城鎮(zhèn)典型配電線路定量節(jié)能評估方法研究

傅國奕

【摘 要】隨著國家提倡資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的兩型社會，我們有必要對電的使用加以探討。配電網(wǎng)的節(jié)能潛力評估是節(jié)能規(guī)劃的基礎(chǔ)工作。本文以城鎮(zhèn)線路為例，介紹了配電線路節(jié)能評估的方法，定量計算和比較了各種技術(shù)手段應用的節(jié)能潛力，指出了城鎮(zhèn)配電線路節(jié)能規(guī)劃的策略。

【關(guān)鍵詞】城鎮(zhèn)線路；節(jié)能；潛力；評估

【中圖分類號】TM726【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0286-02

人類用電的歷史就是人類的文明史，自愛迪生發(fā)明電燈以來人類已經(jīng)和電有了一百多年的交集。電的使用為人類帶來了更明亮的夜晚、更快捷的交流、更豐富的娛樂，總之，帶來了更好的生活。就中國來說，近三十年來經(jīng)濟建設(shè)不斷發(fā)展，城市化的進程也越來越快，對電的需求也大大增長，但是以往用電存在著浪費的現(xiàn)象，隨著國家提倡資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的兩型社會，我們有必要對電的使用加以探討。配電網(wǎng)的節(jié)能是節(jié)約用電的一個重要方面，其中配電網(wǎng)的節(jié)能潛力評估更是節(jié)能規(guī)劃的基礎(chǔ)工作。負荷重、特性復雜、線路損耗大、電壓質(zhì)量改善空間大等是城鎮(zhèn)配電線路的特點。對城鎮(zhèn)配電線路的節(jié)能潛力加強定量評估對于可以針對性地提出改善計劃和改造方案，為配電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定提供依據(jù)是大有好處的。

為了結(jié)合實例說明問題，我們選擇了廣東省惠州市新圩鎮(zhèn)的配電網(wǎng)絡(luò)作為說明對象。新圩鎮(zhèn)作為廣東省中心鎮(zhèn)，地理位置得天獨厚，毗鄰港澳，地處惠州、深圳、東莞三地的交界地帶，是深莞惠三地的地理幾何中心，素有“金三角”的美譽。全鎮(zhèn)總面積158.4平方公里，總?cè)丝?2萬多人。鎮(zhèn)中心區(qū)距惠陽區(qū)行政中心所在地淡水街道辦事處18公里，距南海石化項目所在地大亞灣31 公里；西與東莞市清溪鎮(zhèn)隔山相望，距清溪鎮(zhèn)中心區(qū)28公里，距東莞市區(qū)58公里；南與深圳市坪地鎮(zhèn)相連，距深圳市區(qū)49公里，北距惠州市區(qū)29公里。

近年來，新圩先后建成了鎮(zhèn)民樂廣場和集休閑、娛樂、購物、飲食于一體的文明商業(yè)步行街，完善了各村組道水泥路網(wǎng)建設(shè)，加大了鎮(zhèn)區(qū)的綠化和環(huán)境衛(wèi)生整治，完成了塘嚇至白云嶂綠道的規(guī)劃采點，改造美化了多條過境公路。同時，還不斷強化政務(wù)服務(wù)意識和效能，建成了鎮(zhèn)級行政服務(wù)中心、綜治信訪維穩(wěn)中心、村級便民服務(wù)站和新圩檢察室等，不斷滿足新形勢下人民群眾和工業(yè)企業(yè)對政務(wù)服務(wù)的需求。

今后，新圩將圍繞“一帶三區(qū)五園”的發(fā)展定位，著力推進以新型加工制造業(yè)、特色產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)和山地生態(tài)旅游為主的，強調(diào)區(qū)域協(xié)作的示范性宜居宜業(yè)宜游中心鎮(zhèn)建設(shè)。

一帶，即北部生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)帶?？茖W規(guī)劃和開發(fā)利用好北部生態(tài)資源，大力發(fā)展生態(tài)旅游項目，將北部地區(qū)打造成深莞乃至港澳地區(qū)生活、旅游、休閑的后花園。

三區(qū)，即提升圩鎮(zhèn)“商貿(mào)中心區(qū)”檔次、推進塘嚇“幅射型商區(qū)”的形成、啟動約場“特色商業(yè)區(qū)”的規(guī)劃建設(shè)，逐步將這一沿358省道區(qū)域打造成現(xiàn)代化商貿(mào)長廊。

五園，即通過著力規(guī)劃建設(shè)新星工業(yè)園、東風工業(yè)園、高屋工業(yè)園、紅田工業(yè)園，主動承接莞深高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移和輻射，促使產(chǎn)業(yè)集約、集群發(fā)展；通過共建“坪新清”產(chǎn)業(yè)合作示范區(qū)這個平臺，按照“現(xiàn)代化、花園式城鎮(zhèn)”的規(guī)劃建設(shè)標準，在南部產(chǎn)業(yè)園大力發(fā)展商貿(mào)休閑、房地產(chǎn)業(yè)、生態(tài)旅游以及現(xiàn)代信息服務(wù)等產(chǎn)業(yè)，全力把這一區(qū)域打造成深莞惠深度合作的示范性衛(wèi)星新城。

近年來，新圩緊扣《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要》深入實施的歷史發(fā)展機遇，著力推進經(jīng)濟、社會和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型升級，加快與深莞發(fā)展對接的步伐。目前，全鎮(zhèn)共有工業(yè)企業(yè)720多家，包括服裝、電子、涂料、五金、塑膠、玩具、印刷、電纜等30多個行業(yè)、3萬多個品種。 2011年的數(shù)據(jù)表明，全鎮(zhèn)完成工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值107.11億元，實現(xiàn)GDP37.19億元。全年用電量7.4億千瓦時，比增7.8%，其中工業(yè)用電量4.65億千瓦時，比增8.3%。

可見新圩鎮(zhèn)的用電量很大并且根據(jù)規(guī)劃來看還將繼續(xù)擴大。在這樣高的用電量之下，研究配電線路節(jié)能措施可以為新圩鎮(zhèn)節(jié)省大筆財政支出，促進當?shù)亟?jīng)濟更好更快的發(fā)展，實現(xiàn)新圩鎮(zhèn)建設(shè)成為廣東省強鎮(zhèn)的意愿。

新圩線引自明城變電站10kV母線，中壓主干線路長6.007km，其中包括LGJ-240的架空線5.323km，YJV22-300的電纜線0.684km。新圩線所接配變共15臺，總?cè)萘?3710kVA，包括5臺公變、10臺專變，其中有7臺S9型專用變壓器。新圩線主要負荷為工業(yè)用電和居民用電。2012年5月新圩線最大饋線電流為402.51A，負載率約94.08%；變電站母線電壓在10.10kV左右。

本文采用PSAS配電網(wǎng)節(jié)能評估與規(guī)劃分析軟件，針對該線路進行了節(jié)能評估的計算，給出了定量分析結(jié)果。

一、最大方式初始潮流分析

新圩線初始最大潮流的總體情況，中壓線路損耗占網(wǎng)損的主要部分約為89%，線路所接的負荷偏重，部分配變負載率高，配變銅損、鐵損較小，低壓無功補償不足，功率因數(shù)低，線路首段運行電壓不高，線路最低電壓出現(xiàn)越下限的情況。

二、節(jié)能降耗潛力分析計算

（1）改變無功控制策略的節(jié)能潛力

假設(shè)規(guī)定新圩線專變和公變通過無功補償使得功率因數(shù)全部達到1. 00，在這種較為理想的情況下，由于公變及專變功率因數(shù)的提高使線路無功輸送量大幅減小，從而能有效降低網(wǎng)損率。采用該種方法的效益對比。由表可見，改變無功控制策略后，線路最低電壓大幅度上升，功率因數(shù)大大提高，有功損耗降損潛力達21.20%。

（2）調(diào)整運行電壓的節(jié)能潛力

建議明城站10kV側(cè)采取逆調(diào)壓方式，在現(xiàn)有負荷情況下，進行母線電壓調(diào)整到10.5kV后的潮流分析，結(jié)果如表1所示，10kV系統(tǒng)有功損耗降低8.35%，線路末端電壓亦得到較好的改善。

（3）改變導線型號/線徑的節(jié)能潛力

新圩線主干線部分現(xiàn)有型號為LGJ-240的架空線5.323km，考慮絕緣化要求及更換周期，現(xiàn)假設(shè)新圩線最大負荷增長10%，將主干線LGJ-240裸導線更換為JKLGYJ-300架空絕緣線。而更換導線所需要的投資為182.60萬元，其更換前后的效益對比，如表2所示。10kV系統(tǒng)總損耗下降約25.85%，降損效果較為顯著，10kV線路最低電壓明顯改善，功率因數(shù)也提高。

（4）更換配電變壓器的節(jié)能潛力

新圩線目前公用配變都是S11型或非晶型變壓器，節(jié)能效果較好。而專用變壓器中有7臺S9型，對線路損耗造成一定影響。假如條件許可，能將7臺S9專變更換為S11型或非晶型，下面考慮該線路負荷增長10%，取年最大負荷損耗小時數(shù)，重新計算潮流可得到更換高能耗配變的節(jié)能效益如表3所示?？梢?，高能耗配變更換將使10kV系統(tǒng)有功損耗最多降低5.80%，同時對提高供電可靠性也將具有一定的好處。

（5）削峰填谷、減小負荷波動節(jié)能潛力

新圩線的負荷類型為工業(yè)+居民負荷，負荷高峰分布在10時至16時，22時至04時這兩個時間段，高峰負荷與低谷負荷差別較大，因此研究在當前負荷水平下，基于明城站新圩線日負荷曲線和明城變電站母線電壓運行方式，進行日線損仿真計算，同時進行削峰填谷的節(jié)能潛力分析，效果如圖1和表4所示。

可見，新圩線平均負荷率較高，線路日線損電量也較高。假設(shè)調(diào)整負荷使其波動程度降低3 0 %，可使日有功損耗電量下降約278kWh，降幅達4.6%，削峰填谷有一定的改善效果。在條件允許的情況下，可對新圩線進行一定的負荷波動調(diào)整，降低負荷波動，從而做到節(jié)能降損。

三、各分項節(jié)能措施效益對比

根據(jù)上述的幾項分項節(jié)能措施分析，對比各項措施的降損潛力及實施該措施的投入，分析各項措施的降損效益。可知，改變無功控制策略和改變導線型號的節(jié)能降損效果相當明顯，分別達21.20%和25.85%。改變導線型號耗資大但降損潛力也較大。調(diào)整母線電壓這一手段的降損也可達8. 35%，而其耗資較小，降損效益較好，可實施性較強。

四、結(jié)論

綜合分析，新圩線的主要負荷為工業(yè)用電和居民用電，其架空線路較長，支路較多，負荷偏重，線路電壓偏低，線路損耗占主要部分；線路功率因數(shù)低，而且低壓側(cè)無功補償不足，部分變壓器低壓側(cè)需增加無功補償設(shè)備。綜合估計，該線路的節(jié)能空間估算有51%左右。從各項節(jié)能措施的效益來看，可優(yōu)先考慮改變無功控制策略和調(diào)整母線電壓，增加無功補償配置，條件允許的情況下再安排導線更換，實現(xiàn)該線路的節(jié)能降耗。

參考文獻

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