1绪论
1.1研究背景
随着社会经济的迅速发展,我国智能电网的建设己经上升至国家战略层面的高度。变电站是坚强智能电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一,前景广阔。智能即为人性化,就是把变电站做成像人在调节一样,当低压负荷量增加时变电站送出满足增加负荷量的电量,当低压负荷量减小时,变电站送出电量随之减少,确保节省能源。
1.2研究意义
目前瑞祥新区由飞云变电站供电,2016年区内多个项目己开工建设,到2016年年末将有共2万千瓦新增负荷投入运行。考虑到新区内还将陆续建设新项目,两条lOkV线路接带不了园区的所有负荷,所以有必要在该地区新建一座110kV变电站。本文介绍的是新区110千伏变电站的建设,并从技术和经济方面进行分析,以便为以后变电站的进一步发展提供经验。
2、文献综述
电网规划研究从20世纪60年代起就引起了有关电力工作者的关注。从那时起,很多用来解决电网的变电站和馈线路径优化规划问题的模型和方法被相继提出。电网规划是极为复杂的工程问题,需要考虑的因素很多。
2.1理论基础
2.1.1 110kV电网的体系结构
我国大多数城市电网采用110 kV电网作为高压配电网,110 kV变电站采用户内式或半户内式布置,高压设备普遍使用GIS装置。中心城区110 kV变电站采用户内式或地下式布置,高压设备普遍使用GIS装置。一般按2 }4台主变设计,主变容量一般选用31.5 MVA,40 MVA,50 MVA,63 MVA,采用单元接线、单母分段或双母线接线等,市区多采用两卷变,即110/10 kV,容量在31. 5一50 MVA,郊区多采用三卷变110 /35 /10kV,容量在50 } 63 MVA。 110 kV侧进出线一般为2回或3回,采用单元或桥式接线、单母分段或双母接线;10 kV侧馈电出线一般为18一36回,采用单母线分段接线、单母线三分段“Y”型接线或单母线四分段接线形式。
2.1.2 110kV电网规划的基本要求
站址选择的原则
(1) 所址选择有利于完善地区电网结构的原则。
(2) 接近负荷中心,出线走廊开阔,便于各级电压线路接入的原则。
(3) 选择良好的地质、地貌,所址位置地质情况基本稳定,地层结构单一稳定的原则。
(4) 便于设备交通运输。
(5) 有充足的能满足运行、检修人员生产、生活用水的水源。
(6) 避开污秽地段。
(7) 利于防洪排水。
2.2国内外研究现状
2.2.1国外研究现状
国外在电网规划方面的研究起步较早。R.F.Lawrance对城市电网规划最早采用系统论的观点进行分析,并指出电网规划工作要统筹兼顾、全面考虑。到20世纪80年代中期,大多数算法解决了静态(单阶段)规划问题。近年来许多文献考虑了长期规划,即动态(多阶段)规划问题。二十一世纪以来,智能电网得到了快速的发展。2000年至2002年,EPRI(美国电科院)提出Intelligrid概念,标志着智能电网相关技术研究的开始。2003—2004年,DOE(美国能源部)启动了Grid—Wise(电网智能化)项目。接着,欧洲成立“智能电网欧洲技术论坛”,并建立欧洲智能电网技术平台。2007年,美国将智能电网提升至国家战略层面。
随着智能电网时代的到来,世界各国都致力于智能电网的建设。由于各国国情及其发展战略不同,各国对智能电网的侧重点也不同。美国更加注重智能配电网建设,通过通信技术和智能控制技术来提高电网智能性,加强与用户的互动;其次,由于其电力需求趋于饱和,美国对复杂大电网的安全稳定性较为看重,以有效抵御恐怖袭击。欧洲重点发展可再生能源接入和跨国互联电网,以节约能源,提高能源使用效率;在2006年欧盟理事会的能源绿皮书中明确提出加强智能电网建设的目标;其中,意大利在2001年已率先实现电网智能化。日本在建设智能电网中逐步实现中压线路的实时量测和自动控制。尽管国外对智能电网建设的侧重点不同,但大部分都较注重配电网和电源端,其次才是输变电环节。但是变电站最为智能电网强有力的支撑,必定也要随之发展以适应智能电网的要求。
2.2.2国内研究现状
国内在电网规划方面的研究起步较晚,据报道,目前已有相关的计算机辅助决策系统出现,在实用化方面取得了可喜的成绩。同时,国网公司对国外电网现代化趋势高度关注,2009年在“2009特高压输电国际会议”上,国网公司明确提出“坚强智能电网”的发展目标。在理论创新方面,编制了《坚强智能电网综合研究报告》,系统的分析了我国智能电网的发展目标、特征内涵、基本架构以及发展路线等方面;在实践方面,“十二五”期间,投资5000亿元建设连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成世界一流的坚强智能电网。在技术方面,制定并发布《坚强智能电网技术标准体系规划》,确定了智能电网技术标准路线图,是世界第一个引导智能电网技术发展的纲领性标准。
国家原能源部和建设部早在1993年3月就颁布了《城市电力网规划设计导则》,后经多次修改和补充。该导则对城市电网规划的编制、负荷预测、电力平衡、供电设施等都进行了一系列的规定,是编制和审查城市电网规划的指导性文件,其适用范围为国家电网公司所属的各网省公司、城市供电公司。
寇琰(2010)针对城市110 kV电网建设和规划中存在的问题,分析了变电站主变压器容量、台数的选择及变电站的典型接线方式,引入了一种基于全年小时最大负载有功功率的变压器容量及台数的选择方法,阐述了变电站线损控制及设备技术原则,提出了一种新型110 kV变电站主变容量、台数及接线方式的选择方案,为城市110 kV电网规划建设提供了指导性建议。
关杰,白凤香(2010)对智能电网和变电站进行介绍,指出智能电网包含变电站,并对传统变电站、数字变电站与变电站进行对比说明,证明变电站不仅在技术上有很大的优势,而且提高了变电站的安全可靠性并降低全寿命周期内工程总体投资。
范宏,丁会凯,周利俊,张鑫,仲建忠,黄一超(2013)介绍了我国城市电网中110kV电网的发展现状,包含110kV变电站、110kV线路和110kV电网的各种典型接线模式。引入单位负荷总投资的概念,对不同容量110kV主变所对应的不同接线模式的110kV电网接线模式进行经济性分析比较。为今后110kV电网规划、输变电工程设计工作提供了参考。
3瑞安市瑞祥新区110kV电网规划
3.1瑞安市瑞祥新区电网现状
3.1.1电网现状分析
110千伏飞云变电站位于温州市瑞安瑞祥新区,是该区唯一变电站,2回路,1995年投入运行,考虑到飞云变服役年限长久,站内构架露筋锈蚀,设备老化严重,已严重影响电网系统的安全。到2015年区内供电负荷达到6万千伏安。
3.1.2存在的问题及必要性分析
随着当地社会和经济的不断发展,电力供应需求增长迅速,特别是瑞祥新区将被建设成瑞安市“未来城市面貌的核心区域”和“景观一流的现代化新区”而飞云变电站的负荷将会快速增长,现有供电容量已无法满足地方经济建设的“刚性”需求。因此飞云变电站就地改造对瑞祥新区的影响深远,意义重大。
3.2 110kV电网的规划与设计方法分析
本次整个规划方案,由于瑞祥新区土地资源稀缺,按照“资源节约型、环境友好型”和“新技术、新材料、新工艺”要求对飞云变进行整体改造。改造后变电所占地面积将大大缩小,最终变电容量扩充至12万千伏安,将极大提升我市电网供电能力。
3.2.1负荷预测
通过对历史数据的分析和研究,探索事物之间的内在联系和发展变化规律,以未来年份经济、社会发展情况的预测结果为依据,对电力需求作出预先的估计和推测。为得到合理、可信的预测结果,搜集和掌握了大量全面、准确的^论文。如果各种渠道所取得的数据互相矛盾,就进行合理的取舍,对一些不良数据进行辨识,去伪存真。对于大量的历史^论文,本文进行客观而全面的统计分析,从客观情况出发,本着实事求是的原则,反复研究和分析历史发展的内在规律性。由于电力系统负荷预测是在一定的假设条件下进行的,其中包含了许多不确定因素。因此,选用适用和先进的预测方法,再按本地区的具体情况和特点,进行合理的综合分析,得出最终的预测结果。主要采用了自然增长加新增大负荷方法进行预测。根据瑞祥新区的发展规划,预计到2016年年末,将有共2万千瓦新增负荷投入运行,预计到2020年新区区内供电负荷将达到12万千伏安。
表 瑞祥新区 110kV 变电站供电负荷预测表
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