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摘要：随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，电能在社会经济的发展中起着至关重要的作用，然而电力设施的规划建设与建设用地资源紧缺的矛盾日益增加，导致变电站用地落实难度加大、线路走廊资源减少，面对这一系列问题，解决城市建设高密区负荷密度大、供电保障要求高、电力设施建设困难的根本办法是简化传统的电压级制，然而应用新的电压级制也面临新的问题和限制条件，本文主要探讨研究220/20千伏供电模式在新的城市核心区的应用，以深圳市前海地区的电力工程规划为例，共同行参考，敬请指教。
关键词：220/20千伏；供电模式；变电站
一、220/20千伏供电模式在前海地区的适用性分析
研究表明，在现状建成度低、规划负荷密度高的地区，采用220/20千伏供电模式建设电网的经济性明显超越传统的电压等级。前海地区为新增的城市核心区，规划打造为深圳加快建设现代化国际化先进城市的一个重要标志，且现状建成度较低，基本为新建、改造建设用地，非常适合采用220/20千伏供电模式建设电网，较传统的供电模式，有节约大量宝贵的建筑空间、减少可观的电网建设投资、增大供电范围、提高供电能力和节能降损等诸多优势。
二、电力工程规划设计的主要内容
第一，开展电力工程规划的工作之前，对深圳市的规划建设部门、电力运营部门和能源管理部门进行走访调研，收集工作开展前的基础资料，弄清规划范围及周边电力设施的现状情况、相关城市规划资料、电网规划建设资料和国家和地方的能源政策等资料，摸清各职能部门对规划项目的建议和期望。
第二，结合城市规划确定的建设规模，对规划区电力负荷作科学合理的预测。结合《前海深港现代服务业合作区综合规划》确定的土地使用性质、路网规划、建筑开发量（3000万平方米）、地下空间及市政体系保障系数（1.2），采用分类建筑面积负荷密度法进行负荷预测，负荷指标取《深圳市城市规划标准和准则》（2013版）的高值，考虑地块间的总同时系数0.85后，预测得规划区的电力负荷总量约161.7万千瓦；按建设用地面积12.25平方公里核算，负荷密度约13.2万千瓦/平方公里，按建筑总面积核算，负荷密度约53.9瓦/平方米。
第三，电源的支撑分析。紧邻规划区的南侧，现状有1座以220千伏电压等级上网的妈湾西部电厂，装机容量1840兆伏安，距离规划区北侧约9.5公里处现状有1座500千伏紫荆变电站，现状容量2×1500兆伏安（规划容量3×1500兆伏安），《深圳市电力设施和高压走廊详细规划修编2012-2020》在规划区西南侧预留一座500千伏前海站，规划容量4×1000兆伏安。500千伏容载比按1.5计算，现状妈湾西部电厂、紫荆变电站和规划前海变电站可提供电力约750万千瓦，可以保证前海地区161.7万千瓦的用电需求。
第四，220/20千伏变电站规划。根据预测的电力负荷161.7万千瓦，依据《城市电力网规划设计导则》中负荷增长较快地区的容载比取值規定，220千伏电网容载比取2.0，则前海地区共需220/20千伏变电容量约3234.0兆伏安；结合供电部门的意见及国内外案例借鉴，为满足规划区99.999%的高供电可靠性和降低短路电流的要求，220/20千伏变电站的装机容量按4台75兆伏安主变设计，则规划区共需220/20千伏变电站11座，结合天然市政廊道、负荷分布、用地规划等布点220/20千伏变电站，在桂湾片区、铲湾片区和妈湾片区分别布点4座、3座和4座220/20千伏变电站；若采用传统的220/110/10千伏供电模式，前海地区则需4座220千伏变电站（4×240兆伏安）和18座110千伏变电站（3×50兆伏安），相比之下220/20千伏方案较220/110/10千伏方案减少11座变电站，按220千伏变电站所需建筑面积5000平方米/座和110千伏变电站所需建筑面积4000平方米/座估算，总计减少建筑面积约3.7万平方米，相应的电缆通道需求也大大减少。
第五，现状架空线改造及电缆隧道规划。结合220/20千伏变电站的布点情况，后与供电部门协调确定前海地区220千伏电网接线，规划220千伏变电站与500千伏变电站、妈湾西部电厂形成三个环路，各环路之间通过2回220千伏电缆连接，增加供电安全性和可靠性，新增大量220千伏电缆线路。妈湾西部电厂和500千伏变电站的220千伏电缆出线，是未经变电站接入的直连线路，其单回需传输容量达770兆伏安，在现行电力电缆传输指标的限制下，220千伏电缆只有敷设在专用电缆隧道内才能达到最佳的电缆散热条件；综合考虑现状架空线改造计划、道路网规划、前海地区对景观的高标注要求（后期开挖道路难度大）、220千伏电缆传送容量需求和其他市政管线的规划方案，在规划区主要道路下设置共同沟内，目前部分路段共同沟已按规划建成。
第六，中压电缆沟规划。现状道路和规划道路路由、标准一致时，按规划保留或扩建现状电缆沟；现状道路和规划道路不一致时，随新建道路按规划同步新建电缆沟。已规划共同沟的路段，20千伏电缆布置于规划的共同沟内（已考虑20千伏电缆的敷设空间），开发单元（街坊）之间的道路，结合共同沟分支管配套建设电缆沟，断面规格主要为1.2米×1.3米和2×1.2米×1.3米。
第七，电气的计算工作。电力工程的电气计算主要包电流的括潮流计算、稳定性计算、短路电流计算和无功补偿计算。其中潮流计算主要是对电力网络中的功率和电压的分布进行计算，通过潮流计算可确定系统运行方式，检查各元件是否满足运行要求，并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值。潮流计算作为电力系统设计中最基本的计算，是比较电力工程各接入系统方案最直观的方法。通过潮流计算得出的电网各节点电压、各网络元件电力损耗、以及电力潮流的分布情况，可直接用于分析各接入系统方案的可靠性、合理性和经济性。
三、如何解决现状10千伏系统向20千伏系统过渡的问题 前海地区的妈湾片区现状已有部分10千伏用户，电源由规划区内唯一的现状110千伏妈湾站提供，该站远期将升压改造为220/20千伏变电站，10千伏系统的退出运行问题是规划实施的一项重要内容；目前深圳市10千伏系统产权划分的节点是10千伏公共环网柜，从公共环网柜至用户变电所间的产权归用户，从现状的产权划分上看，用户端的10千伏系统在近期退出运行是难以实现的。
规划建议电力主管部门从用户10千伏系统维护、退出运行的政策入手，研究加快用户系统10千伏更新的办法，解决110/10千伏系统逐步向220/20千伏系统过渡的问题。规划建议新报装的用户应采用10千伏和20千伏兼容的变配电设施，现状10千伏用户端的设施待自然报废后，应以20千伏线路接入220/20千伏变电站，待现状10千伏用户全部退出运行后，即可开展110千伏妈湾站的升压改造工作。
四、如何进行220/20千伏供电模式的应用分析
在城市发展的初级阶段，负荷密度较低，设备技术水平较差，不适宜采用220 /20千伏电压序列的电力系统。而当城市发展到中高级的新阶段，负荷密度增大，同时伴随着设备技术水平、管理水平提高，具备应用新电压序列进行电网建设的条件。
首先，论证220/20千伏新电压序列的适宜性和在规划区的可行性。对电网起到核心作用的电力系统电压序列进行调整涉及面广、影响大，需要科学合理的论证；其次，制订新电压序列电网规划建设标准，必须明确新电网系统规划建设标准，主要包括20千伏和220/20千伏电力设施的相关标准，以指导电力系统布局以及电力设施用地落实；然后，确定电力系统布局和落实电力设施用地，按照负荷预测—系统布局—落实设施的思路完成，负荷预测充分考虑城市更新产生的负荷增量；最后，综合考虑电网的建设时序和新旧电网过渡期的实施策略，根据城市发展规划的要求，确定电网的建设时序，同时考虑到新旧系统电网将会在相当长的一段时间内并存，需制定过渡期的电网实施策略。
五、我国220/20千伏供电模式应用的现状情况
深圳市光明新区是国内首个220/20千伏电网规划建设的试点，国内目前没有其他城市采用新电压序列规划建设电力系统。因此，针对我国的实际情况，在具体开展220/20千伏电网建设条件的地区，应积极采用220/20千伏供电模式规划建设电网，从根本上优化电网结构、实现节能减排、节约土地资源、减少电网投资、促进社会和谐。
新型城镇化是国家发展模式的新选择，我们必须走和谐发展和资源节约的道路。电网建设所需的用地和投资必须有效缩减，电力设施建设标准必须提高，以满足不断提高的景观要求和公众心理需求。面对土地资源日益紧缺、电力系统损耗日益增大、电力投资居高不下、因居民反对和景观要求造成电力设施建设困难重重等问题，必须对电网建设模式做重大调整，特别在简化电压等级和提高用户供电电压上寻求重大突破，现状的220/110/10千伏电压序列电网建设方式已经走入困局，采用220/20千伏电压序列迫在眉睫。
参考文献：
[1].范明天 张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究.北京.中国电力出版社.2008
[2].程浩忠 姜祥生.20kV配电网规划与改造.北京.中国电力出版社.2010
[3].陳章潮 程浩忠.城市电网规划与改造（第二版）.北京.中国电力出版社.2007
[4].姜祥生 城网配电电压等级研究.电网技术，1999，23（2）：31-33
[5].姜祥生 苏州工业园区20kV配电工程简介.华东电力，1997，（10）：21-23
[6].马晓东 苏州20kV配电网运行实践，供用电，2009，26（2）：69-72
关键词：220/20千伏；供电模式；变电站
一、220/20千伏供电模式在前海地区的适用性分析
研究表明，在现状建成度低、规划负荷密度高的地区，采用220/20千伏供电模式建设电网的经济性明显超越传统的电压等级。前海地区为新增的城市核心区，规划打造为深圳加快建设现代化国际化先进城市的一个重要标志，且现状建成度较低，基本为新建、改造建设用地，非常适合采用220/20千伏供电模式建设电网，较传统的供电模式，有节约大量宝贵的建筑空间、减少可观的电网建设投资、增大供电范围、提高供电能力和节能降损等诸多优势。
二、电力工程规划设计的主要内容
第一，开展电力工程规划的工作之前，对深圳市的规划建设部门、电力运营部门和能源管理部门进行走访调研，收集工作开展前的基础资料，弄清规划范围及周边电力设施的现状情况、相关城市规划资料、电网规划建设资料和国家和地方的能源政策等资料，摸清各职能部门对规划项目的建议和期望。
第二，结合城市规划确定的建设规模，对规划区电力负荷作科学合理的预测。结合《前海深港现代服务业合作区综合规划》确定的土地使用性质、路网规划、建筑开发量（3000万平方米）、地下空间及市政体系保障系数（1.2），采用分类建筑面积负荷密度法进行负荷预测，负荷指标取《深圳市城市规划标准和准则》（2013版）的高值，考虑地块间的总同时系数0.85后，预测得规划区的电力负荷总量约161.7万千瓦；按建设用地面积12.25平方公里核算，负荷密度约13.2万千瓦/平方公里，按建筑总面积核算，负荷密度约53.9瓦/平方米。
第三，电源的支撑分析。紧邻规划区的南侧，现状有1座以220千伏电压等级上网的妈湾西部电厂，装机容量1840兆伏安，距离规划区北侧约9.5公里处现状有1座500千伏紫荆变电站，现状容量2×1500兆伏安（规划容量3×1500兆伏安），《深圳市电力设施和高压走廊详细规划修编2012-2020》在规划区西南侧预留一座500千伏前海站，规划容量4×1000兆伏安。500千伏容载比按1.5计算，现状妈湾西部电厂、紫荆变电站和规划前海变电站可提供电力约750万千瓦，可以保证前海地区161.7万千瓦的用电需求。
第四，220/20千伏变电站规划。根据预测的电力负荷161.7万千瓦，依据《城市电力网规划设计导则》中负荷增长较快地区的容载比取值規定，220千伏电网容载比取2.0，则前海地区共需220/20千伏变电容量约3234.0兆伏安；结合供电部门的意见及国内外案例借鉴，为满足规划区99.999%的高供电可靠性和降低短路电流的要求，220/20千伏变电站的装机容量按4台75兆伏安主变设计，则规划区共需220/20千伏变电站11座，结合天然市政廊道、负荷分布、用地规划等布点220/20千伏变电站，在桂湾片区、铲湾片区和妈湾片区分别布点4座、3座和4座220/20千伏变电站；若采用传统的220/110/10千伏供电模式，前海地区则需4座220千伏变电站（4×240兆伏安）和18座110千伏变电站（3×50兆伏安），相比之下220/20千伏方案较220/110/10千伏方案减少11座变电站，按220千伏变电站所需建筑面积5000平方米/座和110千伏变电站所需建筑面积4000平方米/座估算，总计减少建筑面积约3.7万平方米，相应的电缆通道需求也大大减少。
第五，现状架空线改造及电缆隧道规划。结合220/20千伏变电站的布点情况，后与供电部门协调确定前海地区220千伏电网接线，规划220千伏变电站与500千伏变电站、妈湾西部电厂形成三个环路，各环路之间通过2回220千伏电缆连接，增加供电安全性和可靠性，新增大量220千伏电缆线路。妈湾西部电厂和500千伏变电站的220千伏电缆出线，是未经变电站接入的直连线路，其单回需传输容量达770兆伏安，在现行电力电缆传输指标的限制下，220千伏电缆只有敷设在专用电缆隧道内才能达到最佳的电缆散热条件；综合考虑现状架空线改造计划、道路网规划、前海地区对景观的高标注要求（后期开挖道路难度大）、220千伏电缆传送容量需求和其他市政管线的规划方案，在规划区主要道路下设置共同沟内，目前部分路段共同沟已按规划建成。
第六，中压电缆沟规划。现状道路和规划道路路由、标准一致时，按规划保留或扩建现状电缆沟；现状道路和规划道路不一致时，随新建道路按规划同步新建电缆沟。已规划共同沟的路段，20千伏电缆布置于规划的共同沟内（已考虑20千伏电缆的敷设空间），开发单元（街坊）之间的道路，结合共同沟分支管配套建设电缆沟，断面规格主要为1.2米×1.3米和2×1.2米×1.3米。
第七，电气的计算工作。电力工程的电气计算主要包电流的括潮流计算、稳定性计算、短路电流计算和无功补偿计算。其中潮流计算主要是对电力网络中的功率和电压的分布进行计算，通过潮流计算可确定系统运行方式，检查各元件是否满足运行要求，并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值。潮流计算作为电力系统设计中最基本的计算，是比较电力工程各接入系统方案最直观的方法。通过潮流计算得出的电网各节点电压、各网络元件电力损耗、以及电力潮流的分布情况，可直接用于分析各接入系统方案的可靠性、合理性和经济性。
三、如何解决现状10千伏系统向20千伏系统过渡的问题 前海地区的妈湾片区现状已有部分10千伏用户，电源由规划区内唯一的现状110千伏妈湾站提供，该站远期将升压改造为220/20千伏变电站，10千伏系统的退出运行问题是规划实施的一项重要内容；目前深圳市10千伏系统产权划分的节点是10千伏公共环网柜，从公共环网柜至用户变电所间的产权归用户，从现状的产权划分上看，用户端的10千伏系统在近期退出运行是难以实现的。
规划建议电力主管部门从用户10千伏系统维护、退出运行的政策入手，研究加快用户系统10千伏更新的办法，解决110/10千伏系统逐步向220/20千伏系统过渡的问题。规划建议新报装的用户应采用10千伏和20千伏兼容的变配电设施，现状10千伏用户端的设施待自然报废后，应以20千伏线路接入220/20千伏变电站，待现状10千伏用户全部退出运行后，即可开展110千伏妈湾站的升压改造工作。
四、如何进行220/20千伏供电模式的应用分析
在城市发展的初级阶段，负荷密度较低，设备技术水平较差，不适宜采用220 /20千伏电压序列的电力系统。而当城市发展到中高级的新阶段，负荷密度增大，同时伴随着设备技术水平、管理水平提高，具备应用新电压序列进行电网建设的条件。
首先，论证220/20千伏新电压序列的适宜性和在规划区的可行性。对电网起到核心作用的电力系统电压序列进行调整涉及面广、影响大，需要科学合理的论证；其次，制订新电压序列电网规划建设标准，必须明确新电网系统规划建设标准，主要包括20千伏和220/20千伏电力设施的相关标准，以指导电力系统布局以及电力设施用地落实；然后，确定电力系统布局和落实电力设施用地，按照负荷预测—系统布局—落实设施的思路完成，负荷预测充分考虑城市更新产生的负荷增量；最后，综合考虑电网的建设时序和新旧电网过渡期的实施策略，根据城市发展规划的要求，确定电网的建设时序，同时考虑到新旧系统电网将会在相当长的一段时间内并存，需制定过渡期的电网实施策略。
五、我国220/20千伏供电模式应用的现状情况
深圳市光明新区是国内首个220/20千伏电网规划建设的试点，国内目前没有其他城市采用新电压序列规划建设电力系统。因此，针对我国的实际情况，在具体开展220/20千伏电网建设条件的地区，应积极采用220/20千伏供电模式规划建设电网，从根本上优化电网结构、实现节能减排、节约土地资源、减少电网投资、促进社会和谐。
新型城镇化是国家发展模式的新选择，我们必须走和谐发展和资源节约的道路。电网建设所需的用地和投资必须有效缩减，电力设施建设标准必须提高，以满足不断提高的景观要求和公众心理需求。面对土地资源日益紧缺、电力系统损耗日益增大、电力投资居高不下、因居民反对和景观要求造成电力设施建设困难重重等问题，必须对电网建设模式做重大调整，特别在简化电压等级和提高用户供电电压上寻求重大突破，现状的220/110/10千伏电压序列电网建设方式已经走入困局，采用220/20千伏电压序列迫在眉睫。
参考文献：
[1].范明天 张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究.北京.中国电力出版社.2008
[2].程浩忠 姜祥生.20kV配电网规划与改造.北京.中国电力出版社.2010
[3].陳章潮 程浩忠.城市电网规划与改造（第二版）.北京.中国电力出版社.2007
[4].姜祥生 城网配电电压等级研究.电网技术，1999，23（2）：31-33
[5].姜祥生 苏州工业园区20kV配电工程简介.华东电力，1997，（10）：21-23
[6].马晓东 苏州20kV配电网运行实践，供用电，2009，26（2）：69-72