電網(wǎng)結構

電源規(guī)劃是電力系統(tǒng)發(fā)展的核心，應根據(jù)國家能源政策，制定各類電源的開發(fā)方案，作出優(yōu)化選擇，對經(jīng)濟技術指標好，建設條件優(yōu)越的水電站應優(yōu)先進行開發(fā)。尤其是靠近負荷中心的水電站更應優(yōu)先開發(fā)，因為水電是一次可再生能源，調頻和調峰性能好，又是事故時的重要備用電源。電源依據(jù)不同時期和承擔的任務，可分為基荷、腰荷、調峰、調頻等。依據(jù)能源供給途徑在礦口、港口、路口建設大型火電廠，并以高壓電網(wǎng)相連接。

當前，我國電力建設落后于經(jīng)濟發(fā)展的需要，能源供應緊張，資金短缺，因而建設大型水火電廠，采用高效大機組，用高壓輸電是經(jīng)濟合理的，可以加快電力建設速度和節(jié)省基建投資。因此，從總體的負荷增長預測與電源的分階段平衡，作好優(yōu)化的電源開發(fā)規(guī)劃是非常重要的，只有電源規(guī)劃優(yōu)化了，才能作出相適應的優(yōu)化輸電規(guī)劃。

根據(jù)負荷預測和電源規(guī)劃的水平年，確定輸電規(guī)劃的水平年，通常選定15-30a作為規(guī)劃的水平年，根據(jù)水平年的負荷發(fā)展水平與電源建設進度，對輸電網(wǎng)絡進行規(guī)劃和布局。規(guī)劃水平年選長一些的好處是：(1)可使輸電網(wǎng)絡在發(fā)展過程中便于分步過渡和實施，保持最佳結構。(2)可預見到規(guī)劃期內應否出現(xiàn)更高一級電壓及何時出現(xiàn)，以便提前向科研和設備制造部門提出課題和要求。(3)可使網(wǎng)絡建設有一個切合實際的安排 。

輸電線路采用直流或交流輸電，采用多高的電壓，是否需要出現(xiàn)更高的電壓，新建電廠出線采用1種還是2種電壓，這是輸電規(guī)劃工作必然要遇到的問題，也是與網(wǎng)絡結構密切相關的問題。對于長距離、大容量輸電，特大水電廠和能源基地的大火電廠或水電廠群的出線，應對多種電壓輸電作分析比較，如長江三峽水電站向華東電網(wǎng)送電，準格爾煤電基地向華北、東北電網(wǎng)送電等，都曾對500 kV和750kV交流輸電及高壓直流輸電作過方案比較。一般高一級電壓和現(xiàn)有網(wǎng)絡的最高電壓級差，以2-3倍較為合適。級差太小，線路輸電能力增加也小，輸電能力提高所得到的效益可能不足以補償為這2級電壓互聯(lián)而增設的變電站所需的費用；級差太大，則由于高一級電壓線路的傳輸功率很大，與高壓線路輸電能力相匹配的低壓變電站個數(shù)必然增加，費用也將昂貴。只有級差選得合理，才能獲得較好的經(jīng)濟效益。

輸電網(wǎng)絡電壓選擇和更高電壓在何時出現(xiàn)，還應考慮以下幾個限制性因素：(1)一回線路輸送的功率不能太大，特別是以單回線向受端電網(wǎng)送電的線路一般不宜超過受端系統(tǒng)負荷功率的10%-15%,以免因線路故障跳閘而危及受端電網(wǎng)安全運行，在特殊情況下則應有相應的安全措施規(guī)劃。(2)主要大電廠出線的回路不宜太多，出線過多，說明出線電壓選得太低，應盡可能地選擇和電廠容量相適應的電壓。(3) 1個電廠出線的電壓不宜多于2種，應盡量將大電廠的電力用電網(wǎng)最高一級電壓直接送到主網(wǎng)上，避免2級升壓。(4)線路走廊和短路電流的限制，提高輸電線電壓等級通常是節(jié)省走廊和限制短路電流的有效措施，需要根據(jù)經(jīng)濟技術的合理性來決定。

輸電方式選擇，隨著直流輸電技術的發(fā)展，直流輸電已逐漸成為輸電網(wǎng)絡的一個組成部分，交流和直流輸電各有其特點，應根據(jù)其特點來選擇、應用。

電力輸送的主要方式是三相交流輸電，但是在某些場合下，如2個不同頻率的電網(wǎng)互聯(lián)，則只能采用直流輸電。對于長距離大功率輸電，需要進行技術經(jīng)濟論證來確定其輸電方式。直流線路的容量和電壓，一般可根據(jù)所聯(lián)系的交流系統(tǒng)的狀況來確定，但在交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)中，直流輸電線單回線的最佳容量是由系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性所決定的，因此在規(guī)劃方案初步完成后，需要進一步用穩(wěn)定性計算來校核其容量是否合理，并作出最佳容量選擇，在交直流并聯(lián)系統(tǒng)中，直流線路的調制作用與網(wǎng)絡狀況的關系比較復雜，因此在規(guī)劃階段中一般不計入其調制作用，在運行階段中校核直流調制對系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。

用電需求的增長，要求電源增長，并通過電網(wǎng)結構實現(xiàn)電力的供需平衡。只有通過電網(wǎng)才能解決能源資源和負荷在地理分布上不均衡的矛盾，能夠更合理地利用遠離負荷中心的動力資源。大電網(wǎng)可使水電、火電和核電等不同電廠組合運行，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，取得更大經(jīng)濟效益;大電網(wǎng)可以錯開高峰，利用負荷特性互補減少總裝機容量，有利于采用高效率大容量發(fā)電機組，加快電源建設進度，并節(jié)約建設和運行費用?？傊?，規(guī)劃、建設好電網(wǎng)結構，發(fā)揮大電網(wǎng)的技術優(yōu)勢和經(jīng)濟效益，是電力工業(yè)發(fā)展的方向。

電網(wǎng)規(guī)模的擴大，特別是高電壓、大容量、長距離輸電系統(tǒng)的出現(xiàn)，使電網(wǎng)的建設、運行在技術上的復雜性顯著增加。電網(wǎng)是資金和技術密集型的綜合工程，它的經(jīng)濟使用壽命長達數(shù)十年之久，電網(wǎng)結構合理與否對電網(wǎng)的技術性能和經(jīng)濟效益將產(chǎn)生長期影響?？傊娋W(wǎng)結構規(guī)劃必須提前15-25a進行，并依據(jù)電網(wǎng)客觀發(fā)展情況，分步實施，不斷修正。電網(wǎng)結構規(guī)劃的任務和要求

電網(wǎng)結構規(guī)劃的任務是以未來負荷預測水平和電源擴展狀況為前提，確定擴建的輸電線路及其回路數(shù)，使電網(wǎng)結構滿足指定規(guī)劃年度內所需要的輸電能力，保證負荷用電，運行性能達到應有的技術標準，同時使建設和運行費最小，經(jīng)濟效益最佳 。

電網(wǎng)正常發(fā)展的條件是：要有長遠的電源規(guī)劃；具備安全、經(jīng)濟、靈活供電的網(wǎng)絡結構；保證電能質量的有功功率和頻率控制，無功功率和電壓控制；滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的繼電保護和安全自動裝置；適應電網(wǎng)正常生產(chǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)和指揮系統(tǒng)。電網(wǎng)結構規(guī)劃的任務和技術問題主要有：(1)滿足對負荷供電的可靠性。輸電線路、送變電設備等在正常運行時不過負荷，單一元件故障仍能連續(xù)供電。(2)滿足水、火、核電聯(lián)合運行，合理利用水電，減少棄水，充分發(fā)揮已投產(chǎn)發(fā)電設備的效益，各廠滿發(fā)電時不窩電。(3)電壓等級合理。適時出現(xiàn)所需要的高一級電壓，提高網(wǎng)絡輸電能力，把短路電流限制在與設備相適應的范圍內。(4)網(wǎng)絡結構合理。有足夠的穩(wěn)定性，能有效隔離故障元件，合理分層分區(qū)，按電壓等級分層，按電源負荷需求分區(qū)。(5)必須的靈活性。便于分期建設，對未能預見的負荷與電源的變化提供適應能力。適應聯(lián)網(wǎng)需要，為互聯(lián)電網(wǎng)交換電力、電量、事故支援、滿足互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求及互聯(lián)的發(fā)展提供方便。(6)便于調度、管理，體現(xiàn)調度管理體制的要求，為調度管理現(xiàn)代化提供有利條件。(7)對方案進行優(yōu)選，力求節(jié)省網(wǎng)絡的建設投資，降低損耗和運行費用。

電網(wǎng)結構是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟生產(chǎn)的物質基礎。電網(wǎng)分層分區(qū)是合理的生產(chǎn)管理和調度自動化所必須遵循的原則，是合理的電壓等級配合和電源與負荷平衡的網(wǎng)絡條件，主干網(wǎng)的結構應該通盤規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，高壓主干網(wǎng)架應盡早形成，做到布局合理，分層分區(qū)，主次分明。

隨著經(jīng)濟發(fā)展，要求電源與負荷需求平衡，電網(wǎng)結構應按若干個規(guī)劃水平年規(guī)劃，分步加以實施，對若干技術關鍵、輸電電壓等級、輸電方式及特高壓輸電問題等，也應在電網(wǎng)結構規(guī)劃中加以考慮。電網(wǎng)結構依據(jù)電源規(guī)劃，按不同時期貫徹分層分區(qū)的原則，各類電源接入不同電壓等級的電網(wǎng)，主力電廠接入主網(wǎng)最高電壓等級，遠方電源分散接入，各分區(qū)力求電源負荷平衡，并適當考慮聯(lián)絡線的電力電量和事故支援 。2100433B

內容介紹

《大電網(wǎng)結構規(guī)劃》講解了電網(wǎng)結構的定義和電網(wǎng)結構規(guī)劃的方法，介紹了國內外典型大電網(wǎng)結構，從輸電網(wǎng)、受端電網(wǎng)和電源接入系統(tǒng)方式蘭個不同角度對各種電網(wǎng)結構類型進行分析比較，對影響電網(wǎng)結構的相關因素進行了分析，最后給出了構建合理電網(wǎng)結構應遵循的主要原則?！洞箅娋W(wǎng)結構規(guī)劃》對大電網(wǎng)的規(guī)劃建設具有參考價值和指導意義。

“堅強智能電網(wǎng)”以堅強網(wǎng)架為基礎，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合，是堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。因此，“堅強”和“智能”是堅強智能電網(wǎng)的基本內涵。只有形成堅強網(wǎng)架結構，構建“堅強”的基礎，實現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的“智能”技術特征，才能充分發(fā)揮堅強智能電網(wǎng)的功能和作用。特高壓就為發(fā)展智能電網(wǎng)提供了堅實的基礎。我們提出的目標是加快建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)。我們將要建設的堅強智能電網(wǎng)，是一個堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。在這個目標的指導下，國家電網(wǎng)將按照統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準、試點先行、整體推進的原則，加快建設由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流構成的特高壓骨干網(wǎng)架，在實現(xiàn)各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的同時，圍繞發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度等主要環(huán)節(jié)和信息化建設等方面，分階段推進“堅強智能電網(wǎng)”發(fā)展。到2020年，將全面建成統(tǒng)一的“堅強智能電網(wǎng)”，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全穩(wěn)定水平、以及電網(wǎng)與電源和用戶之間的互動性得到顯著提高，使“堅強智能電網(wǎng)”在服務經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。2100433B

目前，將復雜網(wǎng)絡理論應用到電力系統(tǒng)中的研究，其主要目標在于解釋電網(wǎng)大停電事故的成因及其發(fā)展規(guī)律，評價電網(wǎng)的結構脆弱性及尋找薄弱環(huán)節(jié)，以預防事故的發(fā)生。其中，最為核心和重要的研究方向是利用復雜網(wǎng)絡理論進行電網(wǎng)結構脆弱性判別、預測連鎖故障發(fā)生可能性。己有文獻表明，國內外電網(wǎng)大都具有明顯小世界特性，其中的關鍵線路十分有利于連鎖故障的擴散。對這些線路進行針對性攻擊會使電網(wǎng)連通性水平下降很快，應予以特別關注。但現(xiàn)有研究中，應用在電網(wǎng)的復雜網(wǎng)絡模型和方法過于抽象、簡單，其結論與實際情況有相當?shù)牟罹?，還不能被廣泛接受，無法應用于實際生產(chǎn)。因此，如何建立符合電力系統(tǒng)電氣特性的拓撲模型，對電網(wǎng)關鍵線路進行準確辨識，并對電網(wǎng)的結構脆弱性做出評價，具有重要的理論和現(xiàn)實意義 。