电力系统规划是从国民经济整体、地区和环境情况，以及电力系统特点出发，研究在规划期内为了满足整个社会对电力增长的需求，合理利用现有的一次能源资源，以*佳的投资效果和技术，确定整个规划期内系统建设的战略决策.《电力系统规划与可靠性》主要介绍电力系统规划的内容、方法，以及经济性和可靠性评价等方面内容，以期对推动电力系统规划有一定的指导性和操作性。

第1章 电力系统规划概论
　　1.1 电力系统规划的意义和作用
　　电能是现代社会必不可少的二次能源，可由水力、风力等机械能，煤炭、石油等燃烧产生的化学能，太阳的光能，以及原子核裂变时产生的原子能等多种一次能源转化而来。受资源及环境条件的制约，发电厂与电力负荷中心往往相距很远，因此必须用送电线路将电能从发电厂输送到电力负荷中心。另外，为了保证安全可靠、经济合理地供电，需要将使用不同能源孤立运行的发电厂用输电线路连接起来，组成统一的电力系统。随着经济的发展，社会发展对电能需求不断增大，电力系统规模也不断扩大。由于电力系统是一个有机整体，任何较大的建设，都将不同程度地影响系统的运行和今后的发展。
　　近几十年来，我国经济迅猛发展，与此同时，电力行业也取得了突飞猛进的发展，电力供应基本能够满足社会需求，有效改善了我国多地电力资源缺乏的问题。但是，电力行业在不断扩大与发展的同时，也面临着新的挑战。风电、光伏发电等可间断电源的不断渗透，使得电能供应结构逐渐变得复杂，电力行业对此还缺乏有效的调控措施，极易引发供电中断等问题。要解决这些问题，就需要对电力系统进行科学、全面的规划，提高其预见性和科学性，以保障其运行，提升电力资源的利用率。
　　电力系统规划的任务不是对建设项目进行具体的设计，而是从国民经济整体、地区和环境情况，以及电力系统的特点出发，在规划期内，为满足整个社会对电力增长的需求，合理地利用现有一次能源资源，以*佳的投资效果和技术，确定应该建设哪些项目、规模多大、各项目的基本参数、各项目建设投入顺序，以及某些重大的技术措施等，即整个规划期内系统建设的战略决策。具体来说，电力系统规划的基本任务大致可以归纳如下[1]。
　　（1）分析影响系统负荷增长的各种因素，预测规划期内各年度的电力负荷及其特点；
　　（2）根据系统所在区域的发展情况、地理位置、经济状况，以及某些建设项目的影响和有关政府的整体规划，确定规划应考虑的范围和规划期限；
　　（3）根据负荷预测结果，考虑能源供应情况，提出规划期内合理的电源建设方案；
　　（4）根据系统的无功平衡，提出无功补偿规划；
　　（5）根据负荷发展和电源布局，提出系统电网的合理建设方案；
　　（6）根据本系统及其相邻系统的电源、负荷、能源等情况，研究系统之间互联的效益和联网的必要性，以及联络输电线路的初步规划；
　　（7）对系统进行必要的计算，提出保证可靠性和供电质量的重大措施；
　　（8）提出需要进一步研究和解决的问题。在这些基本任务中，*主要的是负荷预测、电源规划和电网规划。由于各个系统具体情况不同，基本任务和侧重点也有些差别。科学合理地进行电网规划不仅是社会经济发展的需要，而且可以为电力系统所呈现出的充裕性进行正确的判断，并在此基础上提出相关的解决方案。对具体的投资工作进行较为详尽的规划，还应将经济、社会、环境等因素综合考虑在内，对电力工业的发展进行较为合理的布局，努力控制好电力工程建设的发展速度。电力规划对做好电力工程建设的前期工作，落实发、送、变电本体工程的建设条件，以及优化设计方案，意义尤为重大。正确合理的电力系统规划设计实施后可以*大限度地节约国家基建投资，促进国民经济其他行业的健康发展，提高其他行业的经济和社会效益。
　　做好影响电力建设的系统性与全局性工作，对电力规划起着十分重要的作用，不仅为电力建设进一步提出了可持续性发展的策略，同时还为电力规划的进一步发展指明了前进的方向。一方面，电力规划应全面考虑具体规划区域与整体的周边系统有无明确的网络联系，进一步缩小电力规划的有效范围，满足不同地区的整体负荷需求，进而实现电力资源的节约式发展，从而达到电力建设的*终目的；另一方面，在电力系统规划中应做好节约能源与保护环境的合理规划工作，将一次能源的使用情况考虑在内，并结合具体的交通运输、电力设备等条件，进一步降低耗能。
　　1.2 电力系统规划的基本指导思想和基本要求
　　电力系统规划对电力建设有着重要的促进作用，更能进一步促进社会经济向前发展。具体的电力系统规划应符合国家能源发展战略，遵循统筹兼顾、协调发展，坚持电网坚强与智能高度融合，坚持技术领先、经济合理、因地制宜的原则[2] ；明确电力需求，进行针对性的预测，符合电力规划与建设发展的方向，做好电力规划等相关管理工作，发挥出电力规划的有利因素，为电力系统综合发展提供较为重要的基础性与合理性保障。
　　1.2.1 电力系统规划的基本指导思想
　　1. 正确认识电力生产的客观规律
　　1）产销的同时性
　　由于发电、输电、变配电、用电是同时进行的，且电能不能大量储存，必须每时每刻保持发、供、用电之间的平衡，这就要求电力负荷预测有相当高的可靠性。
　　2）发展的同步性
　　电网的发展，固然受到资源（包括动力资源、资金等）的制约，但其基本依据是用电需求量。发、供、配电设施与用电的需求增长要协调一致，要同步。
　　2. 力求建设一个安全、可靠、高效、经济的电网
　　由于电力工业是服务性行业，是以满足国民经济各部门和人民物质文化生活对电力的需要为*高宗旨的，要坚持经济合理地优化电网结构，坚守安全底线，科学推进远距离、大容量电力外送，构建规模合理、分层分区、安全可靠的电力系统，提高电力抗灾和应急保障能力[3] 。
　　3. 努力寻求经济效益指标好的规划方案
　　电力工业是资金密集型行业，用于基本建设的资金在整个工业部门的投资中比重较大，应合理安排建设项目和进度，缩短工期，节省投资，提高电力工业经济效果，寻求*佳的规划方案，将经济效果好作为电力系统规划的一个基本指导思想。
　　4. 合理利用各种发电能源并充分利用地方动力资源
　　做好电力系统规划应坚持生态环境保护优先，坚持发展新能源发电与煤电清洁高效有序利用并举，坚持节能减排。
　　中国动力资源比较丰富，但分布不均：北方有煤，西方有水力资源，东方和南方能源资源缺乏。因此，在规划电力项目时，应充分考虑能源资源的这种特点，合理安排电源项目，使整个能源的输送方向既经济又合理。
　　5. 调整好电力工业内部的各种比例关系
　　过去，电力工业存在“重发、轻供、不管用”的倾向。随着社会的发展，在抓紧做好电源规划的同时，应注意发、输、配电之间的合理比例关系，不仅要做好发电规划，而且要做好输电规划和配电规划，这三个规划应该彼此衔接，相互协调。
　　6. 注意电力工业发展的外部条件
　　宏观经济发展导致的电力需求变化是引领电力工业整体运行态势的主要因素，同时，工业化进程、固定资产投资、国民消费等多方面因素也会对电力需求造成影响。电力产量趋势与宏观经济运行趋势基本相同，电力产量受宏观经济周期性影响而呈现周期性变动。
　　电力工业的发展是外部环境因素作用的结果，同时，离不开外部条件的配合。其主要外部条件是能源资源条件和交通运输条件。电力规划应与能源开发规划和交通运输规划密切配合，协调一致。
　　7. 通过科技创新推动电力工业技术进步
　　我国电力工业的科学技术水平与发达工业国家相比，还有一定的差距，要加强重大关键技术攻关，完善科技创新体系，激发创新活力；健全成果转化应用机制，提升电力工业科技含量；实施技术标准战略，夯实高质量发展基础；大量采用与国力、国情相适应的科技，采用实用性和经济效果*佳的技术。
　　8. 建立电网互联新格局
　　建立电网互联新格局应综合考虑清洁能源资源和电力需求分布，按照完全可靠、结构清晰、交直流协调发展的原则，加快推进建设以特高压为骨干网架的东部和西部两个同步网，加强与周边国家互联互通，形成“西电东送、北电南供、多能互补、跨国互联”的电网总体格局[4]。这既是我国电力发展的长远战略，也是电力系统不断发展的客观规律。
　　1.2.2 电力系统规划的基本要求
　　电力系统应向用户提供充足、可靠、优质的电能，而可靠性、经济性、灵活性是电力系统应该具有的品质，因此满足一定程度的可靠性、经济性、灵活性是对电力系统规划设计的基本要求[5]。
　　1. 电力系统的可靠性
　　1）供电的充足性
　　供电的充足性是指系统满足一定数量负荷用电的不间断性，在各种运行方式下电力都能安全经济地输送到用户，且输、变、配比例适当，并留有适当裕度。在电力网络上既不存在电能不能充分利用的现象，也不存在设备能力闲置、资金积压的现象。目前，国际上已普遍采用电力不足概率（或失负荷）来作为对电力系统供电充足性的评价标准，我国一直沿用发电装机容量备用率的概念来表征电源的充足程度。
　　2）供电的安全性
　　供电的安全性是指系统在保持向用户安全稳定供电时能够承受故障扰动的严重程度，通常是指规程中规定的故障条件。电力系统发展设计的主要任务之一，就是通过电力系统的安全校核计算，包括稳态的N-1 安全检查和暂态的稳定计算来保证系统达到一定的安全标准。
　　2. 电力系统的经济性
　　电力系统的经济性包括燃料的输送和供应，电能的生产和输送，发、送、变电设备的一次投资和折旧，能量输送过程中的损耗，以及其他运行费用等。
　　由于是规划设计中的系统，系统运行费用是以生产模拟方法来计算的，总的要求是年费用*低。
　　对于跨区联网送电工程、远距离送电和建厂比较等大型系统规划设计项目，还应进行项目的财务分析，以确定其贷款偿还能力和经济效益。
　　3. 电力系统的灵活性
　　1）电力系统对基本建设条件变化适应的灵活性
　　电力系统规划设计阶段会遇到很多不确定因素，从规划设计完成到基本建设项目实施投产，系统中电源、负荷、网络情况可能会发生某些变化，设计系统应能够在修改不大的情况下仍然满足应有的技术经济指标。这就是电力系统对基本建设条件变化适应的灵活性。
　　2）电力系统在运行方面适应的灵活性
　　在生产运行中，电网和厂、所电气主接线，以及有功、无功电源，应能够在各种正常运行、检修包括事故情况下灵活地调度，以应付各种元件的投退，从而保证系统安全稳定地向用户供应充足的电力。这是对电力系统在运行方面的灵活性要求。在系统设计阶段，这是衡量系统设计方案优劣的重要技术条件之一。
　　1.3 电力系统规划的内容和分类
　　1.3.1 电力系统规划的内容
　　电力系统规划是在整个国民经济计划指导下，根据经济发展和电力负荷需求的增长，对电力系统未来发展所做的统一安排和优化决策。其内容包括电力负荷预测、电源发展规划、电力网发展规划、动力资源开发，提出电力系统地理接线图、单线接线图、逐年工程建设项目表，为发电厂设计、变电站设计、电力系统继电保护与安全自动装置设计、电力系统通信设计、电力系统调度自动化设计提供设计依据。
　　1.3.2 电力系统规划的分类
　　为了研究和正确处理电力系统规划中不同时期、不同阶段、不同组成部分的特点和任务，可以将电力系统规划进行分类研究[6]。
　　1. 按时间分类
　　电力系统规划按时间分为长远规划、中期规划和近期规划三种。
　　（1）长远规划是指研究15～30 年电力工业发展的战略性计划。长远规划主要包括根据国民经济和社会发展长期规划、经济布局、能源资源开发与分布情况宏观分析电力市场需求，综合分析煤、水、电、运、环境等，提出电力可持续发展的基本原则和方向，电源的总体规模、基本布局、基本结构，能源多样化等电网主框架；必要时提出更高一级电压的选择意见、电力设备制造能力开发要求、电力科学技术的发展方向。
　　长远规划为中期规划指出了方向、任务和基本内容，是制定中期规划的依据。
　　（2）中期规划是指研究5～15 年电力工业发展的战略性计划。中期规划主要包括根据国民经济及社会发展目标、发电能源资源开发条件、节能分析、环境、社会影响等，分析电力需求水平及负荷特性、电力流向

目录
第1章 电力系统规划概论 1
1.1 电力系统规划的意义和作用 1
1.2 电力系统规划的基本指导思想和基本要求 2
1.2.1 电力系统规划的基本指导思想 2
1.2.2 电力系统规划的基本要求 4
1.3 电力系统规划的内容和分类 5
1.3.1 电力系统规划的内容 5
1.3.2 电力系统规划的分类 5
1.4 电力系统规划设计的基本步骤 7
第2章 电力负荷预测 9
2.1 电力负荷预测的基本概念 9
2.1.1 电力负荷的定义 9
2.1.2 电力负荷的分类 9
2.1.3 负荷特性及其参数 10
2.1.4 电力负荷预测的概念 12
2.2 电力负荷预测的分类 14
2.2.1 按时间分类 14
2.2.2 按行业分类 14
2.2.3 按特性分类 15
2.3 电力系统规划中负荷预测的内容 15
2.3.1 电量需求预测 15
2.3.2 电力负荷预测 15
2.3.3 用电增长的因素和规律分析 16
2.3.4 电力电量、负荷特性、缺电情况分析 16
2.3.5 设计负荷水平的确定 16
2.4 电力负荷预测的基本程序 17
2.5 电力负荷预测数据的处理技术 18
2.5.1 数据处理的必要性 18
2.5.2 数据处理的基本内容 18
2.5.3 数据预处理的方法 19
2.6 传统的需电量预测方法 20
2.6.1 用电单耗法 20
2.6.2 电力弹性系数法 20
2.6.3 负荷密度法 21
2.6.4 综合用电水平法 21
2.6.5 人均电量指标换算法 21
2.6.6 分部门法 21
2.6.7 回归分析法 22
2.6.8 时间序列法 24
2.7 传统的*大负荷值预测方法 25
2.8 确定性负荷的预测方法 26
2.8.1 经验预测法 26
2.8.2 经典预测法 27
2.8.3 指数平滑预测法 27
2.9 不确定性负荷的预测方法 28
2.9.1 灰色预测法 28
2.9.2 人工神经网络预测法 30
2.9.3 小波分析预测法 31
2.9.4 模糊负荷预测法 31
2.9.5 其他预测方法 33
2.10 空间负荷预测 34
2.10.1 空间负荷预测概述 34
2.10.2 空间负荷预测流程 35
2.10.3 空间负荷预测方法 36
2.11 电力负荷预测的综合评价 38
2.11.1 电力负荷预测综合评价的必要性 38
2.11.2 减少电力负荷预测误差的措施 39
第3章 电力电量平衡 40
3.1 电力电量平衡概述 40
3.1.1 电力电量平衡的基本概念 40
3.1.2 电力电量平衡的目的 40
3.1.3 电力电量平衡的原则 41
3.1.4 电力电量平衡的主要内容 41
3.1.5 电力电量平衡的要求 42
3.2 电力电量平衡中代表水文年的选择以及代表年、月的选择 42
3.2.1 代表水文年的选择 42
3.2.2 代表年、月的选择 43
3.3 电力平衡中的容量 43
3.3.1 电力平衡中容量的组成 43
3.3.2 备用容量的分类 44
3.3.3 备用容量的确定 45
3.3.4 备用容量的合理分配 46
3.4 电力系统中电源的配置 47
3.5 电力电量平衡表的编制 49
3.5.1 电力平衡表的编制 49
3.5.2 新增装机容量表的编制 49
3.5.3 电力电量平衡计算 50
第4章 电源规划 52
4.1 电源规划概述 52
4.1.1 电源规划的任务及分类 52
4.1.2 电源规划的原则 53
4.1.3 电源规划的常规步骤 53
4.1.4 电源规划的经济评价方法 54
4.2 电厂容量的选择 54
4.2.1 影响电厂容量选择的主要因素 54
4.2.2 水电厂装机容量的选择 55
4.2.3 热电厂容量的选择 58
4.2.4 抽水蓄能电厂容量的选择 59
4.2.5 凝汽式电厂容量的选择 60
4.3 电源规划的数学模型 60
4.3.1 数学模型 61
4.3.2 目标函数 61
4.3.3 约束条件 62
4.3.4 投资决策问题 64
4.4 电源规划的优化方法 68
4.4.1 数学优化方法 68
4.4.2 人工智能方法 71
4.5 计及新能源的电源规划数学模型 73
4.5.1 确定性规划模型 74
4.5.2 随机规划模型 75
第5章 电网规划 76
5.1 电网规划概述 76
5.1.1 电网规划的任务及分类 76
5.1.2 电网规划的基本要求 76
5.1.3 电网规划的一般技术原则 77
5.1.4 电网规划问题的特点 77
5.1.5 电网规划的流程 78
5.2 电网电压等级选择 79
5.2.1 电压等级选择的原则 80
5.2.2 电网电压等级选择的原则 80
5.3 电网规划的决策过程 81
5.3.1 常规电网规划的基本步骤 81
5.3.2 电网规划方案的拟定 81
5.3.3 电网规划方案的检验 82
5.4 几种主要的电网设计 83
5.4.1 电网结构设计的一般方法 83
5.4.2 电厂接入系统设计 84
5.4.3 受端系统设计 85
5.4.4 联网规划设计 85
5.5 电网规划的常规方法 86
5.5.1 启发式电网规划方法 87
5.5.2 数学优化规划方法 96
5.6 不确定电网的规划方法 97
5.6.1 不确定因素的建模方法 98
5.6.2 基于概率模型的电网规划方法 98
5.6.3 基于模糊模型的电网规划方法 100
5.7 多目标多阶段电网规划 101
5.7.1 多目标电网规划 102
5.7.2 多阶段电网规划 103
6.1 配电网规划的任务、要求及主要内容 105
6.1.1 配电网规划的任务及要求 105
6.1.2 配电网规划模型 106
6.1.3 配电网规划的内容及步骤 106
6.2 变电站站址的确定 108
6.2.1 变电站站址选择的基本原则 108
6.2.2 变电站数量的确定 108
6.2.3 变电站选址优化 109
6.3 配电网的接线方式 113
6.3.1 配电网的网架结构及接入方式 114
6.3.2 高压配电网的接线方式 115
6.3.3 中压配电网的接线方式 119
第7章 电力系统无功规划 123
7.1 电力系统无功补偿规划概述 123
7.1.1 无功补偿的意义 123
7.1.2 无功补偿的作用 123
7.1.3 电网电压标准 124
7.2 电力系统无功补偿规划的原则 125
7.2.1 无功补偿的要求 125
7.2.2 无功补偿的原则 126
7.2.3 无功补偿的优化 127
7.3 电力系统无功补偿线性规划模型 127
7.3.1 目标函数 127
7.3.2 变量约束条件 131
7.3.3 综合灵敏度矩阵 132
7.3.4 网络参数修正 133
7.3.5 优化模型及其计算流程 134
第8章 电力系统自动化规划 138
8.1 电力系统自动化规划概述 138
8.1.1 电力系统自动化的组成 138
8.1.2 电力系统自动化规划的意义 139
8.1.3 电力系统自动化规划的原则 139
8.1.4 电力系统自动化规划的步骤 140
8.2 电力通信系统规划 141
8.2.1 输电网通信规划 141
8.2.2 配电网通信规划 143
8.3 电网调度自动化系统规划 146
8.3.1 电网调度自动化系统规划概述 146
8.3.2 SCADA 系统规划 147
8.3.3 能量管理系统规划 147
8.4 变电站自动化系统规划 148
8.4.1 变电站自动化系统规划的基本要求 148
8.4.2 变电站自动化系统的结构 149
8.4.3 变电站自动化系统的功能配置 150
8.4.4 变电站自动化系统的远动及数据通信 152
8.5 配电自动化系统规划 154
8.5.1 配电自动化系统的功能配置 154
8.5.2 配电自动化系统的架构及构建原则 155
8.5.3 配电网监控主站系统规划 156
8.5.4 配电终端布点规划 156
8.5.5 配电子站功能 157
8.5.6 馈线自动化功能 157
第9章 电力系统规划的经济评价方法 159
9.1 电力系统规划经济评价方法概述 159
9.1.1 经济评价的意义 159
9.1.2 经济评价的原则 159
9.1.3 经济评价的注意事项 160
9.1.4 经济评价的方法 160
9.1.5 不同经济评价内容的含义及其差别 161
9.2 资金的时间价值 162
9.2.1 基本概念 162
9.2.2 本利和计算 163
9.2.3 贴现计算 163
9.2.4 等年值本利和计算 164
9.2.5 偿还基金计算 164
9.2.6 等年值现值计算 164
9.2.7 资金回收计算 165
9.3 *小费用法 165
9.3.1 费用现值比较法 165
9.3.2 计算期不同的现值费用比较法 165
9.3.3 年费用比较法 166
9.4 净现值法 166
9.4.1 净现值 166
9.4.2 净现值率 167
9.4.3 净现值法的优缺点 168
9.5 内部收益率法与差额投资内部收益率法 168
9.5.1 内部收益率法 168
9.5.2 差额投资内部收益率法 169
9.6 折返年限法 169
9.7 财务评价方法 170
9.7.1 财务内部收益率 170
9.7.2 投资回收期 170
9.7.3 固定资产投资借贷偿还期 170
9.8 国民经济评价方法 171
9.8.1 经济内部收益率 171
9.8.2 经济净现值 171
9.8.3 经济净现值率 172
9.9 不确定性的评价方法 172
9.9.1 盈亏平衡分析 172
9.9.2 敏感性分析 173
9.9.3 概率分析 173
第10章 可靠性原理及其在电力系统规划中的应用 17