賀春光,董 昕,康 偉,單保濤
(1.國網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟技術研究院,石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力公司,石家莊 050021;3.國網(wǎng)河北省電力公司邯鄲供電分公司,河北 邯鄲 056000)
法國配電網(wǎng)主要由法國配電公司(ERDF)運營,法國配電公司于2008年1月成立,是法國電力公司(EDF)的全資子公司,主要從事配電業(yè)務。法國的電力體制與我國有相似之處,法國電力公司是國家控股的大型企業(yè),國家通過立法和成立監(jiān)管機構,監(jiān)管電力領域,法國電力公司除了作為輸配電業(yè)務的提供商收取過網(wǎng)電費,還作為公共事業(yè)承擔社會責任[1]。法國配電網(wǎng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,經(jīng)歷了電網(wǎng)的快速發(fā)展期,進入緩慢發(fā)展的成熟期。而我國配電網(wǎng)仍處于高速發(fā)展階段,法國配電網(wǎng)的發(fā)展歷程對我國配電網(wǎng)發(fā)展具有重要參考價值。
法國面積為55萬km2,人口6 535萬人。法國電網(wǎng)2011年用電量為4 782億kWh,人均用電量為7 318kWh/人。法國電網(wǎng)最大負荷為9 172萬kW,近十年負荷和電量增長率分別為1.4%和0.6%,發(fā)展緩慢。法國配網(wǎng)中、低壓線路電纜化率均為38%。2011年法國配電網(wǎng)可靠率達到99.986%[2]。
法國配電公司(ERDF)組織架構分為3級,包括總部、8個大區(qū)(IRD)和23個地方單位(DR)。每個大區(qū)管轄2~3個地方單位。大區(qū)下設電力研究院,全國共有20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(wǎng)規(guī)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[3]。
圖1 法國配電公司(ERDF)的組織結構
a.總部層面負責把握配電網(wǎng)規(guī)劃的總體原則、技術路線、電網(wǎng)發(fā)展方向、投資管控重點,研究規(guī)劃方法和工具。
b.大區(qū)層面負責組織編制并審定地方電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)加強工程和用戶接入。其中,電網(wǎng)部負責確定區(qū)域內電網(wǎng)發(fā)展方向和建設重點,審查電力研究院完成的規(guī)劃報告和工程設計方案,對項目投資進行優(yōu)化;電力研究院在電網(wǎng)部的指導下,具體從事配電網(wǎng)規(guī)劃設計和研究工作,以及電網(wǎng)加強工程和用戶接入的設計工作。
c.地方單位負責為大區(qū)公司提供運行中發(fā)現(xiàn)的問題,協(xié)助現(xiàn)狀診斷,按投資分配對項目進行優(yōu)選。
通過對法國配電網(wǎng)發(fā)展歷程的了解,法國配電網(wǎng)的發(fā)展建設是以滿足面向用戶的供電質量要求為目標,充分運用全壽命周期成本最低理念,以信息化工具為技術支撐,實現(xiàn)了高效運轉的運營與管理。
法國的電網(wǎng)發(fā)展建設處處體現(xiàn)了以滿足用戶的供電質量和提升用戶的用電體驗為目標,主要有以下方面。
a.在各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展方面,法國電網(wǎng)輸配投資比例為1∶2.3,投資更側重于配電網(wǎng)部分。而在配電網(wǎng)各級電壓當中,中低壓電網(wǎng)也是配電網(wǎng)規(guī)劃建設的重點。中壓電網(wǎng)建設側重于更加堅強的網(wǎng)絡結構,中壓線路要求滿足N-1 或N-2。低壓電網(wǎng)依靠移動變壓器和移動發(fā)電機減少用戶的停電時間。
b.低壓用戶供電標準在供電質量管理中占有非常重要的地位,用來評價某一區(qū)域的電網(wǎng)水平。低壓用戶的年均停電時間指標是電力公司績效考核和同業(yè)對標的重要指標。
c.法國配電網(wǎng)客戶報修由全國統(tǒng)一管理,用戶一般性停電事故由故障搶修服務中心(CAD)處理,全國有7個故障呼叫中心,實現(xiàn)快速反應,電話繁忙時全國轉接。發(fā)生大電網(wǎng)事故時,由應急處理部門(FIRE)處理,應急處理部門在區(qū)域一級調配資源,如果區(qū)域一級資源不能滿足需求,則動用國家級電力應急組織。
對比之下,河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)供電質量有以下特點。
a.河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)輸配投資比例為1∶1,以往存在重主網(wǎng)、輕配網(wǎng)的問題。中低壓配網(wǎng)投資缺口較大,用戶投資在中壓電網(wǎng)投資中占比高。農村低壓配網(wǎng)長期缺失投入,建設標準低。
b.可靠性評價目前仍停留在中壓用戶層面,缺少低壓用戶可靠性評價的基礎數(shù)據(jù)。
c.河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)內實現(xiàn)了故障報修統(tǒng)一管理,但網(wǎng)外地區(qū)尚未實現(xiàn)業(yè)務轉接。
法國電網(wǎng)規(guī)劃、建設、運行維護、檢修等全過程中,充分運用全壽命周期成本最低的理念,實現(xiàn)電網(wǎng)全壽命周期內經(jīng)濟性最優(yōu)。
a.電網(wǎng)規(guī)劃方案需進行多方案技術經(jīng)濟分析比較,選擇投資收益率最高的方案。
b.實現(xiàn)了設備選型的標準化、模塊化、序列化,降低了設備的采購成本,并且通過一系列技術方案的實施,如限制短路電流,采用低成本的配電自動化通信方式,選用鋁芯電纜并選擇直埋敷設等措施,控制成本。
c.通過制定用戶電價政策,引導用戶提高報裝的準確性。負荷預測中剔除極端因素的影響,減少電網(wǎng)的冗余配置,提升電網(wǎng)利用效率。
d.優(yōu)化電網(wǎng)的電壓層級,法國電網(wǎng)電壓等級分為5級:400kV、225kV、63(90)kV、20kV、0.4kV,其中輸電電壓等級為400kV、225kV 和63(90)kV,配電電壓等級為20kV 和0.4kV。負荷密度高的地區(qū)比如巴黎電網(wǎng),電壓等級為400 kV、225kV、20kV 和0.4kV,減少了一級電壓,既節(jié)約投資,也減少網(wǎng)損。從上世紀70年代起,通過多年的準備與實施,實現(xiàn)了中壓電網(wǎng)電壓等級從15kV 向20kV 的過渡,提升電網(wǎng)供電能力,減少了電網(wǎng)損耗。
相對比,河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)指導理念如下:
a.河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設計方案經(jīng)濟評價,一般重點從財務方面進行評價。常采用財務凈現(xiàn)值等比較方法,但缺少一些數(shù)據(jù)的長期歷史積累,評價結果受預測的準確性影響。
b.河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)近年來通過制定和貫徹一系列規(guī)程規(guī)定和技術標準,設備標準化、模塊化、序列化等工作進展迅速。但電網(wǎng)規(guī)劃建設運行中仍存在短路電流較高、電纜投資偏高等問題,增加了設備采購和電網(wǎng)建設成本。
c.用戶報裝與實際負荷差距較大,沒有相應的措施引導和鼓勵用戶提高報裝的準確性。負荷預測由于歷史數(shù)據(jù)不足,做不到完全剔除各種極端因素對負荷預測的影響。
d.河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)目前輸配電壓序列主要是500/220/110/35/10/0.38kV,其中城市電網(wǎng)已基本取消35kV 電壓等級。
法國配電網(wǎng)信息系統(tǒng)功能強大、實用化程度高,將面向用戶供電可靠性和全壽命周期成本最低理念固化于其中,保證了各項管理思想的落實,在其運營中提供強有力的技術支撐。
a.信息系統(tǒng)注重頂層設計,分步開發(fā),打破專業(yè)壁壘、數(shù)據(jù)充分共享,各專業(yè)管理模塊有效銜接。由法國電力公司確定信息系統(tǒng)設計思路,并外委開發(fā),數(shù)據(jù)維護由電力公司內部完成,其中僅僅地理信息系統(tǒng)(GIS)就由500人的專業(yè)團隊進行維護。
b.GIS是目前法國信息系統(tǒng)的核心部分,GIS系統(tǒng)于1998年開發(fā),2008年投入使用,歷經(jīng)10年,是世界最大的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),涵蓋法方中低壓電網(wǎng)資產信息、設備參數(shù)、運行數(shù)據(jù)、地理信息、中低壓用戶信息、自然及氣候信息等。GIS系統(tǒng)為其他信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口。
c.電網(wǎng)規(guī)劃常用信息化工具包括用戶接入、電廠接入、負荷預測、項目管理、故障分析、潮流短路計算、可靠性分析、經(jīng)濟性分析、規(guī)劃輔助決策等。
對比之下,河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)的信息系統(tǒng)現(xiàn)狀如下:
a.由于信息系統(tǒng)開發(fā)廠商不同,導致了信息系統(tǒng)開發(fā)平臺的不統(tǒng)一,另外由于信息系統(tǒng)都采用獨立的數(shù)據(jù)庫,在數(shù)據(jù)結構設計方面存在較大差異。
b.相互接口的信息系統(tǒng)由于更新?lián)Q代導致接口失效的現(xiàn)象時有發(fā)生,信息系統(tǒng)利用率偏低。
c.信息系統(tǒng)中缺少配電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的歷史積累,電網(wǎng)規(guī)劃工作中缺乏可以借助的信息化工具。
對比法國配電網(wǎng)和河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀,認為雙方有3處明顯不同:電壓層級不同;中壓電壓等級不同;低壓電網(wǎng)設備水平不同。
a.法國電網(wǎng)目前的輸配電電壓序列主要有400/225/63(90)/20/0.4kV,巴黎、里昂和尼斯等大城市的電壓序列為400/225/20/0.4kV。河北南部電網(wǎng)目前輸配電壓序列主要是500/220/110/35/10/0.38 kV,其中城市電網(wǎng)的電壓序列為500/220/110/10/0.38kV。不計特高壓,河北省輸配電網(wǎng)電壓層級仍然比法國多一個層級,從法國的發(fā)展歷程看,電網(wǎng)電壓序列的形成大體經(jīng)歷了一個不斷提升和簡化的過程,電網(wǎng)要逐步形成級差合理、容量匹配、結構協(xié)調的輸配電壓序列。電壓序列的合理配置是電網(wǎng)發(fā)展的一項戰(zhàn)略性問題,是優(yōu)化資源配置,提升電網(wǎng)經(jīng)濟運行的重要舉措。目前河北南部電網(wǎng)的負荷密度已經(jīng)超過了法國,宜提早開展簡化電壓序列研究,以節(jié)約電網(wǎng)投資,提升電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。
b.河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)中壓配網(wǎng)為10 kV,法國配電網(wǎng)中壓配網(wǎng)為20kV。10kV 對比20kV 有明顯的劣勢:輸送能力差,短路電流控制困難。如果按照法國中壓配網(wǎng)的冗余度配置河北省南部地區(qū)的中壓電網(wǎng),將造成投資巨大的后果。首先受輸送容量限制,不僅需要更多的中壓出線,并且河北省南部地區(qū)中壓電纜還需大量采用造價更高的大截面銅芯電纜;其次增加中壓出線后占用大量的通道資源;再次是短路電流的提高,大大提升了中壓設備的制造和采購成本。因此,基于河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀考慮,不宜完全照搬法國中壓配網(wǎng)的建設模式,除了在一定程度上加強中壓配網(wǎng)的網(wǎng)絡結構以外,還應該保留部分地區(qū),尤其是農網(wǎng)地區(qū)高壓配網(wǎng)的冗余配置,包括網(wǎng)絡結構、設備容量、主接線選型方面考慮一定的轉供電能力。
c.通過對比,河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)中壓及以上配電網(wǎng)的設備水平與法國配電網(wǎng)差距不大,甚至運行年限等還優(yōu)于法國配電網(wǎng)。但河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)的低壓配電網(wǎng)由于長期的投入不足,在未來的年份會成為影響用戶可靠性的重要因素。農村地區(qū)的低壓配電網(wǎng)由于運行年限長,導線截面小等問題,已經(jīng)在影響農網(wǎng)地區(qū)低壓用戶的用電體驗,而廣大農網(wǎng)地區(qū)低壓電網(wǎng)改造工程將是一項長期的,耗資巨大的工程。
法國的配電網(wǎng)管理機制與我國類似,發(fā)展階段與我國不同。從法國配電網(wǎng)的發(fā)展歷程中,我們可以吸收借鑒法國先進的發(fā)展理念。通過分析兩國之間配電網(wǎng)管理和運行的差異,提出借鑒的思路和進一步思考的問題。
配電網(wǎng)作為向用戶供電的最后一級電網(wǎng),其規(guī)劃建設應得到進一步的重視。從滿足用戶的供電質量為規(guī)劃目標出發(fā),應進一步加大配電網(wǎng)特別是中低壓配電網(wǎng)的投資,改變以往重輸電、輕配電的觀念。
配電網(wǎng)規(guī)劃重點應加強對中壓網(wǎng)絡結構的規(guī)劃,提高中壓線路的轉供能力,提升中壓網(wǎng)絡對高壓配網(wǎng)的支撐能力。我國低壓配網(wǎng)的網(wǎng)絡結構與法國相同,基本為輻射式結構,從低壓角度考慮提升用戶的供電可靠性,應采取配置移動變壓器和移動發(fā)電車等措施。
目前,我國的可靠性評價一直停留在中壓配電這一層級,不能充分反映低壓用戶的停電時間,隨著智能電能表覆蓋率的提升,對低壓用戶數(shù)據(jù)掌握得越來越全面,應將可靠性評價統(tǒng)一到低壓用戶層級。
從控制電網(wǎng)投資角度,配電網(wǎng)各級電網(wǎng)之間應遵循“強-簡-強”的發(fā)展模式,加強中壓電網(wǎng)結構的同時,應逐步簡化高壓配網(wǎng)的網(wǎng)絡結構,簡化高壓配網(wǎng)的運行方式。隨著城市中壓網(wǎng)絡結構越來越堅強,城市高壓配網(wǎng)不僅運行時采用輻射式,其網(wǎng)絡結構也可以越來越多的采用輻射式。
從降低采購成本角度,加強配電網(wǎng)的標準化、序列化和模塊化,進一步簡化設備選型,實現(xiàn)不同區(qū)域內的典型供電模式和標準設備序列。
在電網(wǎng)的規(guī)劃、建設、改造、運行過程中,強化技術經(jīng)濟分析,用資產全壽命周期成本最低的理念指導配電網(wǎng)發(fā)展。
參照法國配電網(wǎng)信息系統(tǒng)建設進程,加強信息系統(tǒng)總體規(guī)劃,推進各業(yè)務領域數(shù)據(jù)共享與業(yè)務融合。提升系統(tǒng)實用性,將標準化的工作方法通過信息平臺固化,提高規(guī)劃科學性。
進一步加強配網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)資料管理,建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計機制。豐富運維管理信息化辦公手段,提高基層生產人員工作效率。
法國配電網(wǎng)已經(jīng)是世界范圍內很成熟的配電網(wǎng),而我國配電網(wǎng)正在經(jīng)歷法國已經(jīng)走過的快速發(fā)展期,法國配電網(wǎng)的發(fā)展歷程對我國配電網(wǎng)發(fā)展具有重要的參考價值。通過分析提煉法國配電網(wǎng)的發(fā)展理念,并且充分考慮的發(fā)展現(xiàn)狀,可以提出可以借鑒的先進理念,提升河北省南部地區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展建設的科學性和前瞻性。在研究過程中,認為未來可以開展以下幾點工作。
a.參照法國的電價政策,研究電價和電網(wǎng)投資的優(yōu)化策略。
b.擴展投資渠道,著力解決電網(wǎng)末端問題,共同建設現(xiàn)代配電網(wǎng)。
c.開展深入的國際交流與學習。
[1]韓 豐,李 暉,王智冬,等.法國電網(wǎng)發(fā)展分析以及對我國的啟示[J].電網(wǎng)技術,2009,34(8):41-47.
[2]董 昕.石家莊配電網(wǎng)國際咨詢總報告[R].石家莊:河北省電力公司,2013.
[3]崔 凱,李靜如.法國配電網(wǎng)及其規(guī)劃管理淺析[J].電力建設,2009,34(8):112-115.