5-城市供电系统规划f1

2011-12-25第五部分城市供电系统规划冯长春北京大学城市与经济地理学系北京大学城市与区域规划学系邮箱：[e-mail]电话：[phone]一、规划内容1、预测城市规划期目标年的城市用电负荷水平。包括：总用电负荷，最大用电负荷、分区负荷密度；2、确定城市供电电源及其布局；3、确定城市输配电系统电压等级和层次；4、确定变电站（所）位置、等级、数量和容量；5、确定35KV及其以上高压送、配电线线路走向、用地范围及其防护要求范围；6、提出城市规划区内重大电力设施近期建设项目及其进度安排；7、绘制市域和市区供电系统总体规划图；8、编写城市供电规划说明书。2011-12-25二、规划的有关名词1、电力系统是由电源、电网和用户组成的整体，其中电网是由线路和变电站组成，它是电源和用户之间的联系纽带。或由发电厂电气设备、变电所、电力线路以及用户用电设备按一定规则连接起来的整体，称为电力系统。2、城市用电负荷也叫负载，是指在城市内或城市局部片区内，所有用电户在某一时刻实际耗用的有功功率之总和；或者说，是发电厂、变电所或输电线路担负用户所需要的功率；单位为“千瓦”或“瓦”（KW或W）。3、城市供电电源为城市提供电能来源的发电厂和接受市域外电力系统电能的电源变电所总称。2011-12-254、城市发电厂和主力发电厂前者为市域范围内规划建设的各类发电厂；后者为能提供城网基本负荷电能的发电厂。5、电网与城市电网（简称城网）电网是指在电力系统中，联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成网的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。通常把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。简称电网。城市电网是为城市送电和配电的各级电压电力网的总称。或由变电所、电力线路以及用户用电设备按一定规则连接起来的整体，是电力系统的一部分。6、城市变电站（所）指城网中起变换电压，并起集中电力和分配电力作用的供电设施。7、开关站（开闭所）城网中起接受电力并分配电力作用的配电设施。8、高压线走廊（高压架空线走廊）在计算导线最大风偏和安全距离情况下，35KV及以上高压架空线路两边导线向外延伸一定距离所形成的两条平行线之间的专用通道。2011-12-259、容量发电、供电和用电设备的能力，以千伏安或千瓦表示（KVA或KW）。10、结线图表示某个电力网络中相互关系和组成的图纸，如电网中联结的方法、电压、开关的型式等。11、短路功率电力线路发生事故而跑电叫短路，例如，电线碰地或互碰均为短路。此时，通过的功率短路功率，流过的电流为短路电流。12、同时率（K）一个地区的实际最大负荷与该地区各用户（或变电所）本身最大负荷之和的比值，称为这些用户（或变电所）之间的同时率，同时率的大小与电力用户的多少，各用户用电特点有关，一般应根据实际情况确定。2011-12-2513、网损率在电力网最大负荷时，线路和变压器损失的电力与该最大负荷减去损失后所得的数值的比值，一般6～10KV为4％～8％，35KV为8％～10％。14、负荷密度单位面积（平方公里）内的电力负荷。15、厂用电率发电厂自用电力与供给电力网电力的比值。一般火电厂为5％～10％，水电站为0.1％～1.0％。16、供电最大负荷包括网损在内的电力网的最大负荷。17、发电最大负荷包括发电厂自用电力在内的发电厂的实际最大负荷。18、最大负荷利用小时数年用电量与最大负荷的比值。19、高压深入供电方式城网中66KV及以上电压的电源送电线路及变电所深入市中心高负荷密度区布置，就近供应电能的方式。20、供电，是指将电能通过输配电装置安全、可靠、连续、合格的销售给广大电力客户，满足广大客户经济建设和生活用电的需要。供电机构有供电局和供电公司等。21、二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源。例如，电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。二次能源又可以分为“过程性能源”和“合能体能源”，电能就是应用最广的过程性能源，而汽油和柴油是目前应用最广的合能体能源。2011-12-252011-12-25城市电源类型：城市发电厂和变电所发电（Powergeneration）,是指利用发电动力装置将水能、石化燃料（煤、油、天然气）的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能的生产过程称为发电。用以供应国民经济各部门与人民生活之需。发电动力装置按能源的种类分为火电动力装量、水电动力装置、核电动力装置及其他能源发电动力装置。火电动力装置由电厂锅炉、汽轮机和发电机（惯称三大主机）及其辅助装置组成。水电动力装置由水轮发电机组、调速器、油压装置及其他辅助装置组成。核电动力装置由核反应堆、蒸气发生器、汽轮发电机组及其他附属设备组成。三、城市供电电源三、城市供电电源（一）城市发电厂发电厂的种类：火力发电厂水力发电厂太阳能发电厂风力发电厂2011-12-25地热发电厂潮汐发电厂原子能发电厂等。20世纪80年代末，主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。其他能源发电形式虽然有多种,但规模都不大。3种主要形式所占的地位因各国能源资源的构成不同而异。美、苏、英、意、中国等国以火力发电为主，其发电量在总发电中所占比重为70％以上。日、德的火电所占比重在60％以上。挪威、瑞典、瑞士、加拿大等国以水力发电为主，挪威、瑞士的水力发电量均占总发电量的90％左右，加拿大超过70％，瑞典超过60％。芬兰水电与火电各占一半。法国以核电为主，其发电量占总发电量的70％以上。我国的水力资源虽然丰富，但受经济、技术等因素所限，水电只占总发电的20％左右。就全世界范围而言,在上世纪80年代,火电所占比重由70.2％逐年下降至63.7％，水电所占比重由21.3％降至20.3％，而核电所占比重则逐年上升,由8.2％升至15.6。这一趋势说明，随着石化燃料的短缺，核能发电越来越受到重视。2011-12-251、火力发电厂火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。燃烧系统、汽水系统产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。2011-12-251、火力发电厂火力发电按其作用分单纯供电的和既发电又供热的。按原动机分汽轮机发电、燃气轮机发电、柴油机发电。按所用燃料分，主要有燃煤发电、燃油发电、燃气发电。为提高综合经济效益，火力发电应尽量靠近燃料基地进行。在大城市和工业区则应实施热电联供。2011-12-25火力发电的主要问题是提高热效率，具体办法是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。90年代，世界最好的火电厂能把40％左右的热能转换为电能；大型供热电厂的热能利用率能达到60％～70％。火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，成为人们日益关注的问题。烟气污染：煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长，使我国很多地区酸雨量增加。全国每年产生140万吨SO2。粉尘污染：对电站附近环境造成粉煤灰污染，对人们的生活及植物的生长造成不良影响。全国每年产生1500万吨烟尘。资源消耗：发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座1000MW（兆瓦）电厂每日的耗水量约为十万吨。全国每年消耗5000万吨标准煤。燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能。简单的说就是利用燃料（煤）发热，加热水，形成高温高压过热蒸汽，推动气轮旋转，带动发电机转子（电磁场）旋转，定子线圈切割磁力线，发出电能，再利用升压变压器，升到系统电压，与系统并网，向外输送电能。2011-12-252011-12-251、火力发电厂类型：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂。按采用的蒸汽参数和相应的电厂容量划分：低温低压电厂中温中压电厂高温高压电厂超高压电厂亚临界压力电厂燃煤火力发电厂流程：A：燃烧气体系统──煤（1）由自动输送带（2）漏斗、度量计（3）送入磨粉机（4）粉碎后，与高温蒸汽（5）以一定比例混合，再由喷嘴客房入锅炉（6）内燃烧。构成炉壁内衬的整排水管（7）中的循环纯水被加热而沸腾产生蒸汽。燃烧后灰落入出灰口（8）排出。烟道内烟气（9）使过热器（10）、再热器（11）内蒸汽加热，提高再预加热省煤器（12）内的锅炉用温水和空气加热器（13）内的燃烧用气，最后经沉淀集尘器（14）、烟囱（15）后排出至大气中。2011-12-25B．蒸汽系统──过热后高压高温蒸汽最初送入高压涡轮（16），使其旋转，再经再热器（11）补足热能后，依序送入中压涡轮（17）及低压涡轮（18），使所有热能消耗殆尽后，送入冷凝器（19）恢复为原水，此水经加热器（21）、省煤器（12）而循环。C．冷却水系统──冷却塔（20）中的冷却水由河、井、海及自来水系统供给，经由冷凝器（19）的冷却水回到冷却塔冷却。D．发电系统──接于涡轮转子上的发动机（22）产生电力，经由变压器（23）提升电压后进入电力系统。2011-12-252011-12-252011-12-25火电厂生产过程示意图2011-12-252011-12-252011-12-25按装机容量划分大型火力发电厂﹥25万KW中型火力发电厂25—2.5万KW小型火力发电厂﹤2.5万KW2011-12-25邢台火电厂2011-12-2524德国尼德奥森发电厂2、水力发电厂水力资源通常指河流或潮汐中长时期内的天然能量或功率，单位为千瓦或马力。通过水力发电工程开发利用，将水流体中含有的天然资源能量，转化为人类利用的能源，例如水力发电。能量大小决定于水位落差和径流量的大小。全球水电资源蕴藏量：据有关资料统计，目前世界上已估算出的水电资源的理论蕴藏大约为40000～50000TWh（瓦特小时）/年，其中大约13000～14000TWh/年技术上具有开发的可行性。从理论上讲，水电资源完全可以满足当前全球的用电需求。美国的水电装机容量和年发电总量一直居世界第一位。美国可开发水力资源1.467亿千瓦，国土面积937万平方公里，平均每平方公里15.6千瓦，1998年已建水电装机容量9442万千瓦，开发率达64.4%。2011-12-252、水力发电厂加拿大可开发水力资源1.63亿千瓦，国土面积991万平方公里，平均每平方公里有16.5千瓦，与美国差不多。1998年已建水电6572.6万千瓦，水电比重56.6%。巴西可开发水力资源2.13亿千瓦，国土面积851万平方公里，平均每平方公里25千瓦，比美国、加拿大多。由于巴西政府强调以水电为主，1998年已开发水电5648万千瓦，开发率26.5%，水电比重高达92.1%，在发展中国家是较高的。在建水电1205万千瓦，规划拟建水电还有2860万千瓦。2011-12-252、水力发电厂中国水力资源理论蕴藏量、技术可开发量、经济可开发量及已建和在建开发量均居世界首位，水力资源是中国能源资源的最重要的组成部分之一。我国水电资源蕴藏量世界第一，技术可开发量约为5.4亿kW，经济可开发量约4亿kW。截止2009年底,我国水电装机容量已达到1.97亿kW，水电开发程度达到36.48%。全国水力资源技术可开发量最丰富的三省（自治区）是：四川、西藏、云南，其技术可开发量装机容量分别为12004万千瓦、11000.4万千瓦和10193.9万千瓦，分别占全国技术可开发量的22%、20%和19%。全国江河水力资源技术可开发量前三位为：长江流