在電力市場條件下的配網(wǎng)規(guī)劃方法探究

曾昌杰（廣東電網(wǎng)河源連平供電局，廣東河源 517100）

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在電力市場條件下的配網(wǎng)規(guī)劃方法探究

曾昌杰
（廣東電網(wǎng)河源連平供電局，廣東河源 517100）

【摘要】配網(wǎng)是現(xiàn)代化城市以及新農(nóng)村的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對其進(jìn)行合理規(guī)劃，改變現(xiàn)階段配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)薄弱的現(xiàn)狀迫在眉睫。本文研究了配網(wǎng)的現(xiàn)狀及其規(guī)劃，對電力市場的特點(diǎn)進(jìn)行了概述，介紹了集中電力負(fù)荷預(yù)測的方法，深入研究了電力市場條件下配網(wǎng)的規(guī)劃方法，著重對配變臺區(qū)和低壓線路的規(guī)劃方法及研究成果進(jìn)行了闡述。本文闡述的規(guī)劃方法具有可行性和實(shí)用性，對中低壓配網(wǎng)的規(guī)劃具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】電力市場 負(fù)荷預(yù)測 配網(wǎng)規(guī)劃 低電壓 無功補(bǔ)償

1 引言

中低壓配網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，為廣大人民群眾直接提供電能，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對生產(chǎn)和生活產(chǎn)生直接影響。為了促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)以適應(yīng)社會的需要，針對目前中低壓配網(wǎng)薄弱的情況，對中低壓配網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃十分必要。本文對電力市場條件下，中低壓配網(wǎng)的規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。

2 電力市場的特征

電力市場是開放的、競爭的，同時(shí)又具有計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性。電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何操作都會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，因此電力市場需要具有一定的計(jì)劃性。為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)本身需要做到的供需平衡，因此需要電力市場供應(yīng)者以及用戶之間相互協(xié)調(diào)。

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃，是在已知的負(fù)荷預(yù)測方案以及電源建設(shè)的前提下，確定最優(yōu)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以滿足電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維成本最低，同時(shí)又能滿足用戶對電力的需求。傳統(tǒng)條件下，負(fù)荷預(yù)測、電源建設(shè)這些因素都是可控的。但是在建立電力市場后，發(fā)輸配售各個(gè)環(huán)節(jié)互相分離，負(fù)荷發(fā)展、電源建設(shè)、系統(tǒng)潮流都不可控，電網(wǎng)規(guī)劃將面臨更多不能確定的市場因素。因此電力市場條件下的電網(wǎng)規(guī)劃將面臨更大的困難。

3 電力市場條件下的負(fù)荷預(yù)測

3.1 負(fù)荷預(yù)測的概述

電力負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，對變電站主變?nèi)萘俊?0kV配電變壓器容量、無功補(bǔ)償容量等都與其密切相關(guān)。為了確保供電方案正確、投資效益最大化，都需要做出準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測。電力的發(fā)展要與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展相適應(yīng)，快捷、精確的負(fù)荷預(yù)測，能決定電力規(guī)劃的投資是否正確，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。在收集和分析調(diào)研數(shù)據(jù)過程中，要深入研究該地區(qū)負(fù)荷特性變化的特點(diǎn)、負(fù)荷特性質(zhì)變的規(guī)范、影響負(fù)荷特性的主要因素以及負(fù)荷特性變化的趨勢。

3.2 負(fù)荷預(yù)測的方法

3.2.1 人均用電指標(biāo)法

通過未來人口的規(guī)模以及用電水平預(yù)測用電量，在通過最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的規(guī)律值估算未來年最大負(fù)荷值。

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W為第i年預(yù)測總用電量；iC為未來第i年人均用電量；iA為未來第i年預(yù)測人口數(shù)；iP為未來第i年的負(fù)荷預(yù)測值；MAXiT為未來第i年預(yù)測最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。

3.2.2 分區(qū)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測

根據(jù)行政區(qū)域范圍，從不同負(fù)荷性質(zhì)進(jìn)行劃分如生活用電、工業(yè)用電、商業(yè)用電等。根據(jù)不同的負(fù)荷類型及特性，確定負(fù)荷發(fā)展規(guī)律，預(yù)測出該地區(qū)的負(fù)荷發(fā)展趨勢。然后累加得到該地區(qū)負(fù)荷總和，將負(fù)荷同時(shí)率等因素考慮進(jìn)來，得到未來年最大負(fù)荷。

或按照變電站的供電范圍進(jìn)行分區(qū)，收集各變電站歷年最大負(fù)荷值，找出各變電站古河的發(fā)展規(guī)律，建立對應(yīng)的負(fù)荷模型，對各變電站未來的年負(fù)荷值進(jìn)行預(yù)測，最后將各變電站的預(yù)測值累加，將負(fù)荷同時(shí)率等因素考慮進(jìn)來，得到未來年最大負(fù)荷。

3.2.3 分10kV線路進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測

分別收集各10kV線路歷年的運(yùn)行最大負(fù)荷值，累加各10kV線路最大負(fù)荷值，將負(fù)荷同時(shí)率等因素考慮進(jìn)來。收集該地區(qū)歷年最大負(fù)荷值，綜合考慮，找出各線路負(fù)荷發(fā)展規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測未來負(fù)荷同時(shí)率和未來最大負(fù)荷值。對各條10kV線路未來年最大負(fù)荷值進(jìn)行累加，將負(fù)荷同時(shí)率等因素考慮進(jìn)來，得到未來年最大負(fù)荷。

4 電力市場條件配網(wǎng)的規(guī)劃

4.1 低壓配電臺區(qū)規(guī)劃

低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃原則是“多布點(diǎn)、小容量、短半徑”。對低壓配電臺區(qū)的分析主要是從配電容量、型號、所帶負(fù)荷、供電范圍等入手，需要確定供電半徑是否合適，配變損耗如何，該地區(qū)配變是否需要增容或新增配電變壓器。

實(shí)地調(diào)研查看現(xiàn)配變的負(fù)荷情況以及今后該地區(qū)負(fù)荷發(fā)展趨勢的預(yù)測，再基于負(fù)荷情況以及供電范圍進(jìn)行配變的容量及其分布點(diǎn)。對于長期過載的配變、不能滿足該地區(qū)負(fù)荷發(fā)展的配變或運(yùn)行時(shí)間過長損耗過大的舊配變，則要合理選擇配變型號及容量，改造或新增配變。

節(jié)能型變壓器，可以選擇S11型及以上的節(jié)能型配電變壓器，具有良好的節(jié)能效果。調(diào)容變壓器具有2個(gè)容量等級，根據(jù)負(fù)荷大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，適用于季節(jié)性負(fù)荷變化大的農(nóng)網(wǎng)。

對于住宅小區(qū)，其日負(fù)荷變化大但季節(jié)性不明顯。目前常見的是采用一臺變壓器供電，容量不能調(diào)整。但若容量過大，則增加了變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗，容易出現(xiàn)大馬拉小車的情況，運(yùn)行起來不夠經(jīng)濟(jì)。在重新規(guī)劃時(shí)，可以采用子母變壓器方案進(jìn)行節(jié)能。在臺區(qū)按照總?cè)萘恳笈渲?臺變壓器，一臺大容量，一臺小容量。子母變壓器根據(jù)日負(fù)荷情況自動(dòng)投退，負(fù)荷低谷階段只投入小容量變壓器，負(fù)荷正常階段只投入大容量變壓器，負(fù)荷高峰期將兩臺同時(shí)投入運(yùn)行。

4.2 低壓線路規(guī)劃

對低壓線路的分析主要從線路的供電半徑、導(dǎo)線型號、運(yùn)行年限、老化情況、負(fù)荷分析等入手。

線路供電半徑的長度與用戶的電壓質(zhì)量有關(guān)，若供電半徑過長，則容易電壓偏低，難以保障用戶電壓質(zhì)量。導(dǎo)線的型號可以判斷出導(dǎo)線截面積是否滿足要求，會不會出現(xiàn)由于導(dǎo)線偏細(xì)造成供電瓶頸。投運(yùn)年限可以分析出供電安全可靠性，老化情況可以排查線路安全隱患。

在規(guī)劃過程中要著重注意以下幾點(diǎn)。

第一，配網(wǎng)一般采用以變壓器為中心的放射式接線，對于線路長、分支多的情況則考慮分段。對于縣城、重要的集鎮(zhèn)，逐步建立環(huán)網(wǎng)式架構(gòu)，合理分片分段。

第二，盡可能合理分好供電區(qū)域，縮短供電半徑，避免迂回供電。

第三，新建線路線徑應(yīng)選擇絕緣線，線徑按每戶大于4kW進(jìn)行考慮。10kV配電線路線徑不能盲目求大，線路最大用電負(fù)荷MAXP按照下式估算。

K1為負(fù)荷同時(shí)率系數(shù)； K2為配變負(fù)荷率系數(shù)； Pt為單條線路配電變壓器容量和。對于居民負(fù)荷， K1、 K2取值范圍在0.35～0.5，具體設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定。工業(yè)用電負(fù)荷則取上限值。以15～20年內(nèi)，線路最大負(fù)荷電流不超過導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流來確定導(dǎo)線的線徑。

第四，通過合理按照變電站的分布以及供電廳劃分供電，確定供電區(qū)域的最大用電負(fù)荷。

4.3 無功補(bǔ)償規(guī)劃

中低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償是按照“全面規(guī)劃，合理布局，分級補(bǔ)償，就地平衡”的原則進(jìn)行配置。10kV配電所內(nèi)，無功補(bǔ)償裝置安裝在低壓側(cè)母線上。若補(bǔ)償設(shè)備分散安裝在低壓用戶中，在功率因數(shù)達(dá)到要求時(shí)配電所不需安裝無功補(bǔ)償裝置。在供電距離長、功率因數(shù)低的10kV線路上，分段安裝補(bǔ)償電容器。在負(fù)荷重、功率因數(shù)低的公用電壓器處，需安裝自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置，其容量按照變壓器容量的10%～20%配置。

5 結(jié)語

本文對電力市場條件下中低壓配網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了研究，對電力負(fù)荷預(yù)測、低壓配電臺區(qū)規(guī)劃、低壓線路規(guī)劃以及無功補(bǔ)償規(guī)劃等方面闡述了規(guī)劃中考慮的內(nèi)容。通過改造臺區(qū)，解決臺區(qū)分布不合理、單臺變壓器容易過負(fù)荷的問題。合理配置配變?nèi)萘浚軌蛟鰪?qiáng)電網(wǎng)供電能力，降低網(wǎng)損。改造10kV線路，解決供電半徑長、線徑偏細(xì)、設(shè)備老化等問題，提高了線路供電能力和供電可靠性，降低故障率，為地區(qū)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。合理配置無功補(bǔ)償設(shè)備，提高用戶電能質(zhì)量。降低無功損耗，更大程度滿足用戶用電需求。只有將中低壓配網(wǎng)規(guī)劃的工作落實(shí)到實(shí)處，才能實(shí)現(xiàn)最大的社會效益和經(jīng)濟(jì)。

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