网格化配电网规划在湖北城区的应用研究

杨鑫源，刘沙，李凌

（1.湖北省电力勘测设计院有限公司；2.国网湖北省电力公司荆州供电公司）

1 研究的背景及意义

我国历史上主要关注输电网规划，配网规划主要依据上级电网的安排，缺乏一套独立而科学的配网规划方法。传统的配网规划虽亦是根据相应技术原则进行，但存在着管理混乱，与城市规划衔接不足等现象，随着我国配电网规模的不断扩大，负荷密度的迅速提高，缺乏系统理论指导的传统配网规划方法已经难以适应发展需要。

网格化配电网规划是近几年来在我国北京、深圳、上海、苏州等地电网公司首先研究并应用的一种新的配电网规划方法。其工作开展的基本策略是：打造网格化空间布局，开展多元化负荷预测，制定差异化规划标准，搭建模块化目标网架，采用数据化指标分析，呈现实用化规划成果。

配电网网格化规划方法的优势在于：能够对地区配电网进行更加全面、深入、细致并与城市规划相适应的规划设计，得出综合效益更高的配电网规划方案，以更高效地利用配电网建设资金。

随着湖北各城市经济社会的快速发展，配电网发展应与城市规划发展更相适应，使得电力建设时序与地区建设同步，配网规划与城市规划统筹协调。

2 网格化规划流程和技术原则

2.1 构建可操作的网格化规划流程

与传统配电网规划相比，网格化配电网规划的内容更加丰富，规划工作更加精细，其规划流程如图1：

2.2 制定网格划分的依据和技术原则

配电网区域的网格化划分依据主要有行政区划、地理分界、道路布局和发展规划、现有配电网网架结构、区域电力负荷发展水平和负荷分布、区域经济社会发展水平和发展规划等。

根据配电网发展特点，确定网格划分依据6项基本定性原则（表1所示）进行。

网格一般分三层划分，分别称为L1层、L2层和L3层。各层网格的定义和关系可以用图2形象表示。

此外，为实行统一编码管理，每个网格编码应唯一，并便于识别。三层网格编码分别采取统一的编码方式。

图1 网格化配电网规划流程

表1 配电网区域网格的划分基本原则

3 案例分析

3.1 案例分析概述

荆州市武德片区位于中心城区和城郊之间，是负荷发展较为快速的地区，适宜作为典型研究对象。因此，本文将以荆州市武德区作为网格化划分案例分析对象。图3为荆州控制性详细规划管理单元划分图，其中红色区域为案例研究对象-武德区。

3.2 配电网概况

1）110kV配电网存在的问题

目前，荆州武德片区110kV电网形成纪南、居正两座220kV变电站为支撑，以郢城变、西区变、南湖变三座110kV变电站为核心的供电格局。目前三座110kV变电站都不能满足主变N-1校核。110kV电网可靠性有待进一步加强。且10kV出线间隔剩余量偏少，对负荷增长的支撑受限。

2）10kV配电网存在的问题

网架结构不强，有待进一步加强建设，部分导线截面偏小，10kV绝缘化水平、联络率、N-1通过率不够高，架空网单联络和辐射式比例较高，电缆网环网比例不高。

图2 三层网格体系关系和定义图

3）低压配电网存在的问题

低压配网绝缘化水平较低；且存在一定规模的低电压设备。

3.3 武德区网格划分

1）地块负荷基础预测

初步的网格划分应依据城市控制性详细规划和该区域各单元地块饱和负荷预测结果为依据进行划分。

2）L3网格的划分

根据前述L3网格划分原则，将武德片区最终划分为了364个L3网格。以草市单元为例，草市单元划分为27个L3网格。

3）L1网格的划分

首先将武德片区这个相对独立功能区初步划为一个L1网格。根据武德片区饱和年负荷预测结果，饱和年武德片区负荷达286MW，需110kV主变容量约530MVA，从现有站点情况结合负荷需求，远期5座110kV站点可以满足其供电需求。因此，可以将武德片区划分为一个固定的L1网格 。

4）L2网格的划分

在L3网格和L1网格划分完成的基础上，在L1网格范围内，对L3网格进行重组划分出相应的L2网格。

根据前述的L2网格划分原则以及相应的中压标准接线选取技术原则结合负荷预测结果，最终将武德片区划分为19个L2网格。

5）各层网格编码

根据定义的编码原则，对武德片区划分的三层网格编码结果如表2所示。

3.4 各层网格内的配电网规划

1）L1层网格高压配网规划

建设需求分析：

结合前述网格划分结果，预测L1网格内的历年负荷，并根据负荷需求列出相应的变电容量需求。结果如表3所示。

图3 荆州控制性详细规划管理单元划分图

表2 武德片区各层网格编码结果

表3 L1网格内负荷预测结果及变电容量需求表

高压配电网规划及过渡方案：

根据前述的规划年建设需求分析结果，得出武德片区（L1网格）内的110kV电网规划及过渡方案如图4。

2）L2层网格中压配网规划

建设需求分析：

结合网格划分结果，预测各L2网格内的历年负荷，并根据负荷需求列出各网格相应的新增中压主干线需求和对110kV变电站的中压出线间隔需求。

中压配电网规划及过渡方案：

根据各L2网格的负荷预测结果可以看出，绝大部分L2网格的现况负荷与饱和负荷相差较大，向饱和年目标接线过渡过程复杂且漫长，从可靠性和经济效益角度考虑，规划年需对饱和年网格划分结果进行调整，分别以现况负荷和2020年负荷为依据将饱和年网格划分结果进行合并调整。

现况年和2020年网格划分结果基本一致，但饱和年网格划分结果调整较大，这种变化主要由于网格内负荷变化引起，因此远期向饱和年过渡将有较大的网格划分调整及对应的网格内接线方式调整。

3）L3层网格低压配网规划

建设需求分析：

L3网格内的供电，一般采用辐射式。以编号为JZWD001-010的L2网格示例，对其包含的各L3网格的低压主干线线路条数进行分配。分配原则为：每条低压主干线负荷按350kW计。

低压配电网过渡措施：

图4 L1网格内110kV配电网过渡方案

对于负荷发展变化较大的地区，L3网格的划分变化将较为频繁，可考虑不进行L3网格的划分。对低压配网网格化过渡的措施建议如下：

①为避免大量的低压配网改造，应结合实际，在尽可能不改变L2网格划分结果前提下，对其内部的L3网格进行调整，尽可能使每个L3网格独立供电。

②今后随着负荷的持续发展变化，应对L2网格内的L3网格的划分进行动态调整，以适应供电需求发展变化。

4 结语

1）案例分析总结

通过案例分析表明，配电网网格化规划相对传统规划方法更加科学、精细，可以作为提升现代配电网规划和管理水平的有效手段，但从易操作性、可实施性和实施效果的角度考虑，实施网格化规划的地区应具备以下条件：

①实施“网格化”配网规划的地区应具有约束力较强的控制性详细规划等地区发展规划；

②建立对单个配变台区乃至地块负荷的精细化统计工作，开展各类用户负荷指标、地块开发深度系数分析；

③地区发展成熟度应较高。

2）对网格化配网规划在湖北地区实施的建议

通过实例研究，对网格化规划在湖北地区实施的建议如下：

①在武汉、宜昌等地区的中心城区负荷发展相对成熟稳定的区域开展网格化规划与建设试点，摸索经验后推广；

②在B类供区中负荷发展变化较小的地区选取局部片区开展小规模的网格化试点和技术经验储备工作；

③对于负荷现况与饱和年相差较大的区域，为避免过于复杂的L3网格划分调整，可暂时采用两层网格划分的方式。