王 樂(lè)

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200233)

城市中壓配電網(wǎng)建設(shè)力度伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而飛速發(fā)展，中壓配電網(wǎng)的投資力度也隨之加大。如何規(guī)劃出合理的配電網(wǎng)布局和接線(xiàn)模式，從而高效地利用資金、取得最大化的經(jīng)濟(jì)效益，成為了解決配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題首要的工作。同時(shí)，配電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定也主要基于配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性分析與評(píng)價(jià)[1-6]。為此，本文采用了一種供電面積可調(diào)的分析模型，以替代傳統(tǒng)接線(xiàn)方式分析中采用的假定配電網(wǎng)覆蓋區(qū)域的面積和形狀一定的供電模型[7-8]。對(duì)各種接線(xiàn)模式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較及敏感性分析計(jì)算，以期為電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行人員推薦具有參考意義的接線(xiàn)模式。

1 中壓配電網(wǎng)分析模型

在實(shí)際電網(wǎng)分析中，對(duì)于一個(gè)確定的規(guī)劃區(qū)域，結(jié)合區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷密度以及街道分布情況，可以很容易分析出不同接線(xiàn)模式的經(jīng)濟(jì)性。然而這種常規(guī)分析的結(jié)論一般不具有普遍意義，因?yàn)槠涫艿剿x區(qū)域的特定條件約束?；诖丝紤]，本文結(jié)合中壓配電網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，采用一種供電面積可調(diào)整的分析模型進(jìn)行研究。

對(duì)上述理想化模型進(jìn)行如下假設(shè)。

(1)電網(wǎng)所覆蓋區(qū)域內(nèi)部負(fù)荷分布均勻；

(2)各110 kV配電站的供電區(qū)域設(shè)定為圓形，并且區(qū)域內(nèi)負(fù)荷分布均勻；

(3)設(shè)定4個(gè)110 kV配電站，在供電區(qū)域邊界上均勻分布；

(4)對(duì)于同一方案中，各個(gè)10 kV配電站的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和負(fù)載率均相同。

2 中壓配電網(wǎng)接線(xiàn)模型及接線(xiàn)方案分析

2.1 中壓配電網(wǎng)接線(xiàn)模式分析

本文在分析10 kV中壓配電網(wǎng)的主要典型接線(xiàn)模式時(shí)，分別對(duì)架空線(xiàn)路和電纜線(xiàn)路進(jìn)行研究。研究了3種具有代表性的架空線(xiàn)路接線(xiàn)模式，分別為輻射接線(xiàn)、環(huán)式接線(xiàn)與多分段多聯(lián)絡(luò)接線(xiàn)，如圖1(a)～(c)所示。下文中架空線(xiàn)路的上述接線(xiàn)模式分別簡(jiǎn)稱(chēng)架空接線(xiàn)1、架空接線(xiàn)2、架空接線(xiàn)3。

在研究電纜線(xiàn)路的接線(xiàn)模式時(shí)，選擇3種具有代表性的接線(xiàn)模式，即輻射接線(xiàn)、環(huán)式接線(xiàn)與環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)，分別見(jiàn)圖2 (a)～(c)。下文中對(duì)電纜線(xiàn)路的上述接線(xiàn)模式分別簡(jiǎn)稱(chēng)電纜接線(xiàn)1、電纜接線(xiàn)2、電纜接線(xiàn)3。

2.2 中壓配電網(wǎng)接線(xiàn)方案分析

接線(xiàn)方案設(shè)計(jì)不僅需要滿(mǎn)足安全可靠供電的要求,還必須盡量做到經(jīng)濟(jì)合理,即投資少、運(yùn)行費(fèi)用低。前文對(duì)架空線(xiàn)路和電纜線(xiàn)路的幾種接線(xiàn)模式作了說(shuō)明分析，在充分結(jié)合各種接線(xiàn)模式的基礎(chǔ)上提出了本次的接線(xiàn)方案：輻射接線(xiàn)的接線(xiàn)方案、多分段多聯(lián)絡(luò)接線(xiàn)的接線(xiàn)方案、環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)的接線(xiàn)方案，如圖3(a)～(c)所示，本文經(jīng)濟(jì)性的分析以接線(xiàn)方案圖為計(jì)算依據(jù)。

3 中壓配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法

通常在實(shí)際分析時(shí)將配電網(wǎng)劃分成一些小區(qū)，且每區(qū)由110 kV配電站、10 kV饋線(xiàn)和開(kāi)關(guān)等組成。中壓配電網(wǎng)供電方案的經(jīng)濟(jì)計(jì)算基本思路即在負(fù)荷密度不同的情況下，對(duì)于每個(gè)110 kV變壓器容量和臺(tái)數(shù)的配合，劃定變電所的供電范圍，然后根據(jù)供電范圍內(nèi)不同的、合理的架空線(xiàn)路和電纜線(xiàn)路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對(duì)每種方案計(jì)算其單位負(fù)荷年費(fèi)用，最后根據(jù)各種方案的單位負(fù)荷年費(fèi)用Fn的大小來(lái)判斷其經(jīng)濟(jì)性。

3.2 敏感性分析

敏感性分析是通過(guò)考慮項(xiàng)目的主要因素發(fā)生變化時(shí)，其對(duì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)產(chǎn)生的影響。同時(shí)以此找到敏感因素，分析敏感因素對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響大小。在整個(gè)項(xiàng)目生命周期內(nèi)，會(huì)有許多非確定因素影響經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目的敏感性因素一般分為：變電站和線(xiàn)路綜合的投資、電價(jià)、負(fù)荷密度等。

4 算例分析

具體進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，為了得到一般性規(guī)律，取不同的負(fù)荷密度和變電站容量。以此為前提，將負(fù)荷密度和變電站容量作為變量，分別研究架空和電纜線(xiàn)路在上述兩個(gè)變量在合理變化趨勢(shì)范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)應(yīng)接線(xiàn)模式的經(jīng)濟(jì)性，以及在兩個(gè)變量確定的情況下不同接線(xiàn)模式的比較。

本次經(jīng)濟(jì)性分析主要研究110 kV變電站的經(jīng)濟(jì)性，變電站容量分別取2×20 MVA和2×40 MVA，負(fù)荷密度分別取2.0，5.0，10.0，20.0，40.0 MW·km-2。

根據(jù)變電站和線(xiàn)路的經(jīng)濟(jì)計(jì)算比較方法，計(jì)算綜合投資和運(yùn)行費(fèi)用，最終計(jì)算出單位負(fù)荷年費(fèi)用結(jié)果。

4.1 110 kV變電站經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

圖4(a)和圖4(b)是顯示變電站容量為2×40 MVA、同時(shí)采用不同接線(xiàn)方案時(shí)Fn的變化情況。

圖5(a)和圖6(b)是負(fù)荷密度為2.0 MW·km-2條件下不同配電網(wǎng)接線(xiàn)模式的Fn情況。不同顏色的曲線(xiàn)代表幾種不同方案的費(fèi)用指標(biāo)。

4.2 中壓配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)圖4和圖5的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果，可總結(jié)出如下3點(diǎn)結(jié)論。

(1)在變電站容量一定的情況下，對(duì)于相同的接線(xiàn)模式，架空線(xiàn)路和電纜線(xiàn)路的Fn與供電范圍內(nèi)負(fù)荷密度的增長(zhǎng)呈反比。

(2)在負(fù)荷密度一定的情況下，對(duì)于同一種接線(xiàn)模式，其Fn與變電站容量的增長(zhǎng)呈反比。

(3)在同一變電站容量和負(fù)荷密度下，3種架空接線(xiàn)模式的Fn。由低至高依次是架空接線(xiàn)方案1、架空接線(xiàn)方案2、架空接線(xiàn)方案3。3種電纜接線(xiàn)模式的Fn。由低至高依次是電纜接線(xiàn)方案1、電纜接線(xiàn)方案2、電纜接線(xiàn)方案3。

4.3 敏感性分析

本次敏感性分析主要考慮變電站與線(xiàn)路綜合投資、電價(jià)以及負(fù)荷密度這4個(gè)因素。同時(shí)分析其變化±5%、±10%時(shí)的單位負(fù)荷年費(fèi)用的變化情況。本次以變電站容量為2×40 MVA、負(fù)荷密度為10 MW·km-2，兩聯(lián)絡(luò)的電纜接線(xiàn)方案為例，結(jié)果圖6，其他中壓配電網(wǎng)供電方案有類(lèi)似結(jié)論。

從圖6中可以看出，對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響從大到小的因素依次是：變電站綜合投資變化、線(xiàn)路投資變化、負(fù)荷密度變化、電價(jià)變化。其中中壓配電站綜合投資、線(xiàn)路投資、電價(jià)的變化率的增加會(huì)導(dǎo)致單位負(fù)荷年費(fèi)用隨之增加，而隨著負(fù)荷密度變化率的減小單位負(fù)荷年費(fèi)用隨之增大。

5 結(jié)語(yǔ)

目前對(duì)于各級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃決策來(lái)說(shuō)，如何規(guī)劃出合理的城市配電網(wǎng)，使之既能夠利用有限的條件將經(jīng)濟(jì)效益最大化，又能夠最大限度地避免浪費(fèi)是最受關(guān)注的焦點(diǎn)之一。本文在總結(jié)了中壓配電網(wǎng)的典型接線(xiàn)模式的前提下，采用了分析模型的供電面積可調(diào)，建立了基于典型接線(xiàn)模式的配電網(wǎng)供電方案。通過(guò)計(jì)算比較其經(jīng)濟(jì)性，得出了最優(yōu)的方案，其結(jié)論可為配電網(wǎng)規(guī)劃決策提供一定的參考。