配電網(wǎng)設(shè)備利用率綜合評(píng)價(jià)及提升策略研究

張?jiān)瞥?，?艷，吳春陽(yáng)，王 飛，周 云

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司馬鞍山供電公司, 安徽 馬鞍山243000)

近年來(lái)，馬鞍山電網(wǎng)的規(guī)劃發(fā)展在逐漸向集約化轉(zhuǎn)變，對(duì)電網(wǎng)投資的精準(zhǔn)性要求越來(lái)越高。配電網(wǎng)設(shè)備在電網(wǎng)中是直接面向客戶，其資產(chǎn)所占比也很大，利用效率不高的問(wèn)題顯得較為突出，主要有線路輕載比例高、配電網(wǎng)設(shè)備存在主變負(fù)載率偏低，配電線路輕載間隔資源利用不合理，區(qū)域負(fù)荷不均衡等設(shè)備利用率偏低等現(xiàn)象[1]。

本文利用多種方法篩選設(shè)備利用率評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用層次分析法建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)馬鞍山配電網(wǎng)設(shè)備利用率進(jìn)行評(píng)價(jià)，并針對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)分析了設(shè)備利用效率的提升策略，通過(guò)案例計(jì)算分析提升效果。

1 配電網(wǎng)設(shè)備利用率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 配電網(wǎng)設(shè)備利用率評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

利用魚(yú)骨圖分析法找到影響其利用效率的影響因子，對(duì)各影響因子進(jìn)行歸類，得到5 個(gè)一級(jí)影響因子，二級(jí)影響因子是對(duì)一級(jí)影響因子的進(jìn)一步分解[2]，如表1所示。

1.2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

第一步，刪除初選指標(biāo)中數(shù)據(jù)無(wú)法獲得的指標(biāo)。第二步，利用R 聚類分析法把一級(jí)因子下信息類似的二級(jí)因子進(jìn)一步歸納，如變電站單電源占比遇單變率。第三步，通過(guò)變異系數(shù)法剔除掉每類中代表性小的，得到的指標(biāo)具有代表性。本文以馬鞍山五個(gè)區(qū)域?yàn)樵u(píng)價(jià)對(duì)象，指標(biāo)初選結(jié)果如表2 所示[2]。

表1 配電網(wǎng)設(shè)備利用率的影響因子

1.3 綜合評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

設(shè)備利用率的影響因素眾多，在指標(biāo)篩選后的基礎(chǔ)上，綜合多位電網(wǎng)規(guī)劃、財(cái)務(wù)專家的意見(jiàn)，增加財(cái)務(wù)效益作為經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，結(jié)合層次分析法，構(gòu)建配電網(wǎng)設(shè)備利用率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[3]，如表3所示。

利用評(píng)價(jià)體系，對(duì)馬鞍山市區(qū)配電網(wǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其結(jié)果為76.9482分，表現(xiàn)為一般，屬于中等發(fā)展水平。已知馬鞍山市區(qū)為普通地級(jí)市且計(jì)算結(jié)果未包括縣供電公司電網(wǎng)，該評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合該地區(qū)的發(fā)展定位。

2 配電網(wǎng)設(shè)備利用率設(shè)備利用率提升策略

2.1 提高供電可靠性——增加變電站站間聯(lián)絡(luò)

由表4 可知，變電站所在地區(qū)負(fù)荷大且發(fā)展較快（如工業(yè)園區(qū)）時(shí)，增加變電站站間聯(lián)絡(luò)程度，提升主變N-1校驗(yàn)通過(guò)率的同時(shí)，主變最大負(fù)載能力也越大，利用效率相應(yīng)越高。反之，若該地區(qū)負(fù)荷已接近飽和且發(fā)展緩慢，供電可靠性已滿足要求（如市中心），增加變電站站間聯(lián)絡(luò)程度，則會(huì)提高投資成本，造成財(cái)務(wù)效益的降低，對(duì)提升主變?cè)O(shè)備利用率無(wú)較大改善。

表3 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表4 不同數(shù)量站間聯(lián)絡(luò)關(guān)系及主變臺(tái)數(shù)的變電站最大負(fù)載能力

2.2 加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

馬鞍山中壓公用線路有單環(huán)網(wǎng)型、雙環(huán)網(wǎng)型、多分段多聯(lián)絡(luò)和單輻射等接線模式。

由表5 可知，采用多分段三聯(lián)絡(luò)較單聯(lián)絡(luò)負(fù)載能力有一定的提高，且供電可靠性也得到了增強(qiáng)。線路聯(lián)絡(luò)數(shù)增加，允許負(fù)載率提高的同時(shí)，也意味著線路的利用率的上升空間越大。

2.3 改善配電網(wǎng)負(fù)荷特性——合理搭配接入設(shè)備的負(fù)荷類型

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，將負(fù)荷曲線上負(fù)荷時(shí)間能夠互補(bǔ)的線路進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，能夠起到削峰填谷的作用，減少負(fù)荷率對(duì)設(shè)備利用效率的影響，提高對(duì)比設(shè)備前后的負(fù)荷曲線可以得到，聯(lián)絡(luò)后的負(fù)荷曲線更加平滑，相應(yīng)的設(shè)備有效利用效率也會(huì)提高。

表5 最大允許負(fù)載率控制水平及供電可靠性表

2.4 提升負(fù)荷供應(yīng)能力——區(qū)域內(nèi)負(fù)荷平衡分布

馬鞍山地區(qū)存在部分110 kV 變電站由于地形、廊道、政策等方面的因素10 kV 出線困難，馬鞍山局部地區(qū)同時(shí)存在重輕載110 kV變電站，通過(guò)將重載變電站的重載線路進(jìn)行切改，由附近的輕載線路進(jìn)行部分轉(zhuǎn)供，達(dá)到降低重載主變負(fù)荷、減輕重載線路的壓力，同時(shí)提升輕載線路的負(fù)載率，平衡區(qū)域內(nèi)負(fù)荷。調(diào)整之后的區(qū)域內(nèi)110 kV變電站的主變和10 kV 線路利用率較之前更合理，綜合設(shè)備利用率更高。

2.5 電網(wǎng)建設(shè)裕度——110 kV變電站間隔統(tǒng)籌

馬鞍山地區(qū)存在部分110 kV 變電站由于地形、廊道、政策等方面的因素10 kV 出線困難或者專線間隔占比大且發(fā)展較慢，造成110 kV 變電站輕載、間隔資源利用率低。如馬鞍山地區(qū)對(duì)于部分新建小區(qū)的供電方案常采用2 條專線進(jìn)行供電，后期開(kāi)發(fā)商再進(jìn)行移交供電公司，而新建小區(qū)負(fù)荷發(fā)展緩慢，新建線路負(fù)載較低，導(dǎo)致其利用率較低。為解決間隔利用率低的情況，通過(guò)對(duì)出線變電站間隔、各線路負(fù)載及出線情況進(jìn)行分析，對(duì)利用率較低且路徑方向一致的線路進(jìn)行合并，整合資源，提升變電站間隔和線路的利用率。

通過(guò)上述方法不僅可提升110 kV變電站的間隔利用率，避免資源浪費(fèi)，節(jié)約投資，推遲110 kV變電站的建設(shè)時(shí)序，壓縮建設(shè)裕度，有著非常大的經(jīng)濟(jì)效益。

表6 四條線路線路現(xiàn)狀表

表7 110 kV林里變、團(tuán)結(jié)變現(xiàn)狀表

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 合理搭配接入設(shè)備的負(fù)荷類型實(shí)例

選取馬鞍山市區(qū)經(jīng)開(kāi)區(qū)金圓6317線、金昱6318兩條線路進(jìn)行合理搭配接入設(shè)備的負(fù)荷類型對(duì)設(shè)備利用率升的分析，典型日負(fù)荷曲線如圖1所示。

圖1 金圓6317線、金昱6318線的典型日負(fù)荷曲線

根據(jù)負(fù)荷率的計(jì)算公式，兩條線路的負(fù)荷率的計(jì)算值分別為：

式中：Pmax為最大負(fù)荷，Pi為一天24 h的負(fù)荷值。

圖2 金圓6317線、金昱6318線接入相同的供電設(shè)備典型日負(fù)荷曲線

從日負(fù)荷曲線可以看出，金圓6317 線、金昱6318線路的用電時(shí)間相對(duì)是互補(bǔ)的，如果將兩條線路接入相同的供電設(shè)備，則負(fù)荷曲線可以變得更加平坦，日負(fù)荷峰谷差減少，相應(yīng)的設(shè)備有效利用率也會(huì)提高。

當(dāng)用電時(shí)間互補(bǔ)的設(shè)備接入相同的供電設(shè)備時(shí)，得到新的負(fù)荷率，計(jì)算得到金圓6317線與金昱6318線的負(fù)荷率為：

根據(jù)公式（2）、（3），則將兩條線路接入相同供電設(shè)備后對(duì)負(fù)荷率的貢獻(xiàn)值可以計(jì)算為：

可以看出，合理搭配接入設(shè)備的負(fù)荷類型對(duì)設(shè)備利用率提升的效果非常明顯。由此可見(jiàn)，在選擇用電時(shí)間互補(bǔ)的不同負(fù)荷類型接入相同的線路或供電設(shè)備時(shí)，選擇互補(bǔ)性較強(qiáng)的用電負(fù)荷，可以取得較好的設(shè)備利用率提升效果。

同時(shí)，根據(jù)第二部分配電網(wǎng)設(shè)備利用率的綜合評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行評(píng)價(jià)。該措施實(shí)行后，綜合評(píng)分為77.0294 較原得分提升0.11%，一級(jí)指標(biāo)中的負(fù)荷特性及其下二級(jí)指標(biāo)符合率的評(píng)分也較之前有了提高，說(shuō)明合理搭配負(fù)荷類型措施能夠使配電網(wǎng)設(shè)備利用率得到提升。

3.2 110 kV變電站間隔利用率提升實(shí)例

馬鞍山市區(qū)高鐵站網(wǎng)格10 kV 團(tuán)高6705 線與林里變林金6601 線聯(lián)絡(luò)，10 kV 團(tuán)都6728 線與林里變林安6602線聯(lián)絡(luò)，均為兩聯(lián)絡(luò)線路。線路現(xiàn)狀如表6所示。

雖然兩聯(lián)絡(luò)線路理論最大負(fù)載率可達(dá)到67%，團(tuán)結(jié)變10 kV 團(tuán)高6705 線、團(tuán)都6728 線負(fù)載率不高，均為輕載線路，供電半徑均不超過(guò)500 m，線路設(shè)備利用率較低。而里變林金6601線、林安6602線占用林里變2 個(gè)間隔資源，導(dǎo)致110 kV 林里變間隔利用率偏低，影響新增報(bào)裝用戶的接入。

解決方案為：10 kV 團(tuán)高6705 線路沿原林里變6601 線路路徑，與花山變花山636 線路聯(lián)絡(luò)，原6601 間隔空出；10 kV 團(tuán)都6728 線路沿原林里變6602 線路路徑，與花山變江花638 線路聯(lián)絡(luò)，原林里變6602間隔空出。

改造方案沿原路徑進(jìn)行，成本低，改造后團(tuán)結(jié)變兩條線路負(fù)載率及團(tuán)結(jié)變主變負(fù)載率均得到提升，林里變空出兩個(gè)間隔，同時(shí)也可延長(zhǎng)馬鞍山110 kV變電站投資新建時(shí)序，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)類似方案的改造，可以整合馬鞍山市區(qū)高鐵站網(wǎng)格部分110 kV 變電站10 kV 間隔資源，通過(guò)對(duì)改建后的高鐵站網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)備利用率進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)得分為77.1621，綜合評(píng)分較原得分提升0.278%，結(jié)果優(yōu)于改建前，證明該措施對(duì)提升配電網(wǎng)設(shè)備利用率是有效的。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用多種方法進(jìn)行馬鞍山市區(qū)配電網(wǎng)設(shè)備利用率指標(biāo)的篩選，再基于層次分析法構(gòu)建指標(biāo)體系的原理構(gòu)建配電網(wǎng)設(shè)備利用率綜合評(píng)價(jià)體系，從而對(duì)馬鞍山市轄區(qū)配電網(wǎng)設(shè)備利用率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

從設(shè)備利用率五個(gè)一級(jí)指標(biāo)出發(fā)，結(jié)合馬鞍山電網(wǎng)的特點(diǎn)及問(wèn)題，提出了相對(duì)應(yīng)的設(shè)備利用率提升措施。通過(guò)配電網(wǎng)設(shè)備利用率綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)兩個(gè)措施的計(jì)算，驗(yàn)證措施的有效性，對(duì)助于提升配電網(wǎng)設(shè)備利用率。