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【摘要】重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用是国家电网公司科学技术项目,线损精细化分析是其中重要的一部分。文章介绍该项目的背景及其意义,并根据重庆市局提供的备选区域,选择两个供电局作为典型示范区,选取典型日分高压、中压、低压进行线损计算并进行精细化分析,为技术降损、管理降损及项目的电网综合节能平台提供数据支撑。
【关键词】 重庆配电网 综合节能 线损精细化分析技术降损 管理降损
1 项目背景及意义
重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用是重庆市电力公司和中国电力科学研究院共同申报的国家电网公司科学技术项目。电网企业作为战略资源一电力的管理者与运营者,除了关注企业的社会效益外,还需要不断地提高自身的经济效益,为国家电网健康发展提供强大的资金来源,电网企业降损是提高经济效益的重要途径。电网节能降损技术一直是业界孜孜不倦追求的目标。几十年来,我们一直在做各种电网节能技术的试验与应用改造。比如:配电网供电模式优化、无功优化配置与控制、配电台区优化、节能变压器的使用、导线选型优化、低压无功补偿器使用、线损管理软件应用、计量装置改造等等,取得了一些节能效果,有些技术也得到推广。综观这些技术试验研究过程,都是集中于配电网的某一个节能环节以及局部的试验、试点应用。因此如何有效地实现损耗的精细化、量化的评估,并提出科学的、有目标的、平衡的节能技术改造策略及路线、做好综合节能评估管理决策,带来的效益前景是长远和明确的。
通过本项目的研究,探索国家统筹城乡配套改革试验区背景下,在城乡配电网综合节能上遵循技术与管理并重,把降低城乡配电损耗的潜力变为现实。通过建立各种节能技术的评价体系及实用化、精细化的指标数据库,创立城乡配电网节能降损技术、改造投资、节能效益、运行风险以及管理影响之间的数学模型,最终建立起实用化的符合统筹城乡发展的城乡配电网综合节能管理评估信息平台。为打造节能型的国家统筹城乡配套改革试验区城乡配电网的建设、规划、改造提供决策技术支持。
2 典型示范区域的选择
项目研究决定选择几个配电网典型示范区域建立试验验证制度。典型示范区域的选择,要兼顾高、中、低压电网,要选择电网结构相对稳定,电能数据和负荷数据采集较完善的区域,能够起到统筹城乡配电网协调发展的示范和带头作用,示范区域的数量和规模确定后,不易变更。供选择的地区局有江北局、沙坪坝局、杨家坪局、南岸区局、永川局、壁山局六个局,从地区局的区域状况、负荷特性、未来发展趋势、线损指标现状结合该项目的要求,决定选择重庆城区的江北供电局和杨家坪供电局作为典型示范区域。
3 典型区域电网精细化分析
线损计算是损耗精细化分析的基础。选取典型日进行各电压等级线损计算。要求保证各级关口、线损表计缺陷在典型日前处理完毕,各基础数据以典型日当天实际情况进行核对,提前一天恢复典型运行方式,影响计量的工作暂停。根据电网结构及数据收集完善情况,对高压、中压、低压电网采用不同的方法计算线损。对线损的结果进行损耗精细化分析,可以获得馈线中各条支路的损耗功率。得出技术性损耗的分布,包括按照公司分布、区域分布、电压等级分布、设备分布等。自动得出损耗率、损耗所占比例以及整个电网的损耗率等数据,能准确地分析实际损耗以及理论损耗,找出技术性损耗与管理性损耗的详细分布。在大量可能影响馈线电能损耗高低的各种因素中找出起主要作用的因素。例如:线路电阻参数、配变空载损耗和短路损耗、负载率、负荷三相不平衡度、无功分布、馈线网络结构等等。找到损耗薄弱环节,提出降损方案,以利于相应的降损节能工作。以典型区域杨家坪供电局为例进行各电压等级线损精细化分析。
3.1 高压电网线损精细化分析
本项目规定电压等级为35kV及以上的电网为高压电网,到2008年末杨家坪局共有35kV及以上的线路65条,总线路长度为315.917km,4座220kV的变电站,14座110kV的变电站。根据杨家坪供电局提供典型日电网运行方式、电网资料和典型日运行数据资料,结合《DL/T 686-1999电力网电能损耗计算导则》中对高压电网理论线损计算的要求,采取潮流法计算杨家坪高压电网线损。根据理论线损计算结果可以得到变电站内主变压器(铜损、铁损)损耗/站用电损耗/导线损耗及其它损耗(电容器、电抗器、调相机及其辅机损耗等)的详细分布情况。将结果进行对比,精细化分析、整理结果如表1、表2和表3。
3.2 中压配电网线损精细化分析
本项目规定电压等级为10/6kV的电网为中压配电网,到2008年末杨家坪扁共有10kV公、专线路900条,总线路长度为1290.419kin。根据杨家坪供电局提供典型日配电网单线圈、配电网资料和典型日运行数据资料,结合《DL/T 686-1999电力网电能损耗计算导则》中对中压电网理论线损计算的要求,采取电量法计算杨家坪中压电网线损。根据计算结果可以得到变电站出口馈线所连接各主干线路、分支线的导线的线损及配电变压器(铜损、铜损)损耗的详细分布。以华岩变电站下10kV馈线一岩鞍线为例分析,将结果进行对比,精细化分析、整理结果见表4、表5、表6。
3.3 低压台区电网线损精细化分析
本项目规定电压等级为380V的电网为低压台区电网,因该部分数量巨大,图纸数据资料不完全,计算线损难度很大。有些截面积比较小的分支线及下户线可能没有完全反应在图纸上,故计算的线损率可能偏小,该数据只能作为变化趋势上的参考。采用电量法计算低压台区电网的损耗,根据计算结果可以得到低压台区出口线路的主干线、分支线、下户导线损耗及其用户表计的损耗等详细数据。以华岩变电站的岩机线下的起重机厂1号为例分析,结果见表7。
4 节能降损措施
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针,也是当前一项极为紧迫的任务。中央要求各地各部门认真贯彻党中央精神,以科学发展观为指导,把节能减排作为促进科学发展的重要抓手,强化责任考核,加快结构调整,完善政策机制,突出重点领域,加大资金投入,推进法制建设,搞好宣传教育,加强综合协调,使节能减排综合性工作方案的各项措施落到实处。以线损计算为依托,对结果进行精细化分析,找出电网各部分的薄弱环节,使节能降损做到有的放矢。节能降损的措施一般可分为技术性降损措施和管理性降损措施两大类。
4.1 技术性节能降损措施
技术性降损措施是一种可以具体到某单个系统元件的降损措施,它影响的是整个系统的构架和潮流,由于整个系统目前的数学模型已是比较成熟,因此,技术性降损措施的量化结果是一个精确的数学模型。技术性降损措施分为设备选型技改措施、运行期技术措施、配网结构改造等。设备选型技改措施主要包括:馈线改造、变压器改造、无功补偿、负荷分布改造、谐波管理及其新技术应用等。运行期技术措施主要包括变压器的经济运行、配电网经济运行、无功优化及其导线经济电流分析等。配网结构改造主要包括引入高电压配网方案,优化台区分布及简化电压等级等。
4.2 管理性节能降损措施
管理性线损的一个特点是它的总值可以确定,但各种具体的管理性线损在总体线损中所占的比重无法准确的确定。因此,针对它的量化,没有非常精确的数学形式,更多的是一种对管理效果的综合评估。其中各个管理性降损措施在总体降损措施中所占的权重是无法用准确的数学公式计算出来的,主要通过与专家的交流和大量的实地调研确定。因此,管理性降损措施的量化具有模糊性,而且在软件使用过程中是一个不断改进的过程。管理性降损措施主要包括线损综合管理、营销管理、电能计量装置管理、电网经济运行管理、电压与无功管理和新技术与创新管理等。
5 结束语
通过对高压电网、中压电网、低压台区网的线损精细化分析,可以知道各等级电网的线损的详细分布情况。重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用这个项目就是根据线损的分布情况,提供各种技术性降损和管理性降损措施,结合投资效益比,做出一个综合决策,为降损节能给出技改的最优方案。
【关键词】 重庆配电网 综合节能 线损精细化分析技术降损 管理降损
1 项目背景及意义
重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用是重庆市电力公司和中国电力科学研究院共同申报的国家电网公司科学技术项目。电网企业作为战略资源一电力的管理者与运营者,除了关注企业的社会效益外,还需要不断地提高自身的经济效益,为国家电网健康发展提供强大的资金来源,电网企业降损是提高经济效益的重要途径。电网节能降损技术一直是业界孜孜不倦追求的目标。几十年来,我们一直在做各种电网节能技术的试验与应用改造。比如:配电网供电模式优化、无功优化配置与控制、配电台区优化、节能变压器的使用、导线选型优化、低压无功补偿器使用、线损管理软件应用、计量装置改造等等,取得了一些节能效果,有些技术也得到推广。综观这些技术试验研究过程,都是集中于配电网的某一个节能环节以及局部的试验、试点应用。因此如何有效地实现损耗的精细化、量化的评估,并提出科学的、有目标的、平衡的节能技术改造策略及路线、做好综合节能评估管理决策,带来的效益前景是长远和明确的。
通过本项目的研究,探索国家统筹城乡配套改革试验区背景下,在城乡配电网综合节能上遵循技术与管理并重,把降低城乡配电损耗的潜力变为现实。通过建立各种节能技术的评价体系及实用化、精细化的指标数据库,创立城乡配电网节能降损技术、改造投资、节能效益、运行风险以及管理影响之间的数学模型,最终建立起实用化的符合统筹城乡发展的城乡配电网综合节能管理评估信息平台。为打造节能型的国家统筹城乡配套改革试验区城乡配电网的建设、规划、改造提供决策技术支持。
2 典型示范区域的选择
项目研究决定选择几个配电网典型示范区域建立试验验证制度。典型示范区域的选择,要兼顾高、中、低压电网,要选择电网结构相对稳定,电能数据和负荷数据采集较完善的区域,能够起到统筹城乡配电网协调发展的示范和带头作用,示范区域的数量和规模确定后,不易变更。供选择的地区局有江北局、沙坪坝局、杨家坪局、南岸区局、永川局、壁山局六个局,从地区局的区域状况、负荷特性、未来发展趋势、线损指标现状结合该项目的要求,决定选择重庆城区的江北供电局和杨家坪供电局作为典型示范区域。
3 典型区域电网精细化分析
线损计算是损耗精细化分析的基础。选取典型日进行各电压等级线损计算。要求保证各级关口、线损表计缺陷在典型日前处理完毕,各基础数据以典型日当天实际情况进行核对,提前一天恢复典型运行方式,影响计量的工作暂停。根据电网结构及数据收集完善情况,对高压、中压、低压电网采用不同的方法计算线损。对线损的结果进行损耗精细化分析,可以获得馈线中各条支路的损耗功率。得出技术性损耗的分布,包括按照公司分布、区域分布、电压等级分布、设备分布等。自动得出损耗率、损耗所占比例以及整个电网的损耗率等数据,能准确地分析实际损耗以及理论损耗,找出技术性损耗与管理性损耗的详细分布。在大量可能影响馈线电能损耗高低的各种因素中找出起主要作用的因素。例如:线路电阻参数、配变空载损耗和短路损耗、负载率、负荷三相不平衡度、无功分布、馈线网络结构等等。找到损耗薄弱环节,提出降损方案,以利于相应的降损节能工作。以典型区域杨家坪供电局为例进行各电压等级线损精细化分析。
3.1 高压电网线损精细化分析
本项目规定电压等级为35kV及以上的电网为高压电网,到2008年末杨家坪局共有35kV及以上的线路65条,总线路长度为315.917km,4座220kV的变电站,14座110kV的变电站。根据杨家坪供电局提供典型日电网运行方式、电网资料和典型日运行数据资料,结合《DL/T 686-1999电力网电能损耗计算导则》中对高压电网理论线损计算的要求,采取潮流法计算杨家坪高压电网线损。根据理论线损计算结果可以得到变电站内主变压器(铜损、铁损)损耗/站用电损耗/导线损耗及其它损耗(电容器、电抗器、调相机及其辅机损耗等)的详细分布情况。将结果进行对比,精细化分析、整理结果如表1、表2和表3。
3.2 中压配电网线损精细化分析
本项目规定电压等级为10/6kV的电网为中压配电网,到2008年末杨家坪扁共有10kV公、专线路900条,总线路长度为1290.419kin。根据杨家坪供电局提供典型日配电网单线圈、配电网资料和典型日运行数据资料,结合《DL/T 686-1999电力网电能损耗计算导则》中对中压电网理论线损计算的要求,采取电量法计算杨家坪中压电网线损。根据计算结果可以得到变电站出口馈线所连接各主干线路、分支线的导线的线损及配电变压器(铜损、铜损)损耗的详细分布。以华岩变电站下10kV馈线一岩鞍线为例分析,将结果进行对比,精细化分析、整理结果见表4、表5、表6。
3.3 低压台区电网线损精细化分析
本项目规定电压等级为380V的电网为低压台区电网,因该部分数量巨大,图纸数据资料不完全,计算线损难度很大。有些截面积比较小的分支线及下户线可能没有完全反应在图纸上,故计算的线损率可能偏小,该数据只能作为变化趋势上的参考。采用电量法计算低压台区电网的损耗,根据计算结果可以得到低压台区出口线路的主干线、分支线、下户导线损耗及其用户表计的损耗等详细数据。以华岩变电站的岩机线下的起重机厂1号为例分析,结果见表7。
4 节能降损措施
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针,也是当前一项极为紧迫的任务。中央要求各地各部门认真贯彻党中央精神,以科学发展观为指导,把节能减排作为促进科学发展的重要抓手,强化责任考核,加快结构调整,完善政策机制,突出重点领域,加大资金投入,推进法制建设,搞好宣传教育,加强综合协调,使节能减排综合性工作方案的各项措施落到实处。以线损计算为依托,对结果进行精细化分析,找出电网各部分的薄弱环节,使节能降损做到有的放矢。节能降损的措施一般可分为技术性降损措施和管理性降损措施两大类。
4.1 技术性节能降损措施
技术性降损措施是一种可以具体到某单个系统元件的降损措施,它影响的是整个系统的构架和潮流,由于整个系统目前的数学模型已是比较成熟,因此,技术性降损措施的量化结果是一个精确的数学模型。技术性降损措施分为设备选型技改措施、运行期技术措施、配网结构改造等。设备选型技改措施主要包括:馈线改造、变压器改造、无功补偿、负荷分布改造、谐波管理及其新技术应用等。运行期技术措施主要包括变压器的经济运行、配电网经济运行、无功优化及其导线经济电流分析等。配网结构改造主要包括引入高电压配网方案,优化台区分布及简化电压等级等。
4.2 管理性节能降损措施
管理性线损的一个特点是它的总值可以确定,但各种具体的管理性线损在总体线损中所占的比重无法准确的确定。因此,针对它的量化,没有非常精确的数学形式,更多的是一种对管理效果的综合评估。其中各个管理性降损措施在总体降损措施中所占的权重是无法用准确的数学公式计算出来的,主要通过与专家的交流和大量的实地调研确定。因此,管理性降损措施的量化具有模糊性,而且在软件使用过程中是一个不断改进的过程。管理性降损措施主要包括线损综合管理、营销管理、电能计量装置管理、电网经济运行管理、电压与无功管理和新技术与创新管理等。
5 结束语
通过对高压电网、中压电网、低压台区网的线损精细化分析,可以知道各等级电网的线损的详细分布情况。重庆城乡配电网综合节能技术研究及试点应用这个项目就是根据线损的分布情况,提供各种技术性降损和管理性降损措施,结合投资效益比,做出一个综合决策,为降损节能给出技改的最优方案。