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電力系統規劃與可靠性 版權信息
- ISBN:9787030688637
- 條形碼:9787030688637 ; 978-7-03-068863-7
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
電力系統規劃與可靠性 內容簡介
電力系統規劃是從國民經濟整體、地區和環境情況,以及電力系統特點出發,研究在規劃期內為了滿足整個社會對電力增長的需求,合理利用現有的一次能源資源,以**的投資效果和技術,確定整個規劃期內系統建設的戰略決策.本書主要介紹電力系統規劃的內容、方法,以及經濟性和可靠性評價等方面內容,以期對推動電力系統規劃有一定的指導性和操作性。
電力系統規劃與可靠性 目錄
第1章 電力系統規劃概論 1
1.1 電力系統規劃的意義和作用 1
1.2 電力系統規劃的基本指導思想和基本要求 2
1.2.1 電力系統規劃的基本指導思想 2
1.2.2 電力系統規劃的基本要求 4
1.3 電力系統規劃的內容和分類 5
1.3.1 電力系統規劃的內容 5
1.3.2 電力系統規劃的分類 5
1.4 電力系統規劃設計的基本步驟 7
第2章 電力負荷預測 9
2.1 電力負荷預測的基本概念 9
2.1.1 電力負荷的定義 9
2.1.2 電力負荷的分類 9
2.1.3 負荷特性及其參數 10
2.1.4 電力負荷預測的概念 12
2.2 電力負荷預測的分類 14
2.2.1 按時間分類 14
2.2.2 按行業分類 14
2.2.3 按特性分類 15
2.3 電力系統規劃中負荷預測的內容 15
2.3.1 電量需求預測 15
2.3.2 電力負荷預測 15
2.3.3 用電增長的因素和規律分析 16
2.3.4 電力電量、負荷特性、缺電情況分析 16
2.3.5 設計負荷水平的確定 16
2.4 電力負荷預測的基本程序 17
2.5 電力負荷預測數據的處理技術 18
2.5.1 數據處理的必要性 18
2.5.2 數據處理的基本內容 18
2.5.3 數據預處理的方法 19
2.6 傳統的需電量預測方法 20
2.6.1 用電單耗法 20
2.6.2 電力彈性系數法 20
2.6.3 負荷密度法 21
2.6.4 綜合用電水平法 21
2.6.5 人均電量指標換算法 21
2.6.6 分部門法 21
2.6.7 回歸分析法 22
2.6.8 時間序列法 24
2.7 傳統的*大負荷值預測方法 25
2.8 確定性負荷的預測方法 26
2.8.1 經驗預測法 26
2.8.2 經典預測法 27
2.8.3 指數平滑預測法 27
2.9 不確定性負荷的預測方法 28
2.9.1 灰色預測法 28
2.9.2 人工神經網絡預測法 30
2.9.3 小波分析預測法 31
2.9.4 模糊負荷預測法 31
2.9.5 其他預測方法 33
2.10 空間負荷預測 34
2.10.1 空間負荷預測概述 34
2.10.2 空間負荷預測流程 35
2.10.3 空間負荷預測方法 36
2.11 電力負荷預測的綜合評價 38
2.11.1 電力負荷預測綜合評價的必要性 38
2.11.2 減少電力負荷預測誤差的措施 39
第3章 電力電量平衡 40
3.1 電力電量平衡概述 40
3.1.1 電力電量平衡的基本概念 40
3.1.2 電力電量平衡的目的 40
3.1.3 電力電量平衡的原則 41
3.1.4 電力電量平衡的主要內容 41
3.1.5 電力電量平衡的要求 42
3.2 電力電量平衡中代表水文年的選擇以及代表年、月的選擇 42
3.2.1 代表水文年的選擇 42
3.2.2 代表年、月的選擇 43
3.3 電力平衡中的容量 43
3.3.1 電力平衡中容量的組成 43
3.3.2 備用容量的分類 44
3.3.3 備用容量的確定 45
3.3.4 備用容量的合理分配 46
3.4 電力系統中電源的配置 47
3.5 電力電量平衡表的編制 49
3.5.1 電力平衡表的編制 49
3.5.2 新增裝機容量表的編制 49
3.5.3 電力電量平衡計算 50
第4章 電源規劃 52
4.1 電源規劃概述 52
4.1.1 電源規劃的任務及分類 52
4.1.2 電源規劃的原則 53
4.1.3 電源規劃的常規步驟 53
4.1.4 電源規劃的經濟評價方法 54
4.2 電廠容量的選擇 54
4.2.1 影響電廠容量選擇的主要因素 54
4.2.2 水電廠裝機容量的選擇 55
4.2.3 熱電廠容量的選擇 58
4.2.4 抽水蓄能電廠容量的選擇 59
4.2.5 凝汽式電廠容量的選擇 60
4.3 電源規劃的數學模型 60
4.3.1 數學模型 61
4.3.2 目標函數 61
4.3.3 約束條件 62
4.3.4 投資決策問題 64
4.4 電源規劃的優化方法 68
4.4.1 數學優化方法 68
4.4.2 人工智能方法 71
4.5 計及新能源的電源規劃數學模型 73
4.5.1 確定性規劃模型 74
4.5.2 隨機規劃模型 75
第5章 電網規劃 76
5.1 電網規劃概述 76
5.1.1 電網規劃的任務及分類 76
5.1.2 電網規劃的基本要求 76
5.1.3 電網規劃的一般技術原則 77
5.1.4 電網規劃問題的特點 77
5.1.5 電網規劃的流程 78
5.2 電網電壓等級選擇 79
5.2.1 電壓等級選擇的原則 80
5.2.2 電網電壓等級選擇的原則 80
5.3 電網規劃的決策過程 81
5.3.1 常規電網規劃的基本步驟 81
5.3.2 電網規劃方案的擬定 81
5.3.3 電網規劃方案的檢驗 82
5.4 幾種主要的電網設計 83
5.4.1 電網結構設計的一般方法 83
5.4.2 電廠接入系統設計 84
5.4.3 受端系統設計 85
5.4.4 聯網規劃設計 85
5.5 電網規劃的常規方法 86
5.5.1 啟發式電網規劃方法 87
5.5.2 數學優化規劃方法 96
5.6 不確定電網的規劃方法 97
5.6.1 不確定因素的建模方法 98
5.6.2 基于概率模型的電網規劃方法 98
5.6.3 基于模糊模型的電網規劃方法 100
5.7 多目標多階段電網規劃 101
5.7.1 多目標電網規劃 102
5.7.2 多階段電網規劃 103
6.1 配電網規劃的任務、要求及主要內容 105
6.1.1 配電網規劃的任務及要求 105
6.1.2 配電網規劃模型 106
6.1.3 配電網規劃的內容及步驟 106
6.2 變電站站址的確定 108
6.2.1 變電站站址選擇的基本原則 108
6.2.2 變電站數量的確定 108
6.2.3 變電站選址優化 109
6.3 配電網的接線方式 113
6.3.1 配電網的網架結構及接入方式 114
6.3.2 高壓配電網的接線方式 115
6.3.3 中壓配電網的接線方式 119
第7章 電力系統無功規劃 123
7.1 電力系統無功補償規劃概述 123
7.1.1 無功補償的意義 123
7.1.2 無功補償的作用 123
7.1.3 電網電壓標準 124
7.2 電力系統無功補償規劃的原則 125
7.2.1 無功補償的要求 125
7.2.2 無功補償的原則 126
7.2.3 無功補償的優化 127
7.3 電力系統無功補償線性規劃模型 127
7.3.1 目標函數 127
7.3.2 變量約束條件 131
7.3.3 綜合靈敏度矩陣 132
7.3.4 網絡參數修正 133
7.3.5 優化模型及其計算流程 134
第8章 電力系統自動化規劃 138
8.1 電力系統自動化規劃概述 138
8.1.1 電力系統自動化的組成 138
8.1.2 電力系統自動化規劃的意義 139
8.1.3 電力系統自動化規劃的原則 139
8.1.4 電力系統自動化規劃的步驟 140
8.2 電力通信系統規劃 141
8.2.1 輸電網通信規劃 141
8.2.2 配電網通信規劃 143
8.3 電網調度自動化系統規劃 146
8.3.1 電網調度自動化系統規劃概述 146
8.3.2 SCADA 系統規劃 147
8.3.3 能量管理系統規劃 147
8.4 變電站自動化系統規劃 148
8.4.1 變電站自動化系統規劃的基本要求 148
8.4.2 變電站自動化系統的結構 149
8.4.3 變電站自動化系統的功能配置 150
8.4.4 變電站自動化系統的遠動及數據通信 152
8.5 配電自動化系統規劃 154
8.5.1 配電自動化系統的功能配置 154
8.5.2 配電自動化系統的架構及構建原則 155
8.5.3 配電網監控主站系統規劃 156
8.5.4 配電終端布點規劃 156
8.5.5 配電子站功能 157
8.5.6 饋線自動化功能 157
第9章 電力系統規劃的經濟評價方法 159
9.1 電力系統規劃經濟評價方法概述 159
9.1.1 經濟評價的意義 159
9.1.2 經濟評價的原則 159
9.1.3 經濟評價的注意事項 160
9.1.4 經濟評價的方法 160
9.1.5 不同經濟評價內容的含義及其差別 161
9.2 資金的時間價值 162
9.2.1 基本概念 162
9.2.2 本利和計算 163
9.2.3 貼現計算 163
9.2.4 等年值本利和計算 164
9.2.5 償還基金計算 164
9.2.6 等年值現值計算 164
9.2.7 資金回收計算 165
9.3 *小費用法 165
9.3.1 費用現值比較法 165
9.3.2 計算期不同的現值費用比較法 165
9.3.3 年費用比較法 166
9.4 凈現值法 166
9.4.1 凈現值 166
9.4.2 凈現值率 167
9.4.3 凈現值法的優缺點 168
9.5 內部收益率法與差額投資內部收益率法 168
9.5.1 內部收益率法 168
9.5.2 差額投資內部收益率法 169
9.6 折返年限法 169
9.7 財務評價方法 170
9.7.1 財務內部收益率 170
9.7.2 投資回收期 170
9.7.3 固定資產投資借貸償還期 170
9.8 國民經濟評價方法 171
9.8.1 經濟內部收益率 171
9.8.2 經濟凈現值 171
9.8.3 經濟凈現值率 172
9.9 不確定性的評價方法 172
9.9.1 盈虧平衡分析 172
9.9.2 敏感性分析 173
9.9.3 概率分析 173
第10章 可靠性原理及其在電力系統規劃中的應用 17
電力系統規劃與可靠性 節選
第1章 電力系統規劃概論 1.1 電力系統規劃的意義和作用 電能是現代社會必不可少的二次能源,可由水力、風力等機械能,煤炭、石油等燃燒產生的化學能,太陽的光能,以及原子核裂變時產生的原子能等多種一次能源轉化而來。受資源及環境條件的制約,發電廠與電力負荷中心往往相距很遠,因此必須用送電線路將電能從發電廠輸送到電力負荷中心。另外,為了保證安全可靠、經濟合理地供電,需要將使用不同能源孤立運行的發電廠用輸電線路連接起來,組成統一的電力系統。隨著經濟的發展,社會發展對電能需求不斷增大,電力系統規模也不斷擴大。由于電力系統是一個有機整體,任何較大的建設,都將不同程度地影響系統的運行和今后的發展。 近幾十年來,我國經濟迅猛發展,與此同時,電力行業也取得了突飛猛進的發展,電力供應基本能夠滿足社會需求,有效改善了我國多地電力資源缺乏的問題。但是,電力行業在不斷擴大與發展的同時,也面臨著新的挑戰。風電、光伏發電等可間斷電源的不斷滲透,使得電能供應結構逐漸變得復雜,電力行業對此還缺乏有效的調控措施,極易引發供電中斷等問題。要解決這些問題,就需要對電力系統進行科學、全面的規劃,提高其預見性和科學性,以保障其運行,提升電力資源的利用率。 電力系統規劃的任務不是對建設項目進行具體的設計,而是從國民經濟整體、地區和環境情況,以及電力系統的特點出發,在規劃期內,為滿足整個社會對電力增長的需求,合理地利用現有一次能源資源,以*佳的投資效果和技術,確定應該建設哪些項目、規模多大、各項目的基本參數、各項目建設投入順序,以及某些重大的技術措施等,即整個規劃期內系統建設的戰略決策。具體來說,電力系統規劃的基本任務大致可以歸納如下[1]。 (1)分析影響系統負荷增長的各種因素,預測規劃期內各年度的電力負荷及其特點; (2)根據系統所在區域的發展情況、地理位置、經濟狀況,以及某些建設項目的影響和有關政府的整體規劃,確定規劃應考慮的范圍和規劃期限; (3)根據負荷預測結果,考慮能源供應情況,提出規劃期內合理的電源建設方案; (4)根據系統的無功平衡,提出無功補償規劃; (5)根據負荷發展和電源布局,提出系統電網的合理建設方案; (6)根據本系統及其相鄰系統的電源、負荷、能源等情況,研究系統之間互聯的效益和聯網的必要性,以及聯絡輸電線路的初步規劃; (7)對系統進行必要的計算,提出保證可靠性和供電質量的重大措施; (8)提出需要進一步研究和解決的問題。在這些基本任務中,*主要的是負荷預測、電源規劃和電網規劃。由于各個系統具體情況不同,基本任務和側重點也有些差別。科學合理地進行電網規劃不僅是社會經濟發展的需要,而且可以為電力系統所呈現出的充裕性進行正確的判斷,并在此基礎上提出相關的解決方案。對具體的投資工作進行較為詳盡的規劃,還應將經濟、社會、環境等因素綜合考慮在內,對電力工業的發展進行較為合理的布局,努力控制好電力工程建設的發展速度。電力規劃對做好電力工程建設的前期工作,落實發、送、變電本體工程的建設條件,以及優化設計方案,意義尤為重大。正確合理的電力系統規劃設計實施后可以*大限度地節約國家基建投資,促進國民經濟其他行業的健康發展,提高其他行業的經濟和社會效益。 做好影響電力建設的系統性與全局性工作,對電力規劃起著十分重要的作用,不僅為電力建設進一步提出了可持續性發展的策略,同時還為電力規劃的進一步發展指明了前進的方向。一方面,電力規劃應全面考慮具體規劃區域與整體的周邊系統有無明確的網絡聯系,進一步縮小電力規劃的有效范圍,滿足不同地區的整體負荷需求,進而實現電力資源的節約式發展,從而達到電力建設的*終目的;另一方面,在電力系統規劃中應做好節約能源與保護環境的合理規劃工作,將一次能源的使用情況考慮在內,并結合具體的交通運輸、電力設備等條件,進一步降低耗能。 1.2 電力系統規劃的基本指導思想和基本要求 電力系統規劃對電力建設有著重要的促進作用,更能進一步促進社會經濟向前發展。具體的電力系統規劃應符合國家能源發展戰略,遵循統籌兼顧、協調發展,堅持電網堅強與智能高度融合,堅持技術領先、經濟合理、因地制宜的原則[2] ;明確電力需求,進行針對性的預測,符合電力規劃與建設發展的方向,做好電力規劃等相關管理工作,發揮出電力規劃的有利因素,為電力系統綜合發展提供較為重要的基礎性與合理性保障。 1.2.1 電力系統規劃的基本指導思想 1. 正確認識電力生產的客觀規律 1)產銷的同時性 由于發電、輸電、變配電、用電是同時進行的,且電能不能大量儲存,必須每時每刻保持發、供、用電之間的平衡,這就要求電力負荷預測有相當高的可靠性。 2)發展的同步性 電網的發展,固然受到資源(包括動力資源、資金等)的制約,但其基本依據是用電需求量。發、供、配電設施與用電的需求增長要協調一致,要同步。 2. 力求建設一個安全、可靠、高效、經濟的電網 由于電力工業是服務性行業,是以滿足國民經濟各部門和人民物質文化生活對電力的需要為*高宗旨的,要堅持經濟合理地優化電網結構,堅守安全底線,科學推進遠距離、大容量電力外送,構建規模合理、分層分區、安全可靠的電力系統,提高電力抗災和應急保障能力[3] 。 3. 努力尋求經濟效益指標好的規劃方案 電力工業是資金密集型行業,用于基本建設的資金在整個工業部門的投資中比重較大,應合理安排建設項目和進度,縮短工期,節省投資,提高電力工業經濟效果,尋求*佳的規劃方案,將經濟效果好作為電力系統規劃的一個基本指導思想。 4. 合理利用各種發電能源并充分利用地方動力資源 做好電力系統規劃應堅持生態環境保護優先,堅持發展新能源發電與煤電清潔高效有序利用并舉,堅持節能減排。 中國動力資源比較豐富,但分布不均:北方有煤,西方有水力資源,東方和南方能源資源缺乏。因此,在規劃電力項目時,應充分考慮能源資源的這種特點,合理安排電源項目,使整個能源的輸送方向既經濟又合理。 5. 調整好電力工業內部的各種比例關系 過去,電力工業存在“重發、輕供、不管用”的傾向。隨著社會的發展,在抓緊做好電源規劃的同時,應注意發、輸、配電之間的合理比例關系,不僅要做好發電規劃,而且要做好輸電規劃和配電規劃,這三個規劃應該彼此銜接,相互協調。 6. 注意電力工業發展的外部條件 宏觀經濟發展導致的電力需求變化是引領電力工業整體運行態勢的主要因素,同時,工業化進程、固定資產投資、國民消費等多方面因素也會對電力需求造成影響。電力產量趨勢與宏觀經濟運行趨勢基本相同,電力產量受宏觀經濟周期性影響而呈現周期性變動。 電力工業的發展是外部環境因素作用的結果,同時,離不開外部條件的配合。其主要外部條件是能源資源條件和交通運輸條件。電力規劃應與能源開發規劃和交通運輸規劃密切配合,協調一致。 7. 通過科技創新推動電力工業技術進步 我國電力工業的科學技術水平與發達工業國家相比,還有一定的差距,要加強重大關鍵技術攻關,完善科技創新體系,激發創新活力;健全成果轉化應用機制,提升電力工業科技含量;實施技術標準戰略,夯實高質量發展基礎;大量采用與國力、國情相適應的科技,采用實用性和經濟效果*佳的技術。 8. 建立電網互聯新格局 建立電網互聯新格局應綜合考慮清潔能源資源和電力需求分布,按照完全可靠、結構清晰、交直流協調發展的原則,加快推進建設以特高壓為骨干網架的東部和西部兩個同步網,加強與周邊國家互聯互通,形成“西電東送、北電南供、多能互補、跨國互聯”的電網總體格局[4]。這既是我國電力發展的長遠戰略,也是電力系統不斷發展的客觀規律。 1.2.2 電力系統規劃的基本要求 電力系統應向用戶提供充足、可靠、優質的電能,而可靠性、經濟性、靈活性是電力系統應該具有的品質,因此滿足一定程度的可靠性、經濟性、靈活性是對電力系統規劃設計的基本要求[5]。 1. 電力系統的可靠性 1)供電的充足性 供電的充足性是指系統滿足一定數量負荷用電的不間斷性,在各種運行方式下電力都能安全經濟地輸送到用戶,且輸、變、配比例適當,并留有適當裕度。在電力網絡上既不存在電能不能充分利用的現象,也不存在設備能力閑置、資金積壓的現象。目前,國際上已普遍采用電力不足概率(或失負荷)來作為對電力系統供電充足性的評價標準,我國一直沿用發電裝機容量備用率的概念來表征電源的充足程度。 2)供電的安全性 供電的安全性是指系統在保持向用戶安全穩定供電時能夠承受故障擾動的嚴重程度,通常是指規程中規定的故障條件。電力系統發展設計的主要任務之一,就是通過電力系統的安全校核計算,包括穩態的N-1 安全檢查和暫態的穩定計算來保證系統達到一定的安全標準。 2. 電力系統的經濟性 電力系統的經濟性包括燃料的輸送和供應,電能的生產和輸送,發、送、變電設備的一次投資和折舊,能量輸送過程中的損耗,以及其他運行費用等。 由于是規劃設計中的系統,系統運行費用是以生產模擬方法來計算的,總的要求是年費用*低。 對于跨區聯網送電工程、遠距離送電和建廠比較等大型系統規劃設計項目,還應進行項目的財務分析,以確定其貸款償還能力和經濟效益。 3. 電力系統的靈活性 1)電力系統對基本建設條件變化適應的靈活性 電力系統規劃設計階段會遇到很多不確定因素,從規劃設計完成到基本建設項目實施投產,系統中電源、負荷、網絡情況可能會發生某些變化,設計系統應能夠在修改不大的情況下仍然滿足應有的技術經濟指標。這就是電力系統對基本建設條件變化適應的靈活性。 2)電力系統在運行方面適應的靈活性 在生產運行中,電網和廠、所電氣主接線,以及有功、無功電源,應能夠在各種正常運行、檢修包括事故情況下靈活地調度,以應付各種元件的投退,從而保證系統安全穩定地向用戶供應充足的電力。這是對電力系統在運行方面的靈活性要求。在系統設計階段,這是衡量系統設計方案優劣的重要技術條件之一。 1.3 電力系統規劃的內容和分類 1.3.1 電力系統規劃的內容 電力系統規劃是在整個國民經濟計劃指導下,根據經濟發展和電力負荷需求的增長,對電力系統未來發展所做的統一安排和優化決策。其內容包括電力負荷預測、電源發展規劃、電力網發展規劃、動力資源開發,提出電力系統地理接線圖、單線接線圖、逐年工程建設項目表,為發電廠設計、變電站設計、電力系統繼電保護與安全自動裝置設計、電力系統通信設計、電力系統調度自動化設計提供設計依據。 1.3.2 電力系統規劃的分類 為了研究和正確處理電力系統規劃中不同時期、不同階段、不同組成部分的特點和任務,可以將電力系統規劃進行分類研究[6]。 1. 按時間分類 電力系統規劃按時間分為長遠規劃、中期規劃和近期規劃三種。 (1)長遠規劃是指研究15~30 年電力工業發展的戰略性計劃。長遠規劃主要包括根據國民經濟和社會發展長期規劃、經濟布局、能源資源開發與分布情況宏觀分析電力市場需求,綜合分析煤、水、電、運、環境等,提出電力可持續發展的基本原則和方向,電源的總體規模、基本布局、基本結構,能源多樣化等電網主框架;必要時提出更高一級電壓的選擇意見、電力設備制造能力開發要求、電力科學技術的發展方向。 長遠規劃為中期規劃指出了方向、任務和基本內容,是制定中期規劃的依據。 (2)中期規劃是指研究5~15 年電力工業發展的戰略性計劃。中期規劃主要包括根據國民經濟及社會發展目標、發電能源資源開發條件、節能分析、環境、社會影響等,分析電力需求水平及負荷特性、電力流向
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