《電力系統(tǒng)規(guī)劃》第1章

電力系統(tǒng)規(guī)劃2021上期本課程主要內容1、緒論2、電力負荷預測3、電力系統(tǒng)規(guī)劃的經濟評價方法4、 電源規(guī)劃5、 電網規(guī)劃6、配電網規(guī)劃7、 電力系統(tǒng)無功規(guī)劃8、電力系統(tǒng)自動化規(guī)劃電力系統(tǒng)規(guī)劃涉及的背景知識：(1)國家方案及能源政策(2)負荷趨勢預測(3)優(yōu)化技術(4)智能控制技術(5)電力系統(tǒng)工程(6)信息技術學習本課程的目的經過課堂講授結合課外自學，了解電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要性及根本要求；了解電力系統(tǒng)規(guī)劃的根本內容和根底實際；掌握電力系統(tǒng)規(guī)劃的普通方法和流程。培育電力工程自動化專業(yè)學生的根本專業(yè)素質，學會分析和處理電力系統(tǒng)規(guī)劃中遇到的問題。第1章緒論1.1我國電力工業(yè)開展概略1.2電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要性及根本要求1.3電力系統(tǒng)規(guī)劃的義務及分類1.1我國電力工業(yè)開展概略一、根本情況1.裝機容量、發(fā)電量迅速增長統(tǒng)計數(shù)據從1882年國內第一臺直流發(fā)電機開場，解放前裝機容量缺乏185萬kW至2021的1144GW，期間閱歷了多階段的跨越式開展。年份裝機容量(萬kW)裝機容量在國際排位年發(fā)電量（億kWh）年發(fā)電量在國際排位備注～1949185214325建國前67年196011929594-裝機容量突破1000萬kW19871029054973-裝機容量突破1億199521722410069-裝機容量突破2億1996236542107942基本解決全國性缺電局面2000319322136852裝機容量突破3億2004440702218702裝機容量突破4億2005517182249752裝機容量突破5億2006622002283442裝機容量突破6億表1-1我國各階段電力開展情況表2005年>500GW2004年>400GW2000年>300GW1995年>200GW1987年>100GW1978年57.1GW1949年1,850MW中國發(fā)電裝機容量變化2021年8月超越美國，成為世界第一，2021年底裝機容量：1144GW其中：水電：249GW火電：819GW核電：12.59GW風電：62.37GW2020有望達1800GW2.電網的建立有較大開展1971年以前：我國大陸電網最高電壓等級為220kV；1972年：建成第一條330kV輸電線路〔劉家峽——陜西關中，534km〕；1981年：建成第一條500kV輸電線路〔河南平頂山——武漢，595km〕；1989年：建成第一條±500kV直流輸電線路〔葛洲壩——上海，1046km〕；2005年：建成第一條750kV輸電線路〔青海官亭——甘肅蘭州東，146km〕；2006年：我國首條1000kV特高壓輸電線路開關站在河南南陽奠基〔晉東南——南陽——荊門，654km〕。3.電力設備的制造程度大大提高我國最大的地熱電站：西藏羊八井第一、二地熱電站總裝機容量2.518萬KW；我國最大的風電場：內蒙古赤峰賽罕壩風電場總裝機容量17萬KW。第二大風電場是新疆達坂城風電場，其總裝機容量14萬KW；我國最大的潮汐電站：浙江省江廈潮汐電站總裝機容量3200KW；我國最大的渣滓熄滅電廠：上海浦東渣滓熄滅電廠總裝機容量1.7萬KW。〔1〕電源構造不盡合理：水電、核電及新能源發(fā)電比重偏小?！?〕電網建立與電源建立不協(xié)調，供電可靠性偏低：我國電力建立長期以來“重發(fā)輕供〞的情況非常突出。部分電網網架構造不夠堅強，出現(xiàn)窩電和缺電并存的景象；配電網仍不能滿足用電需求增長的需求；供電可靠性偏低。〔3〕人均擁有裝機容量和人均占有發(fā)電量較低：目前我國人均擁有裝機容量和人均占有發(fā)電量不到世界平均程度的一半，約為興隆國家的1/6和1/10?！?〕技術經濟目的平均程度不高：火電廠平均發(fā)電煤耗、供電煤耗、廠用電率、電網線損率等仍較高?！?〕火電廠的污染物排放量高：火電廠的二氧化硫、氮氧化物和大量粉塵的排放尚未得到有效控制?！?〕發(fā)供電設備質量問題較多，性能欠佳。二、差距表1-2主要國家人均電力比較國家人均用電量kWh/人人均裝機kW/人中國21550.47美國127112.89德國66931.46英國55141.18法國81182.12日本82771.99俄羅斯56891.47三、開展規(guī)劃1.大力開展水電水能資源是可再生的清潔能源；在電力系統(tǒng)中，有一定比例的水電裝機容量對系統(tǒng)調峰和平安經濟運轉極為有利；水電站的發(fā)電本錢低，水庫可以綜合利用。興隆國家水電的平均開發(fā)度已在60％以上。我國水電裝機容量居世界第2位，但僅開發(fā)了少部分，水電裝機容量比例偏低。我國水電之最世界最大的水電站：長江三峽電站世界最大的抽水蓄能電站：廣州抽水蓄能電站世界海拔最高的水電站：西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站2.積極開展核電我國目前曾經構成了浙江秦山、廣東大亞灣和江蘇田灣等6個核電基地，擁有11臺核電機組、約900多萬KW的裝機容量。距世界程度仍有很大差距，目前全球核電占電能的比平均為17%，已有17個國家核電在本國發(fā)電量中的比重超越25%，而我國核發(fā)電量占總量不到2%，遠不到世界平均程度，更遠遠低于法國85%、美國20%的程度。核電在沿海地域是開展的必由之路，主要是在沿海一次能源短缺的廣東、福建、浙江、江蘇、遼寧、山東等省建立一批單機百萬千瓦級的核電站；同時也探求在內地開展核電，主是在江西、湖南、安徽、吉林等省建立核電站。至2020年，中國核電裝機容量規(guī)劃要到達4000萬KW，約占整個電力裝機容量的4%。3.重點開展電網，構成全國一致的結合電網推進“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網〞的開展戰(zhàn)略，建立多個1000KV交流工程、±800KV直流工程。到2020年底，我國將建成覆蓋華北、華中、華東地域的特高壓交流同步電網，建成15個特高壓直流工程；建立多個500KV交流工程、±500KV直流工程。隨著三峽電站及其輸變電工程建立的完成，到2021年已根本實現(xiàn)以三峽為中心的全國聯(lián)網格局，并構成全國一致的結合電網。我國在進展電網建立的同時，還不斷推進中俄、中越之間的跨國電力聯(lián)網工程。全國互聯(lián)電網表示圖東北華北新疆西北山東西藏川渝華中華東福建南方17臺灣海南區(qū)域電網構成華北、華東、華中、南方電網的裝機容量已超越1億kW(100GW)東北、西北電網的裝機容量也超越4000萬kW(40GW)區(qū)域電網互聯(lián)1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠背電網電壓等級第一條500kVAC：1981年12月河南平頂山-湖北武昌。第一條330kVAC：1972年6月甘肅劉家峽-天水-陜西關中(眉縣)。各電網已構成500kV或330kV的骨干網架。第一條±500kVDC：1989年9月，湖北葛洲壩-上海南橋。第一條750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肅蘭州東。4.因地制宜開展新能源發(fā)電，做好鄉(xiāng)村電氣化建立在遙遠鄉(xiāng)村和沿海島嶼，因地制宜建立小水電、風力發(fā)電、生物質發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電等。至2021年，風電裝機容量超越500萬KW，生物質發(fā)電裝機容量到達550萬KW，太陽能發(fā)電裝機容量到達30萬KW；到2020年，風電裝機達3000萬KW，生物質發(fā)電到達3000萬KW，太陽能發(fā)電裝機達220萬KW。5.開發(fā)和節(jié)約并重，高度注重環(huán)境維護在開發(fā)能源的同時，采取有效措施節(jié)約能源、降低損耗〔煤耗、水耗、線損等〕，提高能源利用效率。實行電力開展與環(huán)境維護相協(xié)調的方針，使電力建立與環(huán)境維護“同步規(guī)劃、同步實施、同步開展〞。電能是開展國民經濟的根底。電能是一種無形的、不能大量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時堅持功率平衡，并留有足夠的容量備用和能量備用。要滿足國民經濟開展的需求，電力工業(yè)必需超前開展，這是世界電力工業(yè)開展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網建立，就尤為重要。重要性電力規(guī)劃是根據社會經濟開展的需求，能源資源和負荷的分布，確定合理的電源構造和戰(zhàn)略規(guī)劃，確定電網電壓等級、輸電方式和合理的網架構造等。電力規(guī)劃的合理與否，事關國民經濟的開展，直接影響電力系統(tǒng)未來運轉的穩(wěn)定性、經濟性、電能質量和未來的開展。1.2電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要性及根本要求電力工業(yè)消費和建立的特點：規(guī)律性和同時性：發(fā)、變、輸、配、用電設備，按照一定規(guī)律組合而成。而且同時完成，不能大量儲存。整體性：電力系統(tǒng)是個不可分割的整體，發(fā)、變、輸、配、用電環(huán)節(jié)必需有機地配合，不能因一處發(fā)惹事故而呵斥全網大面積停電，給工農業(yè)消費呵斥艱苦損失。暫態(tài)性：暫態(tài)過程非常短暫。關鍵性：地震，洪水，社會穩(wěn)定。2003年8月14日〔美國東部時間〕，美國東北部和加拿大東部結合電網發(fā)生了大面積停電事故，這次停電涉及美國的俄亥俄、紐約、密歇根、新澤西、馬薩諸塞、康涅狄格等6個州和加拿大的安大約、魁北克等2個省，100多座發(fā)電廠跳閘，其中包括22座核電廠，合計損失負荷61.80GW，多達5000萬居民瞬間便失去了他們賴以生存的電力供應。要汲取這次美、加大停電事故的閱歷教訓，引以為鑒。從另一方面，闡明了電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要性。232.根本要求1〕發(fā)、變、輸、配比例適當；2〕電壓支撐點多；3〕可靠性；4〕靈敏性；5〕經濟性。1.3電力系統(tǒng)規(guī)劃的義務及分類1〕研討和提出規(guī)劃期內的負荷程度〔負荷預測〕，規(guī)劃期限，每年最大負荷Pmax，每年電量需求Qmax，負荷特性，負荷曲線等；2〕研討能源資源和運輸條件，確定能源布點，水源，煤炭，石油，天然氣等；3〕研討和提出合理的供電范圍；4〕研討和提出水、火電廠的合理規(guī)劃及開展規(guī)模，電源規(guī)劃方案；5〕確定電網開展方案，包括輸電和配電主干網絡規(guī)劃，電壓等級的選擇及變電所規(guī)劃和容量的選擇；6〕提出需求進一步研討的問題。國家方案及能源政策能源規(guī)劃電力負荷預測電源規(guī)劃電網規(guī)劃圖1-1電力系統(tǒng)規(guī)劃的構造51.電力負荷預測1〕調度的電力負荷預測超短期電力負荷預測〔15－30分鐘〕短期電力負荷預測〔24－48小時〕中期電力負荷預測〔一周、一月〕長期電力負荷預測〔一年〕2〕規(guī)劃的電力負荷預測短期電力負荷預測〔1－5年〕中期電力負荷預測〔5－15年〕長期電力負荷預測〔15－30年〕2.電源規(guī)劃1〕短期電源規(guī)劃時間：1－5年內容：〔1〕制定發(fā)電設備的維修方案；〔2〕分析推遲或提早新發(fā)電機組投產方案的效益；〔3〕分析與相鄰電力系統(tǒng)互聯(lián)的效益及互聯(lián)方案；〔4〕確定燃料需求量及購買、運輸、儲存方案。2〕長期電源規(guī)劃時間10－30年〔1〕擴建新發(fā)電機組的時間、地點；〔2〕分析推遲或提早新發(fā)電機組投產方案的效益，擴建發(fā)電機組的類型、容量；〔3〕分析與相鄰電力系統(tǒng)互聯(lián)的效益及互聯(lián)方案，現(xiàn)有發(fā)電，機組的退役及更新方案；〔4〕確定燃料需求量及購買、運輸、儲存方案，燃料的需求量及處理燃料問題的戰(zhàn)略。3.電網規(guī)劃〔輸電系統(tǒng)規(guī)劃〕以負荷預測和電源規(guī)劃為根底，確定何時、何地、建何種類型輸電線路及回路數(shù)，變電站的規(guī)模，到達規(guī)劃期內所需求的輸電才干，在滿足各項技術目的的前提下，使輸電系統(tǒng)的投資費用最小。1〕短期電網規(guī)劃1－5年規(guī)劃內容比較詳細仔細，可直接用來指點建立。如：必需確定和選擇擴建方案所需求的輸變電設備。2〕中、長期電網規(guī)劃5－15，15－30年內容：需求思索比輸變電任務周期更長的開展情況，如：需求列舉各種能夠的過渡方案。估計各種不確定要素的影響等。長期規(guī)劃的方案并不一定在建立中原封不動的實施。由于客觀條件或環(huán)境的變化，規(guī)劃方案也將不斷變化。電力負荷預測電源開發(fā)規(guī)劃選線、所址條件評價地域用電需求預測用戶供電設備規(guī)劃連結系統(tǒng)規(guī)劃社會環(huán)境評價制定規(guī)劃方案技術經濟評價對現(xiàn)有系統(tǒng)的評價確定最正確方案用戶用電需求用戶電壓要求用戶供電可靠性輸電網規(guī)劃確定能夠的配電規(guī)劃方案用電負荷分布配電所址條件地域環(huán)境要求現(xiàn)有配電改造方案經濟性評價先布點、后定線，再落實工程和投資確定最正確配電規(guī)劃方案圖1-3配電網規(guī)劃流程華北南方東北西藏臺灣西北晉城煤電基地華中晉東南淮南300雅龍江梯級170南陽300300290華東杭北蕪湖荊州2021年前后國家電網特高壓骨干網架規(guī)劃圖上海西圖例500kV交流±800kV級直流1000kV交流750kV交流金沙江I期株州杭北南匯蘇南陜北武漢220420官亭蘭州東華北東北西藏臺灣西北晉東南火電陜北火電石家莊北京東華中豫北280420200150350晉東南徐州淮南徐州火電滁州300360雅龍江梯級170無錫南陽×300170300150290華東杭北蕪湖330長沙荊州樂山重慶2021年前后國家電網特高壓骨干網架規(guī)劃圖300300蒙西火電III450南京蒙西火電I晉東南火電蒙西上海西武漢恩施圖例500kV交流±800kV級直流1000kV交流750kV交流白銀官亭拉西瓦蘭州東寧東邵通安順桂林龍門惠東三峽地下陜北330220邵通火電320西寧南方華北南方東北西藏臺灣西北晉東南火電陜北火電蒙西火電II石家莊北京東華中濟南豫北300280240420200100300晉東南徐州淮南徐州火電滁州300360雅龍江梯級金沙江I期金華金沙江II期170無錫南陽×300170300150150華東杭北蕪湖290330長沙荊州樂山成都重慶2020年前后國家電網特高壓骨干網架規(guī)劃圖300500300川西水電蒙西火電III天津南昌唐山青島120300250340450福州320南京350240300沿海電源沿海電源150蒙西火電I晉東南火電寧夏煤電呼盟煤電遠東(俄)沈陽蒙西火電IV蒙西錫盟錫