海南電網(wǎng)典型降損方案分析及降損空間研究

摘要：為深入貫徹落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)，完成“十二五”線損率戰(zhàn)略指標(biāo)，公司加強(qiáng)線損管理，逐年開(kāi)展線損理論計(jì)算工作。本文根據(jù)2014年線損理論計(jì)算結(jié)果，找出重?fù)p區(qū)域，從規(guī)劃線損、技術(shù)線損等方面進(jìn)行分析，提出針對(duì)性的降損措施，量化降損空間。本文的研究成果對(duì)后續(xù)降損實(shí)施方案具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：線損理論計(jì)算；降損措施；降損空間

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（B）-0000-00

電網(wǎng)電能損耗是電能從發(fā)電廠傳輸?shù)娇蛻暨^(guò)程中，在輸電、變電、配電和營(yíng)銷(xiāo)各個(gè)環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的電能損耗和損失。線損率是綜合反映電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、和經(jīng)營(yíng)管理水平的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，加強(qiáng)線損管理是電網(wǎng)企業(yè)一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)和系統(tǒng)工程[1]。本文通過(guò)對(duì)2014年各級(jí)電網(wǎng)理論計(jì)算結(jié)果分析，找出線損重災(zāi)區(qū)，提出關(guān)鍵降損方案，通過(guò)數(shù)學(xué)建模，計(jì)算降損電量，量化降損空間和實(shí)施效果。

一、線損理論計(jì)算結(jié)果

1.邊界條件

1.1代表日選取

選取2014年10月20日為實(shí)測(cè)代表日，代表日的電網(wǎng)運(yùn)行方式、潮流分布要求正常，沒(méi)有大的停電檢修，各客戶的用電情況正常，代表日的供電量高于全月的平均日供電量。

1.2計(jì)算方法

35kV及以上電網(wǎng)采用潮流法，10～20kV電網(wǎng)采用等值電阻法（容量法），0.4kV電網(wǎng)采用電壓損失法[2]。

1.3計(jì)算軟件

線損理論計(jì)算分析工作采用鄭州大方軟件股份有限公司開(kāi)發(fā)的“大方理論線損計(jì)算軟件（V5.0）”軟件完成[3]。

2.計(jì)算結(jié)果

代表日全省理論線損率6.81%，其中：中調(diào)理論線損率1.32%。

表1.1 分壓線損電量構(gòu)成結(jié)果分析表

單位電壓等級(jí)供電量損失電量（MWh）線損率（%）銅鐵損比

（MWh）線路變壓器其它合計(jì)

銅損鐵損

海南全網(wǎng)57680 3176 261 451 38 3927 6.810.58

直流////////

500kV////////

220kV44416 476 54 82 0 613 1.380.66

110（66）kV47993 387 82 117 20 607 1.260.71

35kV10668 219 35 34 7 294 2.761.03

10（6/20）kV32731 743 90 219 11 1062 3.250.41

380V15778 1350 ///1350 8.56/

備注：表中“其它”包括站用電、電容器、電抗器和調(diào)相機(jī)等。

由此可見(jiàn)，分壓線損中10kV及以下電網(wǎng)損耗占總損耗的61%，也是各供電局線損主要組成部分，10kV及以下電網(wǎng)線路復(fù)雜，配電較多，且受設(shè)備水平、管理水平影響較大。因此后續(xù)降損工作中加強(qiáng)10kV及以下電網(wǎng)人力、物力投入刻不容緩。

分元件損失中可以看出，線路損耗遠(yuǎn)大于變壓器損耗，這與負(fù)荷小、供電半徑長(zhǎng)、電源發(fā)展不均衡有直接關(guān)系；變壓器鐵損遠(yuǎn)大于銅損，這與負(fù)荷峰谷差較大，大部分時(shí)間配變輕載造成。因此積極引導(dǎo)電源布點(diǎn)方案，減少供電半徑，采用低損耗配變是后續(xù)降損工作中的重要方向。

二、降損方案分析

1.減少供電半徑與降損措施研究

1.1 數(shù)學(xué)建模

規(guī)定需要預(yù)測(cè)的年份為決策年。比較線路平均供電變徑變化時(shí)損耗電量的變化，數(shù)學(xué)模型建立如下[4]：

對(duì)于某一電壓等級(jí)，其第i條線路的線路損耗計(jì)算公式：

（1.1）

假設(shè)前提

（1）假設(shè)電壓不變，取額定電壓。

（2）假設(shè)每條線路的功率因數(shù)一致，取平均功率因數(shù) 。

（3）假設(shè)每條線路的負(fù)荷波動(dòng)一致，取形狀系數(shù)為 。其中

（1.2）

（4）假設(shè)每條線路的型號(hào)一致，單位長(zhǎng)度線路電阻率r相同。即

。

（5）線路損耗的統(tǒng)計(jì)時(shí)間T。

那么線路損耗電量為：

（1.3）

其中： 為第i條線路的線路長(zhǎng)度。 為第i條線路的供電量， 。

（1）假設(shè)線路長(zhǎng)度相同，負(fù)荷分布均勻，即

其中，線路平均長(zhǎng)度為 、平均供電量為 ，則可得：

（1.4）

（2）若考慮實(shí)際情況下，線路長(zhǎng)度不同，負(fù)荷分布也不均勻，令 ，代入（1.4）式得

（1.5）

令分布系數(shù) ，當(dāng)線路負(fù)荷分布均勻時(shí) 。令 ，其中T為常數(shù)。則

（1.6）

由式（1.6）得出，在線損統(tǒng)計(jì)時(shí)間T內(nèi)，線路的損耗電量與線路的平均長(zhǎng)度 成正比，與線路的平均供電量的平方 成正比，與功率因數(shù)的平方 成反比。

2.2 定量分析

根據(jù)2014年220kV線損理論計(jì)算可知，代表日當(dāng)天輸入電量為44416MWh，線路損耗為476MWh，66條220kV線路平均線路長(zhǎng)度為37.06km，若線路平均供電半徑減少為原來(lái)的95%，那么在輸入電量不變的情況下，線損損耗將減少23.8MWh。同理110kV線路損耗減少19.35MVh，35kV線路損耗減少10.95MVh，10kV線路損耗減少37.15MVh，代表日共計(jì)減少線路損耗91.25MVh。代表日綜合線損率降低0.16個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 降損措施

（1）目前省網(wǎng)仍以220kV電網(wǎng)作為骨干網(wǎng)架，負(fù)荷主要集中在北部，而規(guī)劃大電廠均在西部，將造成西電長(zhǎng)距離北送，西部斷面潮流加重，線損率升高。因此推進(jìn)500kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，優(yōu)化潮流分布，降低220kV線路供電半徑，對(duì)主網(wǎng)降損具有重要意義。

（2）加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃降損，合理各電壓等級(jí)變電站布點(diǎn)，優(yōu)先考慮區(qū)域負(fù)荷情況及線路供電半徑，通過(guò)嚴(yán)控各電壓等級(jí)供電半徑有利于降低線路損耗，同時(shí)提高電能質(zhì)量。

2.提高末端電壓與降損措施研究

2.1 數(shù)學(xué)建模

對(duì)于0.4kV低壓線路，抽樣測(cè)量該網(wǎng)送端電壓 和末端電壓 ，首端平均功率因數(shù) ，得到抽樣的電壓降[5]：

（2.1）

通過(guò)一個(gè)由低壓網(wǎng)主要導(dǎo)線大小決定的系數(shù) ，估算該網(wǎng)的線損率：

（2.2）

其中：

（2.3）

式中：x/R——導(dǎo)線電抗與電阻之比

——電流與電壓間的相角差，即功率因數(shù)角

設(shè)T時(shí)段內(nèi)有功電能讀數(shù)為E和無(wú)功電能讀數(shù)為Q，則：

（2.4）

根據(jù)低壓網(wǎng)主要導(dǎo)線大小，查表可知x/R，代入式中可得到 ，并計(jì)算出 。于是低壓網(wǎng)絡(luò)電能損耗為：

（MWh）（2.5）

式中： ——網(wǎng)內(nèi)單相表個(gè)數(shù)

——網(wǎng)內(nèi)三相表個(gè)數(shù)

2.2定量分析

以10kV青瀾市區(qū)線文能村變壓器為例，首段電壓0.4kV，末端電壓0.3kV，有功283kW，無(wú)功111kvar，利用電壓損失法計(jì)算得代表日損耗67.22kWh；如果末端電壓提高17%，達(dá)到0.35kV，則代表日當(dāng)天該臺(tái)區(qū)損耗下降至33.61kWh，節(jié)約電量33.61 kWh，節(jié)約50%電量。因此，提高末端電壓可以起到大幅降低低壓損耗的目的。

海南電網(wǎng)代表日0.4kV損耗共1350MWh，占總損耗的34.4%，是線損重中之重，主要原因是低壓線路過(guò)長(zhǎng)、末端電壓較低造成的，如果每個(gè)臺(tái)區(qū)末端電壓提高10%，則低壓線損將減少約101.25MWh，。代表日綜合線損率降低0.18個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 降損措施

（1）要求優(yōu)先采用新增變壓器布點(diǎn)，縮短低壓供電半徑的方案解決原臺(tái)區(qū)重過(guò)載問(wèn)題，嚴(yán)控原地增容。

（2）新增臺(tái)區(qū)后要求重新優(yōu)化低壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以就近供電為原則，合理劃分供電區(qū)域，避免迂回供電，進(jìn)一步縮短低壓供電半徑。

（3）要求嚴(yán)格執(zhí)行臺(tái)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，合理選擇導(dǎo)線截面，避免線路卡脖子問(wèn)題。

（4）加強(qiáng)無(wú)功管理，配齊臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償裝置。

3.采用非晶合金變壓器與降損措施研究

3.1定量分析

結(jié)合線損理論計(jì)算結(jié)果，10kV配電變壓器總損耗309MWh，空載損耗219MWh，負(fù)載損耗90MWh，空載損耗占總損耗的71%。非晶合金變壓器的特點(diǎn)是它比普通的鐵芯變壓器的空載損耗低80%左右，在負(fù)荷較低或波動(dòng)較大的農(nóng)村區(qū)域節(jié)能效果較理想 [6]。

因此，如若以代表日數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，若將非晶合金變壓器覆蓋至70%，平均空載損耗降低65%，則可節(jié)約電量99.6MWh。代表日綜合線損率降低0.17個(gè)百分點(diǎn)。

3.2降損措施

由于全省鄉(xiāng)村較多，居民分散，平時(shí)鄉(xiāng)村用電負(fù)荷較小，但耕種時(shí)期和逢年過(guò)節(jié)時(shí)期負(fù)荷又會(huì)成倍上升，因此部分配變平時(shí)負(fù)載率較低，空載損耗較高。繼續(xù)加強(qiáng)非晶合金變壓器的采購(gòu)力度，逐步淘汰S7、S8、S9高損耗配電是今后工作重點(diǎn)[33]。

三、結(jié)論

海南電網(wǎng)線損重災(zāi)區(qū)主要集中10kV及以上導(dǎo)線損耗、0.4kV低壓損耗、配變空載損耗。通過(guò)減少供電半徑、提高低壓末端電壓、推廣非晶合金配電變壓器，可以有效降低全網(wǎng)技術(shù)線損，預(yù)計(jì)可降低0.51個(gè)百分點(diǎn)。因此，加強(qiáng)規(guī)劃，嚴(yán)控供電半徑；加大農(nóng)網(wǎng)投入，積極采用低損耗設(shè)備是公司下一步技術(shù)降損主要手段。

參考文件

[1] 南方電網(wǎng).海南電網(wǎng)“十二五”節(jié)能減排規(guī)劃，2012年4月1日

[2] 南方電網(wǎng).線損理論計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).Q/CSG 1 1301-2008

[3] 林海. 配電網(wǎng)線損理論計(jì)算接口軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[D]. 華南理工大學(xué)， 2010.

[4] 田野. 分析低壓配電線路供電半徑過(guò)大對(duì)線損率的影響[J]. 消費(fèi)電子， 2014， 第16期：77-77.

[5] 袁榮鑄. 低壓線路電壓損失的簡(jiǎn)易計(jì)算法[J]. 大眾用電， 1999， 02期（2）：16-16.

[6] 劉雪麗. 非晶合金配電變壓器節(jié)能潛力分析[J]. 農(nóng)村電氣化， 2013.