鐵路牽引變電所電費(fèi)節(jié)支措施

俞益飛

0 引言

電氣化鐵路具有污染小、牽引動力大、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，上海鐵路局管內(nèi)電氣化鐵路從2006年開始建設(shè)，至2011年運(yùn)行線路已達(dá)3 800 km。而牽引所電費(fèi)作為電氣化鐵道運(yùn)營成本的主要支出項(xiàng)目也隨之快速增長。通過對牽引所電費(fèi)組成的分析，可變項(xiàng)目的探尋，找出節(jié)能辦法，采取措施，達(dá)到節(jié)支節(jié)能、降耗減排的目的。

1 牽引所電費(fèi)分析

1.1 牽引所電費(fèi)組成

目前，鐵路牽引所電費(fèi)按物價部門制定的兩部制大工業(yè)客戶優(yōu)惠電價計費(fèi)。電費(fèi)由基本電費(fèi)、電度電費(fèi)、功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)、電鐵還貸電費(fèi)及附加電費(fèi)組成。其中：基本電費(fèi)=運(yùn)行變壓器容量×基本電費(fèi)單價；電度電費(fèi)=實(shí)際用電量×電度單價；功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)根據(jù)國家《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》規(guī)定，考核標(biāo)準(zhǔn)為0.9；電鐵還貸電費(fèi)=實(shí)際用電量×電鐵還貸單價；附加電費(fèi)=實(shí)際用電量×附加電價。

1.2 電費(fèi)構(gòu)成分析

對京滬線三界等6 個牽引所2007年度電費(fèi)支出情況進(jìn)行分析，見表1。

表1 2007年度某月京滬線三界等6 個牽引所電費(fèi)構(gòu)成分析表

從表1可見，占比最大的為電度電量電費(fèi)，它隨著運(yùn)行電力機(jī)車數(shù)量的增加而增長，屬于確定量；其次為基本電費(fèi)，雖然在供用電合同訂立后固定不變，但可以選擇不同的計費(fèi)方式，屬于可變量；功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)與功率因數(shù)成反比，也屬于可變量；其他還貸電費(fèi)和附加電費(fèi)屬于國家相關(guān)規(guī)定的費(fèi)率，在電價政策調(diào)整前不變。從電費(fèi)的組成可以看出，要降低電費(fèi)的支出必須從可變量著手。

1.3 電費(fèi)的可變量的分析

1.3.1 基本電費(fèi)收取方法的分析

供用電合同規(guī)定：基本電費(fèi)計費(fèi)容量可選擇變壓器額定容量或最大需量方式計算。

（1）變壓器額定容量方式計算：基本電費(fèi)的計費(fèi)容量就是變壓器額定容量。需要用電人承諾在一個計費(fèi)周期內(nèi)只使用2 臺變壓器中的1 臺，不能出現(xiàn)2 臺同時運(yùn)行的情況，否則按2 臺變壓器容量之和計算。

（2）最大需量方式計算：基本電費(fèi)的計費(fèi)容量按計費(fèi)周期內(nèi)電源線負(fù)荷的最大需量。最大需量是指連續(xù)15 min 穩(wěn)定最大負(fù)荷記錄作為實(shí)際負(fù)荷的最大值，在牽引所計量表上可以直接讀取。當(dāng)選擇最大需量方式計算時，最大需量不得低于運(yùn)行受電變壓器總?cè)萘康?0%，最大需量低于40%的按40%計算，超過申報的部分，基本電費(fèi)加倍計算。

（3）2 種基本電費(fèi)計費(fèi)方式的比較。以三界牽引所某月電費(fèi)為例，變壓器額定容量為 50 000 kV·A，基本電費(fèi)單價每月為30 元/ kV·A，讀取的最大需量為19 723 kV·A，需量基本電費(fèi)單價為每月40 元/kW。

按容量法計費(fèi)基本電費(fèi)：

S1= 50 000×30= 1 500 000（元）=150（萬元）

按最大需量法計費(fèi)基本電費(fèi)：

供電公司核算最大需量

P= 50 000 × 40%= 20 000 kW·h ＞ 19 723 kW·h，取20 000 kW·h，

S2= 20 000×40= 800 000（元）= 80（萬元）

節(jié)省電費(fèi)：S3= S1- S2= 150 - 80= 70（萬元），節(jié)約47%，換算為全年該所節(jié)省基本電費(fèi)就達(dá)70×12= 840 萬元。

2 種計費(fèi)方式的平衡點(diǎn)應(yīng)是S1= S2，則最大需量即當(dāng)負(fù)荷的最大需量等于變壓器額定容量的75%時，2 種繳費(fèi)方式下的基本電費(fèi)相等，75%為2 種方式盈虧的分界點(diǎn)，當(dāng)最大需量小于變壓器額定容量的75%時，按最大需量繳費(fèi)的基本電費(fèi)便宜，否則相反。由此可見，不同的負(fù)荷情況選擇合適的計費(fèi)方式可以最大程度地節(jié)約電費(fèi)支出。

1.3.2 功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的分析

電氣化鐵路供電由于其單相供電的特殊性和電力機(jī)車大功率變流變頻裝置的使用，極易造成大量諧波和無功功率，增大電網(wǎng)壓降和損耗，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。供電公司從節(jié)約電能和改善電壓質(zhì)量等方面考慮，對用戶用電功率因數(shù)進(jìn)行規(guī)定：用戶負(fù)荷在160 kV·A 以上，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.9，當(dāng)功率因數(shù)大于0.7 小于0.9 時，功率因數(shù)每降低0.01，電費(fèi)增加0.5%，當(dāng)功率因數(shù)大于0.9 時，其每升高0.01，電費(fèi)減少0.15%，這種根據(jù)負(fù)荷功率因數(shù)的高低而增加或減少的電費(fèi)為功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，簡稱力調(diào)電費(fèi)。經(jīng)統(tǒng)計2007年京滬線三界等6 個牽引所平均功率因數(shù)0.87，低于供電公司考核標(biāo)準(zhǔn)，每年的力調(diào)電費(fèi)罰款達(dá)一百多萬。所以牽引所功率因數(shù)的高低與力調(diào)電費(fèi)支出成反比。

2 提高牽引所功率因數(shù)的措施

2.1 提高牽引所母線的功率因數(shù)

（1）為提高母線功率因數(shù)，牽引所一般設(shè)置可以分組投退電容器組的無功補(bǔ)償裝置，該裝置補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)在于建造費(fèi)用低、運(yùn)行和維護(hù)簡單、運(yùn)行可靠性較高。但缺點(diǎn)在于無法有效解決負(fù)荷劇烈變化下的輕載無功過補(bǔ)償和重載無功欠補(bǔ)償問題，調(diào)節(jié)不便，補(bǔ)償?shù)募皶r有效性不足。因此在無功反送正計的計量方式下，無功補(bǔ)償分組投退電容器組補(bǔ)償方式已無法滿足對功率因數(shù)的實(shí)時調(diào)整要求。自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償容量的動態(tài)無功補(bǔ)償（SVC、SVG）裝置的推廣應(yīng)用，有效解決了負(fù)荷波動時自動調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，該裝置不但能動態(tài)補(bǔ)償無功功率，而且能吸收諧波電流，改善電壓質(zhì)量。

（2）將計費(fèi)點(diǎn)由出線改進(jìn)線計量。京滬線三界等6 個牽引所開通前與供電公司簽訂供用電合同時確定的計費(fèi)點(diǎn)在供電公司的變電所饋出柜，但是產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)在110 kV 電源線路末端靠近牽引所圍墻處，造成計費(fèi)點(diǎn)與產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)不在同一地點(diǎn)，同時供電公司也不負(fù)擔(dān)線路損耗的電量。國家《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：電費(fèi)計量裝置原則上安裝在產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)，若兩者不在同一點(diǎn)而產(chǎn)生損耗電量需由產(chǎn)權(quán)所有者負(fù)擔(dān)。所以該種計量方法不合理，需要調(diào)整。

2.2 提高移動負(fù)荷的功率因數(shù)

在電網(wǎng)中，對無功最好的補(bǔ)償是就地補(bǔ)償，整個牽引供電系統(tǒng)中電力機(jī)車的牽引電機(jī)是末端的負(fù)載，若對電力機(jī)車產(chǎn)生的無功進(jìn)行就地補(bǔ)償，則對改善整個供電系統(tǒng)的功率因數(shù)效果最佳。韶山型電力機(jī)車采用交-直傳動（交流供電轉(zhuǎn)直流驅(qū)動）[1]，運(yùn)行時實(shí)際功率因數(shù)低于0.9；CRH 動車組、HXD型電力機(jī)車采用交直交傳動新技術(shù)，通過四象限變頻器整流，可以調(diào)整輸入功率因數(shù)，消除對電網(wǎng)的諧波污染；這種機(jī)車功率因數(shù)較高，高次諧波少，對電網(wǎng)污染小，功率因數(shù)通常能達(dá)到0.98 左右。較高功率因數(shù)電力機(jī)車的大量使用必然會提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以高速鐵路的牽引所設(shè)計就省去了無功補(bǔ)償裝置。

3 實(shí)際效果

（1）2011年底對京滬線三界等6 個牽引所調(diào)查，實(shí)際最大需量占變壓器額定容量平均為38%，還不到供電公司規(guī)定的下限，這時選擇最大需量法計算基本電費(fèi)比較經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)過與供電公司溝通協(xié)調(diào)，修改供用電合同，將基本電費(fèi)調(diào)整為最大需量法計費(fèi)。僅該項(xiàng)調(diào)整，6 個牽引所折算成每年節(jié)約基本電費(fèi)4 000 多萬元。截至2011年底，上海局管轄的牽引所達(dá)75 座之多，牽引所主變電費(fèi)計算容量2 900 MV·A，若基本電費(fèi)全部采用最大需量計費(fèi)，年節(jié)約電費(fèi)將高達(dá)數(shù)億元之多。

（2）2007年京滬線三界等6 個牽引所月度平均功率因數(shù)只有0.87，全年力調(diào)電費(fèi)罰款超過100萬。鐵路供電管理部門積極采取措施，及時加大對牽引所功率因數(shù)的動態(tài)管理，發(fā)現(xiàn)異常情況及時匯同技術(shù)、計量、財務(wù)部門組織分析，找到原因并采取針對性措施：對三界牽引所安裝SVC 動態(tài)無功補(bǔ)償裝置；與供電公司溝通協(xié)調(diào)后調(diào)整6 個牽引所計費(fèi)點(diǎn)，使計費(fèi)點(diǎn)與產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)保持統(tǒng)一；大量使用功率因數(shù)較高的電力機(jī)車等。自此，牽引所母線的功率因數(shù)得到較大提高，2009年以來，京滬線三界等6 個牽引所平均功率因數(shù)一直保持在0.97以上，每年力調(diào)電費(fèi)獎勵超過100 萬。2007—2011年6 個牽引所平均功率因數(shù)和力調(diào)電費(fèi)統(tǒng)計見表2。

表2 2007—2011年6 個牽引所平均功率因數(shù)和 力調(diào)電費(fèi)統(tǒng)計表

4 結(jié)語

隨著電氣化鐵路運(yùn)行線路的不斷增加，電力機(jī)車運(yùn)行數(shù)量的占比不斷提高，電費(fèi)也隨著增長，為了減少電費(fèi)支出，運(yùn)營管理部門要善于分析，加強(qiáng)電費(fèi)支出管理，計量與技術(shù)、財務(wù)等部門的密切聯(lián)系，各級管理部門對電費(fèi)數(shù)據(jù)的定期分析，發(fā)現(xiàn)異常及時處置，同時要隨時關(guān)注國家電力主管部門、各級物價部門頒布的與電費(fèi)計價相關(guān)規(guī)定的變化，加強(qiáng)研究分析，及時作出調(diào)整，創(chuàng)造一個人人關(guān)心節(jié)能減排的大環(huán)境，節(jié)約能源，節(jié)約成本。

[1]李群湛.高速鐵路電氣化工程[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2005.

[2]賀建閩.牽引變電所功率因數(shù)及其補(bǔ)償措施研究[J].鐵道學(xué)報，1997.