配電網精準投資評價體系的構建與運用

肖瀟

摘要：通過深入研究配電網投資與社會效益、經濟收益之間的關系，在現(xiàn)有評價體系的基礎上，加以改進完善，初步構建起一套較完整的配電網建設效果評價體系，實現(xiàn)了配電網建設的效益評價，并應用于XX市配電網建設實踐，較好地實現(xiàn)了配電網建設的精準投資。

Abstract： Through in-depth study of the relationship between distribution network investment and social benefits and economic benefits， the existing evaluation system is improved and perfected， and a relatively complete evaluation system for distribution network construction effect is initially constructed， realizing benefit evaluation of distribution network construction. The evaluation system is applied to the construction practice of distribution network in XX city， and the precise investment of distribution network construction is realized.

關鍵詞：社會效益;經濟收益;效果評價;精準投資

Key words： social benefits;economic benefits;effect evaluation;precision investment

中圖分類號：TM727 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）11-0059-03

0 ?引言

傳統(tǒng)配電網評價體系有電網發(fā)展診斷分析、電網建設項目后評價體系、供電能力評估體系及網格化評價體系等。通過研究分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)評價體系在電網前期工作中發(fā)揮了重要作用[1-2]，但與配電網精準投資的要求尚有一定的差異，體現(xiàn)于以下幾個方面：評價指標主觀性較強，數(shù)量巨大且部分指標存在本質意義上的重復;缺少對電網安全性、可靠性和電能優(yōu)質性等方面提升帶來的社會效益評價;評價結果缺少定量的評價，不能宏觀反映配電網整體投資效益，無法實現(xiàn)區(qū)域間橫向對比。缺少基于評價結果提出具有可操作性的投資決策模型，一方面缺少全區(qū)（全省或全市）向區(qū)域（各地市或各縣）電網的投資決策工具;另一方面現(xiàn)行體系是從電網現(xiàn)狀問題的角度出發(fā)，提出對策方案，針對解決配電網各類問題的投資缺少從投資精準性的角度來考慮項目排序和可操作性。

針對以上問題，本文構建一套配電網精準投資評價體系，綜合考慮配電網投資所要達到的社會和經濟效益，使之能夠有效的評價項目建設效果。

1 ?構建核心指標體系

本文以“少而精、好統(tǒng)計、能驗算、重客觀”為原則，統(tǒng)籌歸納現(xiàn)有技術標準[3-8]，通過反復統(tǒng)計研究、精選提煉，最終形成16項核心指標，如表1所示。

2 ?按投資效益分類識別

綜合統(tǒng)計2015年以來所有配電網建設改造項目并進行分類，分為加強網架結構、解決低電壓問題、解決重過載問題、滿足新增負荷、消除設備安全隱患、改造高損配變等。采用成本效益分析法對配電網建設項目進行效益識別，并對投資效益進行分類。通過精選提煉最終分為提升供電安全性、提升設備可靠性、提升電能優(yōu)質性、降損和增售電量五大類，如表2。

3 ?構建投資效益評價模型

在上述效益分類的基礎上，綜合考慮配電網投資所要達到的社會和經濟效益，采用成本效益分析法，分別構建安全可靠性效益、電能優(yōu)質效益、降損效益和增供電量效益計算模型。采用成本效益分析法，將上述四大類效益計算模型和電網年度投資費用匯總計算，構成如下公式：

式中：Δki表示相應效益提升比例、Qi表示本年相關計算電量、ai表示單位相關電量效益、C表示年度電網投資。

3.1 安全可靠性效益

安全可靠性既涉及到電網安全性，又涉及到設備可靠性。挑選反映電網這兩方面特征的指標，同時選取配電網網供負荷類指標，用于計算安全可靠性效益，其步驟如下：

首先基于缺供電量的原理，建立電網單個設備的實際缺供電量的計算模型;然后，通過統(tǒng)計方法，將評價體系中重點考核指標代入計算模型;最后，將涉及管理水平方面的指標固化為參數(shù);最終形成同評價目標相一致、具有操作性的數(shù)學模型。

依據(jù)電力消費和GDP之間存在長期協(xié)整關系，安全可靠性提升使缺供電量降低，會在一定程度上減少GDP的增長。換言之，安全可靠性提升使缺供電量的減少，會帶來經濟效益的增加，因此，安全可靠性提升效益采用的計算方式為：安全可靠性提升效益=缺供電量降低值×單位用電量產值。

下面將從高、中壓電網兩個方面構建數(shù)學模型。

3.1.1 高壓電網

35～110kV變壓器的缺供電量，是指高壓設備故障后，不能滿足N-1校驗變壓器少供的電量。通過計算推導，可得出：高壓系統(tǒng)缺供電量=高壓系統(tǒng)故障停電率×線路平均長度×高壓設施停電平均時間×（1-主變N-1通過率）×高壓網供負荷。

3.1.2 中壓電網

中壓電網的缺供電量，是指中壓線路故障后，通過減負荷或切負荷的作用而造成的負荷中斷或負荷縮減，而少供的電量。從線路安全性角度考慮，中壓線路是否滿足N-1校驗，在很大程度上影響著缺供電量。通過計算推導，可得出：

中壓系統(tǒng)的缺供電量=中壓系統(tǒng)故障停電率×中壓線路平均長度×中壓故障修復時間×（1-中壓線路N-1通過率）×（中壓線路平均分段數(shù)+1）/（2×中壓線路平均分段數(shù)）]×10kV網供負荷+中壓系統(tǒng)故障停電率×中壓線路平均長度×（未配置自動化故障排查時間-配備自動化故障排查時間×配電自動化覆蓋率）×10kV網供負荷。

3.1.3 固化模型

在上述數(shù)學模型中，有7項參數(shù)，在評價方法實際應用中，將這些參數(shù)，結合電網特性，進行固化，取值結果如表3。

帶入計算模型，綜合得出：

電網安全可靠性提升效益=110kV電網安全可靠性提升效益+35kV電網安全可靠性提升效益+10kV電網安全可靠性提升效益

其中：110kV電網安全可靠性提升效益=150×[上年高壓系統(tǒng)故障停電率×（1-上年110kV主變N-1通過率）-本年高壓系統(tǒng)故障停電率×（1-本年110kV主變N-1通過率）]×本年110kV網供負荷

35kV電網安全可靠性提升效益=120×[上年高壓系統(tǒng)故障停電率×（1-上年35kV主變N-1通過率）-本年高壓系統(tǒng)故障停電率×（1-本年35kV主變N-1通過率）]×本年35kV網供負荷

10kV電網安全可靠性提升效益=120×{上年中壓系統(tǒng)故障停電率×[1-0.75×上年配電自動化覆蓋率+3.5×（上年中壓線路平均分段數(shù)+1）×（1-上年中壓線路N-1通過率）/（2×上年中壓線路平均分段數(shù)）]-本年中壓系統(tǒng)故障停電率×[1-0.75×本年配電自動化覆蓋率+3.5×（本年中壓線路平均分段數(shù)+1）×（1-本年中壓線路N-1通過率）/（2×本年中壓線路平均分段數(shù)）]}×本年10kV網供負荷

3.2 電能優(yōu)質性效益

電能優(yōu)質效益主要是反映配電網建設改造后低電壓臺區(qū)比例降低，帶來的效益。下面從單個電網設備層面研究基于電網的模型，然后通過部分指標合并研究基于指標的模型，最后固化典型參數(shù)形成實用化算法。

單臺公用配變低電壓造成損失的計算公式為：

低電壓損失=臺區(qū)年供電量*低電壓運行時間/8760*單位低電壓電量損失

若通過配電網建設改造，解決了該低電壓臺區(qū)問題，取得了電能優(yōu)質效益，計算公式如下：

電能優(yōu)質效益=本年臺區(qū)供電量減少量*低電壓運行時間/8760*單位低電壓電量損失

基于指標的電能優(yōu)質效益計算模型中，臺區(qū)低電壓運行時間較難測量，所以本文做如下假設：臺區(qū)低電壓問題主要發(fā)生在夏季高峰及冬季高峰負荷，低電壓臺區(qū)的定義是低電壓運行超過2小時的臺區(qū)，考慮低電壓臺區(qū)夏季高峰負荷月及冬季高峰負荷月每天均發(fā)生低電壓問題，那么每年臺區(qū)低電壓運行的時間是60小時。故電能優(yōu)質效益計算公式可簡化為：

電能優(yōu)質效益=0.00685*（上年度低電壓臺區(qū)比例-本年度低電壓臺區(qū)比例）*本年度公用配變供電量*單位低電壓電量損失

從影響社會經濟的角度考慮，社會經濟的影響遠大于供電企業(yè)的收益。現(xiàn)代企業(yè)由于生產工藝和產品質量的要求，對電能品質的要求也日益提高。每年因電能質量問題造成的經濟的損失非常巨大。以電壓暫將和持續(xù)低電壓問題為例，引起的相關損失有：與產品相關的損失，如產品和原材料的損失、生產量的損失、事故處理的費用等;與生產相關的損失，如工廠停產、工人加班或設備維護等;附加損失，如設備損壞等。

電能質量不合格的單位電量采用單位電量產值20元/kWh。將兩參數(shù)帶入上式得到：

電能優(yōu)質性提升效益=1370×（上年度低電壓臺區(qū)比例-本年度低電壓臺區(qū)比例）×本年配變供電量

3.3 降損效益

降損效益主要是反映配電網建設改造后損耗降低，帶來的效益。通過配電網建設改造，比如更換小截面效率、更換高損配變，或者分流負荷，線路的線損率會下降。采用統(tǒng)計線路率計算降損效益，計算公式如下：

降損效益=（上年度中壓線路線損率-本年度中壓線路線損率）*本年度線路供電量*購電價

上式中，使用“購電價”的原因是供電公司有各電廠側購電，但線損電量沒有賣出去，而是損耗在電網上。

基于指標的降損效益模型中，購電價采用湖北省的統(tǒng)一值?；诘胤劫忞妰r為0.42元/kWh，將其帶入得到：

降損效益=4200*（上年度110kV及以下線損率-本年度110kV及以下線損率）*本年度配電網供電量

注：上式中降損效益單位為萬元，本年度配電網供電量的單位是億kWh。

3.4 增售電量效益

增售電量效益主要是配電網項目建設后新增售電量，帶來的效益。配電網包括110kV及以下的電壓等級電網，各電壓層級電網建設改造項目的增售電量效益計算公式如下：

各電壓等級電網建設改造項目增售電量效益=各電壓等級電網增售電量*新建項目供電能力/（新建項目供電能力+原有電網供電裕度）*購銷差價

若各電壓等級的分攤系數(shù)相同，可以將各電壓等級效益相加，得到整個配電網的增售電量效益，計算公式如下：

增售電量效益=（本年度全網售電量-上年度全網售電量）*新建供電能力/（新建供電能力+原有供電裕度）*購銷差價

為簡化計算，采用湖北省電力公司統(tǒng)一的購銷差價。2015年全省的平均購銷差價為0.18元/kWh。配電網建設改造項目供電能力完全釋放一般要2年左右，所以將分攤系數(shù)固化，即新建供電能力/（新建供電能力+原有供電裕度）=0.5。

將購銷差價、分攤系數(shù)帶入基于指標的增供電量效益計算公式，得到簡化算法：

增售電量效益=900*（本年配網售電量-上年配網售電量）

3.5 配電網年度投資

評價年份配電網投資費用總額，包括高壓配電網（110kV、35kV）項目、中低壓配電網（10kV、0.38kV）及配電自動化項目投資費用的總和。

4 ?效益計算分析

4.1 指標輸入

4.1.1 核心指標輸入，需要輸入的核心指標有10項，如表4。

4.1.2 電網負荷電量情況輸入，需要輸入的電網基本情況數(shù)據(jù)有6項，如表5。

4.2 結果輸出

依據(jù)對各類效益計算數(shù)學模型的建立，將核心指標代入，計算各類效益所得結果，最后將計算結果代入綜合評價模型，得出電網綜合評價結果。

通過對XX市供電公司供區(qū)范圍內10個區(qū)縣2014年-2015年配電網投資情況和電網現(xiàn)狀作為評價對象，對試用評價體系進行評估驗證，結果如下：①評價結果基本符合XX市配電網特點;②投資輔助決策模型計算結果基本同XX市2014年-2015年配電網投資特點相吻合，根據(jù)評價結果，對下階段投資計劃進行了合理調整。

本文指標容量精簡到16項核心指標，大大提高了基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和校核效率，且計算過程均已形成固化模型，同現(xiàn)行評價體系相比結果如下：①同電網診斷分析相比，指標容量精簡73.33%，評估時間縮短56.72%;②同電網投入產出效益分析相比，指標容量精簡60%，評估時間縮短49.12%;③同輸變電項目后評價相比，指標容量精簡46.67%，評估時間縮短57.35%。

5 ?總結

本文以提高項目投資決策科學性，減少投資中的盲目性和短期行為，增強投資的全局觀念為目標，系統(tǒng)梳理了影響配電網投資建設的各類指標，深入研究配電網投資與社會效益、經濟收益之間的關系，在現(xiàn)有評價體系的基礎上，加以改進完善，構建起一套較完整的配電網建設效果評價體系，并試用于XX市配電網建設實踐，驗證了研究成果的科學性和有效性。

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