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摘 要：坚强智能电网的建设极大的推动了城市电网的规划与改造，同时，智能电网的自愈、清洁、节能等特征也给城市电网规划与改造提出了新的研究课题。结合智能电网的特征与要求，从分布式电源入网、配网自动化、数字城网、节能环保等方面探讨新形势下的城市电网规划与改造。
关键词：城市电网 规划 改造 智能电网
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-065-02
1 引言
2009年，国家电网公司提出建设坚强智能电网的发展战略，将建设以特高压工程为骨干网架，各级电网协调发展的智能电网。智能配电网的建设成为国家电网公司高度重视的环节，也为城市电网的规划与改造带来了新的研究课题。
城网是为城市供电的各级电压电网的总称，也是我国电网的主要负荷集中中心，城网规划是城市总体规划的重要组成部分。在智能电网的新形势下，城市电网规划与改造又将发生哪些变化，体现哪些新特征？下文将给出详细分析。
2 智能配电网（Smart Distribution Grid-SDG）
智能配电网是坚强智能电网的重要组成部分。与传统配电网相比，智能配电网提出了以下几个要求：
（1）智能配电网自愈能力强，可以解决供电不间断问题。
（2）智能配电网具备更高的安全性，可以有效抵御自然灾害破坏，避免大面积的停电。
（3）支持分布式电源的大量接入以及可再生能源上网的即插即用。
（4）支持与用户的互动，使用智能化电表，采取分时电价，以提升用户的知情权。
（5）对配电网及其设备进行可视化管理，全面采集配电网及其设备的实时运行数据，对配电网运行状态进行在线诊断和风险分析。
（6）实现配电管理与用电管理信息化，对配电网的实时运行与离线管理数据高度融合、深度集成。
3 新形势下的城市电网规划与改造
3.1 城市电网规划与改造的现状分析
目前，我国城市电网规划城网规划难以及时跟进城市需求，城网结构很难与城市规划与电力的条块分割相适应，同时，城市的快速发展也给城网规划的负荷预测、远景估计等带来了难度。另外，城网规划还存在城市网络的电源点落后于城市建设、设备老化现象严重、供电不可靠因素增大、配网的设备更新与技术革新都不如主网快、城市电网改造涉及面广，停电难度大等问题。
3.2 新形势下城市电网规划与改造的原则
城网规划与改造的目的是通过科学的计算与规划，建设出电网结构优化、运行安全可靠、兼具经济高效和节能环保特征的城市电网，进而不断提高城网的供电能力和电能质量，以满足城市经济增长的需要。
在新形势下的城网规划中，应注意远近结合、协调发展，有明确的分期规划，同时结合适度超前的原则，城网规划年限与国民经济发展规划、城市总体规划的年限一致，一般规定为近期规划5年、中期规划10-15年、远期规划20-30年。
要求实施后达到以下水平：（1）充足的供电能力。（2）坚强合理的网架结构。（3）规划与改造后的城市电网与上级输电网相协调。（4）输变配电投资规模达到经济合理、比例适当。（5）体现区域差异，技术经济指标合理，与社会环境相协调。
3.3 新形势下城市电网规划的编制
（1）城网的现状分析：城市的功能定位，社会经济发展情况，城网的布局，负荷分布的现状。
（2）负荷预测：进行总量、分区和空间负荷预测。
（3）制定技术原则：各个分期的规划技术原则。
（4）电力（电量）平衡：电网有功、无功的电力和电量平衡。
（5）确定远期电网的初步布局，作为编制分期规划的发展目标。
（6）根据预测负荷和现有的电网结构，经过分析计算，编制近期的分年度规划和中期规划。
（7）根据近、中期规划确定的最后阶段的城网规模和远期预测的负荷水平，编制远期规划。
3.4 构建节能、绿色、智能的新型城市电网
智能电网倡导节能、绿色，构建新型城市电网的挑战与基于同在。新形势下的城网规划与改造需要考虑：多适应的电网规划优化、节能减排下的电网规划方法、新能源对电网规划的影响、区域电网协调规划、考虑全寿命周期或成本管理的电网规划、城市电网规划改造和二次系统规划依据等。
3.4.1 新能源对城市电网规划的影响
随着风电、光伏等各类清洁能源的大量出现，对配电网要求具有相应的接纳能力，在实现自愈、互动和兼容的基础上，支持对分布式能源（微网、电动汽车、各种储能装置等）的即插即用（plugandplay）。
所以，城市配电网在规划与改造等方面也应随之跟进，开展相应的智能配电关键技术研究，研制出新的智能化设备，提高配电网供电可靠性和设备兼容性，提高供电能力、改善供电质量，提升城市电网的安全预警和应急供电能力。
分布式能源的容量一般在50MW以下，主要是指：在电力负荷区域内，能源利用率较高，绿色环保的可提供电、热的发电装置，例如：太阳能、燃料电池、风力发电、生物质能发电等。
城网电网的规划对分布式电源的接入有几点要求：
（1）除专线接入的情况外，接入的分布式电源容量应小于接入线路容量的10%-30%。
（2）接入点的短路电流与分布式电源机组的额定电流之比，也即短路比，应大于10：1。
（3）分布式电源接入点的短路容量应小于断路器遮断容量，如果出现超限情况，应加装短路电流限制装置。
（4）对分布式电源的并网运行，数kW至数十kW容量的分布式电源，并网电压等级要求0.4kV；数十KW至7-8MW容量的分布式电源，并网电压等级要求10kV；8-30MW容量的分布式电源，并网电压等级要求35kV或66kV；而30-50MW容量的分布式电压，并网电压等级要求66kV或110kV。对分布式电源所发电力，应采取就近消纳为主的方式，除利用可再生能源发电外，原则上不允许分布式电源向电网反送功率。 3.4.2 积极推进城市配电网自动化
目前，北京市电力公司已经在京实施了东西城配网自动化试点工程，将配网的自愈功能作为亮点，并顺利通过了国家电网公司的验收。天津、大连、上海等大中型城市以及南宁、兰州等省会城市都已纷纷投入对配网自动化的研究中，配网自动化试点工程已遍地开花，各种智能小区、用电信息采集系统试点工程建设工程日益增加。
在城市电网的规划与改造中，对智能配电网的实施要求如下：
（1）为提高城网运行的可靠性和管理水平，在配电网自动化的实施过程中，应根据城市电网发展的需要，按照因地制宜、分区分层管理的原则，确定科学合理的配网自动化发展规划。
（2）在城市电网规划中，必须考虑到使配网自动化的功能与一次系统相协调，同时按照经济和实用的原则，考虑一次设备的性价比。在一次设备具有良好基础的条件下，开展配电网自动化的规划。
（3）由于城市的发展是不均衡的，城市在中心区、城区和郊区的负荷情况以及对安全可靠性的要求不尽相同，应根据不同区域的情况来规划配电网自动化的实施进度，但应满足信息交互要求。
3.4.3 开展数字化城网的信息建设进程
智能电网的一个显著标志就是IEC61850通讯规约的使用和不同设备间的信息交互和集成。对于数字式城网的建设，在进行其信息管理系统的规划和建设中，应具备统一的规范。
城网自动化的一揽子项目，包括：电网项目规划和管理、电网安全生产管理、相关的办公、财务、人力资源管理、电网营销和招投标管理等，都将建立在城市电网数字化信息管理系统的数据平台基础上。
所以，信息管理系统的建设应按照纵向贯通、横向集成、高度统一，进行数据共享，不断完善管理系统的信息安全和畅通。
3.4.4 建设节能环保的绿色城网
在城网的规划中，应遵循智能电网“奉献清洁能源”的要求，建设资源节约型和环境友好型的电网。主要体现在以下几点：
（1）城网工程的噪声、工频电磁场、通信干扰等必须满足相关的国家标准和工程施工技术要求。
（2）考虑同杆并架和紧凑型的线路走廊，节约城市用地，并推广采用节能型的电网设备，淘汰各种高能耗产品。
4 结语
作为电网的用户侧，城市电网的规划与改造与城市发展息息相关，相信在智能电网建设的推动下，城市电网的明天会更绿色、高效、美好。
参考文献：
[1]王伟，李笑蓉.城网规划技术经济综合评价研究[J].华北电力技术，2009（8）.
[2]刘昱.城网规划负荷预测方法研究与应用[D].天津大学，2009.
关键词：城市电网 规划 改造 智能电网
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-065-02
1 引言
2009年，国家电网公司提出建设坚强智能电网的发展战略，将建设以特高压工程为骨干网架，各级电网协调发展的智能电网。智能配电网的建设成为国家电网公司高度重视的环节，也为城市电网的规划与改造带来了新的研究课题。
城网是为城市供电的各级电压电网的总称，也是我国电网的主要负荷集中中心，城网规划是城市总体规划的重要组成部分。在智能电网的新形势下，城市电网规划与改造又将发生哪些变化，体现哪些新特征？下文将给出详细分析。
2 智能配电网（Smart Distribution Grid-SDG）
智能配电网是坚强智能电网的重要组成部分。与传统配电网相比，智能配电网提出了以下几个要求：
（1）智能配电网自愈能力强，可以解决供电不间断问题。
（2）智能配电网具备更高的安全性，可以有效抵御自然灾害破坏，避免大面积的停电。
（3）支持分布式电源的大量接入以及可再生能源上网的即插即用。
（4）支持与用户的互动，使用智能化电表，采取分时电价，以提升用户的知情权。
（5）对配电网及其设备进行可视化管理，全面采集配电网及其设备的实时运行数据，对配电网运行状态进行在线诊断和风险分析。
（6）实现配电管理与用电管理信息化，对配电网的实时运行与离线管理数据高度融合、深度集成。
3 新形势下的城市电网规划与改造
3.1 城市电网规划与改造的现状分析
目前，我国城市电网规划城网规划难以及时跟进城市需求，城网结构很难与城市规划与电力的条块分割相适应，同时，城市的快速发展也给城网规划的负荷预测、远景估计等带来了难度。另外，城网规划还存在城市网络的电源点落后于城市建设、设备老化现象严重、供电不可靠因素增大、配网的设备更新与技术革新都不如主网快、城市电网改造涉及面广，停电难度大等问题。
3.2 新形势下城市电网规划与改造的原则
城网规划与改造的目的是通过科学的计算与规划，建设出电网结构优化、运行安全可靠、兼具经济高效和节能环保特征的城市电网，进而不断提高城网的供电能力和电能质量，以满足城市经济增长的需要。
在新形势下的城网规划中，应注意远近结合、协调发展，有明确的分期规划，同时结合适度超前的原则，城网规划年限与国民经济发展规划、城市总体规划的年限一致，一般规定为近期规划5年、中期规划10-15年、远期规划20-30年。
要求实施后达到以下水平：（1）充足的供电能力。（2）坚强合理的网架结构。（3）规划与改造后的城市电网与上级输电网相协调。（4）输变配电投资规模达到经济合理、比例适当。（5）体现区域差异，技术经济指标合理，与社会环境相协调。
3.3 新形势下城市电网规划的编制
（1）城网的现状分析：城市的功能定位，社会经济发展情况，城网的布局，负荷分布的现状。
（2）负荷预测：进行总量、分区和空间负荷预测。
（3）制定技术原则：各个分期的规划技术原则。
（4）电力（电量）平衡：电网有功、无功的电力和电量平衡。
（5）确定远期电网的初步布局，作为编制分期规划的发展目标。
（6）根据预测负荷和现有的电网结构，经过分析计算，编制近期的分年度规划和中期规划。
（7）根据近、中期规划确定的最后阶段的城网规模和远期预测的负荷水平，编制远期规划。
3.4 构建节能、绿色、智能的新型城市电网
智能电网倡导节能、绿色，构建新型城市电网的挑战与基于同在。新形势下的城网规划与改造需要考虑：多适应的电网规划优化、节能减排下的电网规划方法、新能源对电网规划的影响、区域电网协调规划、考虑全寿命周期或成本管理的电网规划、城市电网规划改造和二次系统规划依据等。
3.4.1 新能源对城市电网规划的影响
随着风电、光伏等各类清洁能源的大量出现，对配电网要求具有相应的接纳能力，在实现自愈、互动和兼容的基础上，支持对分布式能源（微网、电动汽车、各种储能装置等）的即插即用（plugandplay）。
所以，城市配电网在规划与改造等方面也应随之跟进，开展相应的智能配电关键技术研究，研制出新的智能化设备，提高配电网供电可靠性和设备兼容性，提高供电能力、改善供电质量，提升城市电网的安全预警和应急供电能力。
分布式能源的容量一般在50MW以下，主要是指：在电力负荷区域内，能源利用率较高，绿色环保的可提供电、热的发电装置，例如：太阳能、燃料电池、风力发电、生物质能发电等。
城网电网的规划对分布式电源的接入有几点要求：
（1）除专线接入的情况外，接入的分布式电源容量应小于接入线路容量的10%-30%。
（2）接入点的短路电流与分布式电源机组的额定电流之比，也即短路比，应大于10：1。
（3）分布式电源接入点的短路容量应小于断路器遮断容量，如果出现超限情况，应加装短路电流限制装置。
（4）对分布式电源的并网运行，数kW至数十kW容量的分布式电源，并网电压等级要求0.4kV；数十KW至7-8MW容量的分布式电源，并网电压等级要求10kV；8-30MW容量的分布式电源，并网电压等级要求35kV或66kV；而30-50MW容量的分布式电压，并网电压等级要求66kV或110kV。对分布式电源所发电力，应采取就近消纳为主的方式，除利用可再生能源发电外，原则上不允许分布式电源向电网反送功率。 3.4.2 积极推进城市配电网自动化
目前，北京市电力公司已经在京实施了东西城配网自动化试点工程，将配网的自愈功能作为亮点，并顺利通过了国家电网公司的验收。天津、大连、上海等大中型城市以及南宁、兰州等省会城市都已纷纷投入对配网自动化的研究中，配网自动化试点工程已遍地开花，各种智能小区、用电信息采集系统试点工程建设工程日益增加。
在城市电网的规划与改造中，对智能配电网的实施要求如下：
（1）为提高城网运行的可靠性和管理水平，在配电网自动化的实施过程中，应根据城市电网发展的需要，按照因地制宜、分区分层管理的原则，确定科学合理的配网自动化发展规划。
（2）在城市电网规划中，必须考虑到使配网自动化的功能与一次系统相协调，同时按照经济和实用的原则，考虑一次设备的性价比。在一次设备具有良好基础的条件下，开展配电网自动化的规划。
（3）由于城市的发展是不均衡的，城市在中心区、城区和郊区的负荷情况以及对安全可靠性的要求不尽相同，应根据不同区域的情况来规划配电网自动化的实施进度，但应满足信息交互要求。
3.4.3 开展数字化城网的信息建设进程
智能电网的一个显著标志就是IEC61850通讯规约的使用和不同设备间的信息交互和集成。对于数字式城网的建设，在进行其信息管理系统的规划和建设中，应具备统一的规范。
城网自动化的一揽子项目，包括：电网项目规划和管理、电网安全生产管理、相关的办公、财务、人力资源管理、电网营销和招投标管理等，都将建立在城市电网数字化信息管理系统的数据平台基础上。
所以，信息管理系统的建设应按照纵向贯通、横向集成、高度统一，进行数据共享，不断完善管理系统的信息安全和畅通。
3.4.4 建设节能环保的绿色城网
在城网的规划中，应遵循智能电网“奉献清洁能源”的要求，建设资源节约型和环境友好型的电网。主要体现在以下几点：
（1）城网工程的噪声、工频电磁场、通信干扰等必须满足相关的国家标准和工程施工技术要求。
（2）考虑同杆并架和紧凑型的线路走廊，节约城市用地，并推广采用节能型的电网设备，淘汰各种高能耗产品。
4 结语
作为电网的用户侧，城市电网的规划与改造与城市发展息息相关，相信在智能电网建设的推动下，城市电网的明天会更绿色、高效、美好。
参考文献：
[1]王伟，李笑蓉.城网规划技术经济综合评价研究[J].华北电力技术，2009（8）.
[2]刘昱.城网规划负荷预测方法研究与应用[D].天津大学，2009.