鐵路牽引變電所電費節(jié)支措施

俞益飛

0 引言

電氣化鐵路具有污染小、牽引動力大、運行成本低等優(yōu)點，上海鐵路局管內(nèi)電氣化鐵路從2006年開始建設(shè)，至2011年運行線路已達3 800 km。而牽引所電費作為電氣化鐵道運營成本的主要支出項目也隨之快速增長。通過對牽引所電費組成的分析，可變項目的探尋，找出節(jié)能辦法，采取措施，達到節(jié)支節(jié)能、降耗減排的目的。

1 牽引所電費分析

1.1 牽引所電費組成

目前，鐵路牽引所電費按物價部門制定的兩部制大工業(yè)客戶優(yōu)惠電價計費。電費由基本電費、電度電費、功率因數(shù)調(diào)整電費、電鐵還貸電費及附加電費組成。其中：基本電費=運行變壓器容量×基本電費單價；電度電費=實際用電量×電度單價；功率因數(shù)調(diào)整電費根據(jù)國家《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》規(guī)定，考核標(biāo)準(zhǔn)為0.9；電鐵還貸電費=實際用電量×電鐵還貸單價；附加電費=實際用電量×附加電價。

1.2 電費構(gòu)成分析

對京滬線三界等6 個牽引所2007年度電費支出情況進行分析，見表1。

表1 2007年度某月京滬線三界等6 個牽引所電費構(gòu)成分析表

從表1可見，占比最大的為電度電量電費，它隨著運行電力機車數(shù)量的增加而增長，屬于確定量；其次為基本電費，雖然在供用電合同訂立后固定不變，但可以選擇不同的計費方式，屬于可變量；功率因數(shù)調(diào)整電費與功率因數(shù)成反比，也屬于可變量；其他還貸電費和附加電費屬于國家相關(guān)規(guī)定的費率，在電價政策調(diào)整前不變。從電費的組成可以看出，要降低電費的支出必須從可變量著手。

1.3 電費的可變量的分析

1.3.1 基本電費收取方法的分析

供用電合同規(guī)定：基本電費計費容量可選擇變壓器額定容量或最大需量方式計算。

（1）變壓器額定容量方式計算：基本電費的計費容量就是變壓器額定容量。需要用電人承諾在一個計費周期內(nèi)只使用2 臺變壓器中的1 臺，不能出現(xiàn)2 臺同時運行的情況，否則按2 臺變壓器容量之和計算。

（2）最大需量方式計算：基本電費的計費容量按計費周期內(nèi)電源線負荷的最大需量。最大需量是指連續(xù)15 min 穩(wěn)定最大負荷記錄作為實際負荷的最大值，在牽引所計量表上可以直接讀取。當(dāng)選擇最大需量方式計算時，最大需量不得低于運行受電變壓器總?cè)萘康?0%，最大需量低于40%的按40%計算，超過申報的部分，基本電費加倍計算。

（3）2 種基本電費計費方式的比較。以三界牽引所某月電費為例，變壓器額定容量為 50 000 kV·A，基本電費單價每月為30 元/ kV·A，讀取的最大需量為19 723 kV·A，需量基本電費單價為每月40 元/kW。

按容量法計費基本電費：

S1= 50 000×30= 1 500 000（元）=150（萬元）

按最大需量法計費基本電費：

供電公司核算最大需量

P= 50 000 × 40%= 20 000 kW·h ＞ 19 723 kW·h，取20 000 kW·h，

S2= 20 000×40= 800 000（元）= 80（萬元）

節(jié)省電費：S3= S1- S2= 150 - 80= 70（萬元），節(jié)約47%，換算為全年該所節(jié)省基本電費就達70×12= 840 萬元。

2 種計費方式的平衡點應(yīng)是S1= S2，則最大需量即當(dāng)負荷的最大需量等于變壓器額定容量的75%時，2 種繳費方式下的基本電費相等，75%為2 種方式盈虧的分界點，當(dāng)最大需量小于變壓器額定容量的75%時，按最大需量繳費的基本電費便宜，否則相反。由此可見，不同的負荷情況選擇合適的計費方式可以最大程度地節(jié)約電費支出。

1.3.2 功率因數(shù)調(diào)整電費的分析

電氣化鐵路供電由于其單相供電的特殊性和電力機車大功率變流變頻裝置的使用，極易造成大量諧波和無功功率，增大電網(wǎng)壓降和損耗，嚴重影響供電質(zhì)量。供電公司從節(jié)約電能和改善電壓質(zhì)量等方面考慮，對用戶用電功率因數(shù)進行規(guī)定：用戶負荷在160 kV·A 以上，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.9，當(dāng)功率因數(shù)大于0.7 小于0.9 時，功率因數(shù)每降低0.01，電費增加0.5%，當(dāng)功率因數(shù)大于0.9 時，其每升高0.01，電費減少0.15%，這種根據(jù)負荷功率因數(shù)的高低而增加或減少的電費為功率因數(shù)調(diào)整電費，簡稱力調(diào)電費。經(jīng)統(tǒng)計2007年京滬線三界等6 個牽引所平均功率因數(shù)0.87，低于供電公司考核標(biāo)準(zhǔn)，每年的力調(diào)電費罰款達一百多萬。所以牽引所功率因數(shù)的高低與力調(diào)電費支出成反比。

2 提高牽引所功率因數(shù)的措施

2.1 提高牽引所母線的功率因數(shù)

（1）為提高母線功率因數(shù)，牽引所一般設(shè)置可以分組投退電容器組的無功補償裝置，該裝置補償方式的優(yōu)點在于建造費用低、運行和維護簡單、運行可靠性較高。但缺點在于無法有效解決負荷劇烈變化下的輕載無功過補償和重載無功欠補償問題，調(diào)節(jié)不便，補償?shù)募皶r有效性不足。因此在無功反送正計的計量方式下，無功補償分組投退電容器組補償方式已無法滿足對功率因數(shù)的實時調(diào)整要求。自動調(diào)節(jié)補償容量的動態(tài)無功補償（SVC、SVG）裝置的推廣應(yīng)用，有效解決了負荷波動時自動調(diào)節(jié)無功補償?shù)娜萘?，該裝置不但能動態(tài)補償無功功率，而且能吸收諧波電流，改善電壓質(zhì)量。

（2）將計費點由出線改進線計量。京滬線三界等6 個牽引所開通前與供電公司簽訂供用電合同時確定的計費點在供電公司的變電所饋出柜，但是產(chǎn)權(quán)分界點在110 kV 電源線路末端靠近牽引所圍墻處，造成計費點與產(chǎn)權(quán)分界點不在同一地點，同時供電公司也不負擔(dān)線路損耗的電量。國家《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：電費計量裝置原則上安裝在產(chǎn)權(quán)分界點，若兩者不在同一點而產(chǎn)生損耗電量需由產(chǎn)權(quán)所有者負擔(dān)。所以該種計量方法不合理，需要調(diào)整。

2.2 提高移動負荷的功率因數(shù)

在電網(wǎng)中，對無功最好的補償是就地補償，整個牽引供電系統(tǒng)中電力機車的牽引電機是末端的負載，若對電力機車產(chǎn)生的無功進行就地補償，則對改善整個供電系統(tǒng)的功率因數(shù)效果最佳。韶山型電力機車采用交-直傳動（交流供電轉(zhuǎn)直流驅(qū)動）[1]，運行時實際功率因數(shù)低于0.9；CRH 動車組、HXD型電力機車采用交直交傳動新技術(shù)，通過四象限變頻器整流，可以調(diào)整輸入功率因數(shù)，消除對電網(wǎng)的諧波污染；這種機車功率因數(shù)較高，高次諧波少，對電網(wǎng)污染小，功率因數(shù)通常能達到0.98 左右。較高功率因數(shù)電力機車的大量使用必然會提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以高速鐵路的牽引所設(shè)計就省去了無功補償裝置。

3 實際效果

（1）2011年底對京滬線三界等6 個牽引所調(diào)查，實際最大需量占變壓器額定容量平均為38%，還不到供電公司規(guī)定的下限，這時選擇最大需量法計算基本電費比較經(jīng)濟合理。經(jīng)過與供電公司溝通協(xié)調(diào)，修改供用電合同，將基本電費調(diào)整為最大需量法計費。僅該項調(diào)整，6 個牽引所折算成每年節(jié)約基本電費4 000 多萬元。截至2011年底，上海局管轄的牽引所達75 座之多，牽引所主變電費計算容量2 900 MV·A，若基本電費全部采用最大需量計費，年節(jié)約電費將高達數(shù)億元之多。

（2）2007年京滬線三界等6 個牽引所月度平均功率因數(shù)只有0.87，全年力調(diào)電費罰款超過100萬。鐵路供電管理部門積極采取措施，及時加大對牽引所功率因數(shù)的動態(tài)管理，發(fā)現(xiàn)異常情況及時匯同技術(shù)、計量、財務(wù)部門組織分析，找到原因并采取針對性措施：對三界牽引所安裝SVC 動態(tài)無功補償裝置；與供電公司溝通協(xié)調(diào)后調(diào)整6 個牽引所計費點，使計費點與產(chǎn)權(quán)分界點保持統(tǒng)一；大量使用功率因數(shù)較高的電力機車等。自此，牽引所母線的功率因數(shù)得到較大提高，2009年以來，京滬線三界等6 個牽引所平均功率因數(shù)一直保持在0.97以上，每年力調(diào)電費獎勵超過100 萬。2007—2011年6 個牽引所平均功率因數(shù)和力調(diào)電費統(tǒng)計見表2。

表2 2007—2011年6 個牽引所平均功率因數(shù)和 力調(diào)電費統(tǒng)計表

4 結(jié)語

隨著電氣化鐵路運行線路的不斷增加，電力機車運行數(shù)量的占比不斷提高，電費也隨著增長，為了減少電費支出，運營管理部門要善于分析，加強電費支出管理，計量與技術(shù)、財務(wù)等部門的密切聯(lián)系，各級管理部門對電費數(shù)據(jù)的定期分析，發(fā)現(xiàn)異常及時處置，同時要隨時關(guān)注國家電力主管部門、各級物價部門頒布的與電費計價相關(guān)規(guī)定的變化，加強研究分析，及時作出調(diào)整，創(chuàng)造一個人人關(guān)心節(jié)能減排的大環(huán)境，節(jié)約能源，節(jié)約成本。

[1]李群湛.高速鐵路電氣化工程[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2005.

[2]賀建閩.牽引變電所功率因數(shù)及其補償措施研究[J].鐵道學(xué)報，1997.