《电力系统规划》第1章

电力系统规划2021上期本课程主要内容1、绪论2、电力负荷预测3、电力系统规划的经济评价方法4、 电源规划5、 电网规划6、配电网规划7、 电力系统无功规划8、电力系统自动化规划电力系统规划涉及的背景知识：(1)国家方案及能源政策(2)负荷趋势预测(3)优化技术(4)智能控制技术(5)电力系统工程(6)信息技术学习本课程的目的经过课堂讲授结合课外自学，了解电力系统规划的重要性及根本要求；了解电力系统规划的根本内容和根底实际；掌握电力系统规划的普通方法和流程。培育电力工程自动化专业学生的根本专业素质，学会分析和处理电力系统规划中遇到的问题。第1章绪论1.1我国电力工业开展概略1.2电力系统规划的重要性及根本要求1.3电力系统规划的义务及分类1.1我国电力工业开展概略一、根本情况1.装机容量、发电量迅速增长统计数据从1882年国内第一台直流发电机开场，解放前装机容量缺乏185万kW至2021的1144GW，期间阅历了多阶段的跨越式开展。年份装机容量(万kW)装机容量在国际排位年发电量（亿kWh）年发电量在国际排位备注～1949185214325建国前67年196011929594-装机容量突破1000万kW19871029054973-装机容量突破1亿199521722410069-装机容量突破2亿1996236542107942基本解决全国性缺电局面2000319322136852装机容量突破3亿2004440702218702装机容量突破4亿2005517182249752装机容量突破5亿2006622002283442装机容量突破6亿表1-1我国各阶段电力开展情况表2005年>500GW2004年>400GW2000年>300GW1995年>200GW1987年>100GW1978年57.1GW1949年1,850MW中国发电装机容量变化2021年8月超越美国，成为世界第一，2021年底装机容量：1144GW其中：水电：249GW火电：819GW核电：12.59GW风电：62.37GW2020有望达1800GW2.电网的建立有较大开展1971年以前：我国大陆电网最高电压等级为220kV；1972年：建成第一条330kV输电线路〔刘家峡——陕西关中，534km〕；1981年：建成第一条500kV输电线路〔河南平顶山——武汉，595km〕；1989年：建成第一条±500kV直流输电线路〔葛洲坝——上海，1046km〕；2005年：建成第一条750kV输电线路〔青海官亭——甘肃兰州东，146km〕；2006年：我国首条1000kV特高压输电线路开关站在河南南阳奠基〔晋东南——南阳——荆门，654km〕。3.电力设备的制造程度大大提高我国最大的地热电站：西藏羊八井第一、二地热电站总装机容量2.518万KW；我国最大的风电场：内蒙古赤峰赛罕坝风电场总装机容量17万KW。第二大风电场是新疆达坂城风电场，其总装机容量14万KW；我国最大的潮汐电站：浙江省江厦潮汐电站总装机容量3200KW；我国最大的渣滓熄灭电厂：上海浦东渣滓熄灭电厂总装机容量1.7万KW。〔1〕电源构造不尽合理：水电、核电及新能源发电比重偏小。〔2〕电网建立与电源建立不协调，供电可靠性偏低：我国电力建立长期以来“重发轻供〞的情况非常突出。部分电网网架构造不够坚强，出现窝电和缺电并存的景象；配电网仍不能满足用电需求增长的需求；供电可靠性偏低。〔3〕人均拥有装机容量和人均占有发电量较低：目前我国人均拥有装机容量和人均占有发电量不到世界平均程度的一半，约为兴隆国家的1/6和1/10。〔4〕技术经济目的平均程度不高：火电厂平均发电煤耗、供电煤耗、厂用电率、电网线损率等仍较高。〔5〕火电厂的污染物排放量高：火电厂的二氧化硫、氮氧化物和大量粉尘的排放尚未得到有效控制。〔6〕发供电设备质量问题较多，性能欠佳。二、差距表1-2主要国家人均电力比较国家人均用电量kWh/人人均装机kW/人中国21550.47美国127112.89德国66931.46英国55141.18法国81182.12日本82771.99俄罗斯56891.47三、开展规划1.大力开展水电水能资源是可再生的清洁能源；在电力系统中，有一定比例的水电装机容量对系统调峰和平安经济运转极为有利；水电站的发电本钱低，水库可以综合利用。兴隆国家水电的平均开发度已在60％以上。我国水电装机容量居世界第2位，但仅开发了少部分，水电装机容量比例偏低。我国水电之最世界最大的水电站：长江三峡电站世界最大的抽水蓄能电站：广州抽水蓄能电站世界海拔最高的水电站：西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站2.积极开展核电我国目前曾经构成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾等6个核电基地，拥有11台核电机组、约900多万KW的装机容量。距世界程度仍有很大差距，目前全球核电占电能的比平均为17%，已有17个国家核电在本国发电量中的比重超越25%，而我国核发电量占总量不到2%，远不到世界平均程度，更远远低于法国85%、美国20%的程度。核电在沿海地域是开展的必由之路，主要是在沿海一次能源短缺的广东、福建、浙江、江苏、辽宁、山东等省建立一批单机百万千瓦级的核电站；同时也探求在内地开展核电，主是在江西、湖南、安徽、吉林等省建立核电站。至2020年，中国核电装机容量规划要到达4000万KW，约占整个电力装机容量的4%。3.重点开展电网，构成全国一致的结合电网推进“西电东送、南北互供、全国联网〞的开展战略，建立多个1000KV交流工程、±800KV直流工程。到2020年底，我国将建成覆盖华北、华中、华东地域的特高压交流同步电网，建成15个特高压直流工程；建立多个500KV交流工程、±500KV直流工程。随着三峡电站及其输变电工程建立的完成，到2021年已根本实现以三峡为中心的全国联网格局，并构成全国一致的结合电网。我国在进展电网建立的同时，还不断推进中俄、中越之间的跨国电力联网工程。全国互联电网表示图东北华北新疆西北山东西藏川渝华中华东福建南方17台湾海南区域电网构成华北、华东、华中、南方电网的装机容量已超越1亿kW(100GW)东北、西北电网的装机容量也超越4000万kW(40GW)区域电网互联1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠背电网电压等级第一条500kVAC：1981年12月河南平顶山-湖北武昌。第一条330kVAC：1972年6月甘肃刘家峡-天水-陕西关中(眉县)。各电网已构成500kV或330kV的骨干网架。第一条±500kVDC：1989年9月，湖北葛洲坝-上海南桥。第一条750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肃兰州东。4.因地制宜开展新能源发电，做好乡村电气化建立在遥远乡村和沿海岛屿，因地制宜建立小水电、风力发电、生物质发电、潮汐发电、地热发电和太阳能发电等。至2021年，风电装机容量超越500万KW，生物质发电装机容量到达550万KW，太阳能发电装机容量到达30万KW；到2020年，风电装机达3000万KW，生物质发电到达3000万KW，太阳能发电装机达220万KW。5.开发和节约并重，高度注重环境维护在开发能源的同时，采取有效措施节约能源、降低损耗〔煤耗、水耗、线损等〕，提高能源利用效率。实行电力开展与环境维护相协调的方针，使电力建立与环境维护“同步规划、同步实施、同步开展〞。电能是开展国民经济的根底。电能是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用，几乎是在同一瞬间完成的，须随时坚持功率平衡，并留有足够的容量备用和能量备用。要满足国民经济开展的需求，电力工业必需超前开展，这是世界电力工业开展规律，因此，做好电力规划，加强电网建立，就尤为重要。重要性电力规划是根据社会经济开展的需求，能源资源和负荷的分布，确定合理的电源构造和战略规划，确定电网电压等级、输电方式和合理的网架构造等。电力规划的合理与否，事关国民经济的开展，直接影响电力系统未来运转的稳定性、经济性、电能质量和未来的开展。1.2电力系统规划的重要性及根本要求电力工业消费和建立的特点：规律性和同时性：发、变、输、配、用电设备，按照一定规律组合而成。而且同时完成，不能大量储存。整体性：电力系统是个不可分割的整体，发、变、输、配、用电环节必需有机地配合，不能因一处发惹事故而呵斥全网大面积停电，给工农业消费呵斥艰苦损失。暂态性：暂态过程非常短暂。关键性：地震，洪水，社会稳定。2003年8月14日〔美国东部时间〕，美国东北部和加拿大东部结合电网发生了大面积停电事故，这次停电涉及美国的俄亥俄、纽约、密歇根、新泽西、马萨诸塞、康涅狄格等6个州和加拿大的安大约、魁北克等2个省，100多座发电厂跳闸，其中包括22座核电厂，合计损失负荷61.80GW，多达5000万居民瞬间便失去了他们赖以生存的电力供应。要汲取这次美、加大停电事故的阅历教训，引以为鉴。从另一方面，阐明了电力系统规划的重要性。232.根本要求1〕发、变、输、配比例适当；2〕电压支撑点多；3〕可靠性；4〕灵敏性；5〕经济性。1.3电力系统规划的义务及分类1〕研讨和提出规划期内的负荷程度〔负荷预测〕，规划期限，每年最大负荷Pmax，每年电量需求Qmax，负荷特性，负荷曲线等；2〕研讨能源资源和运输条件，确定能源布点，水源，煤炭，石油，天然气等；3〕研讨和提出合理的供电范围；4〕研讨和提出水、火电厂的合理规划及开展规模，电源规划方案；5〕确定电网开展方案，包括输电和配电主干网络规划，电压等级的选择及变电所规划和容量的选择；6〕提出需求进一步研讨的问题。国家方案及能源政策能源规划电力负荷预测电源规划电网规划图1-1电力系统规划的构造51.电力负荷预测1〕调度的电力负荷预测超短期电力负荷预测〔15－30分钟〕短期电力负荷预测〔24－48小时〕中期电力负荷预测〔一周、一月〕长期电力负荷预测〔一年〕2〕规划的电力负荷预测短期电力负荷预测〔1－5年〕中期电力负荷预测〔5－15年〕长期电力负荷预测〔15－30年〕2.电源规划1〕短期电源规划时间：1－5年内容：〔1〕制定发电设备的维修方案；〔2〕分析推迟或提早新发电机组投产方案的效益；〔3〕分析与相邻电力系统互联的效益及互联方案；〔4〕确定燃料需求量及购买、运输、储存方案。2〕长期电源规划时间10－30年〔1〕扩建新发电机组的时间、地点；〔2〕分析推迟或提早新发电机组投产方案的效益，扩建发电机组的类型、容量；〔3〕分析与相邻电力系统互联的效益及互联方案，现有发电，机组的退役及更新方案；〔4〕确定燃料需求量及购买、运输、储存方案，燃料的需求量及处理燃料问题的战略。3.电网规划〔输电系统规划〕以负荷预测和电源规划为根底，确定何时、何地、建何种类型输电线路及回路数，变电站的规模，到达规划期内所需求的输电才干，在满足各项技术目的的前提下，使输电系统的投资费用最小。1〕短期电网规划1－5年规划内容比较详细仔细，可直接用来指点建立。如：必需确定和选择扩建方案所需求的输变电设备。2〕中、长期电网规划5－15，15－30年内容：需求思索比输变电任务周期更长的开展情况，如：需求列举各种能够的过渡方案。估计各种不确定要素的影响等。长期规划的方案并不一定在建立中原封不动的实施。由于客观条件或环境的变化，规划方案也将不断变化。电力负荷预测电源开发规划选线、所址条件评价地域用电需求预测用户供电设备规划连结系统规划社会环境评价制定规划方案技术经济评价对现有系统的评价确定最正确方案用户用电需求用户电压要求用户供电可靠性输电网规划确定能够的配电规划方案用电负荷分布配电所址条件地域环境要求现有配电改造方案经济性评价先布点、后定线，再落实工程和投资确定最正确配电规划方案图1-3配电网规划流程华北南方东北西藏台湾西北晋城煤电基地华中晋东南淮南300雅龙江梯级170南阳300300290华东杭北芜湖荆州2021年前后国家电网特高压骨干网架规划图上海西图例500kV交流±800kV级直流1000kV交流750kV交流金沙江I期株州杭北南汇苏南陕北武汉220420官亭兰州东华北东北西藏台湾西北晋东南火电陕北火电石家庄北京东华中豫北280420200150350晋东南徐州淮南徐州火电滁州300360雅龙江梯级170无锡南阳×300170300150290华东杭北芜湖330长沙荆州乐山重庆2021年前后国家电网特高压骨干网架规划图300300蒙西火电III450南京蒙西火电I晋东南火电蒙西上海西武汉恩施图例500kV交流±800kV级直流1000kV交流750kV交流白银官亭拉西瓦兰州东宁东邵通安顺桂林龙门惠东三峡地下陕北330220邵通火电320西宁南方华北南方东北西藏台湾西北晋东南火电陕北火电蒙西火电II石家庄北京东华中济南豫北300280240420200100300晋东南徐州淮南徐州火电滁州300360雅龙江梯级金沙江I期金华金沙江II期170无锡南阳×300170300150150华东杭北芜湖290330长沙荆州乐山成都重庆2020年前后国家电网特高压骨干网架规划图300500300川西水电蒙西火电III天津南昌唐山青岛120300250340450福州320南京350240300沿海电源沿海电源150蒙西火电I晋东南火电宁夏煤电呼盟煤电远东(俄)沈阳蒙西火电IV蒙西锡盟锡