城市電網規劃

城市電網規劃是主要研究由220 kV及以下各級電壓配電網組成的城市電力網(以下簡稱城網)發展和改造的總體計劃。其任務是根據城市發展規劃研究城市負荷增長的規律，改造和加強現有城網的結構，逐步解決薄弱環節，擴大供電能力，滿足用電需要，實現設備和設施的標準化，提高供電質量和安全可靠性，建立與社會發展、環境保護協調一致的技術經濟合理的城網。 ^[1] 

包括城市的全部地區，但以市區電力網規劃為主要組成部分。計算城網負荷所用的供電面積，原則上不包括大片農田、山區、水域、荒地等。一個城網可根據城市中心區的佈局、地理條件、負荷分佈和輸配電電壓等級，劃分為幾個分區電力網。市區以外負荷集中的工業區和城鎮可分別建設分區性電力網。

應與城市總體規劃的年限一致。一般分為近期(5年)、中期(10年)、長期(15年以上)三個階段。近期規劃着重解決當前城網存在的主要問題，逐步滿足負荷需要，提高供電質量和可靠性，是編制年度計劃項目的依據。中期規劃着重將城網結構及設施有步驟地過渡到規劃目標，並對大型項目進行可行性研究，做好前期工作。長期規劃主要考慮城網的長期發展，研究確定電源佈局和規劃網絡，使之滿足遠期預測負荷水平。

由於城網既是電力系統的主要負荷中心，又是城市現代化建設的重要基礎設施，為此城網規劃的編制應以當地供電企業為主與城市規劃部門共同編制，並納入相應的城市規劃和電力系統規劃。編制工作首先要做好負荷預測，並經過技術經濟比較，確定各規劃期的目標、電力網技術原則和設施的標準化。為了使近期規劃項目能符合規劃的目標方向，中期規劃能逐步過渡到規劃目標，長期規劃又具有現實的目標內容，編制可按以下三個步驟進行：第一步是建立長期電力網的初步佈局，作為編制分期規劃的發展目標;第二步根據預測的負荷和現有的電力網結構，經過分析計算，逐步編制近期的分年規劃和中期規劃;第三步以中期規劃期末的電力網規模和預測的長期負荷水平，經過分析計算，編制長期規劃。由於長期規劃內容是近、中期規劃的積累和發展，受各種具體因素的影響，必將對原定的初步佈局有所調整和修改。

在城網規劃的編制上由於元件節點較多、數據量大，而且受城市建設和用户方面的影響需要經常更新數據，世界上很多大城市已採用計算機輔助規劃(computer aided planning，CAP)，可以進行大量的精確計算並節省時間。開發的程序已全面包括負荷預測、變電所定位、線路定路徑、網絡分析計算、可靠性校核、經濟評估等方面。然而計算機輔助規劃設計的成功應用需要建立強大的城網數據庫(包括圖形系統)，有賴於信息系統的支持。(見計算機輔助城市電力網規劃)

中國確定城網由220 kV的送電網，110、63、35 kV的高壓配電網，10 (20) kV的中壓配電網，380/220 V的低壓配電網組成。城網電壓等級和最高一級電壓的選擇，要根據電力網現有的實際情況和遠景發展慎重研究確定。現有非標準電壓應限制發展，合理利用，分批改造。除在城網的改造過渡期間外，一個地區同一電壓等級的相位排列和相序應相同。

城網結構是規劃的主體，基本要求是達到供電的連續可靠、合格的電能質量和運行的經濟性。結構上的點線佈局形式很多，規劃中應通過多方案比較確定，選擇的原則一般如下：①各級電壓電力網的接線應標準化；②高壓電力網的接線應力求簡化；③220 kV高壓變電所應深入負荷中心；④滿足供電可靠性的要求，用N-1準則及故障時允許對用户停電的目標時間來校核配電網結構的支持能力和元件的配置容量(見中國城市電網可靠性規定)。

城網的無功補償應根據就地平衡和便於調整電壓的原則進行配置，可採用分散和集中補償相結合的方式。接近用户端的分散補償可取得較好的經濟效益，集中安裝在變電所內有利於控制電壓水平。無功補償設施應便於投切，裝設在變電所和用户處的電容器應能自動投切

負荷預測是城網規劃的基礎，要有一定的準確性，應在經常調查分析的基礎上，收集城市建設和各行各業發展的信息，充分研究本地區用電量和負荷的歷史數據及發展趨勢，採用符合實際規律的數學方法進行測算，並適當參考各國同類型地區的資料進行校核。負荷預測數據按規劃的目標年限分為近、中、遠各期，由於影響負荷變化的因素太多，預測數據也可用高低兩個幅值。為使城網結構的規劃設計更為合理，負荷預測還應按用電性質分類，按地理區域功能分區，並按電壓等級分層等幾方面分別進行。在中低壓配電網規劃中，還要做好負荷分佈預測，即將分區的預測負荷分解落實到地塊中，以利電網的佈局。負荷測算的方法很多，中國各城市常用的幾種實用方法是：綜合水平法、外推法、單耗法、彈性係數法、負荷密度法等，並將其結果相互校核。目前，國內外對模糊理論、灰色理論、神經網絡等不確定數學模型已有新的發展，宜儘量探索採用。由於城網預測所需數據量多，分析工作量大，因此宜用計算機進行。

城網供電設備的選擇應堅持技術進步、安全可靠、節約能源和節約用地的原則，適應城市建設的特點，與市容環境協調，提高城市電網安全運行水平，增強抗拒自然災害的能力，重視環境保護，電磁環境應符合標準等。為了簡化設計施工，方便運行維護，城網供電設施應逐步實現標準化。如變電所的主變壓器台數、容量，架空線或電纜的導線截面都應統一規定，減少規格，並按長期規劃考慮實施。又如變電所宜採用佔地較少的佈置及選用相應的設備，市中心區多采用全屋內型佈置並考慮與其他建築物綜合建設或建地下變電所。應選用小型化、無油化、性能質量好、可靠性高、免維修或少維護的設備。城區變電所優先選用高壓SF6全封閉組合電器。積極推廣應用節能型輸配電設備，淘汰高耗能設備。

城市電網規劃的好壞能夠在一定程度上體現這個城市整體的規劃情況，對電網進行規劃是為了滿足廣大城市民眾對電力的需求。要想使一個城市的電力系統符合國家規定標準，就必須從城市電網的編制做起，做到一切從實際出發，在深入研究分析該城市電網情況的基礎上，提出科學合理的電網規劃方案。城市電網規劃的意義主要體現在以下幾方面:

(1)對電網進行規劃後，配電系統能夠得到優化，這是提高系統效益的有效途徑，它不僅能夠降低電力系統的電量損耗，而且能夠提高電網的運行效率。

(2)電網的規劃能夠優化配電系統的結構，這將極大地提高電力系統供電的可靠性。

(3)科學合理的電網規劃能夠起到確定變電站容量以及供電範圍的作用，這兩者的確定不僅有利於電力系統的運行及管理，而且在很大程度上提高了電力系統的管理及運行效率。 ^[2] 

城市電網規劃的內容包括以下幾個方面：

(1)在對城市電網進行規劃之前，要對目前城市電網進行分析，清楚地掌握即將要進行規劃的區域內電網的佈置情況，如需要的電量總數、負載情況、負載的分佈情況等；

(2)制定即將要進行電網規劃的區域的各級規劃目標，確定電網規劃的結構，並應用標準化的供電設施；

(3)保持電力平衡，並提出對城市電網電源點的佈置要求；

(4)根據城市的實際情況，選擇城市供電系統變電所的建設位置，確定供電線路的鋪設路徑，明確工程建設的工期；

(5)明確城市電網的建設與改造工程對自動化等方面的要求；

(6)編寫城市電網規劃説明書，繪製城市電網規劃圖紙。

(1)城市電網的規劃中缺少基礎數據。對城市電網的規劃是以基礎數據作為依據的。但是現階段城市電網中的基礎數據變化速度較快．而且新數據不能被及時統計，致使在使用時容易出現偏差，運用基礎數據進行計算的結果準確程度相對降低。

(2)由於目前城市電網的覆蓋範圍相對較為廣泛，對建設變電站地理位置的確定通常依靠施工人員的經驗，而沒有確切的標準，因此在電網線路佈置以及配電設備的安置等問題上往往會出現疏漏。

(3)城市發展方向的未知性。一般來説，城市的規劃是由政府相關部門負責的，其會編寫相關的指導性文件對城市的規劃進行一定程度的約束，例如城市發展方向以及徵用土地的用途，這類指導性文件也是城市電網建設的依據。然而在城市建設過程中，並不是所有的項目都能嚴格按照城市規劃文件執行，致使在城市的發展過程中出現不確定性的因素，進而使得在城市電網的建設不能根據計劃制定合理的目標，給電網規劃帶來了一定的困難。

(4)城市電網的規劃工作與城市建設中其他工作不能同步進行。現階段，城市建設過程中各個項目通常都是獨立進行的，相互之間缺少必要的溝通，使得城市電網規劃與城市建設過程中其他規劃工作不能同步進行，與社會的發展出現脱節現象。在城市建設的過程中，對電網線路以及變電站沒有預留出所需要的空間．影響城市電網規劃的進度。

(5)受到傳統觀念的影響，電力部門對城市電網的規劃工作重視程度不夠，傳統的規劃理念已經不能滿足現今城市電網規劃的需要。同時，在規劃方案中電力部門對於電壓等級的順序以及投資回報比例沒有給予足夠的重視。

(6)現今，通常將城市電網規劃的管理工作分成3個等級，分別由3個不同級別的部門進行管理。雖然這種管理模式能夠對城市電網的管理起到一定的積極作用，但是同樣會導致各個管理部門之間無法進行良好的溝通，從而嚴重製約了城市電網向着最優的方向發展。

針對現今城市電網規劃中存在的問題，筆者結合自身的實踐經驗，提出如下幾點改進措施：

(1)合理有效的城市電網規劃需要建立在完善的前期準備工作之上。所謂前期工作，包括整理各個地域電力負荷的情況、該城市的經濟情況、電能輸出線路的佈置以及變電所的建設位置等。為了合理完成城市電網的規劃工作，必須對前期資料的收集整理給予足夠重視，其中包括每年發電總量、該城市最大電力負荷等，從而為城市電網規劃提供有力的依據。

(2)電力系統的發展受到多方面因素的影響，其中包括該城市社會經濟的發展情況、城市重點產業的變化情況等，加之現今各個城市都對招商引資非常重視，城市中的工業園區相繼建成，導致電能消耗量大幅增加，使得電力部門對電能負荷的預測值與實際的電能負荷值之間有較大的差異。所以，城市的電力部門應加強與政府相關部門的交流，對重大建設項目要進行及時充分的瞭解，根據一年之內收集的城市各個地區電力負荷數據情況，運用先進的科學技術手段進行分析處理，得出較為準確的預測結果。

(3)城市電網的規劃不能獨立進行，要同城市的發展規劃相聯繫，並處理好兩者之間的關係。城市電網規劃要實現在城市當中合理佈置，在經濟、技術層面合理發展，而城市的整體規劃則是為了城市能夠實現經濟的迅速發展，因此，應對城市中各個建築進行合理的佈置，強化對規劃的管理。城市電網規劃以及城市整體規劃有着相類似的規劃對象，因此要在兩者之間建立良好的關係，從規劃説明書的編制階段就開始兩者之間的協調，從根本上防止出現兩者相互制約的現象。

(4)城市電網的規劃歸根究底是由相關人員完成的，因此要想使其具有科學合理的性質，就要求參與規劃的人員要清楚地掌握現階段以及過去城市各地區的負荷情況，還要對現在以及過去電能用户的相關數據進行整理分析。但是如果僅僅採用人工方式．就會導致人力、物力的大量浪費，且工作效率相對較低。因此，建立城市電網規劃的計算機軟件系統具有極強的現實意義。

(5)在城市變電站建立位置的選擇上，要充分考慮城市的實際情況，以有效地防止出現大面積停電的現象。同時要加大城市電網規劃重要性的宣傳力度，增強人們對電力設備的認識，使得城市居民能夠積極配合城市電網規劃以及建設工作。 ^[3]