農(nóng)村電網(wǎng)合理配電方式的優(yōu)化選擇

王偉+王勇

摘 要：農(nóng)村電網(wǎng)作為我國電力產(chǎn)業(yè)的一部分，其配電方式的合理性對我國的電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較大的促進作用。該文通過建立農(nóng)村電網(wǎng)的虛擬模型，并從農(nóng)村電網(wǎng)的接線順序和變電站的連接方法等方面對農(nóng)村電網(wǎng)配電方式的選擇進行了合理優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng) 配電方式 合理性 方案 優(yōu)化選擇

中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0067-01

本文從農(nóng)村電網(wǎng)配電的費用角度出發(fā)，以110/35/10 kV、110/20 kV、110/20 kV三種目前我國農(nóng)村電網(wǎng)的主要配電方式為例，對當負荷密度小于250 kw/km2時，三種配電方式所需要的相關(guān)費用進行分析，通過建立農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)學模型并對其求解的方法對農(nóng)村電網(wǎng)合理配電方式的選擇進行了優(yōu)化。

1 農(nóng)村電網(wǎng)虛擬模型

1.1 接線順序模型

對電網(wǎng)中相關(guān)線路的接線順序進行合理配置是使農(nóng)村電網(wǎng)費用制定的合理性最大化的基礎(chǔ)。由于我國各個地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)網(wǎng)架在結(jié)構(gòu)上具有較大的差異，但大體上可以分為放射型電網(wǎng)和環(huán)形電網(wǎng)，因此本文以放射型電網(wǎng)為例，對110/35/10 kV、110/20 kV和110/10 kV三種農(nóng)村電網(wǎng)的配電模型進行建立，由因為110/20 kV和110/10 kV配電方式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是相同的，因此在對模型進行研究時，只考慮對110/35/10 kV和110/20 kV的配電方式電網(wǎng)模型進行分析[1]。

1.2 變電站連接方式

在建立農(nóng)村電網(wǎng)變電站連接方式的模型之前，需要對電網(wǎng)中各級線路供電半徑的關(guān)系進行考慮。

由于各級電網(wǎng)中具有不重復(fù)供電的特點，因此110/35/10 kV的電力輸出線所覆蓋的供電區(qū)域應(yīng)該與下一級的該類型的變電站出線覆蓋的供電區(qū)域無重疊。（110/35/10 kV供電站的下級供電站方式為35/10 kV）而為了使各級35/10 kV的變電站的供電范圍可以將110/35/10 kV供電站的供電范圍完整覆蓋，則應(yīng)該將35/10 kV變電站的電力輸出線與110/35/10 kV變電站的10 kV出線首尾相連。此時110/35/10 kV變電站的供電半徑為35/10 kV變電站供電半斤的3倍，由此可得農(nóng)村變電站的上下級供電線路的長度之比為2∶1，供電半徑之比為3∶1。由于110/35/10 kV的變電方式較為復(fù)雜，因此在農(nóng)村電網(wǎng)的配置過程中就涉及到變電站的數(shù)量和供電費用問題[2]。

在對110/35/10 kV變電站供電面積的年費用進行計算時，可以將其費用平均分配到各級35/10 kV變電站的供電費用中。假定1個110/35/10 kV供電站與n個35/10 kV供電站相連，則供電面積的年費用之比為1/n[3]。

2 建立農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)學模型

2.1 農(nóng)村電網(wǎng)費用相關(guān)參數(shù)

2.1.1 電價

對我國農(nóng)村各類用電用電電價進行綜合分析可知，農(nóng)村的電價約為0.4～0.5元/kwh，由于在進行電費收取工作時，需要考慮電網(wǎng)維修等相關(guān)費用，因此將農(nóng)村電價定位0.5元/kwh。

2.1.2 年運行時間T與最大負荷利用時間

由于變壓器的耗損費是按照實際投入變壓器的電網(wǎng)運行時間進行計算的，其年運行時間T也受到自身運行狀況與負荷指數(shù)等因素的影響，但110/35/10 kV變電站與35/10 kV變電站年運行時間較為接近，一般為6500～7000 h左右，因此取典型的變壓器年運行時間為T=7000 h，最大負荷時間為4000 h[4]。

2.1.3 電阻與電抗

設(shè)定單位長度導(dǎo)線電阻為=ρ，其長為L時導(dǎo)線的總電阻為=L=ρ，其中ρ為相關(guān)導(dǎo)線材料的電阻率，其常值為31.5mm2/km，S為導(dǎo)線的橫截面積?，F(xiàn)階段我國農(nóng)村電網(wǎng)配電架空導(dǎo)線的電抗一般為=0.4/km，因此可知，當導(dǎo)線長度為L時，總電抗為L。

2.1.4 維護率與投資貼現(xiàn)率

在進行電網(wǎng)費用的計算時，需要考慮變電站、配電線路和補償裝置的相關(guān)維修費用，其綜合維修率用γ表示，γ=0.04。所謂供電費用的投資貼現(xiàn)率是指從現(xiàn)階段到未來某一時段，利息損失比率或效益收益比率，日常生產(chǎn)生活中影響投資貼現(xiàn)率λ的因素主要為變電站的經(jīng)濟適用時間與電力投資利率r0。根據(jù)相關(guān)計算標準可知λ==0.11[5]。

2.2 建立電網(wǎng)數(shù)學模型

由上述相關(guān)農(nóng)村電網(wǎng)費用相關(guān)參數(shù)可得110/35/10 kV變電站配電方式的優(yōu)化計算模型為=，

其中為該配電方式下單位面積的年供電費用，為35 kV供電站的供電半徑，、、、為110/35/10 kV變電站、35/10 kV變電站、110/35/10 kV變電站連接的35 kV線路、110/35/10 kV變電站連接的110 kV線路的年費用。為110/35/10 kV變電站所連接的35 kV線路出現(xiàn)的條數(shù)。同理，110/20 kV變電站的配電方式計算模型為=，其中、、分別為110/20 kV變電站、110/20 kV變電站的下級變電站20/0.38 kV的年費用與110/20 kV變電站連接的25 kV線路的年供電費用。

3 模型的求解

由于在計算110/35/10 kV變電站費用時需要考慮導(dǎo)線的數(shù)量n與線路的截面面積S的關(guān)系，而在計算110/20 kV變電站費用時，則只需要考慮n與L的關(guān)系。通過計算可得該兩種變電站的供電年費用。

4 結(jié)語

由模型的計算結(jié)果可知，當負荷密度ρ低于50 kw/km2時，選擇110/35/10 kV的配電方式供電年費用相對較高，經(jīng)濟性較差，而當ρ大于250 kw/km2時，采用110/20 kV的配電方式供電可以節(jié)約供電成本，具有較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 杜瑞.混合供電方式在臨汾農(nóng)村電網(wǎng)的應(yīng)用研究[D].華北電力大學，2012.

[2] 陳擁軍.農(nóng)村電力需求綜合評價和基于地理信息系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)研究[D].浙江大學，2008.

[3] 甘海慶，辛永.農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能技術(shù)綜述[J].電力需求側(cè)管理，2010，6（21）：53-55.

[4] 湯紅衛(wèi).農(nóng)村電網(wǎng)合理技術(shù)指標的研究[C]//中國農(nóng)業(yè)大學.中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學術(shù)年會論文集（下冊）.中國農(nóng)業(yè)大學，2008.

[5] 辛永，梁英.農(nóng)村電網(wǎng)綜合節(jié)能技術(shù)解決方案[J].農(nóng)村電氣化，2011，1（11）：27-28.endprint

摘 要：農(nóng)村電網(wǎng)作為我國電力產(chǎn)業(yè)的一部分，其配電方式的合理性對我國的電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較大的促進作用。該文通過建立農(nóng)村電網(wǎng)的虛擬模型，并從農(nóng)村電網(wǎng)的接線順序和變電站的連接方法等方面對農(nóng)村電網(wǎng)配電方式的選擇進行了合理優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng) 配電方式 合理性 方案 優(yōu)化選擇

中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0067-01

本文從農(nóng)村電網(wǎng)配電的費用角度出發(fā)，以110/35/10 kV、110/20 kV、110/20 kV三種目前我國農(nóng)村電網(wǎng)的主要配電方式為例，對當負荷密度小于250 kw/km2時，三種配電方式所需要的相關(guān)費用進行分析，通過建立農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)學模型并對其求解的方法對農(nóng)村電網(wǎng)合理配電方式的選擇進行了優(yōu)化。

1 農(nóng)村電網(wǎng)虛擬模型

1.1 接線順序模型

對電網(wǎng)中相關(guān)線路的接線順序進行合理配置是使農(nóng)村電網(wǎng)費用制定的合理性最大化的基礎(chǔ)。由于我國各個地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)網(wǎng)架在結(jié)構(gòu)上具有較大的差異，但大體上可以分為放射型電網(wǎng)和環(huán)形電網(wǎng)，因此本文以放射型電網(wǎng)為例，對110/35/10 kV、110/20 kV和110/10 kV三種農(nóng)村電網(wǎng)的配電模型進行建立，由因為110/20 kV和110/10 kV配電方式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是相同的，因此在對模型進行研究時，只考慮對110/35/10 kV和110/20 kV的配電方式電網(wǎng)模型進行分析[1]。

1.2 變電站連接方式

在建立農(nóng)村電網(wǎng)變電站連接方式的模型之前，需要對電網(wǎng)中各級線路供電半徑的關(guān)系進行考慮。

由于各級電網(wǎng)中具有不重復(fù)供電的特點，因此110/35/10 kV的電力輸出線所覆蓋的供電區(qū)域應(yīng)該與下一級的該類型的變電站出線覆蓋的供電區(qū)域無重疊。（110/35/10 kV供電站的下級供電站方式為35/10 kV）而為了使各級35/10 kV的變電站的供電范圍可以將110/35/10 kV供電站的供電范圍完整覆蓋，則應(yīng)該將35/10 kV變電站的電力輸出線與110/35/10 kV變電站的10 kV出線首尾相連。此時110/35/10 kV變電站的供電半徑為35/10 kV變電站供電半斤的3倍，由此可得農(nóng)村變電站的上下級供電線路的長度之比為2∶1，供電半徑之比為3∶1。由于110/35/10 kV的變電方式較為復(fù)雜，因此在農(nóng)村電網(wǎng)的配置過程中就涉及到變電站的數(shù)量和供電費用問題[2]。

在對110/35/10 kV變電站供電面積的年費用進行計算時，可以將其費用平均分配到各級35/10 kV變電站的供電費用中。假定1個110/35/10 kV供電站與n個35/10 kV供電站相連，則供電面積的年費用之比為1/n[3]。

2 建立農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)學模型

2.1 農(nóng)村電網(wǎng)費用相關(guān)參數(shù)

2.1.1 電價

對我國農(nóng)村各類用電用電電價進行綜合分析可知，農(nóng)村的電價約為0.4～0.5元/kwh，由于在進行電費收取工作時，需要考慮電網(wǎng)維修等相關(guān)費用，因此將農(nóng)村電價定位0.5元/kwh。

2.1.2 年運行時間T與最大負荷利用時間

由于變壓器的耗損費是按照實際投入變壓器的電網(wǎng)運行時間進行計算的，其年運行時間T也受到自身運行狀況與負荷指數(shù)等因素的影響，但110/35/10 kV變電站與35/10 kV變電站年運行時間較為接近，一般為6500～7000 h左右，因此取典型的變壓器年運行時間為T=7000 h，最大負荷時間為4000 h[4]。

2.1.3 電阻與電抗

設(shè)定單位長度導(dǎo)線電阻為=ρ，其長為L時導(dǎo)線的總電阻為=L=ρ，其中ρ為相關(guān)導(dǎo)線材料的電阻率，其常值為31.5mm2/km，S為導(dǎo)線的橫截面積。現(xiàn)階段我國農(nóng)村電網(wǎng)配電架空導(dǎo)線的電抗一般為=0.4/km，因此可知，當導(dǎo)線長度為L時，總電抗為L。

2.1.4 維護率與投資貼現(xiàn)率

在進行電網(wǎng)費用的計算時，需要考慮變電站、配電線路和補償裝置的相關(guān)維修費用，其綜合維修率用γ表示，γ=0.04。所謂供電費用的投資貼現(xiàn)率是指從現(xiàn)階段到未來某一時段，利息損失比率或效益收益比率，日常生產(chǎn)生活中影響投資貼現(xiàn)率λ的因素主要為變電站的經(jīng)濟適用時間與電力投資利率r0。根據(jù)相關(guān)計算標準可知λ==0.11[5]。

2.2 建立電網(wǎng)數(shù)學模型

由上述相關(guān)農(nóng)村電網(wǎng)費用相關(guān)參數(shù)可得110/35/10 kV變電站配電方式的優(yōu)化計算模型為=，

其中為該配電方式下單位面積的年供電費用，為35 kV供電站的供電半徑，、、、為110/35/10 kV變電站、35/10 kV變電站、110/35/10 kV變電站連接的35 kV線路、110/35/10 kV變電站連接的110 kV線路的年費用。為110/35/10 kV變電站所連接的35 kV線路出現(xiàn)的條數(shù)。同理，110/20 kV變電站的配電方式計算模型為=，其中、、分別為110/20 kV變電站、110/20 kV變電站的下級變電站20/0.38 kV的年費用與110/20 kV變電站連接的25 kV線路的年供電費用。

3 模型的求解

由于在計算110/35/10 kV變電站費用時需要考慮導(dǎo)線的數(shù)量n與線路的截面面積S的關(guān)系，而在計算110/20 kV變電站費用時，則只需要考慮n與L的關(guān)系。通過計算可得該兩種變電站的供電年費用。

4 結(jié)語

由模型的計算結(jié)果可知，當負荷密度ρ低于50 kw/km2時，選擇110/35/10 kV的配電方式供電年費用相對較高，經(jīng)濟性較差，而當ρ大于250 kw/km2時，采用110/20 kV的配電方式供電可以節(jié)約供電成本，具有較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 杜瑞.混合供電方式在臨汾農(nóng)村電網(wǎng)的應(yīng)用研究[D].華北電力大學，2012.

[2] 陳擁軍.農(nóng)村電力需求綜合評價和基于地理信息系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)研究[D].浙江大學，2008.

[3] 甘海慶，辛永.農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能技術(shù)綜述[J].電力需求側(cè)管理，2010，6（21）：53-55.

[4] 湯紅衛(wèi).農(nóng)村電網(wǎng)合理技術(shù)指標的研究[C]//中國農(nóng)業(yè)大學.中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學術(shù)年會論文集（下冊）.中國農(nóng)業(yè)大學，2008.

[5] 辛永，梁英.農(nóng)村電網(wǎng)綜合節(jié)能技術(shù)解決方案[J].農(nóng)村電氣化，2011，1（11）：27-28.endprint

摘 要：農(nóng)村電網(wǎng)作為我國電力產(chǎn)業(yè)的一部分，其配電方式的合理性對我國的電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較大的促進作用。該文通過建立農(nóng)村電網(wǎng)的虛擬模型，并從農(nóng)村電網(wǎng)的接線順序和變電站的連接方法等方面對農(nóng)村電網(wǎng)配電方式的選擇進行了合理優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng) 配電方式 合理性 方案 優(yōu)化選擇

中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0067-01

本文從農(nóng)村電網(wǎng)配電的費用角度出發(fā)，以110/35/10 kV、110/20 kV、110/20 kV三種目前我國農(nóng)村電網(wǎng)的主要配電方式為例，對當負荷密度小于250 kw/km2時，三種配電方式所需要的相關(guān)費用進行分析，通過建立農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)學模型并對其求解的方法對農(nóng)村電網(wǎng)合理配電方式的選擇進行了優(yōu)化。

1 農(nóng)村電網(wǎng)虛擬模型

1.1 接線順序模型

對電網(wǎng)中相關(guān)線路的接線順序進行合理配置是使農(nóng)村電網(wǎng)費用制定的合理性最大化的基礎(chǔ)。由于我國各個地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)網(wǎng)架在結(jié)構(gòu)上具有較大的差異，但大體上可以分為放射型電網(wǎng)和環(huán)形電網(wǎng)，因此本文以放射型電網(wǎng)為例，對110/35/10 kV、110/20 kV和110/10 kV三種農(nóng)村電網(wǎng)的配電模型進行建立，由因為110/20 kV和110/10 kV配電方式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是相同的，因此在對模型進行研究時，只考慮對110/35/10 kV和110/20 kV的配電方式電網(wǎng)模型進行分析[1]。

1.2 變電站連接方式

在建立農(nóng)村電網(wǎng)變電站連接方式的模型之前，需要對電網(wǎng)中各級線路供電半徑的關(guān)系進行考慮。

由于各級電網(wǎng)中具有不重復(fù)供電的特點，因此110/35/10 kV的電力輸出線所覆蓋的供電區(qū)域應(yīng)該與下一級的該類型的變電站出線覆蓋的供電區(qū)域無重疊。（110/35/10 kV供電站的下級供電站方式為35/10 kV）而為了使各級35/10 kV的變電站的供電范圍可以將110/35/10 kV供電站的供電范圍完整覆蓋，則應(yīng)該將35/10 kV變電站的電力輸出線與110/35/10 kV變電站的10 kV出線首尾相連。此時110/35/10 kV變電站的供電半徑為35/10 kV變電站供電半斤的3倍，由此可得農(nóng)村變電站的上下級供電線路的長度之比為2∶1，供電半徑之比為3∶1。由于110/35/10 kV的變電方式較為復(fù)雜，因此在農(nóng)村電網(wǎng)的配置過程中就涉及到變電站的數(shù)量和供電費用問題[2]。

在對110/35/10 kV變電站供電面積的年費用進行計算時，可以將其費用平均分配到各級35/10 kV變電站的供電費用中。假定1個110/35/10 kV供電站與n個35/10 kV供電站相連，則供電面積的年費用之比為1/n[3]。

2 建立農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)學模型

2.1 農(nóng)村電網(wǎng)費用相關(guān)參數(shù)

2.1.1 電價

對我國農(nóng)村各類用電用電電價進行綜合分析可知，農(nóng)村的電價約為0.4～0.5元/kwh，由于在進行電費收取工作時，需要考慮電網(wǎng)維修等相關(guān)費用，因此將農(nóng)村電價定位0.5元/kwh。

2.1.2 年運行時間T與最大負荷利用時間

由于變壓器的耗損費是按照實際投入變壓器的電網(wǎng)運行時間進行計算的，其年運行時間T也受到自身運行狀況與負荷指數(shù)等因素的影響，但110/35/10 kV變電站與35/10 kV變電站年運行時間較為接近，一般為6500～7000 h左右，因此取典型的變壓器年運行時間為T=7000 h，最大負荷時間為4000 h[4]。

2.1.3 電阻與電抗

設(shè)定單位長度導(dǎo)線電阻為=ρ，其長為L時導(dǎo)線的總電阻為=L=ρ，其中ρ為相關(guān)導(dǎo)線材料的電阻率，其常值為31.5mm2/km，S為導(dǎo)線的橫截面積?，F(xiàn)階段我國農(nóng)村電網(wǎng)配電架空導(dǎo)線的電抗一般為=0.4/km，因此可知，當導(dǎo)線長度為L時，總電抗為L。

2.1.4 維護率與投資貼現(xiàn)率

在進行電網(wǎng)費用的計算時，需要考慮變電站、配電線路和補償裝置的相關(guān)維修費用，其綜合維修率用γ表示，γ=0.04。所謂供電費用的投資貼現(xiàn)率是指從現(xiàn)階段到未來某一時段，利息損失比率或效益收益比率，日常生產(chǎn)生活中影響投資貼現(xiàn)率λ的因素主要為變電站的經(jīng)濟適用時間與電力投資利率r0。根據(jù)相關(guān)計算標準可知λ==0.11[5]。

2.2 建立電網(wǎng)數(shù)學模型

由上述相關(guān)農(nóng)村電網(wǎng)費用相關(guān)參數(shù)可得110/35/10 kV變電站配電方式的優(yōu)化計算模型為=，

其中為該配電方式下單位面積的年供電費用，為35 kV供電站的供電半徑，、、、為110/35/10 kV變電站、35/10 kV變電站、110/35/10 kV變電站連接的35 kV線路、110/35/10 kV變電站連接的110 kV線路的年費用。為110/35/10 kV變電站所連接的35 kV線路出現(xiàn)的條數(shù)。同理，110/20 kV變電站的配電方式計算模型為=，其中、、分別為110/20 kV變電站、110/20 kV變電站的下級變電站20/0.38 kV的年費用與110/20 kV變電站連接的25 kV線路的年供電費用。

3 模型的求解

由于在計算110/35/10 kV變電站費用時需要考慮導(dǎo)線的數(shù)量n與線路的截面面積S的關(guān)系，而在計算110/20 kV變電站費用時，則只需要考慮n與L的關(guān)系。通過計算可得該兩種變電站的供電年費用。

4 結(jié)語

由模型的計算結(jié)果可知，當負荷密度ρ低于50 kw/km2時，選擇110/35/10 kV的配電方式供電年費用相對較高，經(jīng)濟性較差，而當ρ大于250 kw/km2時，采用110/20 kV的配電方式供電可以節(jié)約供電成本，具有較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 杜瑞.混合供電方式在臨汾農(nóng)村電網(wǎng)的應(yīng)用研究[D].華北電力大學，2012.

[2] 陳擁軍.農(nóng)村電力需求綜合評價和基于地理信息系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)研究[D].浙江大學，2008.

[3] 甘海慶，辛永.農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能技術(shù)綜述[J].電力需求側(cè)管理，2010，6（21）：53-55.

[4] 湯紅衛(wèi).農(nóng)村電網(wǎng)合理技術(shù)指標的研究[C]//中國農(nóng)業(yè)大學.中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學術(shù)年會論文集（下冊）.中國農(nóng)業(yè)大學，2008.

[5] 辛永，梁英.農(nóng)村電網(wǎng)綜合節(jié)能技術(shù)解決方案[J].農(nóng)村電氣化，2011，1（11）：27-28.endprint