地区级110千伏城市电网发展模式探讨

　　内容摘要：该课题是从现代城市电网规划、电网结构、社会效益和经济效益等各方面进行研究，提出城市电网发展各方面的问题和对策，对地区级城市电网发展规划模式进行探讨研究，旨在为相关专题的进一步的研究与推广提供借鉴。
　　关键词：城市电网，发展规划，模式探讨
　　一、课题的选题意义
　　城市电网是城市范围内为城市供电的各级电压电网的总称,是电力系统的主要负荷中心,也是城市现代化建设的重要基础设施。城市电网规划一方面是城市总体发展规划的重要组成部分,另一方面也是城市电网更新改造的依据。供电企业的产值与效益有相当一部分来自供电用户与供电量高度集中的城市，城市是电力系统的主要负荷中心，供电企业如若生产经营运作良好必须管理好城市电网，只有这样目前劳动力相对集中的供电企业才能在取得高产值的前提下取得良好的效益。
　　城市电网运作良好的前提是取决于城市电网的建设是否科学、经济、合理，对于供电企业而言，城市电网规划工作在供电企业的生存与发展中始终起着决定性的作用。自“十一五”以来城市电网工程投资逐年增加，现已提高到整个电力系统投资的30%以上，今后城市电网的建设和改造还将继续扩大和深化。随着电力体制改革的深入，电网企业的改制将进一步细化，330kV及以上主网架结构归超高压公司来管理，地区供电企业将主要管理110kV电网及以下电网结构及配电营销市场，如何科学地完成城市电网规划工作，提高供电质量、供电的安全和可靠性，合理有效地利用资金和节能降损，取得最大的经济和社会效益，乃是各级地区电网决策者都十分关注的问题，它具有巨大的社会和经济意义。
　　二、本课题研究的基本内容
　　自电力体制改革以来，把供电企业逐步推向市场，因此供电企业在完成好自己应尽的社会责任和义务的前提下，应逐步适应市场经济的需要。由于近期张掖市政府贯彻省、市委“发展抓项目”的战略决策，构筑工业主导型经济格局，加强工业强市进程，有效利用相对富裕的电力资源，振兴地方经济，新建新型工业园区，电力负荷出现新的增长点，对电网结构提出了新的要求。因此，加强对地区级城市电网发展规划模式进行探讨研究，借鉴先进供电企业管理经验，利用市场经济的内在规律来发展城市电网就显得非常重要。
　　1张掖城市电网目前存在问题：
　　1.1随着近几年来城市电网建设与改造项目的完成，张掖电网供电能力严重不足、供电距离长的突出矛盾得到了初步的解决。随着城市电网改造工程的实施，张掖电网的110kV网架结构将有本质性的改变，但由于近几年张掖市大力调整产业结构，实施工业强市的“三大战略”，经济发展速度明显加快，工业用电项目的立项审批速度加快，供电负荷的增长不确定因素较多，对供电网络的建设提出了较高的要求，工业用电项目从立项到建设投产周期很短，要求供电单位接受用电申请的响应速度加快，增加了电网建设与规划的难度。
　　1.2目前随着张掖市内火电、水电及新能源的开发建设，张掖电网已经逐步由过去河西电网的负荷中心转化为电源中心，这对张掖电网的潮流和布局的合理性都提出了更高要求。
　　1.3张掖市区规划发生变化，规划区域向城市南部和西部发展，对原有城市配网规划和通道建设提出新的要求，城市区域负荷分配发生变化。
　　2制约电网发展的主要因素：
　　2.1城市电网发展缺乏政府部门强有力的支持
　　在实施电网建设与改造中，地方各级政府部门协调配合支持力度不够，而随着电力体制的改革，作为公司化运营的电力公司，时常出现与政府各有关部门协调、配合困难的局面，电力规划不能纳入市政总体规划中，新增的变电站、配电站、开闭站、输配电线路等站址和路径未纳入城市市政规划。
　　2.2所址、线路走廊、通道土地征用困难
　　变电站及配变站所址、线路走廊的征地困难重重，由于所址和线路走廊难以获得，从而造成建设项目取消或延迟投产，要不就需付出高额的征地费用或满足不合理要求，从而增加了工程投资。另外，电力建设征地及获取走廊通道手续复杂，审批进度与建设进度很难同步，造成建设进度缓慢。
　　2.3电力建设与区域社会发展、环境协调的矛盾
　　城市建设与改造的速度加快，对电力建设的要求标准很高，大范围要求新建电力线路入地建设，迁移线路也必须入地，并且要求供电企业承担全部或绝大部分投资。
　　2.4城市拆迁与电网建设配套不协调问题
　　城市的道路建设严重滞后于地区的经济发展和电力负荷的增长，给城市中低压电网的建设改造带来了极大的困难。因一些地区道路的新建和改造计划一拖再拖，影响了与之配套建设的电缆沟道和架空线路项目的实施。反之，因城市道路改造扩建，造成大量已完成建设和改造的电力线路需要拆迁，造成投资的巨大浪费。
　　2.5电力建设资金不足，制约电网发展
　　电力建设资金的缺乏，使得电网建设不能满足负荷发展需求，不能及时形成输、配电网络的统一协调发展，总体网络结构难以一时形成。随着国家城市电网建设与改造工程的专项资金的结束，供电企业筹措资金及融资能力将越来越有限，而资金的缺乏将直接制约电网的建设与改造的开展，不能满足负荷的快速发展要求。
　　3影响城市电网规划工作的几个因素
　　3.1企业的存在特性
　　在计划经济时期，供电企业既是政府的电力管理部门，又是一个电力供应商。这其间供电企业的城市电网规划工作的目标主要是提高城市电网的供电能力、供电质量与供电可靠性来满足社会对电力的需求，各级政府在政策、投资与管理上予以必要的支持，此时城市电网规划工作主要考虑的是社会效益。而经过电力体制改革之后，供电企业作为具有公共事业与自然垄断企业性质的国有企业，单纯的电力供应商，追求企业利润最大化是现代企业的一个显著特征，作为一个日益市场化的供电企业也不例外。因此城市电网规划工作不仅仅是提高城市电网的供电能力、供电质量与供电可靠性来满足社会对电力的需求，而且必须要加强自我运行意识，从企业资产保值增值人手，围绕如何使企业盈利最大化，追求社会效益与企业经济效益两者兼顾。
　　3.2企业财务管理
　　保持企业可持续发展是现代企业财务管理的一个基本要点，作为一个供电企业要从自己的产品——电，尤其是电价人手做好自己的财务分析工作，同样供电能力在不同电价条件下必有不同的供电产值和效益。现在供电企业要由过去被动影响变为主动利用，不仅围绕电价进行自己的财务分析，而且对电价的变化进行事先预测并且主动参与，进而来精打细算自己的收入支出，来为自己的电网建设定下目标，为设备的选型定下标准，为城市电网的规划工作定下基调。总之，在一个供电企业正常经营的条件之下，由目前的电价水平引起的企业效益状况将是影响城市电网规划工作总体思路的一个重要方面，同时国家电价政策、电价的变化趋势及供电企业的对电价的影响、参与程度也都会对城市电网规划工作总体思路产生一定的影响。
　　3.3市场营销
　　供电企业应对目前电价水平能保证用户在供电能力、供电质量、供电可靠性上得到多少程度的满足进行分析，这是任何一个供电企业进行市场经济所必须面临的问题，以此电价水平确定一个供电标准，用户高于或低于这个标准的各类需求，为今后供电市场的细分提供了可能。目前，国外出现的定制电价是优质优价的体现，是市场经济的产物，这是国外电力体制改革的结果，也是工业化国家政府在电力改革期间所支持的，极有可能是我国将来电价改革的一个方向，作为市场经济下的城市电网规划工作也应考虑这个规律。
　　3.4市场经济因素对城市电网规划工作的总体影响
　　供电企业对财务分析及电价的认识和掌握程度是作为供电企业是否真正进入市场经济的一个重要标准。在市场经济条件下，供电企业首先要根据公司的财务状况合理安排资金进行电网规划，进行电网投资；其次根据用户对供电能力、供电质量、供电可靠性的差异及对电价的承受能力，按照定制电价的思路来确定其具体区域的规划工作。
　　4构成城市电网规划工作的两个主要方面的内容及其关系
　　4.1构成城市电网规划工作两个主要方面的关系
　　在市场经济中，随着电力体制改革的深入，只有讲究社会效益，供电企业才能存在，只有讲究经济效益，供电企业才能立足。社会效益与经济效益对于供电企业而言是同等重要的，供电企业在生存和发展过程中要同时平衡好社会效益与经济效益两个方面之间的关系。
　　4.2社会效益方面的三个主要内容
　　在市场经济中，供电企业首先要服务好社会，从现在社会发展与用户需求来看，主要是完成好供电能力、供电质量、供电可靠性三个工作内容。主要工作内容就是使用户能用得上电、用得上满意的电。根据用户对供电能力、供电质量、供电可靠性的差异及对电价的承受能力，来做好具体区域的规划工作。
　　4.3经济效益方面的三个主要内容
　　讲究经济效益应着重于另外三个工作内容：即建设投资的回收率、电网经济运行情况、可持续发展问题。
　　建设投资要讲回报，讲究回收率。电网的建设投资是否合理，讲究是否满足电网经济运行。建设投资的回收率与电网经济运行情况是针对具体工程项目而言，而可持续发展问题就是从供电企业整体运作发展的角度来确定一定时期内或某个财政周期内对城市电网规划的要求，确定了其间城市电网规划工作的整体规模与水平。
　　通常而言，城市电网规划中，首先根据可持续发展观点来解决中远期的规模，其次根据电网经济运行情况确定具体的规划项目立项与否，最后根据建设投资的回收率来决定具体规划项日的投资与设备选型。
　　在具体的计算中，要根据国民经济发展情况与人民银行利率水平来确定兑现率等理论计算的具体参数。
　　5城市电网规划工作的具体方法及对策
　　5.1基本规划方法
　　在城市电网规划的编制中，根据可持续发展观点来解决中远期的规划，根据电网经济运行情况确定具体的规划项目，根据建设投资的回收率来决定具体规划项目的投资与设备选用。在此基础之上研究和确定电网最优的网络接线方式、投资水平以及投资的时间安排，使电网的供电能力、供电质量、供电可靠性能够满足用户的用电需求，以低于社会边际电价的成本向客户提供优质的电能。城市电网规划编制的基本方法按《城市电力网规划设计导则》分三个步骤进行：首先建成立远期的初步布局，作为编制分期规划的目标，然后根据负荷预测水平进行分析计算，编制远期规划，规划的成果除了要满足社会效益与经济效益的各自三个目标外，还要与城市规划相协调，满足城市整体发展的需要。
　　5.2规划对象的分类与分析
　　对于城市电网规划对象应从地域、行业、时间上进行分类与分析。
　　5.2.1地域分类
　　根据目前经济发展状况，宜将城市电网规划对象分为三类：老城区、新城区、准城区。老城区是市政规划成型区，负荷易掌握，市政府在其上进行的市政规划工作仅为局部的调整，供电企业可充分利用已有的各级电力网与设备完成对其的供电任务；新城区是老城区的拓展区，是各地在促进经济发展的过程中划出临近老城区的乡镇等，市政府在其上进行的市政规划工作是整体的调整，供电企业在此地区的规划工作受制于市政规划，可参照市政规划并在负荷预测的基础之上根据本市或国内外同类型地区的负荷特点做好规划工作及电网建设工作；准城区是经济发达的乡镇，能够给供电企业带来巨大的负荷和用电量及效益，虽然可能末被市政府列入市政规划，但这也是供电企业所必须要考虑的，可在负荷预测的基础之上根据本市或国内外同类型地区的负荷特点做好规划工作及电网建设工作。
　　5.2.2行业分类
　　行业不同往往用电特点也不同，因此行业分类的城市电网规划中也很重要，一般是根据其用途分为：住宅、商业、各类工业等等。
　　5.2.3时间分析
　　同一用户在不同时间里用电量是不同的，在规划中要充分考虑到这一点。
　　5.3负荷预测
　　负荷预测是城市电网规划的基础，负荷预测的准确与否直接影响到城市电网规划的投资效益与运行效益。对于负荷预测，目前计划和规划部门所使用的预测方法虽有数十种之多，但无外乎拟合曲线回归法、外推法、单耗法、弹性系数法、综合用电水平法和负荷密度法这几种基本类型。我国正处在经济高速发展时期，特别是中小城市各阶段经济发展的不平衡性，给负荷预测带来了许多困难。鉴于这种情况，笔者认为要特别注意以下几方面工作：
　　a）全社会用电量要全面统计。除了电网供电量和各上网电厂的自发自用电量要准确以外，对当地各厂矿企业的自发自用电量也应进行全面调查。
　　b）在使用政府部门提供的经济数据时，一定要注意不变价与当年价两个不同的概念，不可混为一谈。对全市社会经济发展规划要进行全面的分析。
　　c）负荷点的发展趋势要尽量掌握准确。
　　d）各水平年的负荷密度取值，要进行充分的纵向、横向比较，经其它预测方法校核后，综合确定。
　　在实际预测中，将收集到的各种经济预测数据、规划及历史数据，用多种方法进行预测，然后以预测误差小为目标，根据宏观经济形势及经验取各种方法的权数，将多种预测结果加权取平均值，即所谓"组合预测"，这样可得到较准确的负荷预测成果。但这只是预测方法应用水平的提高，并且用上述得到的负荷预测结果，只能反映电网负荷的总体水平。
　　为保证电网投资的投资效益与可操作性，城市电网规划应在现有负荷基础之上从市政规划入手，在规划过程中要服务于市政规划。具体在操作过程中应对负荷预测做到分区、分业与分时预测相结合，应研究具体年份在城市的具体位置不同行业的负荷，使变电站、线路等供电设备的规划及建设满足负荷增长的需要，能够较准确地做好负荷预测工作。
　　当然，负荷预测中有许多不确定因素，城市规划也在变，因此负荷预测要根据具体的负荷情况进行定期的校正。
　　5.4优化网络结构
　　城市网络的规划设计基本上没有什么现成的模式可套，它涉及到诸多方面的因素，应根椐本地区的实际运行经验，参考国内外先进的模式进行全面分析比较，优化选择。
　　5.4.1电网结线
　　110kV电网应根据其电源点分网进行，分网之间应有一定的互供转供容量，每座变电站均保证由两个不同的电源供电。
　　5.4.2变电站
　　5.4.2.1110kV变电站应根据采用架空线或电缆回数及主变容量和台数等，选择供电设施。
　　5.4.2.2变电站应设在进出线方便，靠近负荷中心的位置。
　　5.4.2.3变电站的设计应尽量节约用地。一般城市中心区及繁华区采用内型布置，其它地区采用半户外型和户外型布置。其占地面积为户内型5亩，户外型8－10亩。
　　5.4.2.4新建110kV变电站主变压器台数，原则上市区内按三台配置，市区外按两台配置。
　　5.4.2.5单变压器容量应标准化，一般为5万kVA-3.15万kVA。
　　5.4.2.6市区高压配电站低压侧为单母线分段结线，每台变压器低压出不宜少于6回。
　　5.4.2.7积极采用运行可靠、技术先进、自动化程度高、占地少、维护的设备和装置，应用全封闭式组合电器、快速保护等先进适用技术，保电网安全。
　　5.4.2.8新建变电站按无人值班设计，已运行变电站根据实际情况逐行改造，成为无人值班变电站。
　　5.4.2.9变电所应与周围环境相协调，注意绿化及防噪音。
　　5.4.2.10变压器选型要优先考虑选用节能型变压器。
　　5.4.3线路
　　5.4.3.1110kV线路应以架空线路为主电缆为辅，在市区建筑密集区有特殊要求地区，可局部用电缆，但应尽量压缩长度。
　　5.4.3.2城市电网线路导线截面一般情况按如下规格。主干线：400mm2—240mm2分支线：240mm2—120mm2。
　　5.4.3.3为充分利用通道，市区高压架空线可应用紧凑型线路、同杆双回架设，为避免双（多）回路同时故障停电而使变电站全停，应尽可能双侧有电源。在条件不具备时，要加强中压电网的联络，在双（多）回路同时故障时，由中压电网倒入保安电源。
　　5.5计算、校验容载比及短路容量
　　5.5.1容载比
　　容载比是反映城市电网供电能力的重要技术经济指标之一，它与变电站的布点、数量及下级电力网相互转供的能力有关。容载比过大，建设早期投资增大，容载比过小，电网适应性较差，影响供电安全性和可靠性。
　　变电容载比大小与负荷分散系数、平均功率因数、变压器运行率和电量储备系数有关，也与布点位置、数量、相互转供能力即电网结构有关，应加强和改善网络结构，建立既满足供电可靠性要求又降低容载比的供电网络，以提高投资的经济效益，所采取的措施包括变电站增加主变台数，下级电网增加转移负荷的能力，提高功率因数，提高自动化程度和提高各电站的负荷预测及变电容量的准确性等。
　　根据张掖电网实际情况110kV城市电网容载比取1.8－2.1。
　　5.5.2短路容量
　　为了取得合理的经济效益，城市电力网各级电压的短路容量应从网络的设计、电压等级、变压器的容量、阻抗的选择和运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合。
　　由于城市电网供电设施的综合经济使用年限一般定为20～25年，所以，电网控制定位规划的短路电流的校验是一项必不可少的工作，对近期城市电网建设与改造具有较大的指导意义。经技术经济论证，城市电网各级电压配电网的短路容量控制值为：
　　110kV31.5kA（电源变电站110kV母线）/20kA（110kV变电站）
　　10kV25kA
　　5.6其它方面
　　5.6.1变电所布点
　　由于向供电用户提供良好服务的可能，近几年来，各地对配电网投资加大，因此配电规划成为规划的主要内容，变电所布点也要充分考虑配电规划，因为合理的变电所布点可减少供电企业配电网的投资，从而从整体上降低电网建设投资。
　　5.6.2理论计算方法
　　由于电网发展的经济性要求，各地学者，如西安交通大学、中国电科院在理论计算上已成功运用遗传算法等多参数并行算法进行线路规划，并应用于实际，取得了良好业绩，保证了规划方案的最优选择，这将是城市电网规划的趋势与必然。
　　5.6.3市政规划
　　城市电网规划工作在服务与服从市政规划工作的同时，供电企业也要根据自己的财务状况拿出自己的规划标准，及时与市政规划部门沟通，避免由于市政规划部门过分看重科学技术的提高，在市政规划中对供电企业提出过高的技术标准，使供电企业承受较高的投资。
　　6城市电网投资多元化的可行性的分析
　　作为一个拥有巨大固定资产额的供电企业而言，要想保证良好的资产负债率与利润率，必须争取城市电网多元化投资的实现。这既影响到了供电企业当年的经营业绩，更影响到了供电企业的可持续发展问题。
　　虽然近几年国家对城市电网建设与改造工程投入大量的专项资金，解决了各级电网存在的大量问题，提高了设备的健康水平，保证了供电可靠率，确保了群众安全用电水平，受到供电企业与供电用户的双方的欢迎。随着国家对城市电网建设与改造工程专项资金的结束，以及城市经济的日益发展，供电量的进一步增长，供电企业在城市电网规划与建设中将面临巨大的压力。因此，要充分考虑利用现有的政策并争取对城市电网进行多元化投资。
　　在准市区与新市区的投资建设中尤其要考虑到这个问题。这些地区新上的供电项目往往相对于老市区而言是供电面广，但负荷密度低，其投资效益不会太好，因此供电企业在此类地区项目的建设上要像其它公用行业一样，既要争取各级政府的投资，又要争取各类优惠政策，如低息贷款、减免税、调高售电电价、增加新增用户对电网投资等措施。
　　目前经济的发展潜力预示着城市电网的大幅度扩容的压力，这完全不同于西方发达国家的已成形的城市电网，因此供电企业面对实际，争取目前国家在经济发展过程对其它公用行业所采取的扶持政策，在城市电网规划上尤其是新市区与准市区的规划上争取更多的多元化投资对城市电网进行规划建设是可行与必然的。
　　总之，争取城市电网投资多元化是对搞好城市电网规划工作的有利支持。城市电网投资多元化也是供电企业发展过程中必须协调解决的问题。
　　三、课题总结
　　城市的电网规划是一项非常复杂的工作，因此，要求规划工作人员在掌握城市社会、经济以及电网发展的历史和现状的基础上，认真研究其发展规律，认真分析电网网络结构以及各项经济技术指标，在完成好社会责任与效益的前提下，应从规划的各个时期、层面做好经济分析工作，使经济效益的观点寓于城市电网规划之中。只有这样，供电企业的效益才能有机地增长，才能保证供电企业的可持续增长，规划的作用与意义才能充分显现出来。使城市电力网能够最大限度地满足城市社会、经济的发展和人民生活水平不断提高的用电需要。不仅如此，供电企业还要利用市场经济的内在规律，立足实际，变被动为主动，充分利用各种因素，影响政策制定部门，争取更多的政策用之于城市电网的规划与改造建设之中。