4输电系统规划.ppt

第四章 输电系统规划 主讲：刘宗歧 教授 LZQ@ncepu.edu.cn 目录 第一节 概述 第二节 输电网的电压等级和传输容量 第三节 输电网规划模型 第四节 灵敏度分析方法及其在输电规划中的作用 第五节 N-1校验与故障排序方法 第一节 概述 输电网络扩展规划的一般概念 输电网络长期扩展规划的复杂性 输电网络长期扩展规划模型的基本概念 输电网络长期规划模型研究概况 概述 输电规划的一般概念 输电网络扩展规划是电力系统规划的一个重要组成部分。 对一切输电系统，必须满足下列条件： 必须可靠的并且经济的把用户所需电能，从各发电中心送到各负荷中心； 各负荷中心的电压均保持在可以接受的范围之内； 输电线的走廊必须是可行的。 在研究输电网络扩展规划时，一般都是在许多可行的输电网络扩展方案中，应用分析工具，通过计算，选择出满足安全、技术和经济约束条件的最优方案。 按规划期的长短，输电网络扩展规划一般可分为： 短期规划——一般指今后3-5年的规划； 长期规划——规划期可以延展几10年（如10-30年） 长期输电扩展规划的研究一般展延几十年。通常划分为若干个规划阶段，所以是一个跨越多个阶段的动态决策问题。 输电网络扩展规划是复杂的、非线性的数学优化问题。不论是目标函数还是约束条件，从实质上讲都是非线性的。 为了对不同的系统扩展方案做出评价，规划时除了技术和经济性能外，还应考虑到如可靠性、社会、环境影响等因素。即同时考虑几个目标时，一个目标减少，另一个目标可能会增加。也就是说，输电网络的扩展规划问题可能要涉及相互冲突的各种目标，它是一个多目标的优化问题。 此外，由于未来负荷增长，发电设备扩展，未来选择的新型发、输电设备及社会、环境等大量不确定因素，决定了长期扩展规划的不确定性。 因此，输电网络长期扩展规划的不确定性是一个多目标、多阶段、包括大量不确定因素的离散性受约束的优化问题。 从输电网络长期扩展规划的特性，可以看到求解此问题的复杂性： 如何定量模拟有关可靠性、社会、环境等因素，构造能够直接度量这些因素的目标函数； 输电扩展规划的不确定性，而且他随规划周期增长而明显 增大； 必须考虑大量复杂的、安全可靠性因素； 决策变量是离散的而且为数众多； 对于实际规模的系统，无论是考虑严格的动态决策过程，还是求解多目标规划问题，计算工作量都将十分巨大。 因此，要对这样一个多目标、多阶段、包括大量不确定因素的离散性受约束的综合优化问题作统一的求解，在理论上或技术上还需要一段很长的时间，实际上，现有的各种规划模型只是对输电网络长期扩展规划的部分特性作近似的描述，而且对输电规划方案的最优性至今也还没有形成一致的看法。 第二节 输电网的电压等级 和传输容量 输电系统的电压等级和传输容量 直流输电和交流输电的比较 输电系统的电压等级和传输容量 目前我国的电压等级及输电范围如表4-2-1所 示。我国电力系统的电压配置大致分为两类，即110/220/500kV和110/330/750 kV两个系列。在 220kV以下又有10/60/220kV和10/35/110kV两个系 列。 表4-2-1 我国的电压等级及输电范围 在选择输电系统电压等级时，从电力系统运行观点应考虑的技术因素 有输电线路的热容量、电压损耗及系统稳定性等。在经济上除了考虑输电 线路杆塔、导线和绝缘子的费用以外，还应计及两端变电设备、补偿设备 的费用以及电能损耗费用。线路自然功率是与电网额定电压的平方成正比 例增加的 (4-2-1)式中 ——自然功率； ——输电线路额定电压； ——输电线路的波阻抗。 由于线路的波阻抗随着线路的电压等级提高而减小，因此实际的自 然功率往往比按电压平方算出的数值还要大。分裂导线能使自然功率明显 提高。如果单根导线的自然功率为100%，则两分裂导线的自然功率为 125%，三分裂导线的自然功率为140%，四分裂导线的自然功率达到150%。 国际电工委员会推荐的自然功率标准值如表4-2-2所示。 表4-2-2 国际电工委员会推荐的自然功率标准值 线路的输送能力与其自然功率成正比。一般长线路的输送能力(1.1~1.2) ，短线路的输送能力为（4~5) 。输电线路的极限输送能力则主要取决于导线的热容量。美国和国际大电网委员会(GIGRE)所推荐的各电压等级的输电线路的输送能力如表4-2-3所示。 为了对选择的电压等级有个初步估计，苏联规划人员采用了以下经验公式：式中 ——电压，kV；