CN102904247A - 一种基于综合成本最低的配电线路选型方法 - Google Patents

一种基于综合成本最低的配电线路选型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于综合成本最低的配电线路选型方法，包括步骤有：（1）给定负荷的峰值Pmax；（2）根据配电网相关技术导则确定电压等级U；（3）根据所述配电网相关技术导则，选取该电压等级的线路系列，即：S1、S2…Sn；（4）逐个计算所选线路系列的成本,即：CS1、CS2…CSn；（5）选取综合成本最低的线路类型，即：
Figure DDA00002206413300011
（6）对所选线路进行容许电压损耗校验，若满足要求，则该线路为最优。本发明综合考虑了线路设备的投资成本、运行维护成本、电能损耗成本、停电损失成本、退役处置成本和环境成本，解决了现有线路选型方法不能反映线路设备的全寿命周期成本以及用户和环境成本的问题，能够实现线路寿命周期内全社会综合成本最低。

Description

一种基于综合成本最低的配电线路选型方法
技术领域
本发明涉及配电网规划设计领域，具体涉及一种基于综合成本最低的配电线路选型方法。
背景技术
配电线路的投资在电网总投资中所占的比重较大，所以合理选择线路（导体材料、截面）显得尤为重要。选择不同材质的导体（铜、铝等），投资成本会有较大差异。如果导线截面选择的过大，将进一步增加电力线路的投资和有色金属的消耗量；导线截面选择的过小，在运行中将使网损增大，电网运行经济性差，且电压损耗增大，致使网络中有些点的电压不符合要求，使电能质量变差。此外，由不同导体构成的线路（如架空、电缆线路），由于故障率、恢复时间的不同，对于用户供电可靠性也有影响，用户停电损失成本也有差异。因此，正确选择配电线路，对全社会综合成本的最优运行及提高电能质量至关重要。
目前，配电线路主要有按照经济电流密度选型、按容许电压损耗选型、按导线的长期发热条件选型、按机械强度要求选型等几种方法，其中按照经济电流密度选型（DL/T5222-2005）的方法应用最为广泛，被认为能够实现线路运营的效益最大化。但是，该方法自身也存在一些不足之处：
（1）该方法只考虑了线路投资成本、电能损耗成本，未考虑运行维护成本、退役处置成本，不能精确反映线路设备的全寿命周期费用。
（2）该方法以电网企业费用最低为目标函数，未考虑用户（停电损失成本）及环境成本，不能反映全社会综合成本。
因此，亟待发明一种能够综合考虑全社会成本的线路选型方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于综合成本最低的配电线路选型方法，能够实现线路寿命周期内全社会综合成本最低。
本发明提供的一种基于综合成本最低的配电线路选型方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：
（1）给定负荷的峰值；
（2）根据配电网相关技术导则确定电压等级；
（3）根据所述配电网相关技术导则，选取该电压等级的线路系列，即：；
（4）逐个计算所选线路系列的成本,即：；
（5）选取综合成本最低的线路类型，即：；
（6）对所选线路进行容许电压损耗校验，若满足要求，则该线路为最优，否则返回步骤（2）。
其中，步骤（1）所述给定负荷的峰值是指由规划设计人员对用户的生产规模、生活水平和用电特性进行预测并制成负荷特性曲线，其峰值根据所述负荷特性曲线确定。
其中，步骤（2）所述配电网相关技术导则为《城市配电网技术导则》。
其中，步骤（4）线路系列的成本的表达式为：
式中，为投资成本，包括线路设备购置费、安装调试费及其他相关费用；
为运行维护成本，为保持线路设备的技术质量，对其进行的检修费用及运行中的维护、管理费用；
为电能损耗成本，由电能损耗和电价决定；
为停电损失成本，包含停电损失费用、设备性能及寿命损失费用以及间接损失费（该值为缺供电量与单位电量所创造的产值的乘积），在电力市场条件下，停电损失成本可反映在可靠性电价水平上；
为退役处置成本，包括设备退役时处置的人工、设备费用以及运输费和设备退役处理时的环保费用，并应减去设备退役时的残值；
为环境成本，设备为满足环保要求而额外需花的费用，并应减去节能减排所产生的收益。
其中，步骤（6）对所选线路进行容许电压损耗校验的步骤包括：
1）根据峰荷、所选线路的参数，开展潮流计算工作；
2）校验计算结果是否满足《电能质量供电电压允许偏差（GB／T12325-2003）》中的相应要求。
其中，步骤（6）若不满足要求，通过装设电容器、线路调压器以及更换大截面导线措施完成改善电压质量。
其中，所述参数包括所选线路的长度电阻和电抗。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
（1）本发明综合考虑了线路设备的投资成本、运行维护成本、电能损耗成本、停电损失成本、退役处置成本和环境成本，解决了现有线路选型方法不能反映线路设备的全寿命周期成本以及用户和环境成本的问题，能够实现线路寿命周期内全社会综合成本最低。
（2）统筹考虑了线路全寿命周期内的电力企业、用户、环境等全社会综合成本，解决了现有线路选型方法不能反映用户及环境成本的问题，能够实现全社会综合价值最大化。
（3）本发明可用于电力市场条件下可靠性电价的制定，通过市场引导电力企业决策，以协调保证供电的可靠性和经济性。
附图说明
图1为本发明提供的基于综合成本最低的配电线路选型方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实施例提出的一种基于综合成本最低的配电线路选型方法，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤：
（1）给定负荷的峰值Pmax；由规划设计人员对用户的生产规模、生活水平和用电特性进行预测并制成负荷特性曲线，其峰值根据所述负荷特性曲线确定。
（2）根据配电网相关技术导则确定电压等级U；配电网相关技术导则为《城市配电网技术导则》。
（3）根据所述配电网相关技术导则，选取该电压等级的线路系列，即：S1、S2…Sn；
（4）逐个计算所选线路系列的成本,即：CS1、CS2…CSn；
线路系列的成本Csi的表达式为：
CSi＝CI+CC&M+CR+CENS+CD+CE
式中，CI为投资成本，包括线路设备购置费、安装调试费及其他相关费用；
CC&M为运行维护成本，为保持线路设备的技术质量，对其进行的检修费用及运行中的维护、管理费用；
CR为电能损耗成本，由电能损耗和电价决定；
CENS为停电损失成本，包含停电损失费用、设备性能及寿命损失费用以及间接损失费（该值为缺供电量与单位电量所创造的产值的乘积），在电力市场条件下，停电损失成本可反映在可靠性电价水平上；
CD为退役处置成本，包括设备退役时处置的人工、设备费用以及运输费和设备退役处理时的环保费用，并应减去设备退役时的残值；
CE为环境成本，设备为满足环保要求而额外需花的费用，并应减去节能减排所产生的收益。
（5）选取综合成本最低的线路类型，即：
Figure BDA00002206413100041
（6）对所选线路进行容许电压损耗校验，若满足要求，则该线路为最优，否则返回步骤（2）。若不满足要求，也可通过装设电容器、线路调压器以及更换大截面导线措施完成改善电压质量。
对所选线路进行容许电压损耗校验的步骤包括：
1）根据峰荷、所选线路的长度电阻、电抗、等参数，开展潮流计算工作；
2）校验计算结果是否满足《电能质量—供电电压允许偏差（GB／T12325-2003）》中的相应要求。
本实施例以某用户负荷4MW、距离变电站3km为例，按照《城市配电网技术导则》，用户供电电压应为10kV，常用的线路序列主要有：JKLYJ-240、YJLV-3*300、YJLV-3*400。
一、电网模型参数配置
按照用户的负荷水平、距离电源点的距离，以常用的电网模型参数（造价、寿命周期、电价、用户停电损失等）为基础进行配置，其中线损率、供电可靠率为根据典型电网配置计算后的数值。
Figure BDA00002206413100042
Figure BDA00002206413100051
二、线路选型
（1）现有方法
在电网模型参数配置的基础上，按照现有方法计算得出的结果如下表所示，线路序列1（JKLYJ-240）的综合成本（834.2万元）在所选线路序列中最低。
Figure BDA00002206413100052
（2）基于综合成本最低的配电线路选型方法
在典型电网模型参数配置的基础上，按照基于综合成本最低的配电线路选型方法计算结果如下表所示，线路序列3（YJLV-3*400）寿命周期内的综合成本（1277.2万元）在所选线路序列中最低，比线路序列1（JKLYJ-240）成本低0.9个百分点，且电压损耗满足《电能质量-供电电压允许偏差（GB／T12325-2003）》中的相应要求；若用户停电损失提高至15元/kWh，则线路序列3成本比线路序列1成本低4.4个百分点；若用户停电损失提高至20元/kWh，则线路序列3成本比线路序列1成本低12.0个百分点。
Figure BDA00002206413100053
Figure BDA00002206413100061
三、结论
（1）现有方法未考虑用户停电损失等成本，无法体现全社会综合成本。现有方法所选出的线路，由于其用户停电损失成本较大，导致全社会综合成本可能较高，从而影响全社会的综合投资效益。
（2）按照基于综合成本最低的配电线路选型方法，能够选出电网企业、用户、环境综合成本最低的线路，从而降低全社会综合成本，提升投资效益。需要说明的是，可以通过市场化的措施（如可靠性电价），解决电网企业、用户、环境之间成本的协调分配问题。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于综合成本最低的配电线路选型方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）给定负荷的峰值Pmax；
（2）根据配电网相关技术导则确定电压等级U；
（3）根据所述配电网相关技术导则，选取该电压等级的线路系列，即：S1、S2…Sn；
（4）逐个计算所选线路系列的成本,即：CS1、CS2…CSn；
（5）选取综合成本最低的线路类型，即：
Figure FDA00002206413000011
（6）对所选线路进行容许电压损耗校验，若满足要求，则该线路为最优，否则返回步骤（2）。
2.如权利要求1所述的选型方法，其特征在于，步骤（1）所述给定负荷的峰值是指由规划设计人员对用户的生产规模、生活水平和用电特性进行预测并制成负荷特性曲线，其峰值根据所述负荷特性曲线确定。
3.如权利要求1所述的选型方法，其特征在于，步骤（2）所述配电网相关技术导则为《城市配电网技术导则》。
4.如权利要求1所述的选型方法，其特征在于，步骤（4）线路系列的成本Csi的表达式为：
CSi＝CI+CC&M+CR+CENS+CD+CE
式中，CI为投资成本，包括线路设备购置费、安装调试费及其他相关费用；
CC&M为运行维护成本，为保持线路设备的技术质量，对其进行的检修费用及运行中的维护、管理费用；
CR为电能损耗成本，由电能损耗和电价决定；
CENS为停电损失成本，包含停电损失费用、设备性能及寿命损失费用以及间接损失费（该值为缺供电量与单位电量所创造的产值的乘积），在电力市场条件下，停电损失成本可反映在可靠性电价水平上；
CD为退役处置成本，包括设备退役时处置的人工、设备费用以及运输费和设备退役处理时的环保费用，并应减去设备退役时的残值；
CE为环境成本，设备为满足环保要求而额外需花的费用，并应减去节能减排所产生的收益。
5.如权利要求1所述的选型方法，其特征在于，步骤（6）对所选线路进行容许电压损耗校验的步骤包括：
1）根据峰荷、所选线路的参数，开展潮流计算工作；
2）校验计算结果是否满足《电能质量—供电电压允许偏差（GB／T12325-2003）》中的相应要求。
6.如权利要求1所述的选型方法，其特征在于，步骤（6）若不满足要求，通过装设电容器、线路调压器以及更换大截面导线措施完成改善电压质量。
7.如权利要求5所述的选型方法，其特征在于，所述参数包括所选线路的长度电阻和电抗。
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