淺析輸配電系統(tǒng)電能損耗分配辦法

閔華光

摘要:輸電系統(tǒng)在輸送電能時所引起的電能損耗一般占總發(fā)電量的5%～10%,配電網中的電能損耗更大。電力市場環(huán)境下,這種電能損耗屬于輸電和配電成本,應該將它們分配給電網中的所有用戶。因此,如何公正合理地分配輸電網和配電網損耗已經成為影響電力市場健康發(fā)展的一個關鍵問題。文章從電能損耗的計算、輸配電損耗分配方法入手,指出合理選用電力變壓器和使之經濟運行,電力變壓器的容量不得過大,對輸配電系統(tǒng)電能損耗分配方法進行了闡述分析。

關鍵詞:輸配電系統(tǒng);電能損耗;輸配電損耗;損耗分配

中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0005-02

節(jié)能減排是我們國家的國策,各行各業(yè)都必須認真貫徹執(zhí)行。降低電能損耗是電力部門的重要的工作,也是重要的經濟指標。本文通過對配電網主要電能損耗設備的電能損耗計算,闡述了如何降低配電網的電能損耗。

一、電能損耗的計算

配電網的電能損耗主要包括配電線路和配電變壓器的電能損耗兩部分。對供配電系統(tǒng)電能損耗的理論計算是降低電能損耗、加強電能管理的重要手段。通過計算能夠對降低電能損耗工作提供理論和技術依據(jù)。

(一)輸電線路電能損耗

電力線路的運行狀況和線路的電能損耗隨時間而變化,如一年內某一條線路的電能損耗,即是若干更短時間段內電能損耗的總和,由電能損耗計算公式可以看出線路的電能損耗與輸電線路的有功功率、無功功率的平方、線路電阻成正比關系,與輸電電壓的平方成反比關系。

(二)變壓器電能損耗

在電力傳輸過程中,有功功率和無功功率都造成功率損耗,因此,配電變壓器的電能損耗也包括有功損耗和無功損耗兩部分。變壓器的電能損耗與變壓器的空載損耗、負載損耗、空載電流百分比、阻抗電壓百分比成正比,與功率因數(shù)的平方成正比。

二、輸配電損耗分配方法

輸電網損耗的分配,近年來引起了國內外學者的關注。已有的研究綜合起來可以分為以下幾類:

(一)比例分配法,思想簡單,是最常用的方法之一

它將輸電網損耗按節(jié)點發(fā)電或負荷有功大小成正比分配。沒有考慮發(fā)電和負荷在電網中的相對位置,沒有考慮無功對損耗的禍合影響和交易間的相互作用,要人為指定分配給發(fā)電方和負荷方損耗的比例。

(二)MW-Mile Method(簡稱MWM法)

它基于DC潮流求各交易引起的線路功率,按與被傳輸功率的大小和路徑長度的乘積成正比分配電網損耗。它只在一定程度上彌補了比例分配法無法計及電網結構的缺陷。因此,沒有考慮無功潮流對損耗的影響,也沒有考慮交易之間的禍合作用。

(三)微增損耗法(Incremental Transmission Loss Methods,簡稱ITL法)

由于ITL在電力系統(tǒng)經濟運行中的應用由來已久,因此是一種被廣泛接受的方法。其中基于最終潮流解的ITL以邊際微增系數(shù))求得的損耗分配結果通常會導致收益盈余口,因此需要做規(guī)范化處理以確保收支平衡,同時這種分配方法不具有唯一性。基于ITL積分給出了將損耗分配給Pool中的發(fā)電和負荷方的方法,采用分散平衡節(jié)點來消除計算結果對平衡節(jié)點的依賴性,但需要人為指定負荷分配系數(shù)與損耗供給系數(shù),當損耗同時分配給Poof中的發(fā)電機和負荷時還需要指定兩者的分配比例。

(四)功率分解法(Power Decomposition Methods,簡稱PD法)

基于電網總損耗表達式或支路總損耗表達式,結合阻抗或導納矩陣方程(即按電路定理所得的方程)進行推導,以求取以交易有功或發(fā)電有功或負荷有功為變量的損耗分解表達式。注入功率著手分解有功注入,得到了有功注入的總和(總損耗)與節(jié)點阻抗矩陣及節(jié)點注入電流的關系,從而得到將各節(jié)點注入功率分解為損耗和負荷的兩個分量,數(shù)學上這種分解是不唯一的。

配電網損耗分配方法原則上與輸電網損耗分配方法相似,但配電網有它的特殊性,對配電網損耗分配的研究,目前國內國際研究較少。歸結起來,現(xiàn)有損耗分配研究中存在的問題有:

1.分配比例問題。上面各種方法不能將輸電損耗同時、自然地分配給電網中的所有電源和負荷,都必須指定電源和負荷的網損分配比例,難以適應含有Pool.和Bliateral交易的任意復雜的電力市場模式。

2.基于電路方程推導的方法對平衡節(jié)點的選取具有依賴性,且平衡機不分配損耗;它們缺乏經濟學意義。

3.反向潮流與分配負損耗問題。在電力系統(tǒng)輸電網絡中,市場中的任何一個交易都會產生損耗,但在某些情況下,某交易的存在實際上卻減少了系統(tǒng)總的輸電損耗,原因是這一交易在系統(tǒng)中某些線路上所引起的潮流與這些線路的主導潮流的方向相反。

反向潮流是電力系統(tǒng)中的一種客觀存在,交易的最終輸電損耗分配結果中應當反映引起反向潮流的作用。是否真實地反應交易提供反向潮流的情況是評價輸電損耗分配方法是否合理的一個重要因素,反向潮流的存在,損耗分配結果就有可能出現(xiàn)負值的情況,究竟是否應該給引起反向潮流的交易分配負損耗沒有明確的說法。

三、減少網絡電能損耗措施

減少電能損耗,就是減少線路和變壓器中的電能損耗,具體措施如下:

1.使無功功率合理分布,無功功率在電網中的傳輸,會使功率和電能的損耗都增加,導致電壓下降,因此應在受電區(qū)域裝設一定數(shù)量的無功功率補償設備。目前有借助電子計算機進行無功功率計算來實現(xiàn)無功功率經濟調度和隨機補償?shù)?應用比較普遍。

2.合理選用電力變壓器和使之經濟運行,電力變壓器的容量不得過大。否則,變壓器空載或輕載運行,會消耗較大的無功功率。而這些無功功率是由電力系統(tǒng)供給的,既增加了初次投資,也使功率因數(shù)降低,電網損耗增加,因此必須合理選用電力變壓器的容量。選擇的原則是:(1)既要考慮變壓器的額定容量足以滿足全部用電負荷的需要,又不使變壓器長期過載運行,同時在能耗最小的情況下使變壓器經濟運行。因此,變壓器的容量不宜過大或過小。裝有兩臺和兩臺以上變壓器的變、配電所,應考慮有一臺變壓器發(fā)生故障時,其余變壓器能滿足一、二級負荷的需要;(2)選用的變壓器,其容量等級應盡量少,以達到運行靈活、維修方便和減少變壓器臺數(shù)的目的;(3)變壓器的經常負荷以大于其額定容量的60%為宜。

3.減少電壓變換次數(shù)每進行一次變壓,大致要消耗1%～2%的有功功率,所以應盡量減少變壓次數(shù)。

4.合理布設線路,在輸、配電線路的布局方面,應避免對負荷重復或迂回曲折布線,以減少線路中的電能損耗,變壓器應盡量放在負荷中心。

四、結語

輸、配電損耗分配是電力市場理論研究的一個重要內容。因為降低電能損耗也就是節(jié)約了電能,既為國家的節(jié)能減排工作做出了貢獻,也為企業(yè)降低了生產成本。降低電能損耗不但是電力部門的一項工作,也成為部分擁有自己配電網絡的各行業(yè)的當務之急,隨著國家節(jié)能減排工作的不斷推進,煤炭行業(yè)作為能源企業(yè),必須堅持降低電能損耗。不斷采用新技術,利用配網自動化,數(shù)據(jù)無線遠傳等先進技術,提高配電網降低電能損耗的管理水平,爭創(chuàng)企業(yè)更大效益。

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