1、哈 尔 滨 工 业 大 学工 程 硕 士 学 位 论 文 开 题 报 告题 目：哈尔滨市松北区科技创新城 10kV 电网规划院 （系） 电气工程及自动化学院 学 科 电气工程及其自动化 导 师 研 究 生 学 号 开题报告日期 2012 年 9 月 28 日 研究生院培养处制哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告I目 录1 课题来源及研究的目的和意义 .41.1 课题来源 .41.2 规划目的 .51.3 规划意义 .52 国内外在该方向的研究现状及分析 .62.1 配电网负荷预测方法研究现状 .62.2 配电网优化规划方法研究现状 .73 本课题的主要研究内容 .83.1 松北区科技创新城电网规
2、划基本要求 .93.2 松北区科技创新城负荷预测研究 .103.3 松北区科技创新城电网规划研究 .113.3.1 松北区科技创新城电源规划研究 .113.3.2 松北区科技创新城电网规划研究 .114 研究方案及进度安排，预期达到目标 .124.1 电网规划总体方案 .124.1.1 电网规划原则 .124.1.2 电网规划思路 .124.2 负荷预测方法 .134.2.1 产值单耗法 .144.2.2 电力弹性系数法 .154.2.3 负荷密度法 .164.2.4 分类负荷预测法 .174.3 负荷预测思路 .174.4 电网典型供电模型 .184.4.1 变电站选址模型的建立 .184.
3、4.2 配电网规划模型的建立 .194.4.3 配电网典型供电模型 .194.4.4 变电站低压侧主接线 .234.4.5 中压配电网接线模式 .234.5 进度安排 .254.6 预期达到的目标 .25哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告II5 为完成本课题已具备和所需的条件和经费 .266 预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施 .267 主要参考文献 .26哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告31 课题来源及研究的目的和意义1.1 课题来源哈尔滨科技创新城是黑龙江省、哈尔滨市依靠科技力量调整产业结构、整合科技资源打造“创新战略航母” 、转变经济社会增长方式、加快构建经济发展新平台
4、的战略选择，是哈尔滨“超越自我，再塑形象，把哈尔滨建设成为现代大都市”发展目标， “北跃”战略的重要组成部分。近期，完成哈尔滨科技创新城起步区建设，初步形成国内一流高科技发展区，培养和聚集一批优秀创新人才，研发一批国际领先的科技成果，做大一批具有全球影响力的创新型企业，培育一批国内知名品牌，建设成为先进产业聚集区、科技创新示范区、改革开放先行区。哈尔滨科技创新城位于哈尔滨市中心城区西北部，松花江北侧，松北区的西部。此次规划的哈尔滨科技创新城起步区位于科技创新城的东部。图 1-1 科技创新城在哈尔滨市区位图哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告4科技创新城起步区总体面积 24.35 平方公里，主要分
5、为核心区和环西新城两大部分。核心区：规划面积 2.85 平方公里；环西新城：规划面积 21.5 平方公里，至 2012 年上半年，核心区（A 片区）已基本建成，环西新城（ B 片区）多个地块均已启动建设。图 1-2 科技创新城在松北区区位图1.2 规划目的（1）确定合理的电网目标网架；（2）确定符合本地特点的技术原则和实施细则；（3）在近期电网建设项目中做出正确决策；（4）将电力规划纳入城市规划，确定变电站、开关站位置与面积，确定电力线路走廊；（5）将电网建设的成果（供电能力、可靠性） 、资金投入、企业运营等存在问题等情况与社会沟通，取得公众的理解和支持。1.3 规划意义（1）科学规划是建设坚
6、强电网、满足电力需求、保证安全可靠供电的前提；（2）科学规划能够保证电网与城市协调发展，解决站点、地上地下走廊等电网长期可持续发展的战略资源问题；哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告5（3）科学的配电网规划，可以提高系统运行管理效率，降低网络损耗和停电损失，极大地提高电网的运行效益；（4）科学规划能够优化电网建设改造项目，是提高系统投资效益的最有效途径。国外专家认为科学规划的效益是总投资额的 5%左右，经济效益十分巨大；（5）科学的网架规划是配电自动化规划和实施的基础；（6）配网规划是电力企业战略发展规划的重要组成部分2 国内外在该方向的研究现状及分析2.1 配电网负荷预测方法研究现状1965
7、年，美国的 A.Lazzari 等人，在对十几种负荷预测方法进行研究的过程中，发现了负荷密度分布和城市用地分布之间呈现“钟形”曲线的特征，成为空间电力负荷预测研究史上一个重要的里程碑。六十年代初至八十年代中期，随着计算机技术的应用，空间电力负荷预测的技术有了巨大的变化，起初的预测多是单个小区的负荷外推，即对每个小区，根据历史负荷的变化趋势，选择合适的曲线进行拟合，其预测的工作量是相当大的。为了减少拟合曲线的数目，A.E.Schauer 17等人首次提出了预测小区负荷的聚类模板方法。该方法虽然减少了拟合曲线的工作，但仍然存在模板多和难以选择的问题。H.L.Willis 18等人通过对负荷发展趋势
8、聚类的方法，采用同一模板预测未来的负荷发展趋势，并通过指定水平年的“饱和”负荷预测值，解决了模板选择难的问题。但是以上预测模型均要求小区的划分不能太小，且小区的历史负荷不能为零。1982 年，H.L.willis 和 J.E.D.Northcote-Green19针对历史年小区负荷为零的空地预测首次提出了分层多小区回归分析的方法。1983 年1984 年，H.L.willis 和 H.Tram2021以聚类模板的方法为基础，通过给定目标年模板的饱和趋势，进一步提出了改进的包含空地的聚类模板预测方法。同期 H.L.Willis 和 R.W.Powell 等人 22又提出了一种称为负荷传输耦合法（
9、LTC ）的预测方法，其主要研究在变电站和馈电线记录的负荷数据受到供电范围变化而被“污染”的情况下，如何外推给定水平年负荷水平的负荷的发展哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告6趋势。进入九十年代，V.H.Quintana 和 H.K.Temraz 等人 23又提出了预测未来负荷发展趋势的分解法，即收集小区的历史年每个月的负荷数据，并将其分解为三个部分趋势（Trend）部分、周期（ Cycle）部分和季节（Seasonality）部分。分解法来自于系统电力负荷的预测思想，因此，其准确性依赖于对预测小区的划分和收集的基础数据的准确性。综合国内外对电力系统中长期负荷预测方面的研究，采用的预测方法及达到
10、的预测精度各有不同，但主要有：经典方法、传统方法、智能方法等三大类。经典预测方法通常是依靠专家的经验或一些简单变量之间的相互关系对未来负荷值做出一个方向性的结论。主要有分单耗法、电力弹性系数法、负荷密度法、分类负荷预测法和人均电量法等。传统预测方法包括增长曲线方法、回归分析法及时间序列分析法。其中回归分析法和时间序列法基本上都是属于概率统计的方法。智能预测方法不需要事先知道过程模型的结构和参数的相关先验知识，也不必通过复杂的系统辨识来建立过程的数学模型，较适合应用于存在非线性、多变量、时变、不确定性的电力负荷预测。智能预测方法主要包括专家系统法、人工神经网络法、模糊预测法、灰色理论预测法和综合
11、预测模型法。国民经济发展经常在变，对未来的看法也经常会变，要防止高时常看高、低时常看低的情况。过去的负荷预测中，对新工业区预计的负荷往往达不到，因工业设备投产后再达到设计能力，需要时间；老工业区常有想不到的负荷上涨，因有潜力。在负荷预测中，若将一切可能均算入，则预测负荷必然偏高；一切计算都要有可靠根据，则预测负荷必然偏低。2.2 配电网优化规划方法研究现状配电网优化规划的任务是在已确定配电网络中供电变电站的布点及其范围、负荷分布及其大小，满足未来用户容量和电能质量的情况下，通过对提出的待选线路进行优化，进而确定出使投资、运行、检修、网损和可靠性损失费用之和最小的配电网规划方案。好的配电网规划不
12、仅能够为电力公司节省大量的投资和运行费用，而且能够提高用户的供电满意度。在竞争机制不断引入电力市场的今天，电力公司对配电规划系统的需求相当迫切。传统的电网规划方法以方案比较为基础，从几种给定的可行方案中，通过哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告7技术经济比较选择出推荐的方案。一般情况下，参与比较的方案是有规划人员根据经验提出的，并不一定包含客观上的最优方案。因此最终推荐方案包含较多的主观因素和局限性。近年来，计算机的普及应用和系统工程、运筹学领域的成果促使电网规划的方法取得很大进展。优化理论的应用是规划方案的技术经济评价更加精确全面，也减轻了规划人员的繁琐工作，加快规划的进程。规划和决策人员有队
13、各种潜在问题进行比较深入分析研究的可能，为制定应变规划、滚动规划创造了条件。 11. 配电网经典数学优化方法数学优化方法是将电网规划的要求归纳为运筹学中的数学规划模型，然后通过一定的优化算法求解，从而获得满足约束条件的最优方案。配电网中经典数学优化方法大致分为确定性方法和不确定性方法。1）确定性方法（1）线性规划法：1970 年 Kaltenbach J.C.等人首先提出求解电网规划问题的线性规划法，1985 年 Villasana R 等人做了改进。线性规划是将原问题简化为线性问题，是理论和求解方法都很完善的数学方法。（2）动态规划法：动态规划法是将一个问题转化为几个子问题分阶段考虑。动态规
14、划模型中，决策变量在各阶段的取值相互制约，当线路在某一阶段被选中后，就不能在其他阶段被选中。对于目标函数，长期规划还需考虑资金的时间价值。目前主要有分支定界法、混合整数规划法、分解协调法、临界可行结构匹配法等。2）不确定性方法电网规划需要计算各种不确定因素对电网规划结果的影响，使所选规划方案在电力系统未来发展中具有最佳适应性，在总体上达到最优。分为两类：第一类为多场景分析方法，第二类为基于不确定性信息数学建模的电网规划方法。3）启发式优化方法启发式方法以直观分析为依据，常基于系统某一性能指标对可行路径上一些线路参数的灵敏度，根据一定的原则，逐步迭代直到满足要求为止。相比经典数学优化方法，启发式
15、算法直观、灵活、计算速度快和便于规划人员在规划过程中参与具体决策等特点显得较突出，它综合考虑规划效率和规划效果两个指标。在时间中，许多启发式方法，特别是现代启发式方法常常能给出令人满意的解。 9哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告83 本课题的主要研究内容本课题主要为满足松北区科技创新城起步区建设项目用电需求，推进电网与其它基础设施建设协调发展，对哈尔滨市松北区科技创新城起步区 10 千伏电网供电专项规划。主要研究内容如下：3.1 松北区科技创新城电网规划基本要求首先通过调研，了解项目的地理位置，主要产业规模、用电性质、供电要求、分期建设情况等；调研该项目周边电网的现状，包括电源情况、接线情况、
16、电压等级，并了解该区域电网的发展规划，使之与该项目方案紧密结合；通过上述调研，分析、归纳用户供电方案的边界条件，并确定相应的技术原则；为了最终确定合理的供电方案，考虑用户用电的负荷性质、周边电网的边界条件、以及科学的技术原则，制定出几种供电方案；通过电气计算、经济计算、运行指标计算，进行综合分析，确定优选的可行性方案。最终科学、合理地解决用户的供电需求。图 3-1 规划思路示意图哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告9规划区总面积 24.35 平方公里，由环西新城和核心区组成。其中此次规划分为 A、B、C、D 四个片区，各片区面积分别为：A 区 2.4 平方公里；B 区 2.2 平方公里；C 区 2.2 平方公里；D 区 1.4 平方公里。其中 A 区又称核心区，它与 B 区为本次规划的重点区域，所处位置如下图红线区域所示：图 3-2 A、B 片区示意图规划年限：基础年：2011 年；近中期：20122015 年；远景年：2018 年（负荷发展稳定期） 。一般以上级确定的技术原则为基础，综合规划区实际情况，从配网的网架结构、架空及电缆线路的选型、变压器及开关设备选型、二次系统应达到的技术要求等方面确定技术细则。
