關于解析基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型論文報告
關于解析基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型論文報告
0 引言
近年來，國家加大對農村電網(wǎng)的投入力度，從1998 年第1 次農村電網(wǎng)升級改造工程以來，歷經(jīng)2002 年的第2 次農村電網(wǎng)升級改造工程、2004 年縣級電網(wǎng)升級改造工程、2006 - 2008 年完善中西部農村電網(wǎng)升級改造，以及2009 - 2012 年西部無電人口通電工程等一系列工程的實施，在一定程度上解決了農村電網(wǎng)存在的網(wǎng)架結構薄弱、電壓質量不高、三相負荷不平衡嚴重、饋線截面偏小及高損耗變壓器較多等問題。大批的農村電網(wǎng)升級改造工程實施后，我國農村電網(wǎng)的綜合線損依然高達12% ～ 15%，而歐美等發(fā)達國家的綜合線損僅在7% ～ 8%，可見農村電網(wǎng)的線損依然存在很大的降低空間。許多電力工作者和研究人員開始研究針對性較強農村電網(wǎng)降損措施: 盧海先[1]通過分析變壓器損耗的構成和與之相關的物理量，提出正確選擇變壓器容量及臺數(shù)的措施，以及變壓器經(jīng)濟運行的建設和選用調容、子母變和節(jié)能變壓器的原則，對變壓器的節(jié)能降損較為實用; 胡彩娥等[2]考慮農村中壓配網(wǎng)的3 種不同運行方式，把無功補償優(yōu)化問題進行分解，建立了不同的運算模型; 田春平[3]通過分析功率因數(shù)與有功功率、無功功率及末端電壓的關系，提出無功補償?shù)呐渲迷瓌t; 左建娥[4]分析研究了農村電網(wǎng)運行電壓對降損的影響，提出了提高電力網(wǎng)運行電壓與所降低電網(wǎng)線損的關系; 樸在林等[5]通過建立節(jié)電效益的目標函數(shù)，重點解決農村電網(wǎng)改造和建設中饋線的經(jīng)濟截面選擇、0. 4kV 供電半徑及配電變壓器的布點方式等問題; 趙傳輝等[6]從變壓器節(jié)能技術、無功補償節(jié)能措施、電網(wǎng)經(jīng)濟運行及電網(wǎng)重構4 個方面研究農網(wǎng)降損。
上述文獻從某一方面分析了農村電網(wǎng)降損措施，或者就是各種措施簡單的“疊加”，過于片面。為此，本文提出了基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型的研究，各種降損措施均以確定的規(guī)劃網(wǎng)架結構和合理的變電站布點為實施前提，同時將降損產生的效果“反饋”給規(guī)劃設計人員，針對降損產生不理想效果對農村電網(wǎng)規(guī)劃的動態(tài)調整，最后將優(yōu)化結果再次指導農網(wǎng)降損研究。通過對各個降損措施效果指標評估，確定本文所建立的基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型可更為全面地解決降損問題，并優(yōu)化出較為實用的降損方案。通過湖北某縣級市實例研究表明，本文方法確定的綜合降損技術模型效果明顯，具有較強的工程實用性。
1 農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型研究
基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型( 農村電網(wǎng)技術降損方案的制定) 建立在農村電網(wǎng)規(guī)劃的基礎上，將電網(wǎng)規(guī)劃的科學性、前瞻性、包容性、權威性、綜合性和發(fā)展性融入技術方案中，從根本克服以往技術降損方案的片面性，是建立較為實用最大農村電網(wǎng)技術降損方案的基礎。具體方法如下:
根據(jù)審批完成的農村電網(wǎng)規(guī)劃文本，確立農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型的規(guī)劃指標。本文確立的規(guī)劃指標有農村電網(wǎng)網(wǎng)架結構指標、農村電網(wǎng)經(jīng)濟運行指標、農村電網(wǎng)設備優(yōu)化指標和20kV 供電模式優(yōu)化指標。
根據(jù)確定的綜合降損技術模型的規(guī)劃指標，分解其對應的降損技術指標。常用的降損技術指標有:①改造饋線截面與縮短供電半徑節(jié)能降損措施; ②更換改造高耗能變壓器; ③電壓質量檢測與調整; ④三相不平衡的治理; ⑤無功補償優(yōu)化配置等節(jié)能降損措施等[7]。農村電網(wǎng)網(wǎng)架結構指標對應的降損技術指標有指標①、指標②、指標③和指標④; 農村電網(wǎng)經(jīng)濟運行指標對應的降損技術指標有指標①和指標②; 農村電網(wǎng)設備優(yōu)化指標對應的降損技術指標有指標③和指標⑤; 20kV 供電模式優(yōu)化指標對應的降損技術指標有指標①、指標③和指標⑤。上述分解對應絕不是簡單的處理，而是將規(guī)劃指標的發(fā)展性、前瞻性等性能貫穿降損技術指標性能的實施。例如，農村電網(wǎng)網(wǎng)架結構指標就是對應的降損技術指標，就是根據(jù)農村電網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)確立的未來5 ～ 10 年的規(guī)劃網(wǎng)架來優(yōu)化其對應的降損技術指標，即所有降損技術指標均在規(guī)劃網(wǎng)架下實施，克服了以往降損技術措施的盲目性，體現(xiàn)了負荷發(fā)展的能力需求，具有較強的工程實用性。
將上述加入電網(wǎng)干預的降損措施實施后進一步反饋到第1 步，對降損產生不理想地區(qū)和農村電網(wǎng)規(guī)劃的動態(tài)修編的地方調整，最后輸出優(yōu)化結果。
2 綜合降損技術模型的評估研究
為了驗證本文提出的農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型的實用性，依托湖北某縣級市編制《× × 市110kV 及以下配電網(wǎng)改造升級規(guī)劃( 2010 - 2015年) 》作為驗證實例。具體數(shù)據(jù)如下: 該地區(qū)電網(wǎng)共有220kV 變電站2 座，主變3 臺，容量總計540MVA;110kV 公用變電站7 座，主變10 臺，容量總計425MVA; 35kV 公用變電站20 座，主變32 臺，容量總計144 . 85MVA。有110 kV 線路16 回，線路總長369. 533km，其中兩回用于水電站接入系統(tǒng); 有35kV線路31 回，總長度464. 83km; 10kV 公用線路178 條，線路長度總計4 294. 77km，主干線總長度為2 135. 67km，主干線平均長度為11. 99km。D 類供電區(qū)32 條，E 類供電區(qū)36 條，F(xiàn) 類供電區(qū)110 條，該地區(qū)供電分區(qū)如圖2 所示。農村低壓配電網(wǎng)共有公變臺變2 881 個，配變總容量245 852 kVA。其中，四線制線路長度2 822km，二線制3 762km。供電戶數(shù)401 890 戶，包括照明戶數(shù)39 9077 戶、動力戶數(shù)2 813 戶沒實施任何降損措施的該區(qū)域電網(wǎng)綜合線損率為7. 29%，綜合電壓合格率為88. 22%，城鎮(zhèn)供電可靠率為99. 56%，農村供電可靠率為98. 47%。綜合線損率7. 29%，其中35kV 線損率5. 14%、10kV 線損率5. 94%，低壓線損率9. 26%。35、10kV 線損率略高于《技術細則》要求，但低壓線損率仍然偏高，有待對線損的降低采取有效的措施。
2. 1 網(wǎng)損評估思路研究
線損理論計算是根據(jù)電網(wǎng)結構參數(shù)和運行參數(shù)，應用相應電工原理計算電網(wǎng)中各個組成原件的理論線損電量、理論線損率及各類線損構成比例等指標的方法。中低壓配電網(wǎng)線損計算存在較多難點: 一方面網(wǎng)絡規(guī)模龐大、設備眾多; 另一方面大量缺乏與設備規(guī)模對應的量測數(shù)據(jù)，使得采用嚴格模型進行分析和計算面臨巨大的困難。因此，針對中低壓配電網(wǎng)的實際特點，充分利用規(guī)劃方案可以獲取的有限條件進行線損計算是解決這個問題的主要途徑。根據(jù)中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案能夠獲取的計算條件，采用適合于規(guī)劃電網(wǎng)理論線損計算的方法，充分考慮影響線損的因素，確定中低壓配電網(wǎng)的線損計算思路如下:
1) 將中低壓規(guī)劃方案同規(guī)劃區(qū)域的負荷分布形式相互結合，對中低壓配電網(wǎng)進行降規(guī)模計算。
2) 根據(jù)等效負荷模型的理論確定負荷分布形式。
3) 應用負荷分布形式簡化線路，計算簡化后線路的主干線路功率、分支線路功率和配變功率損耗，將等效線路的損耗乘以該類負荷分布形式的線路回數(shù)，即得到該類型負荷分布形式的線路損耗。
4) 將每種負荷分布類型的功率損耗求和，得到該地區(qū)的功率損耗值和分類設備功率損耗。
5) 采用基于最大負荷損耗時間法，由max T 和功率因數(shù)查表得到最大負荷損耗小時數(shù)τmax( h) ; 最后將各類功率損耗與對應的τmax 相乘得到對應的電能損耗值。
2. 2 單個、綜合降損技術模型評估研究
對單個、綜合降損技術模型評估研究依托湖北某縣級市110kV 及其以下配電網(wǎng)絡為驗證實例，評估指標為綜合線損率、綜合電壓合格率和農村供電可靠率。
就單個節(jié)能降損的效果來說，改造饋線截面與縮短供電半徑饋線的措施成效最為顯著，其次是無功補償和改造高耗能變壓器。但對于綜合電壓合格率和農村供電可靠率兩個指標來說，某些單項技術降損方案實施后的效果并不明顯，甚至無法有效提高綜合電壓合格率和農村供電可靠率。因此，單項技術降損方案無法較為全面地協(xié)調評估指標，降損效果有待改進。
本文提出的基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術兼顧了單項技術降損方案，充分表明綜合降損技術模型的降損評估的優(yōu)越性，模型評估指標的效果最為明顯: 3 個評估指標綜合線損率、綜合電壓合格率和農村供電可靠率均優(yōu)于單個指標，降損效果甚為明顯; 尤其是綜合線損率優(yōu)于單個指標中的三相不平衡指標達41. 23%，有較好的工程實用性。
2. 3 分電壓等級理論線損評估研究
對該地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃進行了分電壓、分年限等級理論線損的估算分析，結果滿足《規(guī)劃技術細則》
3 結論與展望
針對以往農村電網(wǎng)降損措施存在單一性和片面性、不能較好地解決農村電網(wǎng)降損的問題，提出了基于農村電網(wǎng)規(guī)劃綜合降損技術模型的研究。其各種降損措施均以確定的規(guī)劃網(wǎng)架結構和合理的變電站布點為實施前提，同時將降損產生的效果“反饋”給規(guī)劃設計人員，對降損產生不理想效果地區(qū)的農村電網(wǎng)規(guī)劃進行動態(tài)調整，最后將優(yōu)化結果再次指導農網(wǎng)降損研究。通過對湖北某縣級市110kV 及其以下配電網(wǎng)絡為驗證實例評估，3 個評估指標綜合線損率、綜合電壓合格率和農村供電可靠率均優(yōu)于單個指標，降損效果甚為明顯。該結果充分表明了綜合降損技術模型的降損優(yōu)越性，具有較好的工程實用性。
在實際降損工作中，依然要重視以下工作:
1) 建立以網(wǎng)損指標和經(jīng)濟指標為變量綜合降損優(yōu)化數(shù)學模型，確立必要的約束條件，是對降損工作進一步研究的首要工作。
2) 建立有效性、先進性和實用性降損效果評價體系，充分考慮降損方案經(jīng)濟效益的影響，要使所提出指標體系的更接近實際運行效果。
3) 加強負荷側和需求側管理，以準實時數(shù)據(jù)平臺為依托，建設了配網(wǎng)自動化與調度、計量自動化、GIS系統(tǒng)的信息共享接口，實現(xiàn)了GIS 系統(tǒng)與主站系統(tǒng)的增量模型導出功能，所有的配電線路模型和圖形由GIS 系統(tǒng)進行維護，建立EMS 系統(tǒng)和準實時數(shù)據(jù)平臺等先進技術。
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