一種省級電網(wǎng)分層分區(qū)典型供電模式規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析領(lǐng)域，具體涉及一種省級電網(wǎng)分層分區(qū)典型供 電模式規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對能源的需求也變得越來越緊迫。河南電力系統(tǒng)在改革開 放以來取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，電網(wǎng)容量不斷增大，電壓等級的不斷升高，目前已經(jīng)形成交 直流混聯(lián)電網(wǎng)，涵蓋1000kV、500kV、220kV、110KV、35kV、10kV、0. 4kV各電壓等級的交流電 網(wǎng)和±800kV哈密-鄭州特高壓直流、背靠背靈寶直流。電網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)按電壓等級將電力 系統(tǒng)劃分為由上至下的若干層次，充分發(fā)揮各級電網(wǎng)的傳輸效益，提高全網(wǎng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電網(wǎng) 分區(qū)結(jié)構(gòu)按供電能力將電力系統(tǒng)劃分出若干包含不同結(jié)構(gòu)層次的供電區(qū)域，形成一個供需 基本平衡的區(qū)域，并經(jīng)聯(lián)絡(luò)線與相鄰區(qū)域相連，正確應(yīng)用電網(wǎng)分區(qū)模型將十分有利于電網(wǎng) 的實(shí)際運(yùn)行和發(fā)展。在當(dāng)前智能電網(wǎng)建設(shè)背景下，電壓等級的增加為電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行和 協(xié)調(diào)發(fā)展提出了新的要求，如何對不同電壓等級電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，滿足電網(wǎng)安全可靠經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行和協(xié)調(diào)發(fā)展變得越來越重要。
[0003] 電網(wǎng)規(guī)劃常規(guī)方法也就是方案比較法，一般包括方案形成、技術(shù)性能檢驗和方案 比較三個步驟；通常是依據(jù)所研究地區(qū)電力電量平衡情況的變化，首先對現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)適 應(yīng)性進(jìn)行評估，并提出相應(yīng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化措施。但是，隨著負(fù)荷的快速發(fā)展和電網(wǎng)建 設(shè)不確定性的增加，類似的局部調(diào)整方案難以從全局上構(gòu)建多電壓等級協(xié)調(diào)發(fā)展的電網(wǎng)規(guī) 劃方案。
[0004] 隨著電網(wǎng)的發(fā)展，城市電網(wǎng)逐步從110kV、220kV電壓等級主網(wǎng)架過渡到以500kV 電網(wǎng)構(gòu)成主網(wǎng)架，日益成為省級電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，逐步突破了原有的"受電點(diǎn)"的 概念，一定程度上成為左右省級電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電力流向的重要因素。如何構(gòu)建合理的城市 電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，滿足重要負(fù)荷中心地區(qū)的供電可靠性和安全性，保證城市電網(wǎng)受電能力和 配電能力；在此基礎(chǔ)上如何構(gòu)建聯(lián)接城市或城市群的省級骨干輸電網(wǎng)，滿足電力潮流靈活 可靠轉(zhuǎn)運(yùn)，抵御嚴(yán)重故障沖擊并預(yù)防城市電網(wǎng)大面積停電；在此基礎(chǔ)上，如何引進(jìn)外來電力 滿足本省負(fù)荷發(fā)展需求，外來電力如何融入本省骨干網(wǎng)架，既滿足本省需求又保證本省電 網(wǎng)主網(wǎng)架安全可靠供電；這都是需要深入研究的問題。
[0005] 因此，結(jié)合我國電網(wǎng)的發(fā)展實(shí)際和未來規(guī)劃，迫切需要解決1000/500/220kV省級 電網(wǎng)分層分區(qū)協(xié)調(diào)規(guī)劃等技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種對分層目標(biāo)和整體目 標(biāo)進(jìn)行綜合優(yōu)化的省級電網(wǎng)分層分區(qū)典型供電模式規(guī)劃方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0008] -種省級電網(wǎng)分層分區(qū)典型供電模式規(guī)劃方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟一：計算各城市或城市群電網(wǎng)的供電需求評估指標(biāo)，并進(jìn)行城市電網(wǎng)發(fā)展目 標(biāo)分類；
[0010] 步驟二：評估各城市或城市群電網(wǎng)的典型供電模式；
[0011] 步驟三：評估各城市或城市群之間輸電通道的適應(yīng)性；
[0012] 步驟四：評估省級電網(wǎng)對外來電力的容量需求，并根據(jù)所述容量需求判斷是否采 取其他供電方式；
[0013] 步驟五：根據(jù)步驟二、三、四的結(jié)果，形成省級電網(wǎng)分層分區(qū)典型供電模式規(guī)劃推 薦方案。
[0014] 所述步驟一中，各城市或城市群電網(wǎng)的供電需求評估指標(biāo)的計算公式為：
[0015]
⑴
[0016] 其中，L1為第i個城市電網(wǎng)的整體供電需求評估指標(biāo)，Pm為第i個城市電網(wǎng)的供電 負(fù)荷容量，P aiiax為各城市電網(wǎng)中的最大供電負(fù)荷容量，V"為第i個城市電網(wǎng)的供電負(fù)荷規(guī) 模因子，Pdl為第i個城市電網(wǎng)的供電負(fù)荷密度，P dnax為各城市電網(wǎng)中的最大供電負(fù)荷密度， Vdl為第i個城市電網(wǎng)的供電負(fù)荷密度因子，i為省級電網(wǎng)中城市電網(wǎng)數(shù)量，i = 1，2,...， N-I, N0
[0017] 所述步驟一中，城市電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)分類是參考各城市或城市群電網(wǎng)的供電需求評 估指標(biāo)L 1大小進(jìn)行的，具體方法為：
[0018] 當(dāng)0.45彡L1S 1時，判斷為全省中心城市，城市電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)為構(gòu)建圍繞城市的 500kV環(huán)網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)220kV電網(wǎng)分區(qū)分片運(yùn)行；
[0019] 當(dāng)0.25彡L'O. 45時，判斷為區(qū)域中心城市，城市電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)為依托省網(wǎng)骨干 通道形成鏈?zhǔn)?00kV電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)本地區(qū)220kV電網(wǎng)分區(qū)分片運(yùn)行，與其他地市電網(wǎng)解環(huán)運(yùn) 行；
[0020] 當(dāng)0彡L'O. 25時，判斷為欠發(fā)達(dá)城市，城市電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)為與鄰近城市電網(wǎng)形成 500kV環(huán)網(wǎng)，保留不同城市間的500/220kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。
[0021 ] 所述步驟二中，評估各城市或城市群電網(wǎng)典型供電模式包括：短路電流水平評估 和供電能力評估。
[0022] 進(jìn)一步地，所述短路電流水平評估方法為：采用PSD-SCCPC或PSD-SCCP短路電流 程序計算出各500kV和220kV母線短路電流數(shù)值大小，并預(yù)設(shè)短路電流數(shù)值控制目標(biāo)；若 500kV和220kV母線的短路電流數(shù)值均滿足控制目標(biāo)，則說明典型供電模式滿足要求；若不 能滿足控制目標(biāo)，則調(diào)整典型供電模式，直至滿足控制目標(biāo)；
[0023] 所述供電能力評估方法為：采用PSD-FDS全過程動態(tài)仿真程序計算得到各城市或 城市群電網(wǎng)供電能力大小，并與各城市或城市群電網(wǎng)供電容量需求進(jìn)行比較；若供電能力 大小滿足各城市或城市群電網(wǎng)供電容量需求，則選擇供電能力最大的方案作為典型供電模 式；若不滿足，則調(diào)整典型供電模式，直至滿足城市或城市群電網(wǎng)供電容量需求。
[0024] 所述步驟三中，評估各城市或城市群之間輸電通道適應(yīng)性包括：靜態(tài)安全評估和 暫態(tài)安全評估。
[0025] 進(jìn)一步地，所述靜態(tài)安全評估方法為：采用PSD-BPA潮流程序計算分析任一回 500kV線路或變壓器無故障N-I斷開后，是否存在其他元件過負(fù)荷；若無其他元件過負(fù)荷， 則說明輸電通道靜態(tài)安全滿足要求；若存在其他元件過負(fù)荷，則調(diào)整輸電通道網(wǎng)架，直至滿 足靜態(tài)安全要求；
[0026] 所述暫態(tài)安全評估方法為：采用PSD-BPA暫態(tài)程序計算分析任一回500kV線路或 變壓器三相短路N-I故障后，是否導(dǎo)致失穩(wěn)問題；若不存在失穩(wěn)問題，則說明輸電通道暫態(tài) 安全滿足要求；若存在失穩(wěn)問題，則調(diào)整輸電通道網(wǎng)架，直至滿足暫態(tài)安全要求；所述失穩(wěn) 問題為電網(wǎng)功角失穩(wěn)、電壓失穩(wěn)或動態(tài)失穩(wěn)。
[0027] 所述步驟四的具體方法為：
[0028] 若省級電網(wǎng)對外來電網(wǎng)的容量需求達(dá)到預(yù)設(shè)值，則由已有省級電網(wǎng)與外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線 安全輸送，不考慮采用其他供電方式；
[0029] 若省級電網(wǎng)對外來電網(wǎng)的容量需求達(dá)到預(yù)設(shè)值，則考慮采用在特高壓交流或特高 壓直流輸電方式，并進(jìn)一步分析外來電力在特高壓交流或特高壓直流輸電方式省級電網(wǎng)的 適應(yīng)性。
[0030] 進(jìn)一步地，若省級電網(wǎng)中部分地區(qū)電網(wǎng)對外來電力容量需求小于3000MW，則由已 有省級電網(wǎng)與外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線安全輸送，不考慮采用其他供電方式；
[0031] 若省級電網(wǎng)中部分地區(qū)電網(wǎng)對外來電力容量需求達(dá)到3000-5000MW，則考慮采用 特高壓交流輸電方式，并保證500kV電網(wǎng)線路和變壓器三相短路N-I故障均不造成電網(wǎng)失 穩(wěn)，且無元件過負(fù)荷；
[0032] 若省級電網(wǎng)中部分地區(qū)電網(wǎng)對外來電力容量需求達(dá)到5000-8000MW，則考慮采用 特高壓直流輸電方式，并保證直流落點(diǎn)的500kV電網(wǎng)在正常、N-I故障和N-2故障情況下有 效短路比均在2. 5以上。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0034] 通過電力電量平衡明確各城市或城市群電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)和典型供電模式，有助于實(shí) 現(xiàn)城市電網(wǎng)近期和中遠(yuǎn)期規(guī)劃的有效銜接；評估各城市/城市群間輸電通道的適應(yīng)性，構(gòu) 建省級電網(wǎng)500kV骨干輸電網(wǎng)，有助于進(jìn)一步提升省級骨干電網(wǎng)潮流靈活轉(zhuǎn)運(yùn)能力；依據(jù) 外來電力需求，合理規(guī)劃1000 kV交直流電網(wǎng)落點(diǎn)，制定1000/500kV電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展策略。與 其他方法相比，該方法既可以實(shí)現(xiàn)對城市/城市群供電網(wǎng)、500kV省網(wǎng)骨干電網(wǎng)、特高壓交 直流落點(diǎn)電網(wǎng)的有效分層規(guī)劃，同時又可以實(shí)現(xiàn)1000/500/220kV三級電網(wǎng)之間的綜合協(xié) 調(diào)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了分層目標(biāo)和整體目標(biāo)的綜合優(yōu)化。
【附圖說明】
[0035] 圖1是省級電網(wǎng)分層分區(qū)典型供電模式規(guī)劃方法流程示意圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中河南電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中嵩山220kV母線分裂運(yùn)行近區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中鄭州220kV電網(wǎng)獨(dú)立分區(qū)時500kV聯(lián)絡(luò)變輸電能力示意 圖；
[0039] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中鄭州220kV電網(wǎng)2個分區(qū)時500kV聯(lián)絡(luò)變輸電能力示意 圖；
[0040] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例中武周站主變投運(yùn)后鄭州地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例中鄭州鞏義、經(jīng)緯投運(yùn)后220kV地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖（分3 區(qū)）；
[0042] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例中鄭州北部供區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0044] 圖1是本發(fā)明提供一種省級電網(wǎng)分層分區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃方法流程圖。
[0045] 以圖2所示河南電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖為例，有如下實(shí)施例：
[0046] 步驟一：調(diào)研省級電網(wǎng)中各地市電網(wǎng)負(fù)荷、電源、網(wǎng)架發(fā)展規(guī)劃，梳理各城市或城 市群電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)；
[0047] 下表1為所示為河南電網(wǎng)2015、2020、2025、2030年負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)：
[0048] 表1河南電網(wǎng)2015、2020、2025、2030年負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)
[0049]
[0050] 以2015年負(fù)荷水平為例，根據(jù)式（1)計算各個城市電網(wǎng)整體供電需求評估指標(biāo)， 為便于分析，將各城市電網(wǎng)供電負(fù)荷規(guī)模因子和供電負(fù)荷密度因子設(shè)為〇. 5,計算結(jié)果如表 2所示：
[0051] 表2 2015年河南電網(wǎng)各城市電網(wǎng)整體供電需求評估