關(guān)于解析基于農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型論文報告
關(guān)于解析基于農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型論文報告
0 引言
近年來(lái)，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(lái)，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(wú)電人口通電工程等一系列工程的實(shí)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(zhì)量不高、三相負荷不平衡嚴重、饋線(xiàn)截面偏小及高損耗變壓器較多等問(wèn)題。大批的農村電網(wǎng)升級改造工程實(shí)施后，我國農村電網(wǎng)的綜合線(xiàn)損依然高達12% ～ 15%，而歐美等發(fā)達國家的綜合線(xiàn)損僅在7% ～ 8%，可見(jiàn)農村電網(wǎng)的線(xiàn)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(kāi)始研究針對性較強農村電網(wǎng)降損措施: 盧海先[1]通過(guò)分析變壓器損耗的構成和與之相關(guān)的物理量，提出正確選擇變壓器容量及臺數的措施，以及變壓器經(jīng)濟運行的建設和選用調容、子母變和節能變壓器的原則，對變壓器的節能降損較為實(shí)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(wú)功補償優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行分解，建立了不同的運算模型; 田春平[3]通過(guò)分析功率因數與有功功率、無(wú)功功率及末端電壓的關(guān)系，提出無(wú)功補償的配置原則; 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(xiàn)損的關(guān)系; 樸在林等[5]通過(guò)建立節電效益的目標函數，重點(diǎn)解決農村電網(wǎng)改造和建設中饋線(xiàn)的經(jīng)濟截面選擇、0. 4kV 供電半徑及配電變壓器的布點(diǎn)方式等問(wèn)題; 趙傳輝等[6]從變壓器節能技術(shù)、無(wú)功補償節能措施、電網(wǎng)經(jīng)濟運行及電網(wǎng)重構4 個(gè)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(jiǎn)單的“疊加”，過(guò)于片面。為此，本文提出了基于農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型的研究，各種降損措施均以確定的規劃網(wǎng)架結構和合理的變電站布點(diǎn)為實(shí)施前提，同時(shí)將降損產(chǎn)生的效果“反饋”給規劃設計人員，針對降損產(chǎn)生不理想效果對農村電網(wǎng)規劃的動(dòng)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(guò)對各個(gè)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)規劃綜合降損技術(shù)模型可更為全面地解決降損問(wèn)題，并優(yōu)化出較為實(shí)用的降損方案。通過(guò)湖北某縣級市實(shí)例研究表明，本文方法確定的綜合降損技術(shù)模型效果明顯，具有較強的工程實(shí)用性。
1 農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型研究
基于農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型( 農村電網(wǎng)技術(shù)降損方案的制定) 建立在農村電網(wǎng)規劃的基礎上，將電網(wǎng)規劃的科學(xué)性、前瞻性、包容性、權威性、綜合性和發(fā)展性融入技術(shù)方案中，從根本克服以往技術(shù)降損方案的片面性，是建立較為實(shí)用最大農村電網(wǎng)技術(shù)降損方案的基礎。具體方法如下:
根據審批完成的農村電網(wǎng)規劃文本，確立農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型的規劃指標。本文確立的規劃指標有農村電網(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。
根據確定的綜合降損技術(shù)模型的規劃指標，分解其對應的降損技術(shù)指標。常用的降損技術(shù)指標有:①改造饋線(xiàn)截面與縮短供電半徑節能降損措施; ②更換改造高耗能變壓器; ③電壓質(zhì)量檢測與調整; ④三相不平衡的治理; ⑤無(wú)功補償優(yōu)化配置等節能降損措施等[7]。農村電網(wǎng)網(wǎng)架結構指標對應的降損技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)指標有指標①、指標③和指標⑤。上述分解對應絕不是簡(jiǎn)單的處理，而是將規劃指標的發(fā)展性、前瞻性等性能貫穿降損技術(shù)指標性能的實(shí)施。例如，農村電網(wǎng)網(wǎng)架結構指標就是對應的降損技術(shù)指標，就是根據農村電網(wǎng)規劃已經(jīng)確立的未來(lái)5 ～ 10 年的規劃網(wǎng)架來(lái)優(yōu)化其對應的降損技術(shù)指標，即所有降損技術(shù)指標均在規劃網(wǎng)架下實(shí)施，克服了以往降損技術(shù)措施的盲目性，體現了負荷發(fā)展的能力需求，具有較強的工程實(shí)用性。
將上述加入電網(wǎng)干預的降損措施實(shí)施后進(jìn)一步反饋到第1 步，對降損產(chǎn)生不理想地區和農村電網(wǎng)規劃的動(dòng)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(shù)模型的評估研究
為了驗證本文提出的農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型的實(shí)用性，依托湖北某縣級市編制《× × 市110kV 及以下配電網(wǎng)改造升級規劃( 2010 - 2015年) 》作為驗證實(shí)例。具體數據如下: 該地區電網(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(xiàn)路16 回，線(xiàn)路總長(cháng)369. 533km，其中兩回用于水電站接入系統; 有35kV線(xiàn)路31 回，總長(cháng)度464. 83km; 10kV 公用線(xiàn)路178 條，線(xiàn)路長(cháng)度總計4 294. 77km，主干線(xiàn)總長(cháng)度為2 135. 67km，主干線(xiàn)平均長(cháng)度為11. 99km。D 類(lèi)供電區32 條，E 類(lèi)供電區36 條，F 類(lèi)供電區110 條，該地區供電分區如圖2 所示。農村低壓配電網(wǎng)共有公變臺變2 881 個(gè)，配變總容量245 852 kVA。其中，四線(xiàn)制線(xiàn)路長(cháng)度2 822km，二線(xiàn)制3 762km。供電戶(hù)數401 890 戶(hù)，包括照明戶(hù)數39 9077 戶(hù)、動(dòng)力戶(hù)數2 813 戶(hù)沒(méi)實(shí)施任何降損措施的該區域電網(wǎng)綜合線(xiàn)損率為7. 29%，綜合電壓合格率為88. 22%，城鎮供電可靠率為99. 56%，農村供電可靠率為98. 47%。綜合線(xiàn)損率7. 29%，其中35kV 線(xiàn)損率5. 14%、10kV 線(xiàn)損率5. 94%，低壓線(xiàn)損率9. 26%。35、10kV 線(xiàn)損率略高于《技術(shù)細則》要求，但低壓線(xiàn)損率仍然偏高，有待對線(xiàn)損的降低采取有效的措施。
2. 1 網(wǎng)損評估思路研究
線(xiàn)損理論計算是根據電網(wǎng)結構參數和運行參數，應用相應電工原理計算電網(wǎng)中各個(gè)組成原件的理論線(xiàn)損電量、理論線(xiàn)損率及各類(lèi)線(xiàn)損構成比例等指標的方法。中低壓配電網(wǎng)線(xiàn)損計算存在較多難點(diǎn): 一方面網(wǎng)絡(luò )規模龐大、設備眾多; 另一方面大量缺乏與設備規模對應的量測數據，使得采用嚴格模型進(jìn)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(shí)際特點(diǎn)，充分利用規劃方案可以獲取的有限條件進(jìn)行線(xiàn)損計算是解決這個(gè)問(wèn)題的主要途徑。根據中低壓配電網(wǎng)規劃方案能夠獲取的計算條件，采用適合于規劃電網(wǎng)理論線(xiàn)損計算的方法，充分考慮影響線(xiàn)損的因素，確定中低壓配電網(wǎng)的線(xiàn)損計算思路如下:
1) 將中低壓規劃方案同規劃區域的負荷分布形式相互結合，對中低壓配電網(wǎng)進(jìn)行降規模計算。
2) 根據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(jiǎn)化線(xiàn)路，計算簡(jiǎn)化后線(xiàn)路的主干線(xiàn)路功率、分支線(xiàn)路功率和配變功率損耗，將等效線(xiàn)路的損耗乘以該類(lèi)負荷分布形式的線(xiàn)路回數，即得到該類(lèi)型負荷分布形式的線(xiàn)路損耗。
4) 將每種負荷分布類(lèi)型的功率損耗求和，得到該地區的功率損耗值和分類(lèi)設備功率損耗。
5) 采用基于最大負荷損耗時(shí)間法，由max T 和功率因數查表得到最大負荷損耗小時(shí)數τmax( h) ; 最后將各類(lèi)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(gè)、綜合降損技術(shù)模型評估研究
對單個(gè)、綜合降損技術(shù)模型評估研究依托湖北某縣級市110kV 及其以下配電網(wǎng)絡(luò )為驗證實(shí)例，評估指標為綜合線(xiàn)損率、綜合電壓合格率和農村供電可靠率。
就單個(gè)節能降損的效果來(lái)說(shuō)，改造饋線(xiàn)截面與縮短供電半徑饋線(xiàn)的措施成效最為顯著(zhù)，其次是無(wú)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(gè)指標來(lái)說(shuō)，某些單項技術(shù)降損方案實(shí)施后的效果并不明顯，甚至無(wú)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(shù)降損方案無(wú)法較為全面地協(xié)調評估指標，降損效果有待改進(jìn)。
本文提出的基于農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)兼顧了單項技術(shù)降損方案，充分表明綜合降損技術(shù)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(gè)評估指標綜合線(xiàn)損率、綜合電壓合格率和農村供電可靠率均優(yōu)于單個(gè)指標，降損效果甚為明顯; 尤其是綜合線(xiàn)損率優(yōu)于單個(gè)指標中的三相不平衡指標達41. 23%，有較好的工程實(shí)用性。
2. 3 分電壓等級理論線(xiàn)損評估研究
對該地區配電網(wǎng)規劃進(jìn)行了分電壓、分年限等級理論線(xiàn)損的估算分析，結果滿(mǎn)足《規劃技術(shù)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(wèn)題，提出了基于農村電網(wǎng)規劃綜合降損技術(shù)模型的研究。其各種降損措施均以確定的規劃網(wǎng)架結構和合理的變電站布點(diǎn)為實(shí)施前提，同時(shí)將降損產(chǎn)生的效果“反饋”給規劃設計人員，對降損產(chǎn)生不理想效果地區的農村電網(wǎng)規劃進(jìn)行動(dòng)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(guò)對湖北某縣級市110kV 及其以下配電網(wǎng)絡(luò )為驗證實(shí)例評估，3 個(gè)評估指標綜合線(xiàn)損率、綜合電壓合格率和農村供電可靠率均優(yōu)于單個(gè)指標，降損效果甚為明顯。該結果充分表明了綜合降損技術(shù)模型的降損優(yōu)越性，具有較好的工程實(shí)用性。
在實(shí)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)化數學(xué)模型，確立必要的約束條件，是對降損工作進(jìn)一步研究的首要工作。
2) 建立有效性、先進(jìn)性和實(shí)用性降損效果評價(jià)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(shí)際運行效果。
3) 加強負荷側和需求側管理，以準實(shí)時(shí)數據平臺為依托，建設了配網(wǎng)自動(dòng)化與調度、計量自動(dòng)化、GIS系統的信息共享接口，實(shí)現了GIS 系統與主站系統的增量模型導出功能，所有的配電線(xiàn)路模型和圖形由GIS 系統進(jìn)行維護，建立EMS 系統和準實(shí)時(shí)數據平臺等先進(jìn)技術(shù)。
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