可靠性與經(jīng)濟(jì)性相協(xié)調(diào)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

林 波

（廣東電網(wǎng)汕頭供電局，廣東 汕頭 515061）

0 引 言

新時期下，我國電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的核心是優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。因此，發(fā)展電力行業(yè)，需要注重配電網(wǎng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，在確保電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的基礎(chǔ)上盡可能降低經(jīng)營成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 問題的提出

在電力行業(yè)長期發(fā)展中，配電網(wǎng)規(guī)劃面臨著諸多問題。第一，城市用戶數(shù)量不斷增加，對供電質(zhì)量的要求越來越高。電力企業(yè)為了提高市場競爭力和服務(wù)質(zhì)量，不斷提高電網(wǎng)可靠性來保證運(yùn)行穩(wěn)定，但造成了盲目投資現(xiàn)象，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和成本增加[1]。第二，采用售電效益來評估停電損失，最終得到的可靠性水平投資大于所獲效益，且可靠性投資不能彌補(bǔ)停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會損失[2]。

由此可見，可靠性和經(jīng)濟(jì)性在現(xiàn)實(shí)發(fā)展中存在矛盾，是電網(wǎng)規(guī)劃中的難點(diǎn)。為此，需要采用同時基于可靠性和經(jīng)濟(jì)性的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，并加強(qiáng)其在電網(wǎng)運(yùn)行中的應(yīng)用率。

2 配電網(wǎng)規(guī)劃中可靠性與經(jīng)濟(jì)性協(xié)調(diào)渠道

2.1 日常規(guī)劃

加強(qiáng)配電網(wǎng)的日常規(guī)劃，能夠有效提升電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。首先，需要重點(diǎn)分析配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，明確不同地區(qū)配電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問題，并展開針對性調(diào)整。其次，結(jié)合不同地區(qū)的自然條件如地勢、氣候等，根據(jù)當(dāng)?shù)赜脩舻挠秒娨?，對配電網(wǎng)進(jìn)行差異性規(guī)劃。采用調(diào)查方法掌握不同地區(qū)用戶的基本需求，綜合處理各項信息，增強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃的整體性。最后，找到可靠性和經(jīng)濟(jì)性的平衡點(diǎn)，構(gòu)建穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。要認(rèn)識到不同設(shè)備在運(yùn)行中能適應(yīng)的環(huán)境，從而提出最佳的設(shè)備選擇方案，保障電網(wǎng)系統(tǒng)健康發(fā)展。

2.2 完善配電網(wǎng)規(guī)劃思路

在開展配電網(wǎng)規(guī)劃工作時，需要始終貫徹經(jīng)濟(jì)性與可靠性相協(xié)調(diào)的理念，積極引入先進(jìn)技術(shù)，對配電網(wǎng)規(guī)劃成果展開全方位操作。具體地，需采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全面展示配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)與可靠性原則，模擬配電網(wǎng)規(guī)劃方案，找出規(guī)劃方案的不足之處，及時調(diào)整完善方案。此外，要做好防范工作，確定風(fēng)險問題，針對性地提出解決方案。確定電網(wǎng)在不同時間段需要檢修的周期，降低配電網(wǎng)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障的概率，從而提高規(guī)劃質(zhì)量。確保所融入的新技術(shù)能夠滿足規(guī)劃方案要求，采用各種方法避免規(guī)劃中的偏差，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)時監(jiān)控配電網(wǎng)運(yùn)行狀況，第一時間發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)中的問題并及時解決[3]。

2.3 配電網(wǎng)規(guī)劃中的合作法

合作法可以有效提高配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。在實(shí)際工作中，需要成立專門的電網(wǎng)規(guī)劃小組，保障每位工作人員都明確自身權(quán)責(zé)。小組全權(quán)負(fù)責(zé)配電網(wǎng)的規(guī)劃工作，主要負(fù)責(zé)的工作包括實(shí)地考察、市場調(diào)查和新技術(shù)分析等。待采集完全部信息后，小組人員即可加強(qiáng)對配電網(wǎng)的研究。工作人員要給出較為具體的數(shù)據(jù)信息，計算出配電網(wǎng)規(guī)劃方案的安全系數(shù)范圍和成本支出范圍，并最大程度控制配電網(wǎng)規(guī)劃的危險系數(shù)。要全面分析配電網(wǎng)各個區(qū)域，以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形式呈現(xiàn)檢查報告，以可視化信息為后期決策奠定基礎(chǔ)，提高配電網(wǎng)的可靠性、安全性。

可靠性和經(jīng)濟(jì)性評估公式為：

其中A表示整個工程在實(shí)際運(yùn)行中能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來的最低經(jīng)濟(jì)效益；B表示項目變動成本，包括可靠性成本、線損成本；C表示項目最少經(jīng)濟(jì)投資中獲得的回報系數(shù)；D表示項目工程的總投入量。

3 可靠性和經(jīng)濟(jì)性計算分析

配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性計算需要從多個方面出發(fā)，主要包括配電線路、可靠性和經(jīng)濟(jì)性協(xié)調(diào)、民生可靠經(jīng)濟(jì)性，可以保障整個配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)配置的合理性。在實(shí)際投入建設(shè)中也更加靈活，抓住配電網(wǎng)規(guī)劃中經(jīng)濟(jì)性與可靠性的平衡點(diǎn)，才能夠?qū)崿F(xiàn)最終的規(guī)劃目標(biāo)。

3.1 配電線路

從當(dāng)今配電網(wǎng)配電線路形式來看，較常見的配電線路形式為單輻射接線模式、2-1接線模式和3-1接線模式等。這些配電線路模式在實(shí)際的可靠安全性也存在差異。假設(shè)某地區(qū)的負(fù)荷點(diǎn)用戶量為100，主干饋線的故障率為0.04km·a。如果出現(xiàn)故障問題需要檢修1h，設(shè)定隔離開關(guān)不會發(fā)生故障問題，且倒閘時間可以控制在30 min范圍內(nèi)[4]。在此條件下，如果主干線出現(xiàn)故障，可能會造成斷路器跳閘。采用主干線作為供電負(fù)荷要素，可以根據(jù)之前配電網(wǎng)運(yùn)行情況恢復(fù)線路。如果設(shè)定用戶供電負(fù)荷量為200 kW，可以采用典型接線形式的可靠性指標(biāo)計算數(shù)據(jù)。在ASAI率排名中，以上三種模式的高低關(guān)系為：單輻射接線模式＜2-1接線模式＜3-1接線模式。從可靠性角度來看，影響ASAI值的主要因素是元件檢修法和元件檢修率。如果配電線路出現(xiàn)了問題，會直接影響變壓器故障率，進(jìn)而對整個配電網(wǎng)造成影響。

3.2 可靠性和經(jīng)濟(jì)性協(xié)調(diào)分析

不同接線模式的可靠性存在差異，所投入的成本和所獲收益也不同?？煽啃耘c成本二者成正比，即隨著可靠性的增加，投入成本也會隨之增加，且可靠性成本會降低，可靠性所造成的停電損失可以最大化減少。通過式（1）和圖1可以得出，如果將可靠性指標(biāo)控制在99.9%以上，則投入成本與可靠性成本值會降到最低，投入成本與可靠性水平停電損失綜合計算值最低。圖1中，99.948%是最佳的可靠性與經(jīng)濟(jì)性水平，其形成的G值最低。

圖1 供電可靠性變化成本/效益曲線

通過圖1可以看出，在2-1接線和3-1接線中，兩種接線模式中的G值所需要配電線成本更高，但相對其余集中模式依然較小。這是因?yàn)檫@兩種配電網(wǎng)形式是初期的配網(wǎng)模式，是配電網(wǎng)建設(shè)初期不錯的選擇。而雙環(huán)網(wǎng)接線平均可靠水平能夠達(dá)到99.95%以上，可以大大降低可靠性成本，且在實(shí)際應(yīng)用中更加可靠，對電力負(fù)荷大的地區(qū)有很好的適應(yīng)性。

3.3 確保民生用電可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析

在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃過程中，需要重點(diǎn)考慮民生問題。學(xué)校、居民樓、政府和醫(yī)院等，是用電較為集中的領(lǐng)域。加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性協(xié)調(diào)時，需要考慮民生負(fù)荷用電中的電力中斷損失[5]。民生負(fù)荷用電損失與接線可靠性成正比。負(fù)荷用電損失增高，接線成本隨之增加。相比上述的2-1接線、3-1接線、單輻射接線等模式，該領(lǐng)域使用雙環(huán)網(wǎng)接線模式效果更好。如果民生用電量恒定，即可得出可靠性與成本間的關(guān)系，如圖2所示。根據(jù)不同接線模式，對可靠性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行線性計算，并為成本額度和收益系數(shù)提供數(shù)據(jù)參考。通過對比二者的差異，可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：第一，如果配電網(wǎng)供電中斷損失有所提高，可靠性成本也會隨之增加；第二，如果提高可靠性成本，需要確保成本系數(shù)達(dá)到99.96%以上，才能實(shí)現(xiàn)最佳效益。因此，采用雙環(huán)網(wǎng)接線方法能夠協(xié)調(diào)配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

圖2 民生用電成本/效益曲線

4 結(jié) 論

綜上所述，重點(diǎn)探究配電網(wǎng)中可靠性和經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的對策，不僅能夠解決配電網(wǎng)工程盲目投資的問題，避免大量資源被無意義浪費(fèi)，也可以在成本一定的情況下提高配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，為配電網(wǎng)規(guī)劃提供新的思路。通過對多種接線模式進(jìn)行分析可知，對于新建配電網(wǎng)或負(fù)荷壓力小的區(qū)域，可以采用2-1和3-1的配電網(wǎng)方案，而對于電力負(fù)荷較大的區(qū)域，需要采用雙環(huán)網(wǎng)接線模式，從而同時保證配電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。