结合上海世博园区供配电网络的特点针对性地研

       摘　要:结合上海世博园区供配电网络的特点,有针对性地研究了其负荷特性、高峰时期的错避峰措施,探讨了中高压配电网络的电压等级、网络规划的优化、与周边电网的协调配合等问题,并探索了太阳能、冰蓄冷空调系统等新能源高科技的应用。  
　
       2010 年世界博览会将在上海召开,以“城市,让生活更美好”为主题,将突出体现21 世纪“和谐社会”、“和谐城市”的重要理念。这是一个举世瞩目的盛会,让世界关注中国,关注上海。而电力作为世博会的重要动力能源,是上海世博会成功的重要保证。随着世博园区电力规划和开发建设的逐步开展,一些问题也凸现出来,积极探讨和努力寻求合理的解决方法,将为世博会的成功举办、世博园区的蓬勃发展做出积极的贡献。
  
       1 　电力负荷  
 
       1. 1 　负荷特性分析  
       世博园区主要包括展馆、公共配套服务设施、世博村和其他(广场、世博园) 等几种功能的用地。展馆的用电时间相对固定,其负荷特性与商场、大型超市相似,高峰负荷应该是气温与游客接待量叠加的结果。每天的最高气温出现在14 :00左右,每天的最大客流量受展馆的开放时间和社会工作日周期的影响而有所不同。在正常的社会工作日(周一至周五) 中,如果展馆的开放时间截止到17 :00 左右,则最大客流量多数出现在12 :00～15 :00 期间;如果展馆的开放时间延伸至21 :00 左右,则最大客流量多数出现在17 :00～19 :00期间。双休日的最高客流量则多数也出现在12 :00～15 :00 期间,并与当日的天气情况有所关联。公共配套服务设施主要包括后勤物流、演艺中心、会议中心、控制中心、文化博览中心等。本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供后勤物流设施在世博会开幕和闭幕之间将会出现一个工作高峰,因此随之也就会出现一个负荷高峰,但是在世博会举办期间以气温的影响为主;演艺中心和会议中心的负荷高峰将出现在演出和开会期间,以18 : 00～21 : 00 居多,13 : 00～16 : 00 次之;文化博览中心的负荷特性与展馆的特性相似;控制中心的负荷也是受气温因素的影响比较大。世博村为园区内的居住用地,负荷特性与宾馆、公寓式酒店相似,用电高峰时间相对固定,尤其在18 :00～21 :00 的晚峰较高。  
       世博园区的电力负荷与一般城区相比有其特殊性:各种不同功能的用户其负荷高峰出现的时间不一致,使得区域的同时率有所降低;世博园的多数负荷与温度和客流量有关系,客流量往往是在非工作时间达到最大;世博园中的工业、办公负荷较少,这种负荷在工作时间达到最大,晚间和双休日则大幅下降,对于缓解区域同时率有一定作用。因此,世博园作为独立供电的园区,负荷同时率较高,高峰冲击较大。    #p#分页标题#e#
      1. 2 　错避峰措施 
       世博园区内将建成能源中心满足高峰负荷需求,但为做到万无一失,还是有必要做好错避峰方面的准备工作。目前上海市电力公司通常采用的错避峰措施主要是行政性措施和经济措施,另还有一些技术性措施[1 ,2 ] 。   
       为保证世博会期间园区内的用电,强制性限负荷不可取。可采取行政性错避峰措施与展馆进行协商的方法,要求展馆在工作日的8 :00～17 :00 降低入场票价,吸引一部分游客在非高峰时段参观,以降低高峰客流量。  
       经济性措施(即分时电价措施) ,相比之下则作用比较有限。展馆以及公共配套服务设施均属于非工经营性行业,这个行业具有用电时间固定、峰谷差较大、负荷率较低的特点。因这些用户高峰时间固定、负荷难以转移,故推行峰谷电价难以直接产生错峰效益。本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供但这些用户均在工作及营业时段持续使用空调,最好的削峰措施是推广冰蓄冷空调系统,夜间蓄冰、白天制冷。  
       技术性措施使用比较多的有绿色照明、对现有建筑物能效的改进、太阳能发电技术、冰蓄冷技术等。节能蓄能设备的推广应用需要较大的初期投资,但具有一定的长效性。世博会本身是向世界展示科技与城市的和谐发展,采用先进科技产品来达到节能节流的目的,可有双重效果。  
       除了上述错避峰措施之外,在制定供电方案时,全面详细了解用户的用电时间、负荷特性,尽量将高峰时段相同或者相近的负荷错开供电,达到降低局部地区同时率的目的,尽量保证各路出线负荷的平衡性,提高整个园区的电网运行率。
   
       2 　电网规划
     
       2. 1 　电压等级   
       由于世博会不同于一般的展览会,其科技含量很高,而高科技动态展示的产品会远高于静态的展品,所以电力负荷较高,负荷密度较大,有必要提升供电电压等级,园区内需建110 kV 变电所。为适应世博园远期的发展并与周边地区相协调,考虑网架应具有一定的弹性与过渡性,同时必须考虑35 kV 电压级的供电。因此建议新建220kV 变电所应选用大容量240 MVA 的220 kV/110 kV/ 35 kV 三绕组变压器。  
       设置一座220 kV 变电所,由于配电装置采用GIS 系统,三绕组变压器与采用双绕组变压器占地面积几乎相差不大,但变电所容量可由3 ×180 MVA 增大为3 ×240 MVA。可见,同时设置110 kV 和35kV 电压等级可使220 kV 变电所容量增大1/ 3 ,这对于寸土寸金的世博园区无疑是非常有利的。本#p#分页标题#e#论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供对于一座3 ×40 MVA 主变压器的110 kV 变电所,比2 座3 ×20 MVA 的35 kV 变电所可减少占地面积30 % ,因此世博园区建设110kV 变电所可以较大程度地节约土地资源。当负荷密度较大时,110 kV 供电的综合投资小于35 kV ,将体现出110 kV 变电所的经济性。同时,考虑到35 kV 专线用户存在的可能及部分负荷密度较低地区35 kV 供电的可能性,也需适当释放220 kV 变电所35 kV 侧容量。 
       因此,在220 kV 变电所中设置110 kV、35kV 电压等级可以增加供电容量,相当于节约了土地资源;在负荷密度大的地区建设110 kV 变电所,可以减小占地面积及节约投资。因此,大力释放220kV 变电站的110kV 侧的供电容量,并合理利用35kV 侧的容量,不仅可解决世博园负荷密度大、土地资源紧张的问题,还为电网未来的发展预留了一定的空间,增强了电网的弹性。   
       2. 2 　电网弹性  
       从现在至世博会召开之前,各个项目相继开工建设,施工用电逐渐上升。到世博会正式开幕,各个建筑设施投运开放,客流量突增,世博园区的负荷将会有一个爆发式的增加过程;而在世博会期间,负荷将始终保持高位运行。世博会结束之后,随着客流量的减少和部分建筑的拆除整合,负荷会有一定程度的回落,并维持在一个较为低位稳定的值。之后,随着世博园区功能转换的完成,并进一步持续发展,其负荷依旧会逐渐增长,最终达到一个饱和值。因此,要求世博园区的电网结构具有一定的弹性,既能够承受世博会期间的高峰负荷,也能够在世博会之后的一段时间内有所调整,又能够满足世博园区长期发展的要求。  
       在世博会期间,对于负荷密度较大的区块,可以采用110 kV 变电所供电,对于密度较小的区域可以考虑采用35 kV 变电所供电,这样220 kV变电所的110 kV 侧及35 kV 侧均有一定负荷。在世博会结束之后,负荷会有一定程度的回落,使得世博园区的供电容量有一定的空置,并且短期之内不会恢复到世博会期间的高峰值。本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供此时,世博园区内的35kV 电源可以向周边电网延伸,通过登杆割接来为区外负荷供电,一方面虽然周边负荷在上行通道,但是由于负荷密度不会很大,可以采用35 kV 供电的模式;另一方面也可以缓解周边地区负荷增长需要增加供电容量的问题。这就要求110 kV 变电所尽量深入世博园区的负荷中心,不仅可以节约走廊、减少投资,还为远期作为世博园区的供电主力奠定基础;而35 kV 变电所可以适当向园区边界靠拢,以方便向周边地区供电。在世博会闭幕后, 220 kV 变电所的110kV 侧负荷会有所降低,35 kV 侧负荷会增加或者持平,使220kV 变电所的负荷尽量保持在一个较为稳定的水平。   #p#分页标题#e#
       远期,随着周边地区负荷的增长,周边电网建设也将逐渐完善,世博园区本身的负荷也逐步增加,可适时将园区内的35kV 供电容量转移回来,以适应园区内部自身的负荷增长。园区最终负荷饱和值将大于世博会期间的高峰值,会需要建设新的变电所。因此在世博会结束后的拆迁、重新建设的过程中,必须为远期预留好相应的所址。
   
       3 　新能源、新技术的利用   

       3. 1 　太阳能的应用  
       太阳能是一种节能、环保的新能源,目前应用较广泛并较成熟的是并网太阳能光伏发电系统和太阳能路灯。    
       1）并网太阳能光伏发电系统无须配备复杂的储能系统,既节省投资又提高供电可靠性,多余电能还可输入电网。而太阳能光伏发电与建筑相结合,更是极大地推动了并网太阳能光伏系统的发展。太阳能光伏发电装置一般安装在闲置的屋顶或外墙上,无需额外占用土地。本论文由 上海论文网 www.zhonghualw.com 整理提供夏天是用电的高峰季节,日辐射量也达到最强,光伏系统发电量最多,对电网可以起到调峰作用。例如:北京首都博物馆新馆在楼顶安装了太阳能光伏发电系统,产生的电量可以基本满足馆内部分日常照明需求及安全设施的不间断用电需求;同时仍旧与传统供电网络连接,在太阳能供电系统无法达到用电需求的时候,可使用传统电网供电。  
      虽然安装太阳能发电系统相对投资大、成本高,但是其长远效益是不可估量的。发展节能环保新能源也是世博会的主旨之一,可以鼓励一部分永久性建筑采用太阳能光伏发电系统,并考虑给予一定的政策优惠,积极加以宣传。      
       2) 太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯,只要阳光充足就可以就地安装,不受供电线路的影响,不用开挖埋线,不消耗常规电能,是一种绿色环保型产品,对于不适合架设输电线缆的地区尤为适用。上述特点很符合世博园区的情况,既可以缓解供电紧张问题,又可以避免敷设大量路灯网络,还体现了科技办世界博览会的主题思想,所以,应大力提倡使用太阳能路灯。   
       3. 2 　冰蓄冷空调的应用    
       冰蓄冷空调技术是利用夜间用电的低谷期进行制冷,充分利用低谷廉价电力,将生产出的冷量贮存起来,在白天用电高峰期化冰供冷,避开日间高峰用电,节约运行费用。这样有助于缓解电力高峰时期用电紧张的问题,改善用电结构,提高电网运行效率,尤其适用于空调峰值负荷与电网峰值负荷同步的空调系统。    #p#分页标题#e#
在解决电力峰谷差的诸多方法中,冰蓄冷空调转换效率最高,是最佳选择。上海地区首家建成的带有小区冰蓄冷中央空调系统的路易凯旋宫,最大转移用电负荷为610 kW,虽然增加了其初期投资,但因减少电力尖峰负荷而降低电力建设总费用。因此,冰蓄冷空调系统既有利于电力负荷的移峰填谷,也有利于用户本身节约运行费用。
       世博园区空调负荷占有相当大的比例,大量空调的使用必然加剧高气温时期的负荷攀升,因此对于园区内的永久性建筑,应大力提倡采用冰蓄冷空调系统,这对于整个区域的错避峰和节约长期电费成本都是利大于弊的。但是,世博园区有一部分建筑在世博会之后将会拆除,对临时建筑不提倡采用冰蓄冷空调系统。
      
       4    结语    
       世博园区是一个比较特殊的区域,其发展的特点不同于常规供电区,因此供配电网络规划会有所不同于一般的情况。在“满足用电、电网坚强、提高效率”这个前提下,本文对负荷、网架、新能源新技术等一些问题进行了探讨,针对世博园区的用电负荷特点提出了一些建议。力求制定既能够满足世博会期间用电需要,又能够符合世博会后期发展要求的电力规划。

       参考文献
       1 　潘益华,辛洁晴,程浩忠等. 缺电形势下不同行业电力需求侧管理措施的选择[J ] . 华东电力,2005 ,33 (1) :32～35.
       2 　王惠英. 上海电力需求侧管理对策研究[J ] . 上海节能,2005 , (1) :20～22 ,27.