城鎮(zhèn)典型配電線(xiàn)路定量節(jié)能評(píng)估方法研究

摘要：配電網(wǎng)的節(jié)能潛力評(píng)估是節(jié)能規(guī)劃的基礎(chǔ)工作。本文以城鎮(zhèn)線(xiàn)路為例，介紹了配電線(xiàn)路節(jié)能評(píng)估的方法，定量計(jì)算和比較了各種技術(shù)手段應(yīng)用的節(jié)能潛力，指出了城鎮(zhèn)配電線(xiàn)路節(jié)能規(guī)劃的策略。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)線(xiàn)路；節(jié)能；潛力；評(píng)估

城鎮(zhèn)配電線(xiàn)路具有負(fù)荷較重、特性復(fù)雜、線(xiàn)損較大、電壓質(zhì)量改善空間大等特點(diǎn)。加強(qiáng)其節(jié)能潛力的定量評(píng)估有助于針對(duì)性地提出改善策略和改造方案，為配電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定提供了依據(jù)[1～3]。

新圩線(xiàn)引自明城變電站10kV母線(xiàn)，中壓主干線(xiàn)路長(zhǎng)6.007km，其中包括LGJ-240的架空線(xiàn)5.323km，YJV22-300的電纜線(xiàn)0.684km。新圩線(xiàn)所接配變共15臺(tái)，總?cè)萘?3710kVA，包括5臺(tái)公變、10臺(tái)專(zhuān)變，其中有7臺(tái)S9型專(zhuān)用變壓器。新圩線(xiàn)主要負(fù)荷為工業(yè)用電和居民用電。2012年5月新圩線(xiàn)最大饋線(xiàn)電流為402.51A，負(fù)載率約94.08%；變電站母線(xiàn)電壓在10.10kV左右。

本文采用PSAS配電網(wǎng)節(jié)能評(píng)估與規(guī)劃分析軟件[4]，針對(duì)該線(xiàn)路進(jìn)行了節(jié)能評(píng)估的計(jì)算，給出了定量分析結(jié)果。

一 最大方式初始潮流分析

新圩線(xiàn)初始最大潮流的總體情況如表1所示，中壓線(xiàn)路損耗占網(wǎng)損的主要部分約為89%，線(xiàn)路所接的負(fù)荷偏重，部分配變負(fù)載率高，配變銅損、鐵損較小，低壓無(wú)功補(bǔ)償不足，功率因數(shù)低，線(xiàn)路首段運(yùn)行電壓不高，線(xiàn)路最低電壓出現(xiàn)越下限的情況。

二 節(jié)能降耗潛力分析計(jì)算

（1）改變無(wú)功控制策略的節(jié)能潛力

假設(shè)規(guī)定新圩線(xiàn)專(zhuān)變和公變通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償使得功率因數(shù)全部達(dá)到1.00，在這種較為理想的情況下，由于公變及專(zhuān)變功率因數(shù)的提高使線(xiàn)路無(wú)功輸送量大幅減小，從而能有效降低網(wǎng)損率。采用該種方法的效益對(duì)比如表1所示。由表可見(jiàn)，改變無(wú)功控制策略后，線(xiàn)路最低電壓大幅度上升，功率因數(shù)大大提高，有功損耗降損潛力達(dá)21.20%。

（2）調(diào)整運(yùn)行電壓的節(jié)能潛力

建議明城站10kV側(cè)采取逆調(diào)壓方式，在現(xiàn)有負(fù)荷情況下，進(jìn)行母線(xiàn)電壓調(diào)整到10.5kV后的潮流分析，結(jié)果如表1所示，10kV系統(tǒng)有功損耗降低8.35%，線(xiàn)路末端電壓亦得到較好的改善。

（3）改變導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)/線(xiàn)徑的節(jié)能潛力

新圩線(xiàn)主干線(xiàn)部分現(xiàn)有型號(hào)為L(zhǎng)GJ-240的架空線(xiàn)5.323km，考慮絕緣化要求及更換周期，現(xiàn)假設(shè)新圩線(xiàn)最大負(fù)荷增長(zhǎng)10%，將主干線(xiàn)LGJ-240裸導(dǎo)線(xiàn)更換為JKLGYJ-300架空絕緣線(xiàn)。而更換導(dǎo)線(xiàn)所需要的投資為182.60萬(wàn)元，其更換前后的效益對(duì)比，如表2所示。10kV系統(tǒng)總損耗下降約25.85%，降損效果較為顯著，10kV線(xiàn)路最低電壓明顯改善，功率因數(shù)也提高。

（4）更換配電變壓器的節(jié)能潛力

新圩線(xiàn)目前公用配變都是S11型或非晶型變壓器，節(jié)能效果較好。而專(zhuān)用變壓器中有7臺(tái)S9型，對(duì)線(xiàn)路損耗造成一定影響。假如條件許可，能將7臺(tái)S9專(zhuān)變更換為S11型或非晶型，下面考慮該線(xiàn)路負(fù)荷增長(zhǎng)10%，取年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)，重新計(jì)算潮流可得到更換高能耗配變的節(jié)能效益如表3所示。可見(jiàn)，高能耗配變更換將使10kV系統(tǒng)有功損耗最多降低5.80%，同時(shí)對(duì)提高供電可靠性也將具有一定的好處。

（5）削峰填谷、減小負(fù)荷波動(dòng)節(jié)能潛力

新圩線(xiàn)的負(fù)荷類(lèi)型為工業(yè)+居民負(fù)荷，負(fù)荷高峰分布在10時(shí)至16時(shí)，22時(shí)至04時(shí)這兩個(gè)時(shí)間段，高峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷差別較大，因此研究在當(dāng)前負(fù)荷水平下，基于明城站新圩線(xiàn)日負(fù)荷曲線(xiàn)和明城變電站母線(xiàn)電壓運(yùn)行方式，進(jìn)行日線(xiàn)損仿真計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行削峰填谷的節(jié)能潛力分析，效果如圖1和表4所示。

可見(jiàn)，新圩線(xiàn)平均負(fù)荷率較高，線(xiàn)路日線(xiàn)損電量也較高。假設(shè)調(diào)整負(fù)荷使其波動(dòng)程度降低30%，可使日有功損耗電量下降約278kWh，降幅達(dá)4.6%，削峰填谷有一定的改善效果。在條件允許的情況下，可對(duì)新圩線(xiàn)進(jìn)行一定的負(fù)荷波動(dòng)調(diào)整，降低負(fù)荷波動(dòng)，從而做到節(jié)能降損。

三 各分項(xiàng)節(jié)能措施效益對(duì)比

根據(jù)上述的幾項(xiàng)分項(xiàng)節(jié)能措施分析，對(duì)比各項(xiàng)措施的降損潛力及實(shí)施該措施的投入，分析各項(xiàng)措施的降損效益。可知，改變無(wú)功控制策略和改變導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)的節(jié)能降損效果相當(dāng)明顯，分別達(dá)21.20%和25.85%。改變導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)耗資大但降損潛力也較大。調(diào)整母線(xiàn)電壓這一手段的降損也可達(dá)8.35%，而其耗資較小，降損效益較好，可實(shí)施性較強(qiáng)。

四 結(jié)論

綜合分析，新圩線(xiàn)的主要負(fù)荷為工業(yè)用電和居民用電，其架空線(xiàn)路較長(zhǎng)，支路較多，負(fù)荷偏重，線(xiàn)路電壓偏低，線(xiàn)路損耗占主要部分；線(xiàn)路功率因數(shù)低，而且低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償不足，部分變壓器低壓側(cè)需增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。綜合估計(jì)，該線(xiàn)路的節(jié)能空間估算有51%左右。從各項(xiàng)節(jié)能措施的效益來(lái)看，可優(yōu)先考慮改變無(wú)功控制策略和調(diào)整母線(xiàn)電壓，增加無(wú)功補(bǔ)償配置，條件允許的情況下再安排導(dǎo)線(xiàn)更換，實(shí)現(xiàn)該線(xiàn)路的節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)

[1] 張勇軍，鐘清，陳旭等.配電網(wǎng)節(jié)能規(guī)劃與運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2] 尚金成.電力節(jié)能減排的理論體系與技術(shù)支撐體系[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（6）：31-35.

[3] 李鵬，張勇軍，譚偉聰?shù)?長(zhǎng)安配電網(wǎng)節(jié)能降耗潛力評(píng)估研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（14）：97-100，104.

[4] 張勇軍，石輝，許亮. 配電網(wǎng)節(jié)能潛力評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（2）：51-55.