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1、第十讲第十讲 电网规划问题电网规划问题第十讲第十讲 电网规划问题电网规划问题第十讲第十讲 电网规划问题电网规划问题 一、电网规划的主要研究领域一、电网规划的主要研究领域 二、电网规划的投资决策原则二、电网规划的投资决策原则 三、电网规划的研究概况三、电网规划的研究概况 四、电网规划的运行模拟四、电网规划的运行模拟 五、电网规划的基本要求五、电网规划的基本要求 六、输电电压等级选择的方案比较六、输电电压等级选择的方案比较 七、输电线路路径选择七、输电线路路径选择 八、电源与电力网络的配合及主变压器的选择八、电源与电力网络的配合及主变压器的选择 九、无功电源规划九、无功电源规划 十、直流输电与交流
2、输电的比较十、直流输电与交流输电的比较 十一、电网联网十一、电网联网 参考文献参考文献一、电网规划的主要研究领域一、电网规划的主要研究领域 负荷规划负荷规划 电力电量平衡电力电量平衡 无功规划无功规划 电力网络规划电力网络规划 确定电网未来安装设备规格，如导线电压确定电网未来安装设备规格，如导线电压 等级及型号、变压器规格等等级及型号、变压器规格等 确定电网中增加新设备的地点、时间确定电网中增加新设备的地点、时间l l电网规划分类电网规划分类1 1、按时间分类：、按时间分类： 远景规划研究远景规划研究 20302030年年 长期规划研究长期规划研究 10151015年年 短期规划研究短期规划研
3、究 510510年年 2 2、内容分类、内容分类 负荷规划负荷规划 网架规划网架规划 无功规划无功规划 稳定性分析稳定性分析 短路电流分析短路电流分析二、电网规划的投资决策原则二、电网规划的投资决策原则1 1、投资决策的基本要求：电网规划的目的（、投资决策的基本要求：电网规划的目的（ 目标函数）是寻找最佳的投资决策方案。目标函数）是寻找最佳的投资决策方案。 最佳方案有四个方面的要求：最佳方案有四个方面的要求： 满足负荷增长需要满足负荷增长需要 保证供电质量保证供电质量 同环境协调一致同环境协调一致 费用支出最小费用支出最小二、电网规划的投资决策原则二、电网规划的投资决策原则2 2、投资决策的经
4、济性原则：费用最小，满足、投资决策的经济性原则：费用最小，满足 约束条件约束条件 最小费用法：总贴现费用最小最小费用法：总贴现费用最小= =投资费用投资费用+ + 发电费用发电费用+ +网损费用网损费用+ +维护费用维护费用+ +惩罚费用惩罚费用 等年值法：等年值费用最小等年值法：等年值费用最小三、电网规划的研究概况三、电网规划的研究概况长期以来，规划人员的常规作法是首先长期以来，规划人员的常规作法是首先 依据经验通过定性分析作出负荷预测，然依据经验通过定性分析作出负荷预测，然 后根据确定的负荷数据，人为选定几个可后根据确定的负荷数据，人为选定几个可 行的网络扩展方案，最后对这几个方案进行的网
5、络扩展方案，最后对这几个方案进 行技术经济分析，从中找出一个最佳方案行技术经济分析，从中找出一个最佳方案 。 1 1、负荷预测、负荷预测 2 2、网架规划研究：网架规划的目的在于根据投资、网架规划研究：网架规划的目的在于根据投资 及运行等费用最小的原则，确定扩建线路的类型及运行等费用最小的原则，确定扩建线路的类型 、时间及地点，保证可靠地将电能由发电中心送、时间及地点，保证可靠地将电能由发电中心送 到负荷中心，并且出入线及沿途环境都可以接受到负荷中心，并且出入线及沿途环境都可以接受 。这是一个系统优化的问题。这是一个系统优化的问题。 （1 1）特点）特点: :l l离散性离散性l l动态性动态
6、性l l非线性非线性l l多目标性多目标性l l不确定性不确定性 （2 2）规划方法）规划方法 根据对规划期间处理的不同根据对规划期间处理的不同 ，可分为：，可分为：l l单阶段扩展法单阶段扩展法l l多阶段扩展法：静态和动态多阶段扩展法：静态和动态 （3 3）规划方法）规划方法 根据数学方法分类：根据数学方法分类：l l（1 1）优化方法：是将由电网规划问题用数）优化方法：是将由电网规划问题用数 学优化模型进行描述，然后通过一定的算法学优化模型进行描述，然后通过一定的算法 求解，从而获得满足系统要求的最优规划方求解，从而获得满足系统要求的最优规划方 案。案。l l（2 2）启发式方法：是以直
7、观分析为依据的）启发式方法：是以直观分析为依据的 算法。通常基于系统某一性能指标对可行路算法。通常基于系统某一性能指标对可行路 径上一些线路参数的灵敏度，根据一定的原径上一些线路参数的灵敏度，根据一定的原 则，逐步迭代直到满足要求为止。则，逐步迭代直到满足要求为止。确定性不确定性线性规划非线性规划动态规划整数规划图论网流法随机规划模糊规划遗传算法模拟退火算法Benders分解技术优化 方法启发式方法基于线路性能指标（如线路过负荷）基于系统性能指标（如系统年缺电量）3 3、无功规划的研究：目的是确定网络中无功、无功规划的研究：目的是确定网络中无功 补偿设备的类型、安装地点及时间，以确补偿设备的类
8、型、安装地点及时间，以确 保电网正常及事故运行方式下的电压质量保电网正常及事故运行方式下的电压质量 及稳定性，并使规划期内投资及运行等费及稳定性，并使规划期内投资及运行等费 用总和最小。用总和最小。 （1 1）方法：）方法：l l试验误差法试验误差法l l非线性规划方法非线性规划方法l l线性规划方法线性规划方法l l混合整数非线性规划方法混合整数非线性规划方法l l模拟退火算法模拟退火算法l l遗传算法遗传算法 （2 2）程序（步骤）程序（步骤）l l无功负荷预测（无功负荷预测（k k值法值法) )l l无功补偿手段分析无功补偿手段分析l l无功容量平衡无功容量平衡l l无功补偿方式：就地补
9、偿方式、集中补偿无功补偿方式：就地补偿方式、集中补偿 方式方式四、电网规划的运行模拟四、电网规划的运行模拟1 1、运行模拟的目的：电网规划的实质是在网、运行模拟的目的：电网规划的实质是在网 络新建线建设费用与运行及故障等费用之络新建线建设费用与运行及故障等费用之 间寻找平衡。间寻找平衡。 （1 1）明确未来可能出现哪些情况）明确未来可能出现哪些情况l l基本条件的不确定性基本条件的不确定性l l电网本身的不确定性电网本身的不确定性l l电网相关影响的不确定性电网相关影响的不确定性 （2 2）分析每一情况下网络如何运行）分析每一情况下网络如何运行网络运行研究运行决策供电质量及 运行费用支出规划研
10、究投资抉择电网规划的流程2 2、运行模拟的范围、运行模拟的范围 （1 1）确定性方法）确定性方法uu1 1）概念：首先确定一些对网络运行来说是）概念：首先确定一些对网络运行来说是 紧急的参考情形，然后对网络进行必要的紧急的参考情形，然后对网络进行必要的 增强以满足这些情形下对用户供电不中断增强以满足这些情形下对用户供电不中断 的要求。的要求。uu2 2）紧急情形：）紧急情形：l l一年中的时刻：最困难时刻、季节，一天一年中的时刻：最困难时刻、季节，一天 中最重要的时刻，一般是峰荷。中最重要的时刻，一般是峰荷。l l风险：与负荷、水电出力、设备不可用度风险：与负荷、水电出力、设备不可用度 （发电
11、机组、变压器、线路等）相关的。（发电机组、变压器、线路等）相关的。uu3 3）缺点：）缺点：l l没有提出一个故障风险度的定量指标。没有提出一个故障风险度的定量指标。l l选择设备不可用度组合一般采用简化规则选择设备不可用度组合一般采用简化规则 ，所选定的情形不具有可比的发生概率。，所选定的情形不具有可比的发生概率。N N -1-1原则原则l l方法的提出是为了简化问题。方法的提出是为了简化问题。 （2 2）、概率性方法）、概率性方法uu1 1）概念：概率性方法直接采用概率理论表）概念：概率性方法直接采用概率理论表 达电网规划中的随机现象。该方法通过对达电网规划中的随机现象。该方法通过对 网络
12、各种可能发生的随机事件的组合分析网络各种可能发生的随机事件的组合分析 ，对于给定的网络方案，可以提供整个运，对于给定的网络方案，可以提供整个运 行期间的运行及故障费用的期望值。由此行期间的运行及故障费用的期望值。由此 根据经济性原则，权衡投资增加与运行及根据经济性原则，权衡投资增加与运行及 故障费用节省，可确定出最佳的扩展方案故障费用节省，可确定出最佳的扩展方案 。很明显，采用概率性方法时，需要对大。很明显，采用概率性方法时，需要对大 量的随机事件进行运行模拟。量的随机事件进行运行模拟。uu2 2）困难）困难l l数据收集数据收集l l概率现象模拟概率现象模拟l l系统响应模拟系统响应模拟五、
13、电网规划的基本要求五、电网规划的基本要求 输、变、配比例适当，充裕输、变、配比例适当，充裕 电压支持点多电压支持点多 保证用户的供电可靠性保证用户的供电可靠性 系统运行的灵活性系统运行的灵活性 系统运行的经济性系统运行的经济性 维修方便维修方便 与环境协调与环境协调六、输电电压等级选择的方案比较六、输电电压等级选择的方案比较1 1、电压等级选择的基本原则、电压等级选择的基本原则 标准的电压等级系列标准的电压等级系列 一个系统或地区内采用的电压等级数应尽一个系统或地区内采用的电压等级数应尽 量少量少 近期和远期发展相结合近期和远期发展相结合 联网的可能性联网的可能性 特殊因素的考虑，如出线走廊、
14、线路走廊特殊因素的考虑，如出线走廊、线路走廊 的布置的布置2 2、输电线路电压等级选择的方法、输电线路电压等级选择的方法方案一：高电压方案方案一：高电压方案 HighHigh方案二：低电压方案方案二：低电压方案 LowLow（1 1）可比条件）可比条件 各方案均能输送所要求的容量及电能各方案均能输送所要求的容量及电能 各方案都能满足系统的可靠性要求及电压各方案都能满足系统的可靠性要求及电压 、质量等要求、质量等要求 各方案都处于各自的最佳条件下各方案都处于各自的最佳条件下 各方案采用统一的计算方法各方案采用统一的计算方法（2 2）可比费用）可比费用 C Ci i =I=Ii i + O+ Oi
15、 i 1)I1)IH H OOH H：导线截面是影响投资和运行费的导线截面是影响投资和运行费的 一个主要因素一个主要因素 2)I2)IL L OOL L 3)3)补偿费用：功率损耗补偿补偿费用：功率损耗补偿 P PH HP PL L电能损耗补偿电能损耗补偿 E EH H E EL L电压损耗补偿电压损耗补偿 V VH HV VL LC CH H=I=IH H+O+OH H+P+PH H+E+EH H+V+VH HC CL L=I=IL L+O+OL L+P+PL L+E+EL L+V+VL L(3) (3)方案选择方案选择CHCL or CHCL七、输电线路路径选择七、输电线路路径选择1 1、线路路径选择的一般原则、线路路径选择的一般原则 选线人员必须对路径通过地区的地形、地质、自选线人员必须对路径通过地区的地形、地质、自 然条件等作详细的调查研究工作，本着统筹兼顾然条件等作详细的调查研究工作，本着统筹兼顾 、全面安排的原则，与沿线地区各有关单位和个、全面安排的原则，与沿线地区各有关单位和个 人充分协商，以便选出最合适的线路路径。人充分协商，以便选出最合适的线路路径。 所选线路
