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1、2012年全国注册电气师 执业资格考前辅导班,发输变电专业 第17章 电力系统规划设计 （2012年6月）,第17章 电力系统规划设计,了解电力系统规划设计的任务、内容和方法； 了解了解电力系统安全稳定运行的基本要求； 熟悉无功补偿型式选择及容量配置,17.1 电力系统规划设计的任务和内容及方法 17.1.1 电力系统规划设计阶段的划分 电力系统规划一般分五年电力发展规划、中期规划(时间为515年)和长期规划(时间为15年以上)。电力规划年度的划分一般与国民经济规划年度相对应，便于对比分析。 目前我国处于第十一个五年计划当中。,17.1.2 电力系统规划设计的任务 17.1.2.1 电力系统长
2、期发展规划 主要研究电力发展的战略性问题，其任务是根据规划地区的国民经济和社会发展长期规划、经济布局和能源资源开发与分布情况，宏观分析电力市场需求，进行煤、水、电、运和环境等综合分析，提出电力可持续发展的基本原则和方向，电源的总体规模、基本布局、基本结构，电网主框架，能源多样化等，必要时提出更高一级电压的选择意见、电力设备制造能力开发要求以及电力科学技术方向等。 长期发展规划的主要内容有电力需求预测、动力资源开发、电源发展规划、电网发展规划、资源平衡、环境及社会影响分析等。,17.1.2.2 电力系统中期发展规划 研究5 15年内电力系统发展和建设方案。其任务是根据规划地区的国民经济及社会发展
3、目标、电力需求水平及负荷特性、电力流向、能源资源开发条件、节能分析、环境及社会影响等，提出规划水平年电源和电网布局。中期规划是电力项目开展初步可行性研究工作的依据，其内容包括电力需求预测，动力资源开发，电源发展规划，电网发展规划，环境及社会影响分析以及对建设资金、电价水平进行测算和分析等。电力系统中期发展规划是电力项目开展设计工作的依据。电力系统中期发展规划是在长期发展规划的基础上进行的，受长期发展规划的约束和指导。,17.1.2.3 五年规划的任务和内容 研究国民经济和社会发展五年规划及经济结构调整对电力工业发展的要求，找出电力工业与国民经济发展中不相适应的主要问题，按照中期规划所推荐的规划
4、方案，深入研究电力需求水平及负荷特性、电力电量平衡、环境及社会影响等，提出五年内电源、电网结构调整和建设原则，调整建设项目的进度及顺序，进行逐年投融资、燃料及运输平衡，测算逐年电价、环境指标等，开展相应的二次系统规划工作。五年规划是编制、报批项目建议书、项目可行性研究报告书的依据，是电力发展规划工作的重点。,17.1.3 电力系统规划设计的程序和工作方法 17.1.3.1 电力系统规划设计的程序了解 电力系统规划设计是电力建设前期工作的重要组成部分，在进行电力系统发展规划的同时也进行水、火电厂及联网工程的初步可行性研究，以便编报项目建议书。项目建议书审批立项后可开展可行性研究，为编写可行性研究
5、报告提供依据，可行性研究批准后项目即可列入国家建设计划。在可行性研究工作的同时可以开展电厂接入系统设计、系统专题设计以配合稍后开展的本体工程初步设计，提供设计的技术条件和参数规范。详见下图,电力系统规划设计,初步可行 性研究,项目建 议书,可行性 研究,列入国家建 设计划,初步设计,施工图设计,开展接入 系统设计,前期工作范围,17.1.3.2 电力系统规划设计工作方法 ,17.1.4 电力系统规划设计的主要内容 电力需求预测、电源规划设计、电网规划设计三大块。 17.1.4.1 电力需求预测及电力平衡 （1） 电力负荷的分类 按物理性能分类：有功负荷和无功负荷 S=P+jQ P: 有功负荷
6、Q: 无功负荷 在系统规划设计中，需同时满足有功负荷和无功负荷的要求。有功大家概念比较清楚，无功在系统中的作用？一个是电压支撑作用，另一个为旋转元件提供旋转磁场。,具有电压和频率特性,按电能的生产、供给和销售过程分类：分为发电负荷、供电负荷和用电负荷。 三者之间的关系：,PG 发电负荷,PA 厂用负荷,PL 用电负荷,P 网损,PS 供电负荷,PS = PL + P PG = PA + PS = PA + P+PL,按所属行业分类，可分为国民经济行业用电和城乡居民生活用电。也可分为第一产业、第二产业、第三产业和居民生活用电。农、林、牧、渔、水利业属第一产业，工业和建筑业属第二产业，其他剩余部分
7、如服务行业属第三产业，居民生活用电指住宅用电。 常用的还有分区负荷和年、月、日最高负荷等。 按负荷的重要性分类，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。其中一级负荷指中断供电将造成人身伤亡，或在政治经济上有重大损失的负荷；二级负荷指中断供电将影响重要用电单位的正常工作，或将在政治经济上有较大损失的负荷；三级负荷指不属于以上一级和二级的负荷。,（2）电力负荷预测内容 负荷预测包括电量需求预测和最大负荷预测两大部分内容： 电量需求预测，包括分行业、分地区和分年度预测；电力负荷预测，包括年最大负荷预测、年时序负荷曲线预测、年负荷曲线预测、典型日负荷曲线和负荷特性预测，如平均负荷率、最小负荷率、最大峰谷差、
8、最大负荷利用小时数等。 最大负荷与最大负荷利用小时数的关系：E=Pmax*Tmax,最大负荷与最大负荷利用小时数的关系：E=Pmax*Tmax，其意义如下：,t,P,Pmax,s,s,Tmax,年负荷曲线,表示一年内各月最大负荷的变化情况,时序负荷曲线,负荷特性参数,Ppj,Pzd,Pzx,1,Ppj=E/T E:电量，T：对应的时间,=Ppj/Pzd :日负荷率,=Pzx/Pzd :日最小负荷率,负荷预测的内容除以上所述之外，为了很好地掌握系统中用电增长的因素和规律，需要在充分调查研究的基础上，对一次能源变化与电力负荷的关系、国民生产总值增长与电力负荷增长的关系、人口增长与电力负荷增长的关系
9、和产业结构调整、科技进步、节能措施等因素对电力需求的影响进行分析研究。对预测的负荷水平应用多种方法校验，并与历史增长情况进行对比分析和说明。,（3） 需电量的预测方法 用电单耗法：将预测期的产品产量(或产值)乘以用电单耗，计算式为 E 某行业预测期的需电量； 产品产量(产值)的用电单耗； 产品产量(或产值)； 该方法适用于中近期负荷预测。做为中远期负荷预测时，需要考虑科技进步、环境变化对产值单耗的影响。对产值单耗变化趋势进行预测和说明。,电力弹性系数法：用电量的平均年增长率与同期国内生产总值平均年增长率的比值，叫做电力弹性系数。电力弹性系数与电力工业发展水平、科学技术水平、国家经济政策及产品结
10、构、人民生活水平等因素有关。 En=E0(1+K)n En 预测期末的需用电量； E0 预测初期的需用电量； K 规划期的电力工业弹性系数； n 计算期年数； 国内生产总值平均年增长速度。 电力弹性系数是一个宏观指标，主要用于负荷预测结果的校验或远期负荷估测。,另外，常用的还有回归分析法、 时间序列法、综合用电水平法和负荷密度法。看书了解一下，知道各种方法的适用范围。,（4）最大负荷值预测方法 一般可用最大负荷利用小时数法、同时率法预测最大负荷值。 最大负荷利用小时法: Pmax= E/Tmax 公式的意义前边已经讲过了 Pmax 预测期最大负荷； E 预测期需用电量； Tmax 年最大负荷利
11、用小时数。和用电结构有关,同时率法: Pmax Pmax 预测期最大负荷； k 同时系数；统计数字，区域越大，数字越小 Pi 分地区最大负荷。 各地区的最大值不在同一时刻出现，同时率的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关。每个系统应根据实际统计资料确定。,（5）电力电量平衡计算 电力电量平衡研究的主要问题： 确定电力系统需要的发电设备容量 确定规划设计年度内逐年新增的装机容量 确定系统需要的备用容量 确定系统需要的调峰容量 计算系统需要的燃料消耗量 确定各类型电厂的发电设备利用小时数 确定水电厂电量的利用程度，论证水电装机容量的合理性 确定系统之间、地区之间电力电量交换量 ,电力平衡中
12、的容量组成 ： 装机容量:指系统中发电机组额定容量的总和 系统需要装机容量:工作容量和备用容量之和 工作容量:指发电机担任电力系统正常负荷的容量 重复容量:指水电厂为了多发季节性电能，节省火电燃料而增设的发电容量。重复容量是在一定的设计供电范围、负荷水平和设计保证率条件下选定的，当任一条件变化时，就有可能部分或全部转化为必需容量。 受阻容量:发电设备不能按额定容量发电时的容量。 备用容量及其组成：系统总备用容量，一般考虑为系统最大发电负荷的20% 25% ，其中负荷备用2% 5%，事故备用10%，检修备用8% 15%。,例：某地区经济近几年取得了高速发展， 1990年2000年经济数据见表。在
13、过去的经济发展中，电力行业对经济的发展起到了很好的促进作用，对应年份全社会电量消耗见表。某地区在经济结构不作大的调整情况下，预计2005年GDP达到7540亿元。如果该地区的电力全部有当地火力发电厂供给，请你预测一下2005年该地区需要的装机容量（Tmax=5600h）。,k=0.739,=8.13%,E=682.75亿度,Cp=(682.75*108/5600)*(1.2 1.25)=14630 15240MW,17.1.4.2 电源规划设计 (1) 电源规划设计的任务、内容和技术原则 1) 电源规划设计的任务 电源规划设计的任务是根据某一时期预测的负荷需要量，在满足一定可靠性水平的条件下，
14、寻求一个最经济的电源建设方案。它研究规划期内各种电源的开发顺序，确定电源建设的项目、布局、容量及进度，其目的是满足国民经济和社会发展战略的前提下，体现最大范围的资源优化配置。 为了实现电力工业可持续发展战略，电源规划设计应合理配置发电能源，优化电源结构的布局，提高能源利用效率，降低能耗。电力建设要与环境保护同步规划、同步实施。,2) 电源规划设计的主要内容 电源规划设计的主要内容有：确定发电设备总容量；选择电源结构；确定电源布局；电源建设方案优化；提出电源建设项目表。 确定发电设备总容量 发电设备总容量是由预测的最高发电负荷确定。它由工作容量及备用容量组成。系统总备用容量，一般考虑为系统最大发
15、电负荷的20% 25% ，其中负荷备用2% 5%，事故备用10%，检修备用8% 15%。,选择电源结构 首先要根据规划地区动力资源的特点和国家能源政策，确定合理的电源结构(即各类电源的比重)，然后再对各类电厂在电力系统中的作用进行合理分工，以便正确选择各类发电厂的容量，确定其在电力系统中的及功能。 电源按所用的能源种类分为水电、火电、核电及新能源发电。各类电源的特性看书,电源结构的选择原则： 保证发电能源的稳定供应 提高发电能源供应的经济性 适应负荷变动的需要，满足调峰要求 保护生态，节约能源，减少污染 不同类型电厂分工原则：尖峰负荷主要由具有调节水库的水电厂、火电厂中的调峰机组、抽水蓄能电厂和燃气轮机电厂承担；腰荷主要是腰荷火电厂、引水道较长且调节池较小的水电厂、抽汽供热机组；基荷由基荷火电厂、核电厂、径流水电厂或为灌溉、航运等综合利用放水而发出的强制出力等承担。各电厂的工作位置应通过技术经济比较确定。,确定电源布局 根据电力系统需要、负荷分布和建厂条件进行电源布局，同时还要考虑国家能源政策和电源建设的限制条件。 电源布局的一般原则： 水电：结合水力资源分布，优先开发建设具有较好调节性能的大中型水电厂，因地制宜发展边远山区的小水电。 火电：根据负荷需要优先建设坑
