配網節能降損應用技術研究

2014-10-07 15:22:48 大云網　點擊量：評論 (0)

摘　要：研究提高配電網電能質量、節能降損的綜合技術分析及管理體系，利用電力信息化技術改善電能質量、減小配電網損耗；研究大用戶能源監測與評估分析，大用戶供電系統無功和諧波同時動態補償的節能技術。通過

摘　要：研究提高配電網電能質量、節能降損的綜合技術分析及管理體系，利用電力信息化技術改善電能質量、減小配電網損耗；研究大用戶能源監測與評估分析，大用戶供電系統無功和諧波同時動態補償的節能技術。通過配網節能降損應用技術研究，為線損計算分析，理論線損計算，有序用電，需求側節能診斷及評估技術提供相應的支撐。

關鍵詞：配電網損耗　節能降損　有序用電　能源檢測評估　需求側管理

節約資源，加快建設節約型、環境友好型社會是我國的基本國策，促進節能是我國經濟和社會發展的一項緊迫任務。就供電企業而言，主要體現在對供配電網絡的節能降損控制的各類應用技術方面。本文主要研究提高配電網電能質量、節能降損綜合技術分析及管理體系，利用電力信息化技術改善電能質量、減小配電網損耗；研究大用戶能源監測與評估分析，無功和諧波同時動態補償的節能技術。通過配網節能降損應用技術研究，為線損計算分析，理論線損計算，有序用電，需求側節能診斷及評估技術提供相應的技術支撐。

1　配網節能降損技術應用現狀

　　營銷“四分”線損管理已完成在云南電網公司及其下屬供電單位推廣應用，實現了包括分壓、分區、分線和分臺區的“四分”線損管理在內的綜合管理方式。

　　按照南網十二五規劃，云南電網公司于2012年啟動了全省計量自動化系統的建設，構建了省級和地市局兩級計量自動化系統，省級計量自動化系統匯總各區域計量自動化系統的數據并進行數據分析、并對各系統進行監管；地市局計量自動化系統涵蓋了集抄、負控、電能量采集和配變監測系統的四合一計量自動化系統。

　　在需求側管理工作方面：2007年，南方電網面對國家節能減排新形勢，提出需求側管理工作要實現三個轉變，即工作內容從錯峰、避峰和負荷控制向提高終端能效轉變，工作模式從用電管理向節能服務轉變，工作手段從以行政手段為主向以經濟、技術手段為主轉變。以此為指導思想，云南電網公司組織開展了培育節能服務業務，提高電力資源利用效率，改進用電方式，實現科學節約用電、有序用電等以“科學用電、節能減排”為主題的綠色行動。

2　配網節能降損應用技術

　　配網節能降損應用技術研究，主要是配電網節能降損方法、線損的計算分析和應用、有序用電應用和需求側節能診斷及評估技術幾個方面展開。

2.1　配電網節能降損方法

2.1.1　配網線損產生的原因

　　在配電網中，電能通過導線、變壓器等設備時，會產生功率損失，從而產生電能損耗。將配電網入口的電能量與配電網供給用電設備的電能量兩者之差就是配電網的電能損耗。電能損耗包括技術線損和管理線損。技術線損電量是在傳輸過程中直接損失在傳輸設備上的電量，管理線損電量則是在計量的統計管理環節上造成的電量損失。有資料表明，配電網損耗大約占整個電力系統損耗的50％左右，這些損耗將使電能成本增加，所以配電網降損節能是不容忽視的問題。

　　其一，產生技術線損的主要原因。變壓器運行結構不合理導致損耗過大；供電設備陳舊、老化導致線損嚴重；線路部分導線截面偏小，超供線路過長，電壓質量達不到標準；變壓器三相負荷不平衡，功率因數過低，造成線損過高；電能計量裝置造成的損耗。

　　其二，產生管理線損的主要原因。對理論線損計算的重要性認識和對計算結果分析應用的深度不夠；營業管理存在漏電、竊電等漏洞；少數管理人員責任心不強，抄表存在錯抄、漏抄等現象；現有的線損計算和線損管理軟件存在局限性，與實際情況存在差距。

2.1.2　配電網節能降損方法

　　配電網的節能降損應從管理與技術兩方面著手：管理線損通過管理和組織措施來降低；技術線損通過各種技術措施來降低。

　　2.1.2.1　技術方面措施

　?。?）建設和改造農村電網，實行規范化管理

　　積極采用新技術、新設備、新材料、新工藝，推進電網規劃、設計、建設和技術改造。調整不合理的電網結構，更換高耗能變壓器；建立完善轉供電方案，縮短配電網線路的供電半徑；增大導線截面，減少線路阻抗；應用合成絕緣子、氧化鋅避雷器等設備。

　?。?）選用節能型配變，降低變壓器損耗

　　在配電網建設改造工作中，均衡測算節能效益、投資價格等因素，合理選用節能型變壓器。

　?。?）按經濟電流密度，合理選擇導線截面

　　綜合考慮建設、投資經濟電流的密度、安全性等因素，合理選擇導線截面，優化線路設計。

　?。?）優化業擴報裝，精確定位負荷中心

　　通過優化業擴報裝業務受理和現場勘查，精確定位負荷中心的最佳位置，避免或減少超供電半徑供電情況。嚴格按照農網、城網線路供電半徑設計原則進行電源選擇設計和現場勘查設計。

　?。?）消除三相負荷不平衡

　　采用技術手段（如使用調整不平衡電流無功補償裝置）消除三相負荷不平衡，減少線損損耗。

　?。?）提高功率因數，減少無功功率

　　通過合理配置無功功率補償設備，提高系統的功率因數，從而節約電能，降低損耗。

　　2.1.2.2　管理方面措施

　?。?）重視理論線損計算

　　理論線損計算是線損管理的一項重要內容。對理論線損計算結果進行分析，目的在于發現電網中的薄弱環節，找出存在的問題，明確降損主攻方向，有針對性的制定降損方案、采取有效措施，把線損降低到一個合理的范圍內。

　　（2）規范線損管理制度，完善落實指標管理

　　供電企業必須規范線損管理，及時發現和處理線損異常情況，防止線損異常波動，加強線損過程管理與控制。完善線損指標管理，實行線損管理動態考核。完善線損指標制度、執行制度，建立企業線損計劃、指標管理辦法，明確指標的編制、分解、下達、控制、調整及考核評價要求，實現線損指標分級管理及線損可控。

　?。?）嚴格抄表規范，力求合理計量

　　嚴格抄表規范，加強抄表例日管理，規范抄表行為，力求精確計量，切實提高抄表的實抄率和正確率。

　?。?）搞好營業普查，堵塞營業漏洞

　　認真搞好營業普查、提升數據質量，堵塞營業漏洞，為提升企業規范化、精益化管理水平提供數據保障。

2.1.3　線損管理的創新方法研究

　　2.1.3.1　營銷系統線損管理輔助決策應用研究

　　完善營銷管理系統線損管理，只有定位分析出線損偏高的真正原因，確定是管理線損還是技術線損導致的線損率偏高，才能進一步的制定有針對性的降損措施。

　?。?）線損智能預警

　　根據趨勢分析定制出線損上限，在營銷系統統計線損上，固定日或周期性對線損進行統計對比，線損超過上線則提示預警。通過線損預警管理手段，提前對可能出現的高損及負荷態勢發布預警，做好線損預測，提前布置落實預控防范措施，杜絕出現負損，避免線損大幅波動。

　?。?）線損智能分析異常處理

　　根據理論線損的計算，得出線損預估指標值，指標值與實際統計線損值進行對比，根據差距實行等級預分析處理。

　　2.1.3.2　計量自動化系統集成應用

　　線損的數據采集以計量自動化系統數據為基礎，數據的抽取目前以固定日時間抽取，然后做線損統計，故障的發生沒能得到及時處理，造成電量損失，當故障發生后第一時間告知相關處理人員，盡量把損失降到最低。計量自動化系統數據的實時監控分析，達到線損異?？焖兕A警的目的。

2.2　理論線損計算應用研究

　　準確的理論線損計算與分析，有利于擬定合理的降損措施，評估降損措施的實際效果，也便于制定科學的線損考核指標和電網建設規劃，進而對線損管理工作起到指導和促進作用。根據輸、變、配電設備的設備參數、負荷潮流、電網特性等計算得出的線損率線路理論線損。通過對線損率的分析，以判斷網絡結構和運行方式的合理性，供電管理的科學性，以便有針對性地采取降損措施，指導合理調整供電半徑、電流密度、供電電壓、潮流分布、變壓器負荷率、售電構成等參數，以達到優化配電網網絡結構和運行方式。

　　理論線損率是指各省、地區供電部門對其所屬輸、變、配電設備根據其設備參數和實測運行數據計算得出的線損率。采用下式計算：

　　理論線損電量為下列各項損耗電量之和（整個電力網電能損耗計算可以分解為如下元件的電能損耗計算）：

1. 35kV及以上電力網：35kV及以上交流線路及變壓器；

2. 20kV配電網：20kV交流線路及公用配電變壓器；

3. 10kV配電網：10kV交流線路及公用配電變壓器；

4. 6kV配電網：6kV交流線路及公用配電變壓器；

5. 0.4kV低壓網：0.4kV及以下電力網；

6. 其它交流元件：并聯電容器，并聯電抗器，調相機，電壓互感器，站用變等；

7. 高壓直流輸電系統：直流線路，接地極系統，換流站。

　　35kV及以上電力網推薦采用潮流算法進行計算，在有條件的地區可結合能量管理系統（EMS）的狀態估計數據實施在線計算。其中，35kV線路及變壓器、110kV線路及變壓器、220kV線路及變壓器的電能損耗也可采用均方根電流法進行計算。

　　2.2.1　10kV配電網理論線損計算方法

　　10kV配電網節點多、分支線多、元件也多，且多數元件不具備測錄運行參數的條件。在滿足實際工程計算精度的前提下，采用等值電阻法進行計算，推薦采用基于配變容量的等值電阻法計算。如配電網含20kV及6kV配電網，可采用與10kV配電網相同方法計算。

　　2.2.2　0.4kV低壓配電網理論線損計算方法

　　0.4kV低壓網有三相四線制、單相制、三相三線制等供電方式，而且各相電流也不平衡；各種容量的變壓器供電出線回路數也不盡相同；沿線負荷的分布沒有嚴格的規律；同一回主干線可能有幾種導線截面組成等；同時又往往缺乏完整、準確的線路參數和負荷數據。因此，要精確計算低壓電力網的電能損耗比較困難。一般采用近似的三種計算方法：臺區損失率法，電壓損失法和等值電阻法。推薦采用考慮負荷分類的基于實測線損的臺區損失率法。

　　2.2.3　理論線損與統計線損的創新應用（見圖1）

　　建立理論線損信息系統的自動實時計算，通過與統計線損的數據指標對比，實時監控線損異常情況，滿足降損分析目標。通過理論線損和統計線損的日、月、線路、臺區及分壓對比，可以快速發現統計線損的異常情況，并快速響應處理，減少電量損耗。

2.3　有序用電應用研究

　　有序用電是通過法律、行政、經濟、技術等手段，加強用電管理及電力需求側管理，改變用戶用電方式，采取錯峰、避峰、輪休、讓電、負控限電等措施，規范用電秩序，避免無計劃拉閘限電，將季節性、時段性電力供需矛盾給社會和用電企業帶來的不利影響降至最低程度。

　　2.3.1　有序用電的目標

　　有序用電一方面要采取避峰措施降低電網的峰荷時段的電力負荷需求或錯峰增加電網的低谷時段的電力需求，以相對少的新增裝機容量實現電力系統總的供需平衡；另一方面，應采取措施節省或增加電力系統的發電量，在滿足相同能源服務的同時實現節約社會總資源的消耗。總的目的就是實現將有限的電能資源加以高效利用，使社會效益最大化。一般都有以下主要目標：確保電網安全運行和供電秩序穩定；有利于電能資源的優化配置；有利于提高客戶端用電能效，提高電能和電網設備利用率；提高供電企業優質服務水平，主動承擔社會責任。

　　2.3.2　有序用電的相關措施及方案

　　目前有序用電的措施包括：錯峰用電、避峰用電、限電、緊急拉閘等。其中，錯峰用電主要將客戶高峰負荷推移到其他時段的調荷方法，包括日錯峰、周錯峰、年度錯峰（如高峰季節開展年檢）。具體手段有：調整生產班次、錯開上下班時間、周輪休制度、高峰季節和高峰時段檢修制度等；避峰是通過中斷負荷避開高峰用電；限電是在一定時段內限制某些電力用戶（高耗能企業）使用電能；拉閘限電是根據各級調度機構發布調度命令，切斷部分用電負荷的電力供應。在電力緊缺情況下，用電企業根據電力緊缺情況，采取不同措施，緩解用電緊缺狀況。

　?。?）錯峰方案：對部分大客戶統一調整公休時間，實行“輪休制”。

　?。?）避峰方案：對部分大客戶連續性生產和商業單位調整生產班次，實行避峰用電，合理均衡全市用電負荷。

　?。?）削峰方案：在發電機組出現臨故修時，要求供電地區降低用電負荷時，利用需求側主站負荷管理系統或其他手段削減用電負荷。

　　2.3.3　內部數據挖掘有序用電解決方案

　　有序用電輔助支持是基于人工制定的各類有序用電控制方案，利用現有計量自動化、SCADA系統、營銷系統等數據，輔助制定最優的有序用電控制方案，優化電力資源配置，并在執行過程中進行實時監控和告警，保障有序用電的執行效率，事后對有序用電工作進行評估分析以供決策支持。結合客戶的用電現狀、用電需求、生產模式、企業用電行為、電網運行狀態及負荷信息數據，分析有序用電控制方案的潛在優化空間，提出有序用電方案的優化措施，削減參與錯峰的企業數量，減少錯峰持續時間。在有序用電執行期間，通過集成計量自動化、SCADA實時對比分析線路和用戶的實時負荷與未錯峰時的負荷，達到對有序用電情況實時監控的目的，確保客戶錯峰平穩執行。

　　從內部數據挖掘有序用電解決方案中可以看到，通過對內部計量自動化系統、SCASA系統和營銷系統的共享數據中，根據可供電量、配網負荷信息、配網線損信息、客戶用電情況監控、電價信息、客戶基本信息及客戶用電趨勢數據等分析得出有效的有序供電解決方案（如可供電量最大化、供電費用最大化、供電影響最小化等不同方案）。

2.4　需求側節能診斷及評估技術應用

　　針對大用戶用電情況的管理是用電管理部門的工作重點，一般占總售電量的70 %左右。大用戶用電監控系統研究分析大用戶的用電情況，對大用戶的用電狀況進行評估，提出用電建議，指導用戶合理用電。對功率因數、三相不平衡率、負載率、峰谷用電比、用電變化情況等參數定義判斷閥值。根據閥值自動分析每個用戶的用電狀況，并給出初步建議，經相關業務人員審核后形成個性化的用電指導意見。

　　系統實現在線監測大用戶生產能耗動態過程，收集生產過程中大量分散的用電及能耗數據，及時分析和掌握各單位、重點耗電設備和生產環節用電管理水平及電能消耗狀況，提供實時及歷史數據分析、對比功能，以發現能源消耗過程和結構中存在的問題。通過優化運行方式和用能結構以及建立企業能耗評估、管理體系，實現合理用電、高效用電，提高企業能源效率水平。

　　系統可自動生成多種用電及能耗信息統計圖形、曲線和報表，為用戶提供全面有效節能信息，包括電能消耗結構分析、用電成本分攤、峰谷用電構成等。評估某一節能措施的效果和關聯影響等，為節能管理和考核提供決策依據，對企業能源消耗結構和方式的改進、優化提出方案和建議。

　　系統具有歷史用電/能效數據追溯和分析功能，可在不同時段下生成各種用電/能效數據報表和曲線，幫助用戶了解真實用電狀況，掌握最大負荷和最小負荷的發生時間，及時發現生產工藝、運行方式和用電結構存在的深層問題，為實施錯峰填谷、改善三相平衡度，提高負荷率，降低用電最大需量提供依據。

　　實現在線監測電能質量和諧波分量，通過諧波分量圖和趨勢圖，使用戶及時了解真實用電環境，主動避免諧波危害和電能質量問題的發生，降低供電系統諧波和無功損耗。

　　實現對在線用電的政策執行情況實時監控，根據其他系統如安全生產系統或調度系統的停電計劃相結合，如某大客戶是停電計劃企業名單，則在停電時間內監控其是否執行停電計劃。

　　根據大客戶的用電情況，針對階梯電價、電力配網情況等提出合理的節能方案，配合制定合理的生產計劃，滿足用電企業在符合停電計劃的同時，又實現節能生產。

3　結語

　　本文從技術及業務管理的角度分析了配電網線損產生原因，總結了節能降損的技術和管理方法，并對云南電網公司在線損管理輔助決策應用和創新方法進行了介紹；對理論線損計算分析方法、理論線損計算應用、有序用電應用、應用技術改善配電網電能質量等方面進行了總結?；诳蛻舴战嵌?，研究了大客戶能源效用評估機制以及智能電網背景下的合同能源管理、節能設備應用等相關業務應用。通過對配網節能降損應用技術研究，為線損輔助決策，理論線損計算，有序用電，需求側節能診斷及評估技術工作提供有力的技術支撐。