基于負荷分析的“煤改電”差異化設計方法

田浩宇

摘要：自2016年太原供電公司開始了大范圍的“煤改電”改造工程。在工程實施中存在戶均投資過高的問題，影響了冬季居民供暖的保障，造成了資源和資金的浪費，需進一步優化設計流程和質量從源頭上壓降工程投資。本文一方面通過研究差異化負荷計算方法精準選擇變壓器容量;另一方面編制供電能力分析流程深度挖掘臺區供電能力。并且在后續的煤改電設計工作中加以推廣，顯著降低了煤改電投資，滿足了居民供暖的需求。

關鍵詞：煤改電;差異化;設計;

2016年以來，為深入貫徹黨中央“堅決打好污染防治攻堅戰”的決策部署，太原市政府全面實施清潔供暖工程，改善冬季空氣質量。截止2018年度采暖季，太原市煤改電居民戶數已超3.7萬戶，配套電網工程總投資超5億元，戶均投資高達近1萬元。為確保2019年度“煤改電”配套電網工程建設任務高質效完成，進一步提升項目決策的精準性和科學性，亟需從規劃設計源頭開展“煤改電”設計方法的研究，在滿足居民供暖需求，電網安全需求的前提下降低工程投資。

一.“煤改電”工程造價偏高原因分析

近年來“煤改電”工程投資偏高，對太原市“煤改電”工程投資情況全面調查并進行數據分析，以2018年10-12月為樣本期，選取太原地區具有代表性的清徐、陽曲等5個地區“煤改電”配套電網工程戶均投資進行了統計。根據統計數據，在統計整理期的太原地區“煤改電”配套電網工程平均戶均投資達到了8100元，高于太原公司戶均投資6000元的要求。

“煤改電”工程投資按專業可以分為：線路費用、變電費用、土建費用、通信費用以及其他費用。以2018年10-12月煤改電工程實際結算數據為樣本期，抽取太原地區具有代表性的清徐、陽曲等5個地區煤改電配套電網工程投資構成各要素進行調查分析，統計如下表：

通過上表可以看出，線路費用占太原地區煤改電配套電網工程投資占比為84.79%，要想降低煤改電投資主要需要降低線路部分投資，由此可以確定線路費用高是造成戶均投資居高不下的主要癥結。

線路設計內容根據線路組成部分一般可以分為變壓器、高壓線路、低壓線路、戶表和接戶線。對線路費用進行進一步分解，最終確定變壓器費用超標是造成煤改電工程造價偏高的末端因素。

二.降低“煤改電”變壓器費用方法研究

在煤改電工程設計中，變壓器費用主要由兩個因素決定，即變壓器的容量選擇和數量確定，降低變壓器容量可以降低單臺變壓器的費用，降低變壓器數量可以降低變壓器整體費用，這兩種因素主要通過對煤改電變壓器輕載數量分析確定。

太原地區設計人員對于新設變壓器容量計算方法統一為戶均容量×用戶數量×同時率÷變壓器理想負載率，對不同用戶的戶均容量未進行區分導致單臺變壓器容量選擇偏大。

煤改電工程中更換下的變壓器容量、型號、運行情況進行了調查。發現設計過程中缺少對臺區供電能力的分析流程，未對整個臺區進行合理劃分，分配低壓用戶接線，導致更換變壓器數量較高。針對缺少差異化負荷計算方法和無供電能力分析流程兩條重要原因，研究差異化負荷分析方法和編制供電能力分析流程。

三.差異化負荷分析方法

差異化負荷分析方法主要通過摸排居民日常用電負荷情況和總居民戶數，調查煤改電地區變壓器所帶負荷情況;計算常住人口系數;計算新增煤改電負荷;核算變壓器平均最大負載率等措施來確定改造地點的負荷總量，從而確定變壓器容量。小組利用WBS項目管理方法，尋找變壓器容量計算最接近實際的方法。從定量的角度尋找煤改電負荷與常住人口之間的關系。根據煤改電負荷的特點將其分為居民負荷，非居民負荷兩大類，對居民負荷引用常住人口系數來進行煤改電負荷修正。

選取2019年清徐縣，古交市，陽曲縣，婁煩縣，迎澤區的煤改電負荷作為數據，查詢到當時統計的煤改電負荷，通過統計數據計算得到各村落的常住人口系數（=用電量≥10kWh的戶數/居民用電總戶數），而后計算得到經過常住人口系數校正后的居民煤改電負荷;

校正后的居民煤改電負荷=常住人口系數×設計統計的居民煤改電負荷 （式由營銷采集系統統計各村落2019年供暖月份的供電負荷，與計算得到的居民煤改電負荷對比表如下所示：

最終得到結果數據偏差范圍為2.1%—9.7%，平均偏差值6.3%，數據預測準確率高，能夠基本滿足煤改電居民負荷估算的要求。

四.臺區供電能力分析方法

分析設備供電能力的過程中，主要針對設備的使用年限，現狀設備的可靠性進行分析，設備運行的可靠性計算公式如下：

設備的運行可靠性K=1-設備故障停電時間/設備總投入運行時間

設備可轉帶容量按照如下方法進行計算（計算中考慮20%的負荷增長裕度）：

設備可轉帶容量=設備容量×（80%-日常最大負載率）×K

選取清徐縣，古交市，陽曲縣，婁煩縣，迎澤區的供電設備運行數據。通過分析發現這些地區線路選取規格往往偏大，制約可轉帶容量的供電設備為變壓器。根據上述方法對這些地區的變壓器運行數據進行分析，可以得到臺區潛在供電能力，降低更換變壓器的數量，指導設計人員進行低壓負荷分配。

結語

近兩年通過文中所述方法，太原地區煤改電投資中的變壓器投資費用得到了顯著地降低，從而降低了煤改電戶均投資，提高了資金利用效率。在此過程中，發現差異化負荷計算和差異化設計的重要作用，今后計劃將這種差異化的負荷分析方法和設計方法推廣到整個10kV配電網的設計中，提高配網投資精準度，助力城市電網發展。