電力市場下電力系統(tǒng)網(wǎng)損計算與分析

彭姣

摘 要：配電網(wǎng)理論網(wǎng)損計算是配電網(wǎng)網(wǎng)損計算與分析的重要內容，是優(yōu)化配電網(wǎng)結構、計算最佳運行方式和確定經(jīng)濟調度的重要依據(jù)。通過研究配電網(wǎng)理論網(wǎng)損計算方法，研究出能夠準確計算配電網(wǎng)理論網(wǎng)損新方法降低電能損耗，提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益。

關鍵詞：電力市場；網(wǎng)損；分析計算

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A

0.引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力工業(yè)體制改革的深入，需急迫地解決電網(wǎng)商業(yè)化運營方面的問題。傳統(tǒng)電力管理方式是垂直一體式，它雖然能夠統(tǒng)一地調度、保障電網(wǎng)統(tǒng)一安全運行，但是其效率較低、成本較高，缺乏競爭力。需在電力行業(yè)中引入競爭機制，建立電力市場，提供規(guī)范、有序的交易環(huán)境，從而使得電力資源配置更加優(yōu)化，加快市場透明度的轉變，使得電網(wǎng)公司的效益得到提升。經(jīng)過研究表明，電力市場是由壟斷階段逐漸發(fā)展成為競爭階段、輸電網(wǎng)開放階段、配電網(wǎng)開放階段。而未來理想型電力工業(yè)，應該是一個發(fā)電是市場化、輸電及配電是被管制的大型的零售市場。

1.網(wǎng)損的概念

網(wǎng)損又稱為線損，指的是在電能傳輸過程中，以熱能的形式而散發(fā)的功率損失。包括電阻或電導所消耗的有功功率和一部分由線路的電抗、變壓器鐵芯的感納、變壓器銅線繞制而成的電抗以磁能的形式消耗的無功功率。另外，線路對地支路的電納為容性，其不但不消耗無功功率，而且還能為線路注入無功功率。在輸電和配電的過程中，變壓器和線路上損失的網(wǎng)損能量，稱為網(wǎng)損。雖然輸電網(wǎng)的損耗占成本的小部分，但是在市場交易時，對交易的用戶和交易會產生很大的影響。

1.1 網(wǎng)損的產生。網(wǎng)損的產生主要是通過線損和變壓器運行損耗：（1）線損。線損主要分為3個部分，固定損失、變動損失和其他損失。線損的固定損失是由于電氣設備帶有電壓，需要消耗電能，因電能消耗而產生的損耗，一般損耗小且隨負衍的變化而變化，也稱作空載損失或基本損失。變動損失與負荷電流有關系，一般與電流成正比，當電流較大時，線損的消耗就較大。其他損失，又被稱為不明損失，它是在供電過程中，因滴漏等現(xiàn)象形成的損耗。（2）變壓器運行損耗。變壓器運行損耗也分為兩方面，一是由變壓器鐵芯產生的損耗，稱為鐵損，該損耗不隨負載變化而變化；二是變壓器導體產生的損耗，稱為負載損耗，該損耗和負載成平方關系增長，當負載加大時，損耗也隨之加大。除此之外，在負載損耗還與變壓器運行溫度有關系，由于變壓器繞組直流電阻會隨溫度變化而變化，所以負載損耗也因溫度變化而改變。

1.2 網(wǎng)損計算分析：（1）實際網(wǎng)損與理論網(wǎng)損。經(jīng)運行經(jīng)驗表明，大多數(shù)情況下實際損率接近或略高于理論線損率。理論線損率對實際線損率是一種參考標準。當實際線損率大于理論先線損率時，可能出現(xiàn)管理線損過大的現(xiàn)象。即一些不明損失造成線損過大，如“偷、漏、差、誤”等原因。（2）固定損耗和可變損耗所占比重。在電力系統(tǒng)正常運行、經(jīng)濟合理的情況下，固定損耗和可變損耗所占比重是相等的。而當固定損耗多于可變損耗時，可推測線路和設備處于輕負荷的運行狀態(tài)，通常在農電線路經(jīng)常遇到這種情況，將會造成實際線損率和理論線損率都處于較高的狀態(tài)，使得經(jīng)濟合理值不達標。（3）可變損耗與固定損耗所占比重。當前者大于后者時，可推測線路和設備處于超負荷運行狀態(tài)，通常在工業(yè)線路或用電高峰季節(jié)經(jīng)常遇到這種情況，導致實際線損率和理論線損率兩者都比較高。（4）變壓器銅損與導線線損。通常導線上的損耗加上配電變壓器銅損的和占10kV配電網(wǎng)總損耗的50%時，是屬于正常。而當線路上的配電變壓器的綜合實際負載率達到或接近綜合經(jīng)濟負載率時，變壓器的銅損是在經(jīng)濟合理的范圍內，而在總損耗中的剩余50%也是合理的導線線損。線路導線線損和變壓器銅損的占比分配沒有固定的數(shù)值，根據(jù)具體電網(wǎng)結構、運行參數(shù)進行考慮。（5）其他線損率。還需要對比不同用電季節(jié)下的線損率，對比企業(yè)線損的實際值與計劃線損率，對比本季度、本年的實際值與去年同期的線損率實際值，對比不同供電地區(qū)線損率，對比不同用電負荷線路損率。

2.降低線損的技術措施

通常采用技術改善和組織改善來降低線損率。技術改善有兩種途徑，一是從運行的角度出發(fā)，提出改善措施，還有一種通過建設性角度。技術性措施主要針對電網(wǎng)的結構進行改造，可以對需要改善的電網(wǎng)增加設備，如類似調相機和電容器等設施，將電網(wǎng)的輸電能力加以改進，調相機和電容器針對電網(wǎng)的電壓質量和無功潮流分布進行改善，使得電網(wǎng)的線損得以降低。線損管理工作最基礎的是通過技術措施降低線損，而管理人員可以針對不同電網(wǎng)損失的特點和規(guī)律，采用相應的技術方法，使得企業(yè)以較小的投資成本，獲得最大的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)“多供少損”的運行目標。

2.1 電網(wǎng)結構的調整和完善。電網(wǎng)結構是形成線損影響因素之一，在規(guī)劃和建設電網(wǎng)，或改造電網(wǎng)時，需要將線損的因素考慮在內。當設計出一個結構布局都比較合理的電網(wǎng)時，不僅能向客戶提供高質量的電能，還能使得電力企業(yè)低損、高效的長期供電，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.2 線路電壓的調節(jié)。線路電壓也是影響線損的原因之一，提高線路電壓，基于負載功率不變的基礎，則線路電流將會減少，從而降低線路損耗。如將線路電壓從6kV增加至10kV，則降低了64%的線路損失。而將線路電壓從10kV增加至35kV，則線路損失減少至原先的92%。線路電壓的調節(jié)與負載電容有密切關系，當負載容量較大、離電源較遠的地方，通常選擇高電壓等級來供電。供電電壓與變壓器的損耗有著密切的關系，據(jù)研究表明，變壓器空載損耗與電壓平方成正比。故需要綜合考慮變壓器損耗和線路損耗，以平衡兩種電壓的損耗。當遇到變壓器空載損失功率大于線路損失功率的情況下，應適當?shù)亟档凸╇婋妷骸?/p>

2.3 功率因數(shù)。功率因數(shù)與電力系統(tǒng)各部分的無功功率有密切關系，當減少各個部分的無功功率，能減低負載消耗的無用功。而系統(tǒng)各個部分的無功功率，通常是指變壓器、用電設備等的無功功率。降低這些設備的無功功率，能夠提高功率因素。除此之外，可以增加無功補償設備，對無功功率進行補償，從而提高功率因數(shù)。

3.網(wǎng)損的計算方法

電力系統(tǒng)網(wǎng)損計算方式大致有兩種，各自有各自的優(yōu)勢?；陔娏康慕y(tǒng)計網(wǎng)損方法比較單一，主要統(tǒng)計采集的電量數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行分析。另一種方法是對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行理論網(wǎng)損計算，這種理論式計算方法種類較多，而且過程比較復雜，本文研究理論網(wǎng)損計算法。網(wǎng)損理論計算方法的根本理論依據(jù)是均方根電流法，在均方根電流法的基礎上，由不同的計算條件、不同的資料和不同的要求進行深入研究，并據(jù)此發(fā)展出了平均電流法（又稱為形狀系數(shù)方法）、最大電流法（又稱為損失因數(shù)法）、等值電阻法、電壓損失等方法。這些方法都屬于理論計算方法，而它們的形成條件不同，故這些理論方法的精度相對而言也不是很高。對于精度要求較高的網(wǎng)損計算問題時，比較多的是使用潮流計算法，如損耗功率累加的方法、節(jié)點等效功率的方法，對網(wǎng)損進行理論計算。除此之外，網(wǎng)損理論計算還有以下幾類方法：平均網(wǎng)損分攤法、邊際網(wǎng)損系數(shù)法、潮流增量法、潮流追蹤法。潮流增量法、潮流追蹤法廣泛運用于負荷的經(jīng)濟分配計算，較好地反映了電力系統(tǒng)電能損耗的總體情況。還有在電網(wǎng)中應用的動態(tài)潮流法、節(jié)點電壓插值/擬合法、損耗功率插值/擬合法等。一個年供電量為100億kWh的中型電力系統(tǒng)，以網(wǎng)損率為10%計算，全年損失電量達10億kWh。將網(wǎng)損降至9%，則一年可節(jié)約1億kWh電量，相當于節(jié)約4萬噸標準煤（以煤耗400g/kWh計算）。這1億kWh相當于20MW發(fā)電設備的年發(fā)電量。因此，需降低網(wǎng)損率，并積極的落實電力系統(tǒng)節(jié)能減排工作，提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益。

結語

建立電力市場不僅對電力系統(tǒng)的運行水平和控制水平要求更加嚴格，同樣對網(wǎng)損計算和網(wǎng)損計算系統(tǒng)的開發(fā)的要求也更加嚴格。網(wǎng)損計算的分析工作，不僅有助于制定合理的考評指標，還能促進對網(wǎng)損的管理。對網(wǎng)損的計算分析，能夠降低制定的各類技術措施方案中的損耗率，也能在實際中對項目的經(jīng)濟進行比較，并考察損耗降低的措施是否取得了實際效果。網(wǎng)損計算分析，還能夠了解電力系統(tǒng)中損耗的構成情況，并掌握損耗的總體情況，并根據(jù)掌握的信息，對網(wǎng)損進行分級、分壓和分區(qū)管理。還可以發(fā)現(xiàn)和改進技術管理工作中的薄弱環(huán)節(jié)，如表計計量工作和技術檔案管理工作是否經(jīng)?；椭贫然?。理論網(wǎng)損計算對于網(wǎng)損管理工作有指導和促進作用。電網(wǎng)企業(yè)需要重視降低網(wǎng)損的工作，通過節(jié)能減排，提高企業(yè)的自身效益。

參考文獻

[1]黃俊輝，談健，楊俊義，等.基于電力系統(tǒng)運行模擬的江蘇輸電網(wǎng)規(guī)劃方案網(wǎng)損實證分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2014（17）：39-42.

[2]王佳，常文煥，盧東偉，等.電力系統(tǒng)網(wǎng)損分析及降損方法的研究[J].技術與市場，2014（11）：57-59.

[3]李昀昊，王建學，王秀麗.基于混合聚類分析的電力系統(tǒng)網(wǎng)損評估方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2016（1）：60-65.