法國配電網及其規劃管理淺析

崔凱，李敬如，趙娟

(國網北京經濟技術研究院，北京市 100052)

0 引言

法國是世界主要發達國家之一，國內生產總值居世界前列，人均GDP超過4萬美元［1］。自2000年7月開始，法國實施電力工業改革，目前已實現廠網分開、輸配分開和配售分開，輸電和配電實行監管，發電和售電開放競爭［2-3］。

法國配電網主要由法國配電公司(ERDF)負責運營。此外，全國還有157個小型地方配電公司。ERDF與法國輸電公司(RTE)同為法國電力集團(EDF)的全資子公司，二者經營范圍以50 kV電壓等級為界。50 kV以上屬于 RTE，包括400、225、90、63 kV;50 kV 以下屬于ERDF，包括20 kV(中壓)、400/230 V(低壓)以及正在淘汰的15 kV。在人口密度較低地區，配電網依靠63 kV供電;在人口密度較高地區，225 kV電網盡量靠近負荷中心，直接通過225/20 kV輸出中壓［4］。

截止2011年底［5］，ERDF共有各類變電站2200座、變壓器4500臺，其中225/20 kV變壓器400臺;20 kV線路59.3萬km，其中架空線占62%，地下電纜占38%;20 kV電纜線路開關84.6萬個，其中遙控開關6.6萬個;20 kV架空線路開關17.7萬個，其中遙控開關1.8萬個;20 kV配變72.7萬臺，其中柱上變34.5萬臺;400 V線路66.4萬km，其中地下電纜占35%、架空絕緣線占48%、裸導線占17%。

1 配電網規劃管理模式

ERDF組織架構分為3級，包括總部、8個大區(IRD)和23個地方單位(DR)。每個大區管轄2～3個地方單位。大區下設電力研究院，全國共有22個。每個地方單位下設1～2個調度中心(RCA)、3～5個運行機構(OA)和1個事故應急中心(RCC)。ERDF組織架構詳細情況如圖1所示。

ERDF配電網規劃采取“兩級管理、三級參與”的工作模式，各層級職責分工如下:

(1)總部層面負責把握配電網規劃的總體原則、技術路線、電網發展方向、投資管控重點，研究規劃方法和工具。

(2)大區層面負責組織編制并審定地方電網規劃、電網加強工程和用戶接入。其中，電網部負責確定區域內電網發展方向和建設重點，審查電力研究院完成的規劃報告和工程設計方案，對項目投資進行優化;電力研究院在電網部的指導下，具體從事配電網規劃設計和研究工作，以及電網加強工程和用戶接入的設計工作。

圖1 ERDF組織架構示意圖Fig.1 Organization structure of ERDF

(3)地方單位負責為大區公司提供運行中發現的問題，協助現狀診斷，按分配的投資對項目進行優選。

2 配電網規劃編制

2.1 編制年限

ERDF配電網規劃分為30年長期規劃和10年中期規劃，每5年滾動修編1次。30年電網規劃不考慮投資，僅從技術上規劃理想的目標電網，目的是確定電網發展戰略。10年中期電網規劃建立在30年長期規劃目標下，具體到每個工程進行技術經濟分析，對多個解決方案通過對比投資收益率選擇最優。

2.2 編制流程

ERDF配電網規劃重視解決現狀問題，并考慮電網長遠發展需求，一般分為5個步驟:(1)根據電網總量，細分規劃區域，一般每個規劃單元含3～6座變電站;(2)將已確定的、列入計劃的工程加入現狀電網，對形成的電網初始狀態進行分析，并開展負荷預測工作;(3)建立30年長期目標;(4)確定電網發展戰略，通過戰略方案的技術經濟比較，明確中期理論目標;(5)從理論目標過渡到10年實用目標，并評估10年規劃的供電質量水平。

按照上述步驟，全國22個電力研究院分別編制完成配電網規劃后，由各大區向總部上報規劃投資。總部層面負責確定全國配電網總投資，并對各大區進行綜合平衡。ERDF不開展全國性的配電網規劃。

3 配電網結構選擇

3.1 供電安全標準

ERDF制定網絡方案時考慮不同時期、不同地區對配電網的具體要求，不機械地追求電網層層滿足“N －1”［6］，供電安全標準如表1 所示。

表1 供電安全標準Tab.1 Power supply safety standard

按照供電安全標準，法國對輸電線路和主變要求滿足“N－1”，但當特殊時期(如變電站建設初期)和特殊地區(如首都巴黎)依靠輸電網自身不能滿足時，可通過中壓線路轉供實現供電可靠性要求。

3.2 中壓配電網

ERDF中壓配電網典型結構不多，大致分為“雙T”結構、鏈式結構和放射結構3種［3］。

(1)“雙T”結構。用于負荷密度較大的重點城市，中壓主干線采用雙環及多環結構，配變“雙T”接入，如圖2所示。

圖2 “雙T”結構配電網Fig.2 Distribution network with double‘T’structure

(2)鏈式結構。適用于中等負荷密度城市，中壓主干線采用單環鏈式結構，配變破口接入，如圖3所示。

圖3 鏈式結構配電網Fig.3 Distribution network with chain structure

(3)放射結構。適用于農村地區，中壓主干線采用單環結構，配變“單T”接入樹枝狀支線，主干線一般采用電纜，支線采用架空線，如圖4所示。

圖4 放射結構配電網Fig.4 Distribution network with radiation structure

3.3 低壓配電網

ERDF低壓配電網結構為樹枝狀［7］，依據道路系統和負荷密度而建。在低壓配電網發展的早期，巴黎曾通過熔絲互聯，但從1998年開始逐步打開。低壓配電網發展趨勢是越簡單越好，連接點越少越好，因為連接點往往是故障的滋生點。統計顯示，配電網故障多發生在中壓，若采用低壓互聯方式，不僅帶來設備長期閑置，而且還需定期維護更換，增加了運維成本。

4 配電設備選型

4.1 配電變壓器

在城市及城鎮地區，配電變壓器的容量選擇范圍為250 ～1000kVA(250，400，630，1000kVA)，在農村地區為 50 ～ 630 kVA(50，100，160，250，400，630 kVA)。

法國對于非晶合金變壓器尚未進行推廣應用，但已開展對中國和日本應用情況的調查，目前正處在研究試驗階段。

4.2 中壓線路

4.2.1 電纜線路

中壓埋地電纜包括鋁95 mm2、鋁150 mm2、鋁240 mm2、銅 240 mm2這 4 種。鋁 150 mm2、鋁240 mm2電纜用于主干線。鋁95 mm2電纜保留在現有放射線路中，以后不再發展。銅240 mm2電纜僅應用于變電站直接出線等少數場合。

中壓電纜都是單相電纜。電纜線路的供電容量一般按照6000kVA配置，最大不超過12000kVA。主干電纜的載流量一般按400 A考慮，在使用2根電纜并聯時，可按630 A考慮載流量。分支電纜的載流量一般按250 A考慮。

4.2.2 架空線路

法國中壓架空線路基本為裸導線，一般選擇鋁絞線，在覆冰地區選擇鋼芯鋁絞線。中壓主干架空線路導線截面一般為148 mm2，分支線路導線截面一般為75，54 mm2。

中壓主干架空線路的載流量一般按400 A考慮，分支架空線路的載流量一般按100 A考慮。

4.2.3 低壓線路

法國低壓埋地電纜包括鋁240 mm2、鋁150 mm2、鋁95 mm2這3種。低壓電纜最大負載電流按400 A考慮，低壓接線箱電纜按400 A或250 A考慮。

法國低壓架空線路一般采用絕緣鋁導線，導線截面有70，150 mm2。架空線路最大負載電流按250 A考慮。

4.3 開關

中壓開關的設置原則是每800 kW負荷點安裝1臺遠程控制開關，遠控開關裝在主干線上，平均占到整條線路總開關數的1/5～1/4。其他開關都是手動控制開關。中壓開關僅在變電站出口線路上使用斷路器，其他均為負荷開關。在配電站內部，中壓開關的額定電流一般選擇400 A，開關的絕緣方式有真空、SF6等。

低壓饋線開關的額定電流一般選擇250 A。低壓主進線側為負荷開關，低壓出線側均為熔絲。

5 分布式電源接入

法國分布式電源主要有生物質能發電、余熱發電、垃圾發電、風力發電、水力發電、光伏發電等。其中，發展較快的是光伏發電和風力發電。

5.1 接入容量

根據ERDF的有關研究，分布式電源允許接入電網的最大容量主要取決于地區電源結構及其調峰能力。法國核電、水電裝機容量分別占總裝機容量的50%和20%，法國電網目前有能力接受更多的分布式電源，但推薦最多不宜超過總裝機容量的30%。

5.2 接入電壓等級

按照法國的規定，250 kW以下的分布式電源接入低壓配電網，大于250 kW且小于12 MW的分布式電源接入中壓配電網［8］。中壓配電網如不能消納，在滿足電流、電壓和功率不越限情況下，允許經主變向上送電，但上送容量在低谷時段不能超過主變容量。法國分布式電源一般都小于12 MW，光伏發電基本接在低壓配電網，風電大部分接在中壓配電網。

5.3 接入電網方式

分布式電源接入變電站還是接入線路，要經過計算確定。以盡量就近、簡單為原則，計算內容包括分布式電源接入后的最大電流、最大短路電流、電壓幅值、諧波等。如滿足要求，則可直接從線路接入，否則根據情況選擇接入變電站。接入時一方面考慮供電安全性，另一方面考慮對附近電網的影響。

5.4 接入電網投資

分布式電源接入電網費用由發電商承擔。作為政策導向，此規定旨在引導發電商選擇經濟的接入方案，使電網發展科學、合理。

6 配電網供電可靠性

6.1 供電可靠性指標

法國配電網供電可靠性指標分為低壓用戶供電可靠性指標B和中壓用戶供電可靠性指標M［9］。由于指標M已經廢除，指標B在供電質量管理中占據十分重要地位，其計算公式如下:

計算指標B時，不考慮電源供電不足、輸電網造成停電、極端惡劣天氣造成停電、計劃停電以及低于3 min 的短時停電等因素［10］。

ERDF的指標B經歷了從1988年的3 h 40 min到1995年的1 h 17 min，到2002年降為57 min的變化。近年來隨著設備的老化，設備故障率有所提高，低壓用戶停電時間呈增加趨勢。ERDF公司根據設備故障情況，對達到運行年限的設備逐步開展升級改造，通過增大投資力度、加強電網建設改造等手段，到2010年低壓用戶停電時間穩定至85 min，2011年進一步降低至73 min，其中小巴黎為15 min，整個巴黎地區為35 min。

6.2 供電可靠性監管

2000年以前，供電可靠性目標由EDF和政府部門協商制定。2000年以后，法國開放電力市場，形成競爭機制，供電可靠性目標由各級政府職能部門以法律、法規形式實行監管。在國家層面，政府與ERDF簽署了公共服務合同，要求遇到極端惡劣天氣時90%用戶恢復供電時間不能超過5天;同時按照質量激勵規定TURP3，法國能監會從2009年開始執行獎懲機制。地方供電可靠性監管工作由法國各省分別負責，考核標準是停電次數和時長超出標準的用戶比例不超過5%，地方政府依此對ERDF進行獎勵或罰款。

7 結語

ERDF是法國乃至歐洲配電領域的龍頭企業，經過長期的工作實踐，在配電網規劃設計等方面積累了豐富的經驗。研究借鑒法國配電網規劃設計的先進理念，結合我國的國情進一步消化吸收，對提高我國配電網建設水平，加快改變配電網發展滯后局面具有重要意義。

［1］360 百科:法國［J/OL］.http://baike.so.com/doc/1599551.html.

［2］韓豐，李暉，王智冬，等.法國電網發展分析以及對我國的啟示［J］.電網技術，2009，33(8):41-47.

［3］單人.法國電力體制和巴黎電網規劃建設［J］.湖北電力，2009，33(6):45-47.

［4］蔣斌，陳宇峰，李凱.法國配電網暨20 kV電壓等級概況及啟示［C］//江蘇省電機工程學會城市供用電學術論文集，2008.

［5］EDF Group［J/OL］.http://www.edf.com/html/RA2011/en/pdf/EDF2011_performance_va.pdf.

［6］姜寧.王之偉，倪煒，等.南京城市電網規劃國際咨詢的收獲及實踐成果［J］.電力設備，2008，9(9):36-40.

［7］薛錦，陳琴生.對法國、德國及英國部分電網考察的介紹［J］.供用電，2000，17(1):3-6.

［8］李瓊慧，黃碧斌，蔣莉萍.國內外分布式電源定義及發展現況對比分析［J］.中國能源，2012，34(8):31-34.

［9］楊顯軍.法國電網電能質量承諾和電能質量評估［J］.南方電網技術，2009(3):7-14.

［10］瞿海妮，劉建清.國內外配電網供電可靠性指標比較分析［J］.華東電力，2012，40(9):1566-1570.