嘉興電網電壓序列優化可行性研究和實施策略

方江曉 姚劍峰 陳國恩

（浙江嘉興電力局，浙江 嘉興 314000）

嘉興作為浙江接軌上海、融入長三角的門戶型都市地區，隨著經濟社會的快速發展，其配電網發展的外部環境發生了深刻變化。目前，以 10kV為主干的嘉興中壓配電網面臨著發展瓶頸，引發了變電站站址選擇和線路走廊出線困難等一系列問題。如何解決自身的不足，且適應社會負荷發展需求，需要開展深層次的研究和實踐。“十二五”至“十三五”期間將是嘉興電網發展的關鍵時期，配電網發展采用何種模式對嘉興電網的健康發展具有深遠的影響。

在電力系統的發展歷程中，總體上存在一個不斷提高和調整電壓等級、簡化電壓序列以適應社會經濟發展需要的客觀規律。20kV作為中壓配電電壓等級的優越性已經得到國際上的普遍認同，在發達國家有非常成熟的技術和經驗，設備制造工藝技術也無任何障礙[1-3]；此外，20kV配電網電壓也符合我國的國家標準，國內以蘇州為代表很多城市20世紀90年代就在進行20kV配電網的探索研究，并取得了良好的效益和寶貴的實踐運行經驗[4]。

因此，為了更好解決電網發展過程中的問題，適應社會負荷發展需求，嘉興電力局結合國網相關文件、指導意見及技術標準等，在省公司的精心指導下，正全面開展電壓序列優化工作。

鑒于國內外均已對 20kV電壓等級的適用性進行過研究并提出了研究的結論[5-7]。因此，嘉興電網電壓序列優化工作不再進行 20kV電壓等級選擇上的詳細論證，而主要通過了解和借鑒國內外在中壓配電網，特別是 20kV電壓等級方面成功應用的運行管理經驗，結合嘉興電網現狀和未來發展的情況，確定適合嘉興電網的電壓序列優化方案，并進一步論證嘉興電網將 20kV作為中壓配電電壓等級的必要性、可行性和經濟性。

1 電壓序列優化方案的選擇和建設原則

1.1 電壓序列優化方案的選擇

根據《嘉興電網“十二五”發展規劃》的電力電量預測結果可知：①如果按照嘉興全市面積計算，現狀嘉興市負荷密度為 1063kW/km2，規劃到 2030年負荷密度為4361kW/km2，是現狀負荷密度的4.1倍；②如果按照建設用地面積計算，現狀嘉興市負荷密度為6163kW/km2，規劃到2030年負荷密度為18968kW/km2，是現狀負荷密度的3.1倍。

又根據江蘇省電力公司《中壓配電網供電電壓等級優化研究及示范試點研究》報告中對負荷密度現狀電網的 20kV升壓改造的技術經濟論證和比選中可知，地區電力負荷增量比（遠景負荷密度與現狀負荷密度之比）大于 3左右，負荷密度小于 20MW/km2時，由于簡化電壓等級的改造費用所占比例較大，中壓配電電壓等級選擇20kV的220/110/20/0.4kV電壓序列方案的經濟性優于其他方案。

依據以上結論，《嘉興電網“十二五”發展規劃》和《嘉興各區縣局“十二五”電網規劃暨電壓序列優化》提出了至目標年，在嘉興市全面實現20kV配電網供電，公用網取消35kV電壓等級，電壓等級序列優化為 500/220/110/20/0.4kV五級電壓的方案，將電壓序列優化作為重點工作，積極推進20kV配電網建設。

1.2 20kV配電網建設（改造）原則

1）嘉興采用分區域、分階段推進20kV電網建設，“積極、穩妥”推進 20kV電網建設，全面實現 20kV供電目標：從時間上，分為“十二五”期和“十三五”期兩個階段進行建設改造；針對不同區塊負荷發展情況，采用整體規劃、分區建設原則。

2）新建變電站電壓等級為 110/20kV。中壓配電網新、改建項目一律按 20kV標準建設，對于不具備20kV供電的按10kV降壓運行。

3）在電壓序列優化過程中，應最大限度地利用原有10kV存量資產，避免大拆大建。

4）20kV配電網建設改造中的配變、CT、PT、電抗器、斷路器、隔離開關、負荷開關、熔斷器、電纜、電纜附件和避雷器等設備的選擇均需要滿足國網制定的20kV設備技術標準。

5）20kV配電網的建設還需滿足相應電壓等級的中性點接地、無功補償和短路電流控制等原則。

2 電壓序列優化的必要性

1）嘉興電網在快速發展過程中，面臨土地空間資源難以為繼、友好電網建設難以為繼、社會責任要求難以為繼、投資和人力成本難以為繼這4大問題， 電網發展方式將面臨嚴重挑戰。

2）集約農網和電壓序列優化是破解4大難以為繼的重要舉措，是適應嘉興城市化的發展，“兩新”（新市鎮和新社區）工程建設的順勢化舉措，是實現國家節能降耗目標和建設和諧社會的重要舉措，既是為了更好的滿足國網公司提出的社會責任要求，更是兩個轉變的真正實現。

3）電壓序列優化在提高電網供電能力、節省電網資源（站址和通道）、降低投資和網損、節能環保等方面均具有優勢。

因此，有必要結合嘉興電網電壓序列優化的可行性和經濟性分析，以盡快開展嘉興電網的電壓序列優化工作。

3 電壓序列優化的可行性

目前嘉興電網電壓序列優化的主要難題有配電網存量資產大、設備剩余壽命普遍較長，大范圍應用 20kV電壓等級將面臨改造資金大、過渡期長且過渡期供電可靠性下降、實施難度大、影響公司優質服務等問題。面對這些情況，我們結合嘉興電網的實際狀況，論證電壓序列優化在技術上是否具有可行性。

3.1 技術可行性論證

1）從技術上看，20kV升壓改造是可行的。110kV變電站可以通過主變等容量改造，開關柜改造和更換措施對現狀變電站進行升壓改造，改造費用為每改造一臺主變及其附屬設備僅需1400萬元。架空線路通過更換絕緣子和金具可直接進行升壓改造，改造費用為每公里4萬元。70%電纜可直接升壓，30%電纜經調整電纜附件后也可使用。配變通過等容量改造升壓成20kV，改造費用為配變價格的30%。用戶開關柜通過增加絕緣板措施進行改造，改造費用為3萬。開閉所直接更換，每座改造費用30萬。戶外環網柜大部分滿足20kV要求，無需改造。

2）從可靠性和優質服務上看，20kV升壓改造會在過渡期內造成預安排停電偏多，可靠性下降，服務降低的問題。但通過優化施工安排、綜合停電管理、帶電作業和旁路作業等措施，結合大修技改工程、結合智能電網建設綜合施工，可將停電影響降到可容忍程度。具體措施包括：變電站擴建（改建）停電與配網線路負荷割切停電相結合的方式減少配網線路停電次數；配網線路在負荷割切當天實現全線升壓改造；配網線路分段投產進一步減少投產過程停電時間；客戶設備、公變設備投運前倒排時間集中改造的原則。

3.2 政策可行性論證

嘉興電網電壓序列優化工作贏得了“政府主導、電網助推”的局面，獲得了浙江省政府、嘉興市政府、嘉興各級政府的認可和民眾的理解。首先，電價優惠政策推動了用戶升壓改造的積極性；20kV節省土地資源的占用使得政府支持意愿非常大，成立了推進20kV應用領導機構，出臺了推進配網20kV改造政策措施，與鎮、街道、開發區簽訂配網升壓改造框架協議暨實施方案。在資金上給與 50元每 kVA的政策補貼。

3.3 資金可行性論證

從資金投入上看，資金壓力不大，方案可行性較高。從表1可以看出，“十二五”期間電壓序列優化后僅需多投資2.72億元，即使不考慮節約線損獲得的收益，平均每年多投入0.54億元即可。

表1 “十二五”期電壓序列優化前后資金投入情況

4 電壓序列優化的經濟性

采用 20kV電壓等級線路在提高輸電能力、促進節能降損、加大供電半徑、減少土地占用、滿足用電需求等方面具有顯著優勢。

4.1 經濟效益分析

1）嘉興電網符合20kV升壓改造經濟的負荷增長邊界條件。負荷增長邊界條件是決定嘉興電網電壓序列優化是否經濟的決定性因素，根據嘉興電網2030年負荷預測，遠景負荷將達到 17072MW，是現有負荷的4倍，嘉興電網還有3倍的增長，根據電壓序列優化分析結論，可知嘉興電網電壓序列優化的邊界條件并沒有發生根本性改變。

2）由表2可以看出，實施電壓序列優化后，與10kV相比，中壓配網投資增加、高壓配網投資減少、網損費用減少。綜合考慮，“十二五”期間主要為電網試點期，升壓改造工程量相對較少，僅需增加投資0.08億元。“十三五”期間，升壓改造工程量相對增加，20kV電網亦逐步完善，但網損降低的收益增加，與10kV供電相比，該期間僅需增加投資0.05億元。因此，從電網長遠的發展角度上看，20kV電壓等級在經濟上優于10kV電壓等級。

表2 嘉興電網20kV升壓改造的分階段現金流量表

4.2 社會效益分析

電壓序列優化大大提高線路的承載能力，減少電力設備占用資源外，大幅降低電網損耗量，有利于電網的節能減排、減少碳排放，符合大環境下的節能減排要求。

通過對電壓序列優化調整前后的目標網架規劃方案對比可知，中壓配網采用 20kV電壓等級供電后，110kV電網規模縮小，布點數量減少，與原規劃相比，可減少 110kV變電站布點數量為77座，土地資源可減少占用 89.8km2；相應的主變數量及110kV線路也減少，緩解110kV線路走廊通道緊張問題。

5 電壓序列優化的實施現狀及意義

5.1 電壓序列優化的實施現狀

在電壓序列優化工作推進過程中，嘉興局通過一系列的措施保障每個環節順利實施，目前已取得了一定的成效，積累了一定的經驗：已編制嘉興各縣市局《配電網“十二五”規劃暨電壓序列優化規劃》，并啟動各專項工作小組進行主變、開關柜、線路、配變等設備的升壓改造方案；已獲得相關的政府簽發的有關 20kV電網建設的文件、框架協議、支持函件等共10份；已答復20kV供電方案的用戶199家，在建工程 7家；已供電 180家，總計 386家用戶，容量365.76MVA。

5.2 電壓序列優化的意義

嘉興電網的建設和發展目前正處于重要的上升期。開展電網序列優化的研究工作是滿足嘉興市經濟社會長遠發展目標的客觀需求；是落實科學發展觀，建設“兩型”（資源節約型、環境友好型）電網的必然選擇；是突破現有電網發展瓶頸，提高嘉興電網可持續發展能力的必然要求；是實現國家節能降耗目標和建設和諧社會的重要舉措。

通過論證升壓改造的必要性，適時推進配電網新電壓等級建設與改造工作，有利于緩解當前配電網建設與站點、線路走廊資源之間的矛盾，能夠提高配電網的供電能力和客戶接入適應范圍，降低電網運行損耗，從而實現企業社會效益和經濟效益的和諧統一。

嘉興電網作為浙江電網的重要組成部分，其電網發展規模和發展特征在全國具有一定的典型和代表性，通過深入開展嘉興電網電壓序列優化的研究和實踐，總結經驗，提煉做法，還可以實現以點帶面，對浙江整個地區乃至全國的配電網創新實踐和發展必將提供有益的指導和參考。

6 結論

1）本文分析了嘉興電網面臨的發展問題和進行電網電壓序列優化工作的背景。

2）根據國內外已有的結論，確定了嘉興電網電壓序列優化的合理方案，并介紹了 20kV配電網的建設和改造原則。

3）基于嘉興電網現狀及發展情況，論證升壓改造的必要性，破解嘉興電網發展過程中的“四個難以為繼”。

4）基于嘉興電網電壓序列優化實施的重點和難點，從技術方面論證嘉興電網實施電壓序列優化方案的可行性，并分析了政策可行性和資金可行性。

5）通過經濟效益和社會效益的分析，論證嘉興電網電壓序列優化工作的經濟性。

6）結合嘉興電網電壓序列優化的可行性論證及其實施情況，指出嘉興進行電壓序列優化工作的意義。

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