電力能源作為國民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域的基礎(chǔ)能源，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。電力工業(yè)的先行建設(shè)，是保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先決條件。作為電力工程前期工作的重要組成部分，合理的系統(tǒng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提，也是具體單項(xiàng)電力工程設(shè)計(jì)建設(shè)的方針和原則。

一、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)相關(guān)工作可分為長期的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃、中期的電力系統(tǒng)發(fā)展設(shè)計(jì)。其對單項(xiàng)電力工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性的作用，也是論證工程建設(shè)必要性的重要依據(jù)。

在進(jìn)行單項(xiàng)電力工程設(shè)計(jì)時(shí)，其涉及到的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：(1)工程所在區(qū)域的電力負(fù)荷預(yù)測和特性分析;(2)近區(qū)電網(wǎng)電源規(guī)劃情況及出力分析;(3)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測和電源規(guī)劃結(jié)果，進(jìn)行電力和電量平衡;(4)提出電力工程接入電網(wǎng)系統(tǒng)方案;(5)對所提方案進(jìn)行電氣計(jì)算;(6)分析計(jì)算結(jié)果，并進(jìn)行方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較;(7)為電力設(shè)計(jì)其它專業(yè)提供系統(tǒng)資料。

(一)電力負(fù)荷預(yù)測和分析

對擬建電力工程附近片區(qū)進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測和分析，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在電力工程設(shè)計(jì)時(shí)，主要進(jìn)行10年以內(nèi)的中短期負(fù)荷預(yù)測。中短期負(fù)荷預(yù)測，主要圍繞國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行和發(fā)展而進(jìn)行。在總結(jié)歷年經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)劃，對中短期的近區(qū)最大負(fù)荷進(jìn)行逐年預(yù)測;同時(shí)，根據(jù)已建、在建和規(guī)劃的大項(xiàng)目情況，對負(fù)荷的特性進(jìn)行必要的研究分析，并確定其對電網(wǎng)供電的影響。負(fù)荷預(yù)測的方法多種多樣，即有傳統(tǒng)的序列預(yù)測法，也有模糊理論、專家系統(tǒng)等新方法。對具有重要意義的電力工程，如樞紐變電站、輸送大量潮流的電力線路、或大容量發(fā)電機(jī)組，可采取多種方法預(yù)測負(fù)荷，分析負(fù)荷增長因素及其發(fā)展趨勢，并從中選出一般可能出現(xiàn)的負(fù)荷水平進(jìn)行分析。

(二)電源規(guī)劃情況及出力

電源規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。對擬建工程周邊電網(wǎng)的電源規(guī)劃進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分析電源的出力情況，是論證單項(xiàng)電力工程建設(shè)必要性的重要依據(jù)。電力電源分為統(tǒng)調(diào)電源和地方電源，其中統(tǒng)調(diào)電源是指歸電網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一調(diào)度的各類大型發(fā)電廠;地方電源則包括各類小水電站，以及企業(yè)自備發(fā)電機(jī)組。每種電源在不同的水文期的出力各不相同，同時(shí)新建電源機(jī)組會出現(xiàn)在規(guī)劃期間逐年投產(chǎn)的情況，因此，需對電源出力情況進(jìn)行詳細(xì)的分析統(tǒng)計(jì)，以利于下一步工作開展。

(三)電力電量平衡

電力電量平衡在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中起約束條件的作用。根據(jù)電力負(fù)荷預(yù)測和電源出力分析，進(jìn)行項(xiàng)目所在地區(qū)、供電區(qū)域進(jìn)行電力、電量平衡計(jì)算，并對平衡結(jié)果進(jìn)行分析，從而確定電力工程的布局和規(guī)模。通過負(fù)荷預(yù)測確定各水平年的系統(tǒng)最大負(fù)荷，結(jié)合各類電源的出力分析，得出電力電量盈虧，從而確定電力系統(tǒng)所需的發(fā)電、變電設(shè)備容量。該容量應(yīng)滿足負(fù)荷需求的工作容量加上系統(tǒng)需要的備用容量。此外，在進(jìn)行電力電量平衡時(shí)，還需考慮分區(qū)間的電力電量交換，并根據(jù)情況增減設(shè)備容量。

(四)接入系統(tǒng)方案

根據(jù)工程所在地原有網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)、負(fù)荷分布和電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃等情況，說明項(xiàng)目工程在電力系統(tǒng)中的地位和作用，按照電網(wǎng)規(guī)劃，以及政府部門的審批意見，提出項(xiàng)目接入系統(tǒng)比較方案。在論述項(xiàng)目接入系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)近結(jié)合、綜合考慮節(jié)約用地、節(jié)能降耗、電網(wǎng)新技術(shù)的應(yīng)用。與此同時(shí)，需提出項(xiàng)目工程各方案的布局和規(guī)模，投產(chǎn)年及終期近區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式和供電電壓等內(nèi)容。

(五)電氣計(jì)算

電氣計(jì)算是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，包括：潮流計(jì)算，穩(wěn)定計(jì)算，短路電流計(jì)算和無功補(bǔ)償計(jì)算。

第一，潮流計(jì)算主要是對電力網(wǎng)絡(luò)中的功率和電壓的分布進(jìn)行計(jì)算，通過潮流計(jì)算可確定系統(tǒng)運(yùn)行方式，檢查各元件是否滿足運(yùn)行要求，并為系統(tǒng)繼電保護(hù)和穩(wěn)定計(jì)算提供依據(jù)和初值。潮流計(jì)算作為電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最基本的計(jì)算，是比較電力工程各接入系統(tǒng)方案最直觀的方法。通過潮流計(jì)算得出的電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓、各網(wǎng)絡(luò)元件電力損耗、以及電力潮流的分布情況，可直接用于分析各接入系統(tǒng)方案的可靠性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。

第二，穩(wěn)定計(jì)算是指根據(jù)要求，對電力系統(tǒng)的各種故障情況進(jìn)行模擬計(jì)算和分析，從而確定電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的主要特征和穩(wěn)定水平。穩(wěn)定計(jì)算多是基于潮流計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)之上，在單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中常用到的穩(wěn)定計(jì)算包括電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、電壓穩(wěn)定計(jì)算、以及頻率穩(wěn)定計(jì)算等。通過進(jìn)行各種穩(wěn)定計(jì)算，可校驗(yàn)各接入系統(tǒng)方案的運(yùn)行參數(shù)能否滿足穩(wěn)定運(yùn)行的要求，在必要的情況下提出安穩(wěn)策略和保障措施。

第三，短路電流計(jì)算主要是驗(yàn)算在給定的網(wǎng)架中，由于故障短路而在電氣元件上產(chǎn)生的不正常電流值。計(jì)算項(xiàng)目工程接入系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)處的各種短路電流，能為電氣設(shè)備的選型提供依據(jù)。在確定網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)運(yùn)行方式的情況下，進(jìn)行短路電流計(jì)算可正確選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備，選用正確的繼電保護(hù)整定值和熔體的額定電流，從而確保在故障情況下能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時(shí)間，減少短路所造成的損失。系統(tǒng)的短路電流宜限制在合理的水平，當(dāng)短路電流水平過大而需要大量更換工程相關(guān)網(wǎng)區(qū)已有電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)提出限制短路電流的措施。第四，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償，可向電力網(wǎng)絡(luò)中的感性負(fù)荷提供相應(yīng)的無功功率，從而減少各種網(wǎng)絡(luò)元件因傳輸無功功率所造成的電能損耗。在具體電力工程中，需根據(jù)無功平衡，提出無功補(bǔ)償裝置總?cè)萘考胺纸M容量，必要時(shí)需對單組低壓電容器投切時(shí)電壓波動(dòng)進(jìn)行校核，進(jìn)行近區(qū)無功平衡分析，和調(diào)相調(diào)壓專題計(jì)算。

(六)方案比較

對項(xiàng)目接入方案進(jìn)行比較，在各種電氣計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)之上，從安全可靠性、實(shí)施性、發(fā)展適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行分析，從而對各方案的設(shè)計(jì)及運(yùn)行做出評價(jià)，并選擇最優(yōu)者作為推薦方案。

(七)系統(tǒng)專業(yè)提資

通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可靠的系統(tǒng)電氣計(jì)算，選出綜合條件最優(yōu)的推薦接入系統(tǒng)方案，確定項(xiàng)目工程的建設(shè)規(guī)模和投產(chǎn)時(shí)間，為電力工程設(shè)計(jì)的其它專業(yè)提供有效的設(shè)計(jì)依據(jù)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

二、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的一些經(jīng)驗(yàn)

隨著我國電網(wǎng)電壓的升高，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電源裝機(jī)總?cè)萘康闹鹉晏嵘娏ο到y(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)期。在單項(xiàng)電力工程的設(shè)計(jì)中，電力系統(tǒng)專業(yè)的設(shè)計(jì)和論證起著重要的指導(dǎo)作用。如何獨(dú)立開展電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，成為中小規(guī)模的電力設(shè)計(jì)單位遇到的新問題。

(一)準(zhǔn)備階段

在開展系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作前，應(yīng)收集近區(qū)電力系統(tǒng)現(xiàn)狀相關(guān)資料，了解大網(wǎng)區(qū)的基本情況和特點(diǎn)，分析和整理收集到的系統(tǒng)資料。收集現(xiàn)有變電站、線路以及統(tǒng)調(diào)電源資料，并開列成表錄入數(shù)據(jù)庫，形成電網(wǎng)現(xiàn)狀網(wǎng)架的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，還需收集最新電力主網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告，了解近區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展方向和變化特點(diǎn)，將規(guī)劃電力網(wǎng)絡(luò)資料錄入數(shù)據(jù)庫，形成各規(guī)劃水平年的網(wǎng)架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(二)開展工作

關(guān)注電力系統(tǒng)的最新變化情況，更新數(shù)據(jù)庫資料，收集和研究各地區(qū)的負(fù)荷情況和特點(diǎn)，掌握大網(wǎng)內(nèi)各電廠、變電站、電力線路的地理分布情況和數(shù)據(jù)資料，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。針對新項(xiàng)目工程，展開對當(dāng)?shù)刎?fù)荷情況的收集工作，及時(shí)更新當(dāng)?shù)丶爸苓呺娏ο到y(tǒng)的資料。之后，進(jìn)行各類系統(tǒng)電氣計(jì)算，配合項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)工作。電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)具有重要意義，所有電氣計(jì)算均是基于電網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，不斷更新和完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的一個(gè)長期工作。

三、結(jié)語

電力作為典型的能源是現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的命脈，也是考察當(dāng)?shù)赝顿Y環(huán)境的重要因素，因此電力規(guī)劃應(yīng)符合城市規(guī)劃的總體要求，因地制宜的根據(jù)城區(qū)規(guī)模、社會發(fā)展、地區(qū)動(dòng)力資源分布、能源結(jié)構(gòu)和電力供應(yīng)現(xiàn)狀條件。電力規(guī)劃應(yīng)按照市場規(guī)律、可持續(xù)發(fā)展方針設(shè)計(jì)，與城市規(guī)劃相一致。隨著電力系統(tǒng)向大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)起的作用進(jìn)一步增加，在單項(xiàng)具體的電力工程設(shè)計(jì)中，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)的要求也越來越高。本文對電力工程設(shè)計(jì)中所涉及到的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，進(jìn)行論述和探討，并總結(jié)部分相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以供參考。