电能系统基础
河海大学电气工程学院
陈星莺 廖迎晨
第六章 电能系统的规划与设计
6.2 电能系统设计的经济比较
6.3 发电厂与变电所电气设计的基本内容
6.1 电能系统规划设计的基本内容与电网设
计的技术要求
6.1 电能系统规划设计的基本内容与电网设计的技术要求
电能系统的规划设计，针对系统不断变化的要
求，通常有三种发展规划的方法：
１、长期规划：研究未来１２年以上时间的发
展方针和战略决策。
２、中期规划：研究３～１２年内的系统布局
和实施步骤。
３、短期规划：研究１～５年内的电网或厂、
站的具体建设安排。
电能系统设计的内容
电能系统设计的结果有：地理接线图、
发电厂变电站容量及电气接线详图。
? 电力负荷预测
? 电力平衡
? 电源规划
? 电网规划设计
包括：
电力平衡中的备用容量
１、负荷备用：在负荷不断变化时用于调整频率
及为满足预测装机与负荷供需平衡之间的误差而
考虑的。
２、事故备用：考虑发电机因事故退出运行时仍
能维持对用户供电而需要的备用容量。
电力平衡中的备用容量
４、国民经济备用：为满足国民经济超计划增长
引起负荷增大而设置的备用容量。
电力平衡时还应考虑发电机组出力受到设备
缺陷和燃料影响以及水电站出力受到水头降低的
影响。
３、检修备用：在电力系统中为保证发电机组
能按计划进行周期检修而考虑的备用容量。
三、电源规划设计
主要内容有：
确定新建发电厂的时间、地点，
新建发电机组的型式，燃料的需求量和解
决方案，
与相邻电能系统进行电力交换的可能性。
四、电网规划设计
电网规划设计的技术要求：
（１）在正常稳态运行情况下，电网应能够满足向用户输
送必要电能的要求。
（２）在故障情况下，电能系统应能满足安全的要求。
（３）电能系统必须满足 N-1 可靠性校验：即在全部 N
条支路中任意开断一条后，系统的各项运行指标均仍然满
足要求。
（ ４）在满足上述技术要求的基础上，使电能传输费用最
低。
四、电网规划设计
（１）环境条件
（２）设备制造情况
（３）投资条件
（４）环境保护要求
（５）其它政治上和国民经济发展方面存在的不确
定因素
电网规划设计还应考虑的因素
电能系统规划设计各阶段关系流程图
电能系统规
划设计的各阶
段及它们之间
的关系
6.2 电能系统设计的经济比较
经济评价是指对各方案的总投资和年运行费用
作综合效益比较。
（１）总投资费用：包括全部线路和设备的综合
投资费用。
)
1 0 0
1(0 ??? PP
P0－主体设备投资； α－不明确的附加费系数。
１、经济评价
年运行费用
年运行费用主要包括：电能损耗、检修和维
护费用。
21 CCAC ???? ?
式中,β－工业电价；
C1－检修维护费，取（ 0.022～ 0.042） P；
C2－折旧费，取 0.058 P；
ΔA－电能损失，
（２）年运行费用
经济评价方法
? 静态评价法；
? 动态评价法
? 不确定评价法
静态评价法（１）
静态评价法是指将设备、材料、人工等经
济价值作为不随时间变化的固定值处理，即不
考虑资金的时间价值。具有代表性的方法是抵
偿年限法。
若有两个方案,C1>C2 而 P2>P1 时，可比
较两个方案的抵偿年限：
21
12
CC
PP
T
?
?
?
静态评价法（２）
若 T>TN，则选择投资较小而运行费用较大的
第一方案。
或者，当满足下述条件时，选择方案二较合理。
2211
11 P
T
CP
T
C
NN
???
若 T<TN，则选择投资较大而运行费用较低的
第二方案。
动态评价法（１）
当工程建设周期长，各种费用支付的时间
不同时，则应考虑不同时期投入的资金发挥的
效益不同，为了取得经济上正确的评价，应把
不同时间的金额进行折算，在相同的实值基础
上进行比较，这种方法称为动态评价法。
动态评价法（２）
终值 F －资金换算到将来某一时间的等效金额
也称将来值。
等年值 A －资金按年定额支付，多期等额支
付的等效值。
贴现值 P －资金的当前价值。
贴现值 P、终值 F、等年值 A 可相互转换。
动态评价法（３）
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动态评价法（４）
最小年费用动态评价法
贴现 投 资 金 额 P1
折合成等年值 A1,? ?? ? 11 111 ?? ?? n
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第ｔ年的运行费用 Fｔ
折合的贴现金额为,ttt iFP )1(
1
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ｎ年总运行费用的贴
现金额为,?? ?? ?? nt ttnt t iFP 11 )1( 1
动态评价法（５）
ｔ年的总运行费用折合成等年值的金额：
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该方案的等年值总费用：
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取年费用最小的方案为所选择的最佳方案。
6.3 发电厂与变电所电气设计的基本内容 (1)
发电厂与变电所电气设计分为可行性研究，初
步设计，施工设计三个阶段。
发电厂变电所初步设计包括以下内容：
1,近期与远景的发电厂, 变电所所在系统情况
的分析 。
2,发电厂变电所接入系统设计
3,发电厂变电所各级电压, 电气主接线设计,
主变台数, 容量的确定 。
6.3 发电厂与变电所电气设计的基本内容 (2)
4,各级电压主要电气设备的选择 。
5,厂用或所用电系统设计 。
6,配电装置及电气总体设计 。
7,直流系统设计 。
8,控制, 测量, 信号与继电保护等二次系统设计 。
9,过电压保护与安全接地系统设计 。
10,照明设计, 通信设计及其他辅助部分的设计 。
河海大学电气工程学院
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第六章 电能系统的规划与设计
6.2 电能系统设计的经济比较
6.3 发电厂与变电所电气设计的基本内容
6.1 电能系统规划设计的基本内容与电网设
计的技术要求
6.1 电能系统规划设计的基本内容与电网设计的技术要求
电能系统的规划设计，针对系统不断变化的要
求，通常有三种发展规划的方法：
１、长期规划：研究未来１２年以上时间的发
展方针和战略决策。
２、中期规划：研究３～１２年内的系统布局
和实施步骤。
３、短期规划：研究１～５年内的电网或厂、
站的具体建设安排。
电能系统设计的内容
电能系统设计的结果有：地理接线图、
发电厂变电站容量及电气接线详图。
? 电力负荷预测
? 电力平衡
? 电源规划
? 电网规划设计
包括：
电力平衡中的备用容量
１、负荷备用：在负荷不断变化时用于调整频率
及为满足预测装机与负荷供需平衡之间的误差而
考虑的。
２、事故备用：考虑发电机因事故退出运行时仍
能维持对用户供电而需要的备用容量。
电力平衡中的备用容量
４、国民经济备用：为满足国民经济超计划增长
引起负荷增大而设置的备用容量。
电力平衡时还应考虑发电机组出力受到设备
缺陷和燃料影响以及水电站出力受到水头降低的
影响。
３、检修备用：在电力系统中为保证发电机组
能按计划进行周期检修而考虑的备用容量。
三、电源规划设计
主要内容有：
确定新建发电厂的时间、地点，
新建发电机组的型式，燃料的需求量和解
决方案，
与相邻电能系统进行电力交换的可能性。
四、电网规划设计
电网规划设计的技术要求：
（１）在正常稳态运行情况下，电网应能够满足向用户输
送必要电能的要求。
（２）在故障情况下，电能系统应能满足安全的要求。
（３）电能系统必须满足 N-1 可靠性校验：即在全部 N
条支路中任意开断一条后，系统的各项运行指标均仍然满
足要求。
（ ４）在满足上述技术要求的基础上，使电能传输费用最
低。
四、电网规划设计
（１）环境条件
（２）设备制造情况
（３）投资条件
（４）环境保护要求
（５）其它政治上和国民经济发展方面存在的不确
定因素
电网规划设计还应考虑的因素
电能系统规划设计各阶段关系流程图
电能系统规
划设计的各阶
段及它们之间
的关系
6.2 电能系统设计的经济比较
经济评价是指对各方案的总投资和年运行费用
作综合效益比较。
（１）总投资费用：包括全部线路和设备的综合
投资费用。
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P0－主体设备投资； α－不明确的附加费系数。
１、经济评价
年运行费用
年运行费用主要包括：电能损耗、检修和维
护费用。
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式中,β－工业电价；
C1－检修维护费，取（ 0.022～ 0.042） P；
C2－折旧费，取 0.058 P；
ΔA－电能损失，
（２）年运行费用
经济评价方法
? 静态评价法；
? 动态评价法
? 不确定评价法
静态评价法（１）
静态评价法是指将设备、材料、人工等经
济价值作为不随时间变化的固定值处理，即不
考虑资金的时间价值。具有代表性的方法是抵
偿年限法。
若有两个方案,C1>C2 而 P2>P1 时，可比
较两个方案的抵偿年限：
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12
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静态评价法（２）
若 T>TN，则选择投资较小而运行费用较大的
第一方案。
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11 P
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若 T<TN，则选择投资较大而运行费用较低的
第二方案。
动态评价法（１）
当工程建设周期长，各种费用支付的时间
不同时，则应考虑不同时期投入的资金发挥的
效益不同，为了取得经济上正确的评价，应把
不同时间的金额进行折算，在相同的实值基础
上进行比较，这种方法称为动态评价法。
动态评价法（２）
终值 F －资金换算到将来某一时间的等效金额
也称将来值。
等年值 A －资金按年定额支付，多期等额支
付的等效值。
贴现值 P －资金的当前价值。
贴现值 P、终值 F、等年值 A 可相互转换。
动态评价法（３）
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最小年费用动态评价法
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第ｔ年的运行费用 Fｔ
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取年费用最小的方案为所选择的最佳方案。
6.3 发电厂与变电所电气设计的基本内容 (1)
发电厂与变电所电气设计分为可行性研究，初
步设计，施工设计三个阶段。
发电厂变电所初步设计包括以下内容：
1,近期与远景的发电厂, 变电所所在系统情况
的分析 。
2,发电厂变电所接入系统设计
3,发电厂变电所各级电压, 电气主接线设计,
主变台数, 容量的确定 。
6.3 发电厂与变电所电气设计的基本内容 (2)
4,各级电压主要电气设备的选择 。
5,厂用或所用电系统设计 。
6,配电装置及电气总体设计 。
7,直流系统设计 。
8,控制, 测量, 信号与继电保护等二次系统设计 。
9,过电压保护与安全接地系统设计 。
10,照明设计, 通信设计及其他辅助部分的设计 。
