基于全壽命周期的35kV電網規劃方案SEC比選方法

周偉民++李成++丁慧++柴連營

摘 要 以35kV電網為研究對象，綜合考慮全壽命周期內的安全、效能和成本要素，構建SEC計算模型。利用此模型對35kV配電網不同規劃方案的SEC值進行計算分析，進而優選出安全、效能和成本綜合最優（即SEC值最小）的方案，能有助于電力企業的項目決策。

【關鍵詞】35kV電網 全壽命周期 SEC

電網規劃是電力系統規劃的重要組成部分，是保障電力系統安全穩定運行的重要工作。35kV電網作為配電網的一個重要組成部分，應該如何更謹慎、更有依據的建設與發展，需要從技術角度提供有力支撐。

為了全面、可量化的比選35kV電網規劃項目，本文提出基于資產全壽命周期的35kV電網規劃方案SEC比選方法，建立適用于35kV電網的資產全壽命周期SEC指標評價體系。通過對資產的安全、效能、周期成本進行綜合評價和分析，促進公司資產管理的安全、效能、周期成本三者的綜合平衡和有機統一，提高電力公司資產管理水平。

1 35kV電網規劃方案SEC比選模型研究

1.1 SEC定義

SEC是年度安全效能成本指標的英文簡稱，表示在安全、效能水平相當情況下，單位（容量）資產每單位有效利用時間對應的總成本。SEC是年度安全效能成本指標的英文簡稱。其中S（安全指標），指電網企業資產管理水平的提升以確保電網安全為前提的管理目標；E（效能指標），指電網企業需綜合平衡設備可靠性及利用率，以高效的資產運行滿足供電要求；C（全壽命周期成本指標），是電網企業需優化控制公司主要生產性資產的全壽命周期成本，以合理的總投入來經營管理公司整體資產，提升經營效率。

1.2 SEC比選計算模型

電網規劃方案SEC計算的目標是運用項目決策的理論和方法，考慮資金的時間價值，對參選方案分別計算項目全壽命周期成本要素、效能要素、安全要素得到項目的SEC值，從而達到方案最優的目的，為項目立項提供決策支持。

SEC指標計算原理如下：

SEC=S×C/E （1）

1.2.1 安全指標S計算

本文將安全指標量化為具體值，電網安全性指標定義為規劃期內相關電網區域的最大負荷與供電裕度的比值，計算公式如下：

S= Pmax/ Py1 （2）

式中：供電裕度Py1=供電能力C1-最大負荷Pmax；

供電能力C1是在滿足N-1條件下，相關電網內變電站最大供電能力與區內外有聯絡的10kV線路負荷轉移能力之和；

1.2.2 效能指標E計算

效能要素包括增供電量效益、降損效益、可靠性效益。

E=E1+E2+E3

式中：E1——增供電量效益；E2——降損效益；E3——可靠性提升效益。

（1）增供電量效益E1。增供電量效益是指由于項目投產使得區域供電能力增加，且負荷達到一定時產生的增供負荷所帶來的效益，即有效增供負荷帶來有效增供電量，進一步帶來增供電量效益，如圖1所示。

第i年的增供電量收益：

?Epi=?Pi×Tmax×?t （3）

式中：?Epi——第i年的增供電量收益；

?Pi——第i年的有效增供負荷；

Tmax——最大負荷利用小時數；

?t——售購電價差。

（2）降損效益E2。降損效益是指項目投產后相關區域電網（線路、變壓器）損耗的降低帶來的效益。

?Esi=?Qsi×?t （4）

式中：△Qsi為項目投產前后相關電網電量損耗的降低值；

（3）可靠性提升效益E3。可靠性提升效益是由于項目投產前后相關電網供電可靠性的提升所帶來的收益，其主要表現為項目投產后相關電網平均停電時間減小值所帶來的收益。

?Eki=?T×Pmaxi×?t （5）

式中：?Eki為第i年的可靠性提升收益；

Pmaxi為相關電網第i年最大負荷；

?T為項目投產后相關電網區域平均停電時間減小值，?T=Tq-Th；

Tq為投產前相關電網平均停電時間；

Th為投產后相關電網平均停電時間；

1.2.3 成本指標C計算

全壽命周期成本包括初始投資成本、運行成本、檢修維護成本、故障成本、退役處置成本。

C=CI+CO+CF+CM+CD （6）

式中：CI為初始投資成本；CO為運行成本；CF為檢修維護成本；CM為故障成本；CD為退役處置成本。

1.3 SEC計算流程

基于SEC的配電網規劃方案評價是通過對各推薦方案的SEC值進行計算比較，SEC值最小的方案為最終選取方案。

基于SEC的規劃方案評價模型及流程如圖2所示。

2 案例分析

上文所介紹的35kV電網規劃方案SEC比選模型一般可應用于三個場景，一是目標網架的比較，二是項目建設時序的比較，三是設備級的比選。本文以項目建設時序為例進行案例應用分析。

選取荊州市監利縣剅口區域電網規劃方案為例進行分析。剅口區域現狀電網如圖3左側所示，有2座35kV變電站，分別為福田變和汴河變。2016年典型日總負荷達到18.6MW，根據負荷預測，遠景年飽和負荷約為30MW左右。

根據遠期負荷需求，在滿足容載比在1.8～2.2之間的條件下，剅口區域需變電容量55～66MVA。在監利縣配電網規劃成果的基礎上，制定剅口區域目標網架，如圖3右側所示，目標網架新增一座35kV剅口，主變容量2×10MVA，同時增容福田變1#主變為10MVA。

在目標網架確定的前提下，由現狀電網如何向目標網架過渡，對電網的經濟、運行等起著關鍵性作用。因此，對過渡項目建設時序進行比選顯得尤為重要，接下來我們將通過對不同過渡方案的SEC值進行計算比較，篩選出最優方案。

3 過渡方案SEC比選計算分析

3.1 過渡方案規劃

結合剅口區域負荷增長情況，在滿足供電需求的前提下，進行現狀到目標的過渡方案的規劃，規劃方案如下：

3.1.1 過渡方案一

方案一分三步建設：

第一步：對35kV福田變1#主變進行增容改造，主變容量由4MVA增容為10MVA；

第二步：新建35kV剅口變，主變1臺，容量10MVA，進線電源來自35kV汴河變，導線型號LGJ-150，長13.8km；

第三步：擴建35kV剅口變2#主變，容量10MVA，同時由35kV福田變新引出一回35kV線路，接入剅口變，導線型號LGJ-150，長11.4km。

3.1.2 過渡方案二

方案二同樣分三步建設：

第一步：新建35kV剅口變，主變1臺，容量10MVA，進線電源來自35kV汴河變，導線型號LGJ-150，長13.8km；

第二步：擴建35kV剅口變2#主變，容量10MVA，同時由35kV福田變新引出一回35kV線路，接入剅口變，導線型號LGJ-150，長11.4km；

第三步：對35kV福田變1#主變進行增容改造，主變容量由4MVA增容為10MVA。

3.2 過渡方案SEC計算分析

因為在目標網架確定的前提下，過渡方案的不同之處僅表現在項目安排時序上，換言之，兩種過渡方案最重的網架結構和供電容量均相同，即過渡方案一和的過渡方案二的安全指標相等。因此，在項目建設時序方案比選時，僅計算效能和成本兩個指標即可得到比選結果。

根據1.2節SEC計算模型，可得到過渡方案一和過渡方案二的效能和成本指標，如表1所示。

由表1可知方案一相比方案二SEC值更小，說明綜合考慮全壽命周期成本和效能的情況下，按照方案一的建設時序進行剅口區域現狀網架向目標網架的建設優先性更高。

此案例說明：全面考慮電網項目投資的時間價值，在保證負荷發展需求和可靠性要求的前提下，將投資比重大的方案后移，有利于充分發掘已建成電網的供電潛能，使電網投資與負荷需求有更高的契合度。

4 結語

基于資產全壽命周期的35kV電網規劃方案SEC比選是在年費用法和全壽命周期成本法的基礎上，綜合考慮安全、效能、成本三方面因素，不僅注重了電網規劃方案評價全壽命周期費用最小化，還兼顧了規劃方案的安全和效能，即可用于目標網架決策，也可用于項目建設時序決策以及設備級比選決策，為35kV電網的發展建設提供技術支撐，為電力公司資產項目決策管理提供便利。

參考文獻

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作者單位

國網荊州供電公司經濟技術研究所 湖北省荊州市 434000