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1、电力系统规划与可靠性（第1专题:电力系统规划概论 ）武汉大学电气工程学院电力信息与控制研究所武汉大学电气工程及其自动化专业选修课王波4/1/2022161教学安排v学分：2 （选修）v讲课/课外：36/36 学时v周数：9 （1周-9周）v教学方式：讲授与自学相结合，辅助练习和课堂讨论v考核形式：考试 （平时30%，期终考试70% ）v答疑地点、时间： 工学部三教学楼3419室（李晓明教授工作室）、时间约定v教师： 主讲：李晓明教授、王波 讲师 助教：赵云博士、周冬旭博士v联系方式：68773482，687768644/1/2022261教学内容 v电力系统规划概论v电力系统规划的方法和标准v
2、电厂选址、变电所选址及输电线路径选址v电力负荷预测v电力电量平衡v电源规划 v电网规划v无功规划v自动化规划v经济评价方法 v可靠性原理及其在电力规划中的应用 4/1/2022361教材与参考书目p教 材1萧国泉，徐绳均.电力规划.北京：水利电力出版社,1993 2程浩忠.电力系统规划.北京：中国电力出版社，2008.4.p主要参考书目1电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册.北京：中国电力 出版社，2003.2王锡凡.电力规划基础.北京：水利电力出版社，1994. 3城乡电网建设与改造指南，刘健等，中国水利水电出版社；4牛东晓,曹树华,等.电力负荷预测技术及其应用M.北京:中国电力出版
3、社,1998；5郭永基.电力系统可靠性原理和应用（上）.清华大学出版社. 1985 6郭永基.电力系统可靠性原理和应用（下）.清华大学出版社. 19864/1/20225611电力系统规划概论 v电力系统规划的的意义和作用v电力规划应注意的问题与基本指导思想v电力规划的基本要求v电力系统规划的基本概念和主要内容v电力系统规划设计的基本步骤v不同时期的电力系统规划之间的关系和作用 4/1/2022661电力系统规划的意义和作用 v电力发展背景社会发展对电能需求不断增大；不断扩大的电力系统规模；电力工业是一个投资密集和一次能源消耗最大的行业，它对整个国民经济的发展有巨大影响。v电力规划的必要性电能
4、供应不足或供电不可靠都会影响国民经济的发展，甚至造成严重的经济损失；发电和输、配电能力过剩又意味着电力投资效益降低，从而影响发电成本。必须进行电力系统的全面规划，以提高发展电力系统的预见性和科学性。v电力规划的作用做好电力工程建设的前期工作，落实发、送、变电本体工程的建设条件，协调其建设进度，优化其设计方案，其意义尤为重大。正确合理的电力系统规划设计实施后可以最大限度地节约国家基建投资，促进国民经济其他行业的健康发展，提高其他行业的经济和社会效益。4/1/2022761电力规划应注意的问题与基本指导思想v正确认识电力生产的客观规律v力求建设一个安全、稳定、经济、高效的电网v努力寻求经济效益指标
5、好的规划方案v合理利用各种发电能源及充分利用地方动力资源v调整好电力工业内部的各种比例关系v注意电力工业发展的外部条件v积极引用先进技术以加快电力工业科学技术进步v加快联网步伐逐步形成全国联合电力网4/1/2022861v正确认识电力生产的客观规律产销的同时性：电力生产的基本特点是产供销(或发供用电)同时完成，在电网范围内，必须每时每刻地保持发供用电之间的平衡。 由于产供销同时完成，就要求电力负荷预测有相当高的可靠性。发展的同步性：电网的发展，固然受资源的制约(包括动力资源和资金等) ，但它的基本依据是用电需求量。发供配电设施与用电的需求增长要协调一致，要同步。v力求建设一个安全、稳定、经济、
6、高效的电网 由于电力工业是服务性行业，是以满足国民经济各部门和人民物质文化生活对电力的需要为最高宗旨的，因此，应将建设一个安全、稳定、经济、高效的现代化电网作为电力规划的基本目标。4/1/2022961v努力寻求经济效益指标好的规划方案电力工业是资金密集型行业，用于基本建设的资金在整个工业部门的投资中比重较大。合理地安排建设项目和进度，缩短工期，是节省投资，提高电力工业经济效果的重要手段。寻求经济上最佳的规划方案，将经济效果好作为电力系统规划的一个基本的指导思想。v合理利用各种发电能源及充分利用地方动力资源 我国动力资源比较丰富，但分布不均.北方有煤，西方有水力资源，东、南方而是能源资源缺乏的
7、地区.因此，在规划电力项目时，应充分考虑能源资源的这种特点，合理安排电源项目，使整个能源的输送方向既经济又合理。4/1/20221061v调整好电力工业内部的各种比例关系历史缺陷：重发、轻供、不管用的倾向；措施：在抓紧做好电源规划的间时，应该注意发、输、配电之间的合理比例关系；不仅要做好发电规划，而且也应该做好输电规划和配电规划，这三个规划应该彼此衔接，相互协调。v注意电力工业发展的外部条件 电力工业的发展离不开外部条件的配合。 主要的外部条件是能源资源条件和交通运输条件。电力规划应该与能源开发规划、交通运输规划密切配合，协调一致。4/1/20221161v积极引用先进技术以加快电力工业科学技
8、术进步必要性：我国电力工业的科学技术水平与发达的工业国家相比，还有不小差距。因此，应不断引进国外先进的技术。原则：电力规划中对待新技术的应用问题，一方面要积极大胆，另一方面也要慎重。千万不能为追求新技术而盲目引用，更不能采用不成熟的技术。要注意与国情国力相适应，少量的最新技术可以采用，以其为先导，但大量采用应与国力、国情相适应的科技，采用实用技术和经济效果最佳的技术。v加快联网步伐逐步形成全国联合电力网 电力系统不断扩大是电力系统发展的客观规律。我国地域辽阔，动力资源及用电负荷却分布不均，因此加快联网是必然趋势。4/1/20221261电力规划的基本要求 电力系统应向用户提供充足、可靠和优质的
9、电能，而经济性、可靠性和灵活性是电力系统应该具有的品质，故满足一定程度的经济性、可靠性和灵活性是对规划设计电力系统的基本要求。基本要求基本要求经经济济性性可可靠靠性性灵灵活活性性4/1/202213611电力系统的经济性电力系统建设的经济性包括燃料的输送和供应，电能的生产和输送，发、送、变电设备的一次投资和折旧，能量输送过程中的损耗以及其他运行费用等。由于是规划设计中的系统，系统运行费用是以生产模拟方法来计算的，总的要求是年费用最低。对跨区联网送电工程及远距离送电和建厂比较等大型系统规划设计项目还应进行项目的财务分析，以确定其贷款偿还能力和经济效益。2电力系统的可靠性 1）对用户供电的充足性。
10、供电的充足性是指系统满足一定数量负荷用电的不间断性。国际上目前已普遍采用电力不足概率（或失负荷概念LOLP）来作为对电力系统供电充足性的评价标准，我国一直沿用发电装机容量备用率的概念来表征电源的充足程度。 2）对用户供电的安全性。供电的安全性是指系统在保持向用户安全稳定供电时能够承受故障扰动的严重程度，通常是指规程中规定的故障条件。电力系统发展设计的主要任务之一就是通过电力系统的安全校核计算，包括稳态的N-1安全检查和暂态的稳定计算来保证系统达到一定的安全标准。4/1/202214613电力系统的灵活性【系统对基本建设条件变化适应的灵活性】 电力系统规划设计阶段将会遇到很多的不确定因素，规划设
11、计完成以后到基本建设项目实施投产，系统中电源、负荷及网络情况将可能发生某些变化，设计系统应能够在修改不大的情况下仍然满足应有的技术经济指标，这就是电力系统对基本建设条件变化适应的灵活性。 【对电力系统在运行方面的灵活性要求】 在生产运行中，电网和厂、所电气主接线以及有功、无功电源应该能够在各种正常运行、检修包括事故情况下灵活地调度以应付各种元件的投退，从而保证系统安全稳定地向用户供应充足的电力，这是对电力系统在运行方面的灵活性要求。在系统设计阶段这是衡量系统设计方案优劣的重要技术条件之一。4/1/20221561电力系统规划的基本概念和主要内容v电力系统规划的基本概念v电力系统规划的分类v电力
12、系统规划的主要内容4/1/20221661电力系统规划的基本概念 在整个国民经济计划指导下，根据经济发展和电力负荷需求的增长，对电力系统未来发展所作的统一安排和优化决策。4/1/20221761电力系统规划的分类 为了研究和正确处理电力规划中不同时期、不同阶段，以及不同组成部分的特点和任务，有必要将电力规划进行分类研究。v按时间分类：长远规划、中期规划和近期规划三种。v按照分级管理分类：中央规划、大区规划和地方规划。v按电力生产的主要环节分类：发电规划、供电规划、送变电设备建设规划。v按结构分类：电力负荷预测、电源规划和电网规划。4/1/20221861表1-1 按照时间分类4/1/20221
13、961表1-2 按照分级管理分类4/1/20222061表1-3 按照电力生产的主要环节分类4/1/20222161表1-3 按照电力生产的主要环节分类（续）4/1/20222261表1-4 按照结构分类4/1/20222361表1-4 按照结构分类（续）4/1/20222461电力系统规划的主要内容表1 电力系统规划设计的内容4/1/202225614/1/202226614/1/202227614/1/20222861电力系统规划设计的基本步骤长期电力规划（系统发展规划）水电厂可行性研究水电厂初步设计火电厂、联网可行性研究火电厂、联网初步可行性研究煤炭、交通运输规划发、送、变电工程初步设计
14、水电厂初步可行性研究中期电力规划（系统发展设计）水电厂接入系统设计水电厂接入系统配合火电厂接入系统设计系统专题设计、研究资料交换关系工作流程近期电力建设计划（工程设计任务书）江河流域规划4/1/20222961不同时期的电力系统规划之间的关系和作用4/1/20223061思考题：v1、阐述电力系统规划的结构，并说明其与国家计划及能源政策的关系？v2、说明电力系统规划设计的基本要求？v3、分析电力规划各阶段内容的侧重点？v4、阐述不同时期的电力系统规划之间的关系？4/1/202231612电力系统规划的方法和标准v电力系统规划的基本方法v电力系统规划的评价标准v电力系统规划设计的主要技术标准 4
15、/1/20223261【基本条件分析】 电力工业发展的基本条件有3个，即电力负荷需要、动力资源开发及运输条件许可、发变电设备的制造及供应及时。【基本功能分析】分析电网的各部分以及某些大电源及主要网架的作用。n分析全网供电范围、电源建设地点、电源的作用、分区电网之间的送受电关系等；n分析主力电源的合理送电范围、功率流向及相应的网架；n分析地区电网的情况。【基本形态分析】 分析发电厂与变电所之间的连接方式，即：电网结构。 最基本的电网结构：辐射型、链型及环型。 电网结构主要决定于电厂和负荷的分布、电网覆盖地域的情况等。 电网结构设计的基本原则是分层分区原则，即不同电压等级电网构成不同的层次，不同地
16、域的下一级电网解列构成不同的地区电网，地区电网本身具有足够的电压支撑和无功储备。电力系统规划的基本方法4/1/20223361【动态分析】 动态分析即弹性分析或可变因素分析，主要是指电网实际的发展进程与设计预计有差别时规划电网的适应能力。可变因素主要是指：负荷的实际增长超过或低于预计；电源建设进度或顺序发生变化；主要送电线路投产时间提前或推迟等。因此电力系统规划要采用滚动的方法不断加以修正。【限制性条件分析】 在制定电力系统规划方案时要特别注意那些会影响方案成立的限制性因素，这些因素主要是：自然地理条件的限制性因素；供水水源条件；煤矿建设进度不能满足电厂需要；厂、所区公路、铁路、码头的建设进度、规模不能满足要求；主要输电线存在跨江、河问题；主要电气设备制造困难等。【可靠性与经济分析】 要求设计通过潮流计算、无功补偿及电压调整计算、系统稳定计算、N-1网络安全检查、工频过电压及潜供电流计算、系统短路电流计算、方案经济评价计算等对设计系统的技术经济特性进行全面综合评价，提出最佳方案。规划设计的电力系统应满足经济性、可靠性与灵活性的基本要求。 潜供电流：线路上发生单相接地故障，继电保护通过选
