷集中區域應用單三相混合配電技術，如有豐富的清潔能源可以利用，則將利用清潔能源的分布式電源作為補充。本發明提供的第八優選的技術方案是所述偏遠地區C類供電模式採用35kV配電化線路、35/0. 4kV直配供電方式和35kV配電化變電站供電模式相混合實現。本發明提供的第九優選的技術方案是所述偏遠地區C類供電模式在單相負荷集中區域應用單三相混合配電技術，如有豐富的清潔能源可以利用，則將利用清潔能源的分布式電源作為補充。本發明提供的第十優選的技術方案是所述偏遠地區D類供電模式利用清潔能源，建立分布式發電系統為供電區域供電。本發明提供的第十一優選的技術方案是所述清潔能源包括風能、光伏、生物質能和水能。本發明提供的第十二優選的技術方案是所述適用條件和適用範圍是指所述四類偏遠地區供電模式的應用範圍。本發明提供的第十三優選的技術方案是所述步驟(5)包括針對偏遠地區的具體供電區域，根據步驟(I)所述偏遠地區電網規劃影響因素集合，對照步驟(4)所述四類偏遠地區供電模式的適用條件和適用範圍，選擇對應的偏遠地區供電模式，對偏遠地區供電區域進行電網工程設計。本發明提供的第十四優選的技術方案是所述具體供電區域為選定的所需進行電網規劃的偏遠地區供電區域。本發明提供的第十五優選的技術方案是所述電網工程設計包括下述步驟a、選定所需進行電網規劃的偏遠地區供電區域，收集、分析所選偏遠地區供電區域的電網規劃影響因素集合，並對所選偏遠地區供電區域進行負荷預測和分布式電源可行性驗證；b、從所述四類偏遠地區供電模式中選擇與所選偏遠地區供電區域相適應的偏遠地區供電模式；C、將選定的偏遠地區供電模式與所選偏遠地區供電區域的實際相結合，按照電壓等級由高到低的順序進行規劃設計，制定所選偏遠地區供電區域的電網規劃方案；d、根據步驟c制定出的電網規劃方案，結合負荷情況，進行潮流、短路電流的計算；e、根據步驟d的計算結果，給出35kV配電化線路、35kV配電化變電站、IOkV線路、 IOkV配電臺區和35/0. 4kV直配臺區的數量和選型方案；f、調取所述3 5kV配電化線路、3 5kV配電化變電站、IOkV線路、IOkV配電臺區和 35/0. 4kV直配臺區典型設計，形成完整規劃方案，進行技術經濟評價，並進行修改與調整；g、形成設計說明、材料清冊、圖紙，並進行概、預算編制。偏遠地區是特指我國區域負荷密度小於lMW/km2,距離中心城市大於300到500公裡，經濟發展水平相對落後的區域，如我國中西部一些經濟欠發達、遠離城市、交通不便的地區。所述清潔能源包括風能、光伏、生物質能和水能。與現有技術相比，本發明達到的有益效果是(I)本發明提供的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法是在常規電網的電網規劃的基礎上，但與常規電網規劃方法有所區別，創新偏遠地區供電模式，以35kV配電化建設為主思路，同時結合單三相混合配電技術和分布式發電技術，充分發揮利用35kV配電化、 單三相混合配電和分布式發電等技術的優勢，針對偏遠地區經濟社會發展水平、人口數量、 用電需求、負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣、地理環境等因素，因地制宜，切實解決偏遠地區電網建設中存在的選址難、造價高、施工周期長等困難，為偏遠地區的電網規劃和建設提供技術支撐和依據；(2)本發明提供的電網規劃方法以偏遠地區實際供電現狀和區域負荷等因素為出發點，首先從整體確定偏遠地區電源獲取方式和電網結構，再由上級電網至下級電網逐層實現全地區的電網規劃設計方案編制，符合偏遠地區電網建設的規律；(3)本發明提供的電網規劃方法大幅降低偏遠地區電網建設工程造價、縮短施工周期，提高偏遠地區電網建設的經濟性和效率；(4)本發明提供的偏遠地區典型電網規劃方法，符合電網規劃建設精細化管理、集約化發展的要求，促進偏遠地區電網標準化建設，是對現有常規電網建設的補充和延伸；(5)本發明提供的偏遠地區電網規劃方法從整體上制定電網結構，變電站、配電臺區和分布式電源布點，同時制定出各供電單元的建設方案及電網設備選型，是集規劃、設計於一體，融合了 35kV配電化技術、單三相混合配電技術和分布式發電技術,拓展了偏遠地區供電的電網規劃設計邊界，創新了偏遠地區供電的電網規劃思路。
圖I是本發明提供的適用於偏遠地區典型供電的電網規劃方法技術路線圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明的具體實施方式
做進一步的詳細說明。本發明以35kV配電化技術為主，單三相混合配電技術和分布式發電技術作為輔助與補充的規劃設計思路，界定了電網結構(電網接線方式)、供電電源、電壓等級、變電站建設模式、供電線路建設模式和電網裝備等供電系統組成要素的偏遠地區供電模式，形成含有經濟社會發展水平、人口數量、用電需求、負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣和地理環境等影響因素的偏遠地區供電模式適用條件和適用範圍。針對不同偏遠地區， 依據其區域經濟社會發展水平、人口數量、用電需求、負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣和地理環境，選定所屬區域偏遠地區供電模式，按照電網電壓等級由高到低順序進行規劃，制定偏遠地區的電網規劃方案。本發明的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法包括下述步驟(I)在考慮常規電網規劃影響因素的基礎上，分析偏遠地區的供電特徵，確定含有偏遠地區特殊因素的偏遠地區電網規劃影響因素集合；影響因素集合既包括常規電網規劃需考慮的經濟社會發展水平、人口數量、用電需求等因素，又包括偏遠地區特有的負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣和地理環境等因素。(2)根據步驟(I)的偏遠地區電網規劃影響因素集合，結合偏遠地區電網電源獲取方式、電網結構、35kV變電站建設模式、供電線路建設模式和臺區供電模式等供電系統的關鍵要素，確定適用於偏遠地區的35kV配電化典型建設模式。(3)根據步驟(2)確定的35kV配電化典型建設模式，並以35kV配電化典型建設模式為主，按照單三相混合配電技術、分布式發電技術的應用情況，將偏遠地區供電模式分為 A、B、C、D四類典型供電模式。(4)分析總結四類偏遠地區典型供電模式的適用條件和適用範圍；適用條件和適用範圍是指四類典型供電模式的應用範圍，如A類供電模式適用於距離電源點較遠的狹長區域，分布有多個團簇型負荷點，通常這些負荷相對集中。(5)針對偏遠地區某具體的區域，根據步驟(I)所述偏遠地區電網規劃影響因素集合，對照步驟(4)所述四類供電模式的適用條件和適用範圍，選擇對應的偏遠地區典型供電模式，並採用該偏遠地區典型供電模式進行該區域的電網工程設計。本發明提供的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法技術路線圖如圖I所示。其中所述偏遠地區A類供電模式、偏遠地區B類供電模式、偏遠地區C類供電模式和偏遠地區D類供電模式的應用範圍劃分如下(I)偏遠地區A類供電模式是以35kV配電化線路為中壓輸電線路，以35/0. 4kV直配臺區為配電中心的供電方式，在單相負荷較為集中區域採用35/0. 4kV單相直配臺區供電，如有豐富的清潔能源(清潔能源指風能、光伏、生物質能和水能等)可以利用，則採用分布式電源作為補充；該供電模式適用於距離電源點較遠的狹長區域，分布有多個團簇型負荷點，通常這些負荷相對集中(在低壓合理供電半徑之內)。(2)偏遠地區B類供電模式是以35kV配電化線路為中壓輸電線路，35kV/10kV變電站為變配電中心的三相供電模式，在單相負荷較為集中區域應用單三相混合配電技術， 在有豐富清潔能源可以利用的區域，採用分布式電源作為補充；該供電模式適用於距離電源點較遠的片狀區域，負荷較為分散的地區，其負荷一般呈輻射狀，負荷間距大且臺區相對較多的情形。(3)偏遠地區C類供電模式採用35kV配電化線路、35/0. 4kV直配供電方式和35kV 配電化變電站供電模式相混合實現，在單相負荷較為集中區域應用單三相混合配電技術， 在具有豐富清潔能源可利用的情況下，應用分布式發電技術；該供電模式適用於部分負荷在35kV線路沿線供電區域，由35kV線路經分段開關T接的或直接供電，線路末端負荷較為分散，該供電模式適應性最為廣泛，整體具有較好的經濟性。(4)偏遠地區D類供電模式利用豐富的清潔能源，建立獨立的分布式發電系統為當地用戶供電，此類供電模式適用於短期內主網延伸存在困難，當地可利用清潔能源豐富的無電地區；考慮到用戶供電的持續性，需配置一定容量的儲能系統和柴油發電機，在一定程度上增加了分布式發電的成本。其中，採用偏遠地區典型供電模式進行電網工程設計包括下述步驟a、在選定需要進行電網規劃的具體區域後，收集、分析該供電區域的電網規劃影響因素集合，並對該供電區域進行負荷預測。如果該供電區域有清潔能源可以利用，進行分布式電源可行性驗證；b、從所述四類偏遠地區典型供電模式中選擇與所選供電區域相適應的偏遠地區典型供電模式；C、將選定的偏遠地區典型供電模式與所選供電區域的實際相結合，按照電壓等級由高到低的順序進行規劃，制定所選供電區域包括35kV配電化線路、35kV配電化變電站、 IOkV線路、IOkV配電臺區和35/0. 4kV直配臺區以及分布式電源等規劃方案；規劃方案是指35kV配電化線路等供電單元計劃要建設的方案，包括變電站、分布式電源的選址，變電站的容量、線路網絡的結構，臺區布點等；d、根據制定出的電網規劃方案，結合負荷情況，進行潮流、短路電流的計算；e、根據步驟d的計算結果，給出35kV配電化線路的線路、絕緣子和杆塔的數量和選型方案，35kV配電化變電站的主變、站用變、35kV進線開關、IOkV出線開關、互感器、避雷器、無功補償裝置的數量和選型方案；IOkV線路的線路、絕緣子和杆塔的數量和選型方案；IOkV配電臺區和35/0. 4kV直配臺區的變壓器、進線開關、出線開關、互感器、避雷器、無功補償裝置的數量和選型方案；選型方案是指電力設備按電壓等級、容量、型號等條件具體選用什麼樣的裝置。f、調取35kV配電化線路、35kV配電化變電站、IOkV線路、IOkV配電臺區和 35/0. 4kV直配臺區的典型設計，形成完整規劃方案，進行技術經濟評價，並進行修改與調整；典型設計是指如變電站、線路、配電臺區等供電單元的典型設計方案，例如配電臺區按配電變壓器安裝方式可以有IOkV配電站、IOkV箱式變電站和柱上變壓器臺三類設計方案；g、形成設計說明、材料清冊、圖紙，並進行概、預算編制；概、預算編制是指對電網工程建設需要的費用進行初步估計和預算。本發明提供的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，與現有的常規電網規劃方法來說具有很大的經濟效益優勢和供電質量優勢，具體說明如下①經濟效益優勢
常規35kV線路動態投資每公裡約28萬元左右，而本發明提供的35kV配電化線路動態投資每公裡約18萬元左右，即每公裡配電化線路的投資比常規線路投資造價降低約
三分之一左右;常規35kV變電站投資約200萬到300萬左右，而本發明提供的35kV配電化變電站投資根據結構不同投資不同，但總體小於250萬，如本發明的提供35kV配電化箱式變電站投資約為180萬到240萬左右；35kV配電化半箱式變電站投資約為140萬到160萬左右； 35kV配電化車載式變電站投資約為90萬左右；35kV配電化全戶外式變電站投資約為120 萬到180萬左右。②供電質量優勢35kV配電化線路在供電距離、導線截面及功率損失分別等同情況下，其輸送容量可為IOkV線路的3. 5倍左右。在輸送相同容量時，供電距離可增大為IOkV線路的10 12 倍。當供電距離及輸送容量相同時，35kV直配的電壓損失僅為IOkV線路的三分之一左右， 可有效改善線路電壓質量，大幅度提聞供電效率。本發明提供的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法確定電網結構、變電站布點、 配變布點和分布式電源布點，制定各變電站、線路、配電臺區建設方案，實現對電網主要設備的選型，是一種集規劃、設計於一體，拓展了現有偏遠地區電網規劃邊界，創新了偏遠地區電網規劃思路，是一種適用於偏遠地區電網建設的規劃方法。最後應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其保護範圍的限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解本領域技術人員閱讀本發明後依然可對發明的具體實施方式
進行種種變更、修改或者等同替換，這些變更、修改或者等同替換，其均在其申請待批的權利要求範圍之內。
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權利要求
1.一種適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟(1)確定偏遠地區電網規劃影響因素集合；(2)確定適用於所述偏遠地區供電的35kV配電化建設模式；(3)以步驟(2)所述的35kV配電化建設模式形成偏遠地區供電模式，並對所述偏遠地區供電模式進行分類；(4)分析各類偏遠地區供電模式的適用條件和適用範圍；(5)針對偏遠地區具體供電區域，採用所述偏遠地區供電模式進行電網工程設計。
2.如權利要求I所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述步驟(1)包括在常規電網規劃影響因素的基礎上，分析所述偏遠地區的供電特徵，確定偏遠地區電網規劃影響因素集合；所述影響因素集合包括偏遠地區的經濟社會發展水平、人口數量、用電需求、負荷特性、負荷密度、資源狀況、居民生活習慣和地理環境。
3.如權利要求I所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述步驟(2)包括根據步驟(I)所述偏遠地區電網規劃影響因素集合，結合偏遠地區電源獲取方式、電網結構、35kV變電站建設模式、供電線路建設模式和臺區供電模式，確定適用於偏遠地區供電的35kV配電化建設模式。
4.如權利要求I所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述步驟(3)包括根據步驟(2)確定的偏遠地區供電的35kV配電化建設模式，按照單三相混合配電技術、分布式發電技術應用情況，形成偏遠地區供電模式，並將所述偏遠地區供電模式分為A、B、C、D四類。
5.如權利要求4所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述偏遠地區A類供電模式是以35kV配電化線路為中壓輸電線路，以35/0. 4kV直配臺區為配電中心的供電方式。
6.如權利要求5所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述A類供電模式在單相負荷集中區域採用35/0. 4kV單相直配臺區供電，將利用清潔能源的分布式電源作為補充。
7.如權利要求4所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述偏遠地區B類供電模式是以35kV配電化線路為中壓輸電線路，以35kV/10kV變電站為變配電中心的供電模式。
8.如權利要求7所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述偏遠地區B類供電模式在單相負荷集中區域應用單三相混合配電技術，將利用清潔能源的分布式電源作為補充。
9.如權利要求4所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述偏遠地區C類供電模式採用35kV配電化線路、35/0. 4kV直配供電方式和35kV配電化變電站供電模式相混合實現。
10.如權利要求9所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述偏遠地區C類供電模式在單相負荷集中區域應用單三相混合配電技術，將利用清潔能源的分布式電源作為補充。
11.如權利要求4所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述偏遠地區D類供電模式利用清潔能源，建立分布式發電系統為供電區域供電。
12.如權利要求6-11中任一項所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述清潔能源包括風能、光伏、生物質能和水能。
13.如權利要求I所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述適用條件和適用範圍是指所述四類偏遠地區供電模式的應用範圍。
14.如權利要求I所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述步驟(5)包括針對偏遠地區的具體供電區域，根據步驟(I)所述偏遠地區電網規劃影響因素集合，對照步驟(4)所述四類偏遠地區供電模式的適用條件和適用範圍，選擇對應的偏遠地區供電模式，對偏遠地區供電區域進行電網工程設計。
15.如權利要求14所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述具體供電區域為選定的所需進行電網規劃的偏遠地區供電區域。
16.如權利要求14所述的適用於偏遠地區供電的電網規劃方法，其特徵在於，所述電網工程設計包括下述步驟a、選定所需進行電網規劃的偏遠地區供電區域，收集、分析所選偏遠地區供電區域的電網規劃影響因素集合，並對所選偏遠地區供電區域進行負荷預測和分布式電源可行性驗證；b、從所述四類偏遠地區供電模式中選擇與所選偏遠地區供電區域相適應的偏遠地區供電模式；C、將選定的偏遠地區供電模式與所選偏遠地區供電區域的實際相結合，按照電壓等級由高到低的順序進行規劃設計，制定所選偏遠地區供電區域的電網規劃方案；d、根據步驟c制定出的電網規劃方案，結合負荷情況，進行潮流、短路電流的計算；e、根據步驟d的計算結果，給出35kV配電化線路、35kV配電化變電站、IOkV線路、IOkV 配電臺區和35/0. 4kV直配臺區的數量和選型方案；f、調取所述35kV配電化線路、35kV配電化變電站、IOkV線路、IOkV配電臺區和 35/0. 4kV直配臺區典型設計，形成完整規劃方案，進行技術經濟評價，並進行修改與調整；g、形成設計說明、材料清冊、圖紙，並進行概、預算編制。
全文摘要
本發明涉及一種適用於偏遠地區供電的電網規劃方法。該方法為確定偏遠地區電網規劃影響因素集合；確定偏遠地區供電的35kV配電化建設模式，形成偏遠地區供電模式並進行分類；對偏遠地區供電模式的適用條件和適用範圍進行分析；對偏遠地區供電模式進行電網工程設計。本發明的電網規劃方法在常規電網建設模式的基礎上，創新偏遠地區供電模式，以35kV配電化建設為主，結合單三相混合配電技術和分布式發電技術，充分發揮利用35kV配電化、單三相混合配電和分布式發電等技術優勢，針對偏遠地區電網規劃影響因素集合，因地制宜，解決偏遠地區電網建設中的選址難、造價高、施工周期長等困難，為偏遠地區的電網規劃和建設提供技術支撐和依據。
文檔編號H02J3/00GK102611100SQ20121005250
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者宋祺鵬, 寇凌峰, 方恆福, 王利, 王金麗, 王金宇, 盛萬興 申請人:中國電力科學研究院