新型城鎮(zhèn)化建設,是現(xiàn)代化的必由之路。黨的二十大要求深入推進能源革命,加快規(guī)劃建設新型能源體系。為實現(xiàn)電力安全可靠供應和清潔低碳轉(zhuǎn)型,需要配電網(wǎng)進一步提質(zhì)升級。一是推進中國式現(xiàn)代化要求配電網(wǎng)更加堅強可靠,必須持續(xù)加強配電網(wǎng)建設,提升抗災防災能力,不斷增強供電的可靠性和充裕性,增進民生福祉。二是實現(xiàn)碳達峰碳中和目標要求配電網(wǎng)具備更強的承載力,必須適應大規(guī)模分布式新能源、電動汽車充電設施、新型儲能、虛擬電廠等新主體、新業(yè)態(tài)接入需要,提升綠色電力消費比重。三是建設新型能源體系和新型電力系統(tǒng)要求配電網(wǎng)更加智慧靈活,在形態(tài)上需要從傳統(tǒng)的“無源”單向輻射網(wǎng)絡向“有源”雙向交互系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,在功能上需要從單一供配電服務主體向源網(wǎng)荷儲資源高效配置平臺轉(zhuǎn)變。
在新形勢下,電網(wǎng)的供電質(zhì)量與我國的供電需求之間存在一定的供需缺口,只有更好的供電質(zhì)量、更穩(wěn)定的供電狀態(tài)才能滿足當前的城市用電需求。因此加強城鎮(zhèn)配電網(wǎng)建設,同時建設適配我國新型城鎮(zhèn)化的配電網(wǎng)的需求也逐漸被重視了起來。在配電網(wǎng)絡的建設過程中,規(guī)劃是最為重要的部分之一,這將會決定整個網(wǎng)絡的發(fā)展和運營方向。
2024年3月1日,國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布了于2月6日成文的關于印發(fā)《關于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》(發(fā)改能源〔2024〕187號)。配電網(wǎng)作為重要的公共基礎設施,在保障電力供應、支撐經(jīng)濟社會發(fā)展、服務改善民生等方面發(fā)揮重要作用。隨著新型電力系統(tǒng)建設的推進,配電網(wǎng)正逐步由單純接受、分配電能給用戶的電力網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變?yōu)樵淳W(wǎng)荷儲融合互動、與上級電網(wǎng)靈活耦合的電力網(wǎng)絡,在促進分布式電源就近消納、承載新型負荷等方面的功能日益顯著。該指導意見的發(fā)布,意在推動新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展,助力構建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)。
我國的城市供電系統(tǒng)中一般包含了三個系統(tǒng),分別是城鎮(zhèn)電源、送電網(wǎng)和配電網(wǎng)。其中城鎮(zhèn)電源包括城鎮(zhèn)自身的發(fā)電和接受區(qū)域外電力系統(tǒng)的電源變電所(站)兩類;送電網(wǎng)包括與城鎮(zhèn)電網(wǎng)有關的220kV送電線路和220kV變電所,以及配電網(wǎng)。對于我國一般意義上的新型城鎮(zhèn)化配電網(wǎng)來說,其實是包括了送電網(wǎng)和配電網(wǎng)這兩個部分,涵蓋了城鎮(zhèn)電力系統(tǒng)的運輸和終端供應部分。
送電網(wǎng)是城鎮(zhèn)電網(wǎng)和電力系統(tǒng)的重要組成部分,我國的大城市一般以多電源供電方式為主,因此需要大量而可靠的送電網(wǎng)來將電力運送到城市的各個地方。對于以城鄉(xiāng)統(tǒng)籌結(jié)合的新型城鎮(zhèn)來說,由于其現(xiàn)代化程度的飛速提高,這一要求同樣存在。一般來說,城鎮(zhèn)電網(wǎng)的電源點應盡量接近負荷中心,即用電端。在地區(qū)負荷較為密集,用電容量較大,供電可靠性要求較高的區(qū)域,如果在抗通信干擾和環(huán)境保護方面符合要求,并經(jīng)過技術和經(jīng)濟的合理比較之后,應當采用高壓深入市區(qū)和城鎮(zhèn)的供電方式。城鎮(zhèn)變電所(站)作為送電網(wǎng)的重要組成部分之一,一般會配置在不同需求的城鎮(zhèn)區(qū)域中,包括起到變換電壓、交換功率和匯集、分配電能等功能的變電所(站)及其配套設施。
在終端配電網(wǎng)部分,一般可以分為高壓和中、低壓配電網(wǎng)兩種。其中高壓配電網(wǎng)包括了110、60、35kV三種的線路和變電所(站),要求其不僅能接受電源點的全部容量,還能滿足供應110、66、35kV變電所(站)的全部負荷。一般來說,高壓配電網(wǎng)是為適配商業(yè)或大型用電終端而設立,或者應特殊申請建立;而中、低壓配電網(wǎng)一般包括了10kV線路配電所、開閉所和380/220V線路,其中低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃設計中應當包括路燈照明的改進和發(fā)展部分。一般來說,中、低壓配電網(wǎng)是為適配于居民區(qū)或較低電壓用電的場所而設立,如果遇到35、110kV變電所(站)的10kV出現(xiàn)受走廊條件限制,或者中壓配電網(wǎng)的運行操作有特殊需要時,可以建立10kV的開閉所。
在配電網(wǎng)系統(tǒng)中,配電室的主要功能是為低壓用戶配送電能,其中設有中壓配電進出線(可有少量出線)、配電變壓器和低壓配電裝置,并帶有低壓負荷的戶內(nèi)配電場。而開關站則作為城網(wǎng)系統(tǒng)設有高、中壓配電進出線,并對功率進行再分配的供電設施,可以用于解決變電所(站)進出線間隔有限后進出線走廊受限,并且在相關區(qū)域中還可以起到電源支撐的作用。
因此,對于一般意義上的新型城鎮(zhèn)化配電網(wǎng)來說,其實包括了送電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大部分,涵蓋了電力進入城鎮(zhèn)之后的運輸、變換、匯集和分配、以及終端供應和配電等多個部分的工作內(nèi)容。
從配電網(wǎng)的規(guī)劃設計思路上來說,一般有兩種方式,分別從時間和空間這兩個不同角度進行規(guī)劃。
從時間角度上來說,城鎮(zhèn)配電網(wǎng)的規(guī)劃設計一般可以分為長期規(guī)劃、中期規(guī)劃和近期規(guī)劃。長期規(guī)劃的目標一般是大方向上的規(guī)劃設計,例如配電網(wǎng)結(jié)構。一般來說,配電網(wǎng)的結(jié)構由點和線組成,點指的是變電所(站)的布點和其容量構成,線指的是用來聯(lián)通多個變電所(站)、其供電電源和其供應終端的網(wǎng)架結(jié)構和線路走廊。點和線連接起來就構成了整個配電網(wǎng)系統(tǒng),而長期規(guī)劃一般就是根據(jù)城鎮(zhèn)未來的發(fā)展方向和發(fā)展目標,來設計配電網(wǎng)的結(jié)構。中期規(guī)劃則是以近期規(guī)劃為基礎,長期規(guī)劃為指導,指定的五至十年的規(guī)劃方案。中期規(guī)劃一般不會像長期方案那么籠統(tǒng),也不會像近期規(guī)劃那么詳細,主要起到大方向的宏觀調(diào)控作用。近期規(guī)劃則需要根據(jù)短期內(nèi)(一至兩年內(nèi))的監(jiān)測數(shù)據(jù),例如電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)現(xiàn)狀,負荷情況,供應端和需求端的實際供需情況等等數(shù)據(jù),來做出未來短期內(nèi)的負荷情況變化預測,然后根據(jù)預測出的數(shù)據(jù)和需求變動,來調(diào)整現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構。例如,在用電量較大的終端附近可以酌情增加變電所(站)以滿足需求,優(yōu)化現(xiàn)有供電線路等等。需要注意的是,近期規(guī)劃的配電量設計中應留有冗余量,以應對應急需求和一些突發(fā)事件的發(fā)生。同時,優(yōu)化線路的時候需要注意,如果經(jīng)濟技術條件允許的話,送電線路最好以環(huán)形結(jié)構設計,這樣在某一終端發(fā)生問題導致斷電時,不至于影響其他終端的電力配送。只有在電網(wǎng)末端諸如郊區(qū)或者獨戶時,出于經(jīng)濟角度的考慮,可以設計枝狀的線性線路。
從空間角度上來說,新型城鎮(zhèn)化配電網(wǎng)的規(guī)劃一般以行政區(qū)域、經(jīng)濟發(fā)展狀況、變電站(所)布點和現(xiàn)狀網(wǎng)絡等等為條件,對規(guī)劃區(qū)域進行供電分區(qū)規(guī)劃。例如,根據(jù)商業(yè)區(qū)、行政區(qū)、工業(yè)區(qū)和居民區(qū)的不同用電量需求和用電時間需求,根據(jù)其特點采取與其相適應的設計來逐步完善配電網(wǎng)建設,規(guī)范并提高其供電能力。
一般來說,根據(jù)城鎮(zhèn)和區(qū)域的不同,因其存在經(jīng)濟發(fā)展水平、技術應用水平等等不同,配電網(wǎng)的規(guī)劃中可能存在以下六大問題中的一種或多種情況。
主網(wǎng)規(guī)劃在配電網(wǎng)規(guī)劃設計中起著重要的導向作用,一般來說配電網(wǎng)規(guī)劃是主網(wǎng)規(guī)劃的基礎,但是主網(wǎng)規(guī)劃將在配電網(wǎng)改造和建設的關鍵部分起到重要的引導和指示作用,也將對配電網(wǎng)的后期運營工作起到主導作用。很多新發(fā)展起來的城鎮(zhèn)受限于資金問題,將主要資金投入了主網(wǎng)建設,對中低壓配電網(wǎng)絡的投入較少,使得中低壓配電網(wǎng)的建設一直處于落后主網(wǎng)的狀態(tài),區(qū)域配電網(wǎng)的規(guī)劃和主網(wǎng)并沒有統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展,這將造成局部地區(qū)的供電半徑過大,但是損耗較高、電壓較低、可靠性較差等等問題。
作為城鎮(zhèn)的重要基礎設施之一,配電網(wǎng)應當協(xié)同城市規(guī)劃一起管理。但是可能由于配電網(wǎng)規(guī)劃部門和城市發(fā)展規(guī)劃部門的協(xié)調(diào)溝通問題,很多地方存在配電網(wǎng)規(guī)劃和城市規(guī)劃被分別規(guī)劃的現(xiàn)象,這一點在新近完成新型城鎮(zhèn)化的中小城鎮(zhèn)中發(fā)生的頻次較高。這將在客觀上造成城市配電網(wǎng)規(guī)劃與地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、城市建設規(guī)劃相脫節(jié)的現(xiàn)象,不利于配電網(wǎng)的優(yōu)化建設,也使得配電網(wǎng)絡不能很好的為地方經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。
在有些城市和地區(qū),配電網(wǎng)的自動化建設采取的是以個別線路作為試點,成功后再逐步推行的原則,這樣無法滿足應用上不同區(qū)域不同應用的需求,也無法應對大規(guī)模的城市發(fā)展需求;有些地區(qū)的供電局則在配電網(wǎng)自動化的建設規(guī)劃方面以介紹系統(tǒng)為主,對具體工程和有關技術的要求上缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃,沒有與實際需求和情況相結(jié)合,缺乏完善統(tǒng)一的管理模式。
很多新發(fā)展地區(qū)和新近完成新型城市化的區(qū)域?qū)τ诒镜嘏潆娋W(wǎng)的現(xiàn)狀分析存在不夠透徹的問題,對于數(shù)據(jù)的收集、整理、分析和預測都存在不足。這將導致無法按照配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容進行深入和細致的分析,進而存在文字表述不清、基礎數(shù)據(jù)收集不全、數(shù)據(jù)不準確、前后數(shù)據(jù)不對應、概念混雜等等一系列問題。最終導致對于配電網(wǎng)現(xiàn)狀的了解不夠,無法對問題做出解決、對網(wǎng)絡進行優(yōu)化、對未來做出預判設計。
由于在某些地區(qū)的城市配電網(wǎng)規(guī)劃中,沒有對電纜入地提出具體規(guī)定,同時與地方政府的溝通不夠成分,或是在一些剛完成新型城鎮(zhèn)化的地區(qū)的市政建設中過于片面追求城市美觀而不切合實際地提出將電纜全部入地等要求,又或是個別地區(qū)存在著既未充分考慮配電網(wǎng)運行維護、事故搶修的資金投入和檢修效率問題,直接將電纜埋入地下。這些問題都將導致城鎮(zhèn)電纜的鋪設不夠科學合理,不僅將造成資金和人力上的浪費,也將給今后城鎮(zhèn)配電網(wǎng)的安全運行埋下隱患,更將會給維護管理帶來極大的不便。
如果在配電網(wǎng)的規(guī)劃設計過程中,缺乏負荷預測方面的專業(yè)知識,又或者歷史數(shù)據(jù)存在不準確或缺失等問題,將導致用電負荷預測結(jié)果偏差,進而降低電源點分布、線路路徑等網(wǎng)架結(jié)構設計方案的有效性。如果對于用電潮汐和無功電壓等計算存在偏差,對線損、電壓穩(wěn)定和短路水平?jīng)]有按照要求進行核算和校驗,也將造成配電網(wǎng)的科學性和可行性水平的進一步降低,最終導致建設落實和后期運營中出現(xiàn)各種問題。
配電網(wǎng)絡規(guī)劃作為城市規(guī)劃中的一個重要內(nèi)容,是當代城市經(jīng)濟發(fā)展的重要基石之一,也是我國建設新型城鎮(zhèn)化的重要助力。其規(guī)劃目的是為了調(diào)整現(xiàn)今的網(wǎng)絡狀態(tài)以更好地供應城鎮(zhèn)的用電需求,也是為了適應未來電力負荷的增長和電力系統(tǒng)的發(fā)展需要。
在規(guī)劃配電網(wǎng)時,不僅需要兼顧資源節(jié)約和低碳節(jié)能,更需要充分分析當前和未來的區(qū)域電力需求,結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃,從而決定合適的網(wǎng)絡節(jié)點(變電站/變電所)的地理位置和供應容量,并根據(jù)科學的規(guī)劃和設計來決定線路的走向和安裝。此外,還需要調(diào)查區(qū)域情況,對規(guī)劃地區(qū)的城市定位、經(jīng)濟發(fā)展、能源資源分布、能源結(jié)構等現(xiàn)狀進行分析,并將城市道路、大型排水泵站、燃氣站、機場、新建功能區(qū)、交通樞紐、綜合管線等與規(guī)劃有關的城市規(guī)劃整合在一起。
配電網(wǎng)規(guī)劃需要與其他有關計劃緊密配合,統(tǒng)籌實施,確保計劃的實施。同時,需要注重數(shù)據(jù)化電網(wǎng)現(xiàn)狀資料的收集、分析和自動化建設。很多重要數(shù)據(jù),諸如電網(wǎng)運行指標、電源狀況、電網(wǎng)網(wǎng)絡圖、地理接線圖、用電負荷等數(shù)據(jù)的采集和分析是當前和未來電網(wǎng)規(guī)劃工作的重要依據(jù)。只有充分地綜合分析了采集到的數(shù)據(jù),其中包括電壓等級分析、輸電線路超負荷分析、配電網(wǎng)短路檢測、電網(wǎng)“N-1”檢查等等,才能夠更科學地規(guī)劃配電網(wǎng)絡。
此外,在規(guī)劃配電網(wǎng)時還需要思考以下幾個方面:第一,當前配電網(wǎng)的容量能否達到目前的負荷要求,未來的配網(wǎng)規(guī)劃能否承受日益增加的負荷;第二,目前配電網(wǎng)絡的供電可靠性是否能夠滿足客戶的要求,以及在正常工作狀態(tài)下的電壓波動及輸電線路損耗是否在容許范圍內(nèi);第三,現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡架構及供電、分配裝置是否已過時,是否有必要進行更新或改善;第四,當前電力設施、電力線路走廊在城市發(fā)展過程中與城市擴建是否存在沖突,是否會影響到城市規(guī)劃的執(zhí)行。
作者:吳越陽 鐘農(nóng)評
注:文中圖片來源網(wǎng)絡,如有侵權請聯(lián)系刪除。