王 碩，趙 杰，劉國平，王 聰

（國網(wǎng)石家莊供電公司，河北 石家莊 050000）

基于網(wǎng)格化的城市智能配電網(wǎng)規(guī)劃研究

王 碩，趙 杰，劉國平，王 聰

（國網(wǎng)石家莊供電公司，河北 石家莊 050000）

網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃以區(qū)域控制性詳規(guī)為基礎(chǔ)，以用電需求為導(dǎo)向，以實測負(fù)荷為模型，開展網(wǎng)格化負(fù)荷預(yù)測、差異化網(wǎng)架規(guī)劃，統(tǒng)籌規(guī)劃配電自動化、通信、分布式電源、電力管道等智能配電網(wǎng)內(nèi)容，形成多元化規(guī)劃成果。通過示范區(qū)網(wǎng)格化詳細(xì)配電網(wǎng)規(guī)劃實踐，規(guī)劃成果得到有效實施，配電網(wǎng)發(fā)展與城市發(fā)展更加契合，為加強城市智能配電網(wǎng)規(guī)劃管理工作提供參考。

智能；配電網(wǎng)；規(guī)劃；網(wǎng)格化

配電網(wǎng)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施，是實現(xiàn)和保障用戶供電能力和供電質(zhì)量的終端部分。

近年來，國家持續(xù)加大配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)力度，配電網(wǎng)發(fā)展取得了顯著成效，但隨著京津冀一體化、新型城鎮(zhèn)化的深入推進，電動汽車、新能源的快速發(fā)展，對配電網(wǎng)發(fā)展提出了更高要求［1－3］。

本文網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃以地塊用電需求為導(dǎo)向，依據(jù)地區(qū)控制性詳規(guī)對不同用地性質(zhì)和開發(fā)深度的地塊進行歸類，結(jié)合典型負(fù)荷預(yù)測模型，開展系統(tǒng)化負(fù)荷預(yù)測；按照差異化的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，分區(qū)域開展10 kV一次網(wǎng)架布局，統(tǒng)籌配網(wǎng)自動化、通信、保護配置等內(nèi)容，并延伸規(guī)劃110 kV電網(wǎng)和管溝布局，最終形成多元化規(guī)劃成果，并與地區(qū)發(fā)展規(guī)劃有效對接［4－5］。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃管理存在的問題

電網(wǎng)發(fā)展一直存在“重主輕配”問題，石家莊市配電網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱，隨著城市行政區(qū)域拓展及分布式電源、電動汽車的快速發(fā)展，配電網(wǎng)的功能、形態(tài)以及發(fā)展環(huán)境均發(fā)生了巨大變化，老問題和新需求相互交織增加了石家莊配電網(wǎng)發(fā)展難度。

1.1 配網(wǎng)規(guī)劃管理落后

規(guī)劃管理理念落后，規(guī)劃對電網(wǎng)建設(shè)改造引領(lǐng)力度不夠，投資精準(zhǔn)度不高；配網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)查分析不全面，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)原則不夠細(xì)化。

1.2 配網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、資源緊張

a.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理。

b.變電站10 kV出線間隔資源不足。

c.電纜通道資源緊張。

1.3 用戶接入與配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)脫節(jié)

a.業(yè)擴報裝受限。年初統(tǒng)計市區(qū)業(yè)擴報裝受限項目共76項，總?cè)萘?90萬kVA。

b.用戶接入與配網(wǎng)規(guī)劃脫節(jié)。傳統(tǒng)配網(wǎng)規(guī)劃僅注重網(wǎng)架建設(shè)，與用戶供電工程不同步。市區(qū)用電需求增長迅速，配網(wǎng)建設(shè)主要依靠用戶投資，配網(wǎng)發(fā)展跟不上用戶需求。用戶供電方案與配網(wǎng)規(guī)劃銜接不緊密。

2 網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃管理構(gòu)建

科學(xué)進行配電網(wǎng)規(guī)劃，優(yōu)化電網(wǎng)資源配置，理念超前、方法先進、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，建設(shè)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、安全、高效、環(huán)保的現(xiàn)代智能配電網(wǎng)。配電網(wǎng)規(guī)劃管理體系主要由目標(biāo)體系、策略體系、指標(biāo)體系3部分組成。

2.1 目標(biāo)體系

a.打造網(wǎng)格化空間布局

依據(jù)地區(qū)控規(guī)細(xì)分規(guī)劃單元（簡稱網(wǎng)格），根據(jù)建設(shè)用地性質(zhì)劃分為居住、行政辦公、商業(yè)金融業(yè)、文化娛樂、體育、醫(yī)療衛(wèi)生、教育科研設(shè)計、公共設(shè)施、工業(yè)和特殊用地共10類，以A、B、C、D4類供電區(qū)域確定目標(biāo)網(wǎng)架，以建成、新建、半建成3類開發(fā)深度確定建設(shè)原則，打造配網(wǎng)網(wǎng)架和站點的網(wǎng)格化空間布局。

b.全口徑儲備規(guī)劃項目

按照國網(wǎng)公司《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》和國網(wǎng)石家莊供電公司《石家莊中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計建設(shè)技術(shù)細(xì)則》，全面涵蓋配網(wǎng)網(wǎng)架、電力管道、配電自動化、配電通信網(wǎng)等智能規(guī)劃內(nèi)容，全口徑儲備規(guī)劃項目，指導(dǎo)客戶接入和配網(wǎng)改造，合理投資配網(wǎng)建設(shè)。

c.將規(guī)劃成果納入控規(guī)

通過對接政府聯(lián)合發(fā)布成果，力爭將變電站、開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)單元、配電室、線路路由等納入地區(qū)控制性詳規(guī)，形成具備法律效力的約束性文件，保證地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展有據(jù)可依。

2.2 策略體系

a.形成網(wǎng)格化供電區(qū)域

通過全面收集地區(qū)控規(guī)，以建設(shè)用地性質(zhì)劃分網(wǎng)格，以城市功能區(qū)布局（鄉(xiāng)村、街道、園區(qū)）為單元劃分小區(qū)，形成分層、分區(qū)的網(wǎng)格化供電區(qū)域。依據(jù)不同發(fā)展階段，對于建成區(qū)、半建成區(qū)、新建區(qū)3類不同的發(fā)展需求與建設(shè)模式，有效指導(dǎo)電網(wǎng)發(fā)展方向。

b.開展多元化負(fù)荷預(yù)測

基于掌握的控規(guī)資料及不同地塊用電需求，自下而上開展各網(wǎng)格空間負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)《石家莊市城鄉(xiāng)規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定》、《城市電力規(guī)劃規(guī)范》確定容積率、負(fù)荷預(yù)測指標(biāo)及同類負(fù)荷同時率，并以多種方法系統(tǒng)化預(yù)測、規(guī)劃年電力電量水平。

c.制定差異化規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

將各類網(wǎng)格按照行政區(qū)劃和負(fù)荷密度分別確定為不同供電區(qū)域（A、B、C或D），確定差異化的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、管道及配電自動化等規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。同時，結(jié)合網(wǎng)格開發(fā)深度，制定差異化規(guī)劃落實方式。

d.搭建模塊化目標(biāo)網(wǎng)架

基于不同類型網(wǎng)格、供電區(qū)域，開展現(xiàn)狀電網(wǎng)梳理，對于不同網(wǎng)格有針對性的分析現(xiàn)狀問題、查找薄弱環(huán)節(jié)、明確規(guī)劃重點，搭建模塊化的目標(biāo)網(wǎng)架，并依據(jù)不同開發(fā)深度確定建設(shè)方式。

e.采用數(shù)據(jù)化指標(biāo)分析

通過配網(wǎng)規(guī)劃輔助管理平臺計算軟件的應(yīng)用，在不同類型試點區(qū)域開展配電線路的潮流、短路、可靠性等計算，定量分析不同供電區(qū)域目標(biāo)網(wǎng)架的指標(biāo)提升情況，并準(zhǔn)確分析規(guī)劃效果及經(jīng)濟性。

f.呈現(xiàn)實用化規(guī)劃成果

根據(jù)不同網(wǎng)格目標(biāo)網(wǎng)架形成項目儲備，有效指導(dǎo)客戶接入和存量配網(wǎng)改造。同時，向上追溯至110～220 kV主網(wǎng)站點空間布局，并形成隧道規(guī)劃方案；統(tǒng)籌考慮分布式電源和電動汽車等多元化負(fù)荷的靈活接入需求。

依據(jù)以上策略，網(wǎng)格化配網(wǎng)規(guī)劃按照建設(shè)用地性質(zhì)劃分網(wǎng)格，以城市功能區(qū)布局為單元劃分小區(qū)，完成用電需求分析和現(xiàn)狀梳理，做實10 kV配網(wǎng)規(guī)劃基礎(chǔ)；通過經(jīng)驗數(shù)據(jù)分析，初步建立10類負(fù)荷指標(biāo)，依據(jù)不同類型用電需求，分類分區(qū)域開展負(fù)荷預(yù)測工作，準(zhǔn)確掌握負(fù)荷增長趨勢，做細(xì)負(fù)荷預(yù)測；根據(jù)供電區(qū)域和用電需求不同，差異化明確建設(shè)改造原則，同時全面涵蓋配電自動化、配電通信、保護、電力管道等內(nèi)容，對接政府，力爭將規(guī)劃成果納入控制性詳規(guī)，做深規(guī)劃內(nèi)容，形成網(wǎng)格化配電網(wǎng)規(guī)劃成果。

2.3 指標(biāo)體系及目標(biāo)值

a.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2020年，220 kV電網(wǎng)形成分區(qū)供電，各分區(qū)均衡分配配電資源，通過多回聯(lián)絡(luò)實現(xiàn)互倒互帶“零閃動”；110 kV電網(wǎng)形成以雙輻射T接線的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，“N－1”通過率100%；10 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，A、B、C類區(qū)架空網(wǎng)以3分段單聯(lián)絡(luò)，電纜網(wǎng)以單環(huán)、雙環(huán)為目標(biāo)網(wǎng)架，現(xiàn)有網(wǎng)架逐步向目標(biāo)網(wǎng)架過渡；D類區(qū)主干線應(yīng)合理分段，一般不超過5段，并逐步增加聯(lián)絡(luò)。

b.通道資源

按照中心城區(qū)飽和負(fù)荷預(yù)測下的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和地下管廊現(xiàn)狀，結(jié)合道路規(guī)劃及目標(biāo)網(wǎng)架需求確定規(guī)劃目標(biāo)，城市主干路按照隧道目標(biāo)建設(shè)；城市次干路、支路按照管井的目標(biāo)建設(shè)；在交叉路口形成環(huán)形管溝通道。2020年建成二環(huán)路全環(huán)貫通，和平路、中山路、裕華路、槐安路東西貫通，友誼大街、中華大街、平安大街、建設(shè)大街、建華大街、談固大街南北貫通的一環(huán)、四橫、六縱的網(wǎng)格狀市區(qū)地下主管廊體系。主次干道管道覆蓋率100%，地下管溝形成多方向連通的網(wǎng)絡(luò)，連通率達到95%。

c.設(shè)備健康水平

按照資產(chǎn)全壽命周期管理理念制定改造計劃，2020年，在中心城區(qū)及各區(qū)（縣）城區(qū)實現(xiàn)配電自動化全覆蓋，不同類供電區(qū)采用差異化方案，A、B類供電區(qū)采用自動或智能分布式，簡化遙控開關(guān)配置，通信方案以無線、光纖和載波等多種方式相結(jié)合，C、D類供電區(qū)根據(jù)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用重合器式或故障指示器式，通信方案以無線為主；全面消除線路瓶頸、配變和線路過負(fù)荷；實現(xiàn)全部用戶安裝智能分接開關(guān)。

d.供電可靠性

2020年，A類供電區(qū)戶均停電時間小于50 min，達到國內(nèi)先進水平；B類供電區(qū)戶均停電時間小于1 h；C類供電區(qū)戶均停電時間小于3 h；D類供電區(qū)戶均停電時間小于9 h。

e.節(jié)能減排

核心區(qū)實現(xiàn)電纜無油化率100%；全面消除綜合高損變和油開關(guān)；縣城架空線路絕緣化率達到100%。到2020年，綜合發(fā)電煤耗下降30%以上，綜合網(wǎng)損下降到6%以內(nèi)，消除城市電網(wǎng)所有高損耗供電設(shè)備。

3 實施效果

3.1 形成網(wǎng)格化布局

將橋西示范區(qū)按功能劃分為居住、行政辦公、商業(yè)金融業(yè)、文化娛樂、體育、醫(yī)療衛(wèi)生、教育科研、公共設(shè)施、工業(yè)及特殊用地10種類型，有效總占地面積10.8 km2。10種類型功能區(qū)依據(jù)將政府控規(guī)圖，按照單一功能最小化原則進行劃分，共劃分為112個網(wǎng)格，通過主配網(wǎng)規(guī)劃輔助管理平臺，得出10種功能區(qū)飽和負(fù)荷預(yù)測和每個網(wǎng)格的飽和負(fù)荷預(yù)測，實現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測智能化處理。

3.2 做好變電站布點

利用配網(wǎng)規(guī)劃輔助管理平臺對橋西示范區(qū)進行變電站選址規(guī)劃，得出橋西示范區(qū)北部新增2個變電站布點。

結(jié)合石家莊橋西示范區(qū)城中村改造，確定2018年新建110 kV華西站，站址協(xié)議已落實。新增主變2臺，新增主變?nèi)萘?00 MVA。

結(jié)合石家莊市區(qū)220 kV變電站布局，遠景年新建220 kV西王站，新增主變2臺，新增主變?nèi)萘?80 MVA，作為示范區(qū)負(fù)荷的1個電源點。

3.3 明晰網(wǎng)架層級

明確從變電站饋出的為主干層，從開關(guān)站或環(huán)網(wǎng)單元節(jié)點饋出的為次干層，其余為分支層。規(guī)范主干層、次干層、分支層對應(yīng)的接入容量，如表1所示，新建網(wǎng)架不超過3層，梳理層次過多的現(xiàn)狀網(wǎng)架。

表1 網(wǎng)架分層接入情況

3.4 確定目標(biāo)網(wǎng)架

橋西示范區(qū)10 kV電纜網(wǎng)以雙環(huán)、單環(huán)為目標(biāo)網(wǎng)架，按閉環(huán)設(shè)計，開環(huán)運行。10 kV線路聯(lián)絡(luò)率實現(xiàn)100%，線路N－1通過率100%，滿足變電站主變N－2事故轉(zhuǎn)供能力。提高10 kV電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力，加強對上一級電網(wǎng)的支撐?？刂瞥鼍€裝接容量，通過合理切改，解決負(fù)荷分配不均和供電范圍交叉重疊問題。通過開關(guān)站解決出口電纜通道資源緊張問題，電纜線路分支多，層級不清晰，同時通過開關(guān)站建立站間聯(lián)絡(luò)，提高10 kV配網(wǎng)對高壓配電網(wǎng)的支撐。通過配網(wǎng)規(guī)劃輔助管理平臺對示范區(qū)控制性詳規(guī)圖各類地塊進行網(wǎng)格化負(fù)荷預(yù)測，導(dǎo)出網(wǎng)格負(fù)荷分布圖，結(jié)合網(wǎng)格負(fù)荷進行開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)單元的布點，形成遠景的目標(biāo)網(wǎng)架。

3.5 電纜通道規(guī)劃

電纜隧道供各電壓等級電纜綜合使用，按電網(wǎng)遠景規(guī)劃一次建成。電纜通道建設(shè)應(yīng)盡量與道路維修、地鐵建設(shè)、土地開發(fā)及橋梁架設(shè)等工程結(jié)合，同步進行預(yù)埋，滿足電纜建設(shè)需要。在規(guī)劃路交叉路口預(yù)留管線相互貫通接口，通道容量相互配合，電纜立體交叉。結(jié)合110 kV及以上輸變電工程建設(shè)、10 kV電纜網(wǎng)架建設(shè)、業(yè)擴需求，制定電纜通道遠景規(guī)劃。結(jié)合主配網(wǎng)網(wǎng)架，構(gòu)建示范區(qū)內(nèi)電纜規(guī)劃圖。

3.6 完善配網(wǎng)自動化規(guī)劃

a.配電自動化主站以完善基本功能為主，重點提高數(shù)據(jù)完整性，提升圖模的質(zhì)量，提高實用化水平；對配電自動化主站整體升級，開發(fā)或完善高層應(yīng)用功能以適應(yīng)調(diào)控一體化和智能化配網(wǎng)調(diào)度發(fā)展需要。

b.結(jié)合站房一次設(shè)備、架空線路等改造工作對不能滿足運行要求的自動化終端進行更換、升級，新建工程自動化終端結(jié)合一次設(shè)備同步建設(shè)。

c.對故障率高且無法修復(fù)的自動化終端進行改造，實現(xiàn)10 kV主次干層“三遙”全覆蓋，10 kV饋線FA功能全覆蓋。通過增補、改造自動化三遙終端設(shè)備，實現(xiàn)主次干層三遙覆蓋率100%，包括環(huán)網(wǎng)單元、開關(guān)站、配電站和架空線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)；增補故障指示器，架空線路支路開關(guān)達到二遙覆蓋率100%。

3.7 優(yōu)化配網(wǎng)通信規(guī)劃

配電通信網(wǎng)通信方式以光纖通信方式為主，對于無法鋪設(shè)光纜的區(qū)域，采用中壓配電線載波、無線公網(wǎng)，采用載波方式進行補充時不宜進行規(guī)模組網(wǎng)。配電通信網(wǎng)應(yīng)同步考慮用電信息采集等其他業(yè)務(wù)的接入，同時光纖芯數(shù)應(yīng)統(tǒng)一考慮，按一張網(wǎng)建設(shè)，后期不再建設(shè)用電EPON接入網(wǎng)。對于重要開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)單元和配電站，光纖通信覆蓋率達100%。配電通信主干網(wǎng)絡(luò)采用全光纖覆蓋，通信接入子站應(yīng)100%具備光纖雙上聯(lián)。配電通信網(wǎng)建設(shè)應(yīng)遵循硬件技術(shù)可靠、網(wǎng)絡(luò)平臺冗余或系統(tǒng)快速恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實時、網(wǎng)絡(luò)易擴展、易維護的原則，逐步進行老舊通信設(shè)備的改造升級。

3.8 提前規(guī)劃光伏發(fā)電、分布式電源、電動汽車多元化負(fù)荷的接入

依據(jù)《石家莊新能源及可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，加快新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會用能方式轉(zhuǎn)變。其中光伏發(fā)電、分布式電源、電動汽車發(fā)展前景可觀。智能配電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)統(tǒng)籌考慮新能源電源建設(shè)布局，加強對其接入位置和規(guī)模的引導(dǎo)和管理，新能源項目應(yīng)與電網(wǎng)規(guī)劃緊密結(jié)合，提前規(guī)劃電纜、架空線路徑和配套工程，滿足光伏、分布式電源、電動汽車的靈活接入。逐步完善智能電網(wǎng)設(shè)備、并網(wǎng)儲能系統(tǒng)、智能電網(wǎng)服務(wù)、智能電網(wǎng)變電站和電力應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)新能源電源并網(wǎng)體系。

4 結(jié)束語

本文采用網(wǎng)格化規(guī)劃理念開展配電網(wǎng)規(guī)劃研究，實現(xiàn)變電站自動布點，統(tǒng)籌配電自動化、通信、分布式電源、電力管道等智能配電網(wǎng)內(nèi)容，并將通過石家莊橋西示范區(qū)網(wǎng)格化詳細(xì)配電網(wǎng)規(guī)劃實踐，為配電網(wǎng)科學(xué)智能發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，為城市發(fā)展提供能源支撐。

［1］ 邵寶珠，王優(yōu)胤，宋 丹.智能電網(wǎng)對繼電保護發(fā)展的影響［J］.東北電力技術(shù)，2010，31（2）：11－13.

［2］ 陳昌鵬.城市配電網(wǎng)自動化及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［J］.東北電力技術(shù)，2004，25（4）：4－9.

［3］ 黃亮標(biāo).配電網(wǎng)供電可靠性評價及優(yōu)化措施［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（6）：41－44.

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Study on Urban Smart Distribution Network Planning Based on Grid

WANG Shuo，ZHAO Jie，LIU Guo?ping，WANG Cong
（State Grid Shijiazhuang Electric Power Supply Company，Shijiazhuang，Hebei 050000，China）

The grid distribution network planning is based on regional regulatory detailed planning，making demand as guidance，using measured load as model.Grid load forecasting and differential network programming are carried out，the overall plans of distribution au?tomation，communication，distributed power supply and power line content form a diversified planning results.Through practice，planning result is effectively implemented.These provide a reference to strengthen urban smart distribution network planning manage?ment work.

Smart；Distribution network；Planning；Grid

TM715

A

1004－7913（2016）04－0056－04

王 碩（1986—），女，碩士，工程師，從事配電網(wǎng)規(guī)劃、新能源并網(wǎng)發(fā)電的研究工作。

2016－01－09）