基于全壽命周期理論的配電自動化工程研究

鄭少林

摘要 為了進(jìn)一步完善我國的配電自動化工程，我們應(yīng)該不斷提升配電自動化的智能水平。構(gòu)建配電自動化的效益評估模型，對配電自動化系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新，使其全壽命周期得到全方位提高，從而降低配電自動化全壽命周期的成本，為我國的配電自動化建設(shè)工程做出新的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]全壽命周期 配電自動化 配電網(wǎng)周期成本

配電自動化是配電網(wǎng)智能建設(shè)的重要組成部分，它合理地改善了配電網(wǎng)的供電成本和質(zhì)量，大大提高了配電網(wǎng)的供電可靠性，它不僅提高了設(shè)備的利用效率、對設(shè)備資源進(jìn)行優(yōu)化，而且還大大提高了對清潔能源的利用效率，這對配電網(wǎng)的管理和完善起到了很大的推動作用。由于配電自動化的不斷創(chuàng)新和完善，使配電網(wǎng)在智能電網(wǎng)建設(shè)中積累了足夠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我國智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 全壽命周期理論的成本研究分析

1.1 初始所需投入的成本

隨著我國工程建筑的不斷發(fā)展，工程建筑對初始成本的要求也越來越大。根據(jù)資料顯示，拿某一地區(qū)的配電自動化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為例：一個配電站點(diǎn)所需的超級電容器直流后備電源模塊，最后一次招標(biāo)所需要的初始成本為5 6萬元，比往年的初期成本都要高。因此，隨著工程建筑的不斷升級，全壽命周期理論下的配電自動化工程項(xiàng)目需求也在不斷增加。

1.2 設(shè)備運(yùn)行以及維護(hù)所需要的成本

由于超級電容器直流后備電源自身存在的優(yōu)點(diǎn)，使其在運(yùn)行維護(hù)方面的成本可以忽略不計(jì)。近年來，蓄電池直流后備電源一直在不斷創(chuàng)新，在其中加入了自行活化的功能。這樣可以幫助蓄電池增長壽命和性能，其功能比常規(guī)蓄電池的活化程序要高出很多。在蓄電池的自動活化階段不需要發(fā)揮后備電源的功能，因此，在蓄電池直流后備電源自動活化期間可以不考慮蓄電池的運(yùn)行維護(hù)成本。

1.3 廢棄成本以及周期核算

由于超級電容器存在綠色環(huán)保的特點(diǎn)，所以在設(shè)備運(yùn)行后期不會產(chǎn)生任何的廢棄成本，這也是超級電容器比常規(guī)電容器更加實(shí)用的主要原因。而蓄電池則不同，它會產(chǎn)生一些廢棄成本，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，蓄電池產(chǎn)生的廢棄成本大約占采購價(jià)格的10%左右，比例相對較大。而在成本的周期核算方面，超級電容器也存在很大優(yōu)勢。根據(jù)資料我們可以知道，超級電容器的全壽命周期成本明顯比蓄電池的全壽命周期成本要低很多。超級電容器的周期成本與初始成本相同，沒有多余的浪費(fèi)之處。所以，在成本方面，超級電容器與蓄電池相比存在很大的優(yōu)勢。

2 全壽命周期理論的配電自動化工程應(yīng)用與研究

2.1 全壽命周期理論的定義

全壽命周期理論指的是，對產(chǎn)品壽命發(fā)展的整個過程進(jìn)行管理。結(jié)合產(chǎn)品在每個階段出現(xiàn)的問題，協(xié)調(diào)統(tǒng)一、持續(xù)不斷地進(jìn)行優(yōu)化，從而保持產(chǎn)品的一致性。利用產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)方式，優(yōu)化產(chǎn)品的技術(shù)與質(zhì)量，使其在全壽命周期內(nèi)能夠進(jìn)行更長時(shí)間的工作。

2.2 全壽命周期理論在配電自動化工程方面的重要意義

配電自動化工程的全壽命周期管理指的是，以全壽命周期的所有細(xì)節(jié)作為研究對象，從而研究最佳的全壽命周期的經(jīng)濟(jì)效益。按照系統(tǒng)的整體目標(biāo)，全方位考慮工程的采購、運(yùn)行、技改、規(guī)劃、報(bào)廢等整體過程。以安全、環(huán)保為前提，不斷追求更高的全壽命周期成本的工程效益，從而為工程帶來最大的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，使我國的工程建設(shè)邁上新的臺階。

2.3 全壽命周期管理配電自動化系統(tǒng)的方法

全壽命周期管理是指對配電自動化系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行管理，從而使配電自動化系統(tǒng)在安全、環(huán)保、效能等方面得到全面提高。在此基礎(chǔ)上，就可以不斷追求全壽命周期成本的更優(yōu)化，以便于創(chuàng)造更好的社會、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等方面的效益。全壽命周期管理中配電自動化系統(tǒng)的評價(jià)方法主要包括三種計(jì)算模型：

（1）凈收益現(xiàn)值計(jì)算模型;

（2）全壽命周期成本最小用法計(jì)算模型;

（3）內(nèi)部收益率計(jì)算模型。用凈現(xiàn)值法或者內(nèi)部收益率法去評價(jià)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性會有一些困難，針對這種情況，我們會根據(jù)項(xiàng)目費(fèi)用的對比情況提出最小費(fèi)用的使用方法。

這只是一種假設(shè)的方法，當(dāng)方案滿足收益相等的需求時(shí)，我們就會知道，配電化系統(tǒng)全壽命周期的最大效益方案就是最小費(fèi)用方案的提出。

2.4 全壽命周期理論在配電自動化成本方面的規(guī)劃方案

由于LCC建立的開關(guān)布置新模型以及多階段配電網(wǎng)網(wǎng)架，不僅考慮了規(guī)劃方案的初始投資成本以及設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本，對配電網(wǎng)停電造成的損失也進(jìn)行了考慮。為了對使用配電網(wǎng)的用戶構(gòu)建停電損失和停電持續(xù)時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，全壽命周期的配電自動化系統(tǒng)應(yīng)該不斷優(yōu)化和升級。通過此數(shù)學(xué)模型我們可以清楚地了解停電持續(xù)時(shí)間、停電頻率以及停電電量對停電成本產(chǎn)生的影響，從而更加精準(zhǔn)地計(jì)算出停電期間所帶來的損失。通過數(shù)據(jù)分析我們可以知道，當(dāng)我們對配電網(wǎng)的可靠性要求較高時(shí)，分段開關(guān)就會起到相應(yīng)的作用，它會大大降低停電所帶來的成本損失。配電網(wǎng)的分階段規(guī)劃方案會更有利于負(fù)荷發(fā)展的要求，可以最大程度地降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本以及停電成本，這會給配電網(wǎng)帶來更好的發(fā)展前景。

2.5 全壽命周期的配電網(wǎng)規(guī)劃理論

目前，我國在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)方面，還沒有把DG技術(shù)放在主要的位置上，這對我國配電網(wǎng)的規(guī)劃會產(chǎn)生很不好的影響。例如：在風(fēng)力發(fā)電的輸出功率以及配電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測上會產(chǎn)生不確定性;由于電源接入方案的不合理，會對配電網(wǎng)的安全性以及經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生破壞。針對這種情況，我們應(yīng)該對分布式電源的接入容量以及接入位置進(jìn)行優(yōu)化，提出合理的配電網(wǎng)網(wǎng)架改進(jìn)方法。不斷完善配電網(wǎng)的分布結(jié)構(gòu)，這對我國能源的發(fā)展會起到很大的推動作用。

綜上所述，我國電網(wǎng)建設(shè)一直在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新，從節(jié)約成本到分布模式都有了很大的提高。這其中，配電自動化系統(tǒng)的升級和完善起到了關(guān)鍵性的作用。配電自動化系統(tǒng)對設(shè)備的所有細(xì)節(jié)都進(jìn)行了提升，從而在很大程度上節(jié)約了設(shè)備所有方面的成本，大大延長了設(shè)備的全壽命周期。除此之外，由于配電自動化系統(tǒng)對設(shè)備的全方位提升，使其為工程創(chuàng)造了較大的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益，為我國的工程建設(shè)和社會發(fā)展帶來了極大的好處。

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