城市电力工程电源规划

3.3　城市电力工程电源规划

3.3.1　电源的种类与特点

城市电源由城市发电厂直接提供，或由外地发电厂经高压长途输送至变电所，接入城市电网。变电所除变换电压外，还起到集中电力和分配电力的作用，并控制电力流向和调整电压。

城市电源通常分为城市发电厂和变电站(所)两种基本类型。

1．发电厂的分类

发电厂种类很多，如太阳能发电厂(如图3－1)、地热发电厂、核能发电厂等。目前，我国的电能主要还是以火力发电厂以及水力发电厂为主，另外尚有少量的核能、太阳能、风能、地热等发电。根据我国能源发展战略，以原子能为新能源的核电站将会受到重视和大力发展。

图3－1　美加州最大的城市太阳能发电系统

美国加利福尼亚州规模最大的城市太阳能发电系统在旧金山日落区水库顶部正式启用。这个系统由2．4万块太阳能电池板组成，总占地面积相当于12个足球场，使用寿命为25年，日均发电能力可达5兆瓦。该系统主要为旧金山医疗、公交、警察和消防等市政部门提供清洁电力。

1)火力发电厂

利用燃料所产生的热能发电的电厂称为火力发电厂，燃料有煤、石油、天然气、沼气、煤气等。

(1)分类:按照蒸汽参数(蒸汽压力和温度)来分类，有低温低压电厂、中温中压电厂、高温高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂等5种(见表3－25)。按燃料种类分类，可分为燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂。装有供热机组的电厂，除发电外，还向附近工厂、企业、住宅区供应生产用蒸汽和采暖热水，因此又称为热电厂。

表3－25　火力发电厂按蒸汽参数(蒸汽压力和温度)分类

(2)规模:火力发电厂的规模按其装机容量分为大型发电厂、中型发电厂和小型发电厂，如表4－26。

表3－26　火力发电厂按装机容量的划分规模

2)水力发电厂

利用水的位能发电的电厂称为水力发电厂，简称水电厂或水电站。水力发电特点在于同时能使发电、防洪、灌溉、航运、给水、渔业等各方面的要求得到合理解决，且成本低，约为火力发电的1/4～1/3，但投资大，建设工期较长，受自然条件影响较大。

(1)分类:水力发电厂按使用的水头分为高水头发电厂、中水头发电厂和低水头发电厂。高水头发电厂使用水头在80m以上，中水头发电厂使用水头在30～80m之间，低水头发电厂使用水头在30m以下。

按集中水头的方式分类，水力发电厂分为堤坝式水电厂、引水式水电厂和混合式水电厂。

(a)堤坝式水电厂，又分为河床式和坝后式两种。河床式水电厂建于河流中下游的平原地带，水位不高，厂房和大坝均位于河床中，起挡水作用。坝后式水电厂建于河流中、上游的峡谷河段，由于水头高，厂房无法挡水，一般厂房置于坝体下游或坝内。

(b)引水式水电厂，这种水电厂建于河流中、上游，河段上部不允许淹没，河段下部有急滩、陡坡或大河湾，在河段上游筑坝引水，用引水渠、压力隧道、压力水管等将水引到河段末端，用以集中落差。

(c)混合式水电厂，由于河流的峡谷河段或水库边缘地形陡，水电厂用地条件差，则在略远离水库的下游位置建厂，引水库水发电。

(2)规模:水力发电厂的规模通常以装机容量分为大型、中型和小型，具体指标参见表3－27。

表3－27　水力发电厂划分规模

3)原子能发电厂

原子能发电厂是利用热核反应所释放出来的能量发电的电厂。其主要特点是能源密度大(1kg铀核燃料的能量相当于2500t煤或2000t石油的能量)，功率大。缺点是放射性核对环境造成热污染。

2．变电所

变电所是变换电压，交换、分配电力，控制电力流向和调整电压的场所。

1)按功能分类

(1)变压变电所，即改变电压的设施，又分为升压变电所和降压变电所。通常发电厂的变电所为升压变电所，城区的变电所为降压变电所。

(2)变流变电所，即将直流电和交流电互变的变电所。

2)按职能分类

(1)区域变电所，为区域性长距离输送电服务的变电所。

(2)城市变电所，为城市供配电的变电所。

3)按变电所等级分类

电压等级通常有500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV等，220～500kV变电所为区域性变电所，110kV及以下的变电所为城市变电所。

3.3.2　城市电源规划

1．电源规划的原则

(1)对于以水电供电为主的大中城市，应建设一定比例的火电厂作为补充电源;对于以变电所为城市电源的大中城市，应有接受电力系统电力的两个或多个不同电源点，以保证供电的可靠性。

(2)城市电源点应根据城市性质、规模和用电特点，合理布局，尽可能地实现多电源供电系统。

(3)对经济基础好，但能源比较缺乏，交通运输负荷过重且具备建核电厂条件的大中城市，可考虑建核电厂。

(4)发电厂应靠近负荷中心，且要有良好的供水条件，要保证燃料的供应，解决排灰渣问题，有方便的运输条件，有高压线进出的可能性，卫生防护距离达到国家标准，并且要有扩建的可能性，有预留用地。

2．电源选址

1)火力发电厂

(1)符合城市总体规划的要求。

(2)应尽量利用劣地或非耕地，不占农田。

(3)电厂尽量靠近负荷中心，使达到热负荷和电负荷的距离经济合理，以便缩短热管道的距离。正常输送蒸汽的距离为0.5～1.5km，一般不超过3.5～4.0km。输送热水的距离一般为4～5km，特殊情况下可达10～12km。

(4)厂址应尽量选在接近燃料产地，以减少燃料运输费，减少国家铁路负担。在劣质煤源丰富的矿区，适宜建设坑口电站，既可减少铁路运输，降低造价，又能节约用地。

(5)火电厂铁路专用线选线要尽量减少对国家干线通过能力的影响，接轨方向最好是重车方向为顺向，以减少机车摘钩作业，并应避免切割国家正线。专用线设计应尽量减少厂内股道，缩短线路长度，简化厂内作业系统。

(6)应有丰富方便的水源。火电厂生产用水量大，包括汽轮机凝汽用水、发电机核油的冷却用水、除灰用水等。大型火电厂首先应考虑靠近水源，以便直流供水。但是，在取水高度超过20m时，采用直流供水是不经济的。

(7)燃煤电厂应有足够储灰场，储灰场的容量要能容纳电厂10年的贮灰量。分期建设的灰场的容量一般要容纳3年的储灰量。厂址选择时，同时要考虑灰渣综合利用场地。

(8)厂址选择应充分考虑出线条件，留有足够的出线走廊宽度，高压线路下不能有任何建筑物。

(9)厂址应满足地质、防震、防洪及环境要求。

2)水力发电厂选址规划

(1)一般选址在便于修建拦河坝的河流狭窄处，或水库下游处。

(2)建厂地段必须工程地质良好，地耐力高，无地质断裂带。

(3)有较好的交通运输条件。

3)核电厂选址规划

(1)靠近负荷中心。原子能电站使用燃料少，运输量小，无论建设在任何地点，发电成本几乎都是一样的。因此选址时首先应该考虑电站靠近负荷中心，以减少输电费，提高电力系统的可靠性和稳定性。

(2)厂址要求在人口密度较低的地方。以电站为中心，半径1km内为隔离区，在隔离区外围，人口密度也要适当。在外围种植作物也要有所选择，不能在其周围建设化工厂、炼油厂、自来水厂、医院和学校等。

(3)水源方便，水量充足。由于现代原子能电站的热效率较低，而且不像烧矿物燃料电站那样可以从烟囱释放部分热量，所以原子能电站比同等容量的矿物燃料电站需要更多的冷却水。

(4)用地面积要求:电站的用地面积主要决定于电站的类型、容量及所需的隔离区。一个60万kW机组，电站占地面积约为40hm²，由四个60万kW机组组成的电站占地面积大约为100～120hm²。选择场地时，应留有发展余地。

(5)地形要求平坦，尽量减少土石方工程。

(6)地质基础要稳定:场地不能选在断层、褶皱、崩塌、滑坡地带，以免发生地震时造成地基不稳定。最好选在岩石床区，以保持最大的稳定性。

(7)要求有良好的公路、铁路或水上交通条件，以便运输电站设备和建筑材料。

(8)还应考虑防洪、抗震及环境保护等要求。

4)变电站(所)选址规划

(1)变电站(所)尽可能地接近主要用户，靠近负荷中心。

(2)便于各级电压线路进出线布置，进出线走廊与站(所)址应同时确定。

(3)变电所建设地点工程地质条件良好，地耐力高，地质构造稳定。避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带等。避开有岩石和易发生滚石的场所，如选址在有矿藏的地区，应征得有关部门同意。

(4)站(所)址要求地势高且尽可能平坦，不宜设在低洼地段，以免洪水淹没或涝灾影响，山区变电所的选址标高宜在百年一遇的洪水位以上。

(5)交通运输方便，并考虑方便职工生活。

(6)尽量避开污染源及不符合变电所选址设计规程的场所。

(7)具有生产和生活用水的可靠水源。

(8)尽量不占或少占农田。

(9)应考虑对周围环境和邻近设施的影响和协调。