CN103018584B - 一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法，通过测量项目边界升压改造前后的参数计算项目的节约电力及电量，为节能收益提供可靠依据。方法包括步骤：1）电力升压改造前划定项目边界；2）确定项目统计报告期；3）确定项目边界内升压改造前后的元件静态参数，利用测试设备采集项目边界内升压改造后的动态运行参数；4）建立节约电力及电量的数学模型，计算项目的节约电力及电量。本发明简化了实际操作步骤，降低了人力、经费投入；本发明使最终的节约电力及电量的计算结果更科学合理；本发明具有较高的操作性和针对性，从而使其在电力系统节能降损领域具有较大的使用价值。

Description

一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法

技术领域

本发明属于电力系统节能技术领域，具体涉及一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法。

背景技术

电力企业从输电、配电、供电和用电等领域，全面展开节能降耗活动，这对国家顺利实现节能降耗指标，已经产生了积极的作用。随着电网节能减排工作的推进和合同能源管理项目的迅速推广，电力企业有必要科学合理地测量和验证节能改造项目的节约电力及电量，为争取国家节能补贴和合同能源管理双方分享节能收益提供可靠依据。

电力升压改造可以降低综合线损，是电网节能的有效措施之一，例如，配电网10kv升压为20kv的配电网升压工程，新建特高压项目的输电网升压工程。然而，对于升压改造项目节约电力及电量的测量和验证，目前缺乏具有针对性、可操作的方法。因此，制定科学合理的电力升压改造项目的节约电力及电量的测量和验证标准，必将规范统一。

在电力升压改造项目的全流程中，节约电力及电量的测量与核证是节能改造项目的最后一步，涉及到改造前后两个状态下损耗的对比，但是改造后的损耗本质上是无法直接量度的，国际能效测量与验证规范（IPMVP）中指出，利用原有设备（未改造）在现有负荷情况下的能耗仿真值与报告期能耗实测值做差，这使得测量与验证过程复杂繁琐，而且该规范并没指出具体的实施方法。可以看出，该规范具仅有重要的指导意义，但缺乏可操作性。通过数学推导，建立改造前后损耗的数学关系，将改造前的损耗表示为改造后损耗的函数，使得节约电力及电量通过改造后的测量就可以准确计算得出，则可以省去仿真步骤简化测量与核证过程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法，更加科学、便捷地反映线路改造过程中的各属性要素，为测量与验证供配电线路升压改造节约电力及电量提供全新的思路与方法。

本发明提供的一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法，其改进之处在于，通过测量项目边界升压改造前后的参数计算项目的节约电力及电量，为争取国家节能补贴和合同能源管理双方分享节能收益提供可靠依据；所述验证方法包括如下步骤：

1）电力线路升压改造前划定项目边界；

2）确定项目统计报告期；

3）确定项目边界内升压改造前后的元件静态参数，并利用测试设备采集项目边界内升压改造后的动态运行参数；

4）建立节约电力及电量计算的数学模型，计算项目的节约电力及电量。

其中，步骤1）所述电力线路升压改造前划定项目边界，即确定升压改造影响的电力线路范围，是以升压改造线路两端作为项目边界其中，步骤2）所述确定项目统计报告期，用于确定升压改造项目节约电力及电量的时间段，统计报告期包括电力峰荷发生的时间点。

其中，步骤3）所述测试设备安装在所述项目边界两端，避免了测量数据的冗余，又可以保证结果是项目边界内所有线路节约电力节电量的总和。

其中，步骤3）所述项目边界内升压改造前的元件静态参数包括：线路额定电压、线路长度、线路型号和线路电阻；改造前的元件静态参数通过查台账方式获得。

其中，步骤3）所述项目边界内升压改造后的元件静态参数包括：线路额定电压、线路长度、线路型号和线路电阻；改造后的元件静态参数通过查台账方式获得。

其中，步骤3）所述项目边界内升压改造后的动态运行参数包括：线路首端计量装置电量、线路功率因数、线路末端计量装置电量、线路首端计量装置负荷最大时功率和线路电能损耗量。

其中，所述测试设备为计量装置。

其中，步骤4）计算项目的节约电力及电量包括统计报告期节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)；

当线路电导不能忽略时，计算节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)分别为：

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)=\mathrm{\ΔP}-{\mathrm{\ΔP}}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})+{\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)=\mathrm{\ΔE}-{\mathrm{\ΔE}}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})\·T+{\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

当线路电导不能忽略时，计算节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)分别为：

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)={\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)={\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{R{U}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

其中，ΔP'为统计报告期最大负荷情况下线路功率损耗；ΔE′为统计报告期线路电能损耗；R为改造前的电阻；R′为改造后的电阻；G为改造前的电导；G'为改造后的电导；U为改造前线路电压；U'为改造后线路电压。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明规范的测量与验证流程简化了实际操作的步骤，降低了人力、经费投入；

本发明的计算方法，将改造前的负荷调整为改造后的负荷，建立改造前后功率损耗和电能损耗的数量关系，因为测量与验证在升压改造完成后进行，所以利用改造后的动态数据，采用做差法精确表示项目的节约电力及电量；并且本发明的计算方法将改造前的负荷调整为改造后的负荷，减少了数据的采集量，使最终的节约电力及电量的计算结果更加科学合理；

本发明针对特高压升压改造和配电网升压改造，在计算方式进行了区分，具有较高的操作性和针对性。从而，使其在电力系统节能降损领域具有较大的使用价值。

本发明将测试设备安装在所述项目边界两端，精简了测试设备，降低投入成本，避免了测量数据的冗余，又可以保证结果是项目边界内所有线路节约电力节电量的总和

本发明计算了节电力和节电量两方面，与以前仅仅测量与验证节电量的方法相比，可以更为全面地反映出项目的节能效果，节电力指标反映了，电力升压改造项目降低了电力峰荷，这对电网优化调度，减少备用都起到了积极的作用，从而达到节能减排的效果。

附图说明

图1为本发明提供的电力升压改造项目节约电力及电量的测量与验证方法流程图。

图2为本发明提供的电力线路等值电路图。

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用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤：

1）电力线路升压改造前划定项目边界，即确定升压改造影响的电力线路范围；

电力线路升压改造前划定项目边界，即确定升压改造影响的电力线路范围，应以升压改造线路两作为项目边界在项目边界内，有单一提高线路电压等级的改造，也有通常同时更换导线和提高电压等级的情况，其中间线路为实施升压改造的对象。

2）确定项目统计报告期，用于确定升压改造项目节约电力及电量的时间段；

确定项目统计报告期，用于确定升压改造项目节约电力及电量的时间段，统计报告期应具有代表性，包括电力峰荷发生的时间点，能够反映负荷平均水平。例如，需要测量2小时的电量损耗，基期和统计报告期的时间段即为2小时。统计报告期应包括供配电系统的最大负荷时刻，以便测量峰荷时的功率损耗，进而计算节约电力。

3）搜集项目边界内升压改造前后的元件静态参数，利用专业的测试设备，采集项目边界内升压改造后的动态运行参数；

搜集项目边界内升压改造前后的元件静态参数，利用专业测试设备，采集项目边界内升压改造后的动态运行参数，安装、调试专业测试设备的步骤是在所述项目边界两端安装计量装置，采集数据应基于采集和计算数据的表格，如表1所示。在所述待改造线路两端安装计量装置，计量装置包括电参数采集设备，用于采集数据。电参数采集设备包括CT、PT、电能质量分析仪和功率分析仪等。计量装置采集数据为实时采集，采集的数据包括电能量、电功率、电压和电流等。采集周期至少为1小时，典型日（迎峰度夏期间、低谷负荷时等）要求细化为15分钟。

表1

4）建立节约电力及电量计算的数学模型，计算项目的节约电力及电量。

图2是电力线路等值电路图，节约电力和节约电量的计算分析如下:

其中，所述步骤4）统计报告期节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)的计算公式。

当线路电导不能忽略时，节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)分别为：

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)=\mathrm{\ΔP}-{\mathrm{\ΔP}}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})+{\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)=\mathrm{\ΔE}-{\mathrm{\ΔE}}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})\·T+{\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

由于线路对地电导损耗主要是由于绝缘子泄露和电晕引起，当用户的供电电压在110kV及以下，可作忽略处理，当忽略电晕损耗时，即G＝G'＝0时，节约电力及电量可简化为

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)={\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)={\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{R{U}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

其中，ΔP′为统计报告期最大负荷情况下线路功率损耗；ΔE′为统计报告期线路电能损耗；R为改造前的电阻；R′为改造后的电阻；G为改造前的电导；G′为改造后的电导；U为改造前线路电压；U′为改造后线路电压。

供配电系统线路的总功率损耗ΔP包括对地电导损耗PG和线路载荷损耗PR两部分

$\mathrm{\ΔP}={\mathrm{\ΔP}}_G+{\mathrm{\ΔP}}_R=U^2\·G+\frac{{S_{\max }}^2}{U^2}R$

考虑在同一峰荷下比较线路升压改造后的导线功率损耗ΔP′和原功率损耗ΔP，即S_max′＝S_max，则可得到：

$\frac{{{\mathrm{\ΔP}}_R\·U}^2}{R}=\frac{\mathrm{\ΔP}\·U^2}{R}$

$\frac{{{\mathrm{\ΔP}}_R}^{\′}}{{\mathrm{\ΔP}}_R}=\frac{{\mathrm{\ΔP}}^{\′}-{{\mathrm{\ΔP}}_G}^{\′}}{\mathrm{\ΔP}-{\mathrm{\ΔP}}_G}=\frac{R^{\′}}{R}\·\frac{U^2}{U^{\′2}}$

所以，线路升压改造前的可变功率损耗ΔP_R为

${\mathrm{\ΔP}}_R=({\mathrm{\ΔP}}^{\′}-{{\mathrm{\ΔP}}_G}^{\′})\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}=({\mathrm{\ΔP}}^{\′}-U^{\′2}\·G^{\′})\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}$

所以，线路升压改造后的节约电力Δ(ΔP)为

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)=\mathrm{\ΔP}-{\mathrm{\ΔP}}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})+{\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

线路在运行时间T内的损耗ΔE可用下式表示：

$\mathrm{\ΔE}={\mathrm{\ΔE}}_G+{\mathrm{\ΔE}}_R={\∫}_T({\mathrm{\ΔP}}_G+{\mathrm{\ΔP}}_R)\mathrm{dt}={\∫}_T{U}^2\mathrm{Gdt}+{\∫}_T\frac{S^2}{U^2}\mathrm{Rdt}\≈U^2\·G\·T+\frac{R}{U^2}{\∫}_T{S}^2\mathrm{dt}$

考虑在同一负荷下比较线路升压改造后的导线电能损耗ΔE′和原电能损耗ΔE，即∫_TS′²dt＝∫_TS²dt，则可得到：

$\frac{{\mathrm{\ΔE}}^{\′}}{\mathrm{\ΔE}}=\frac{{\mathrm{\ΔE}}^{\′}-{{\mathrm{\ΔE}}_G}^{\′}}{\mathrm{\ΔE}-{\mathrm{\ΔE}}_G}=\frac{R^{\′}}{R}\·\frac{U^2}{U^{\′2}}$

所以，线路升压改造前的可变电能损耗ΔE_R为

${\mathrm{\ΔE}}_R=({\mathrm{\ΔE}}^{\′}-{{\mathrm{\ΔE}}_G}^{\′})\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}=({\mathrm{\ΔE}}^{\′}-U^{\′2}\·G^{\′}\·T)\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}$

所以，线路升压改造前线路总电能损耗ΔE

$\mathrm{\ΔE}={\mathrm{\ΔE}}_G+{\mathrm{\ΔE}}_R=U^{2}G\·T+({\mathrm{\ΔE}}^{\′}-U^{\′2}\·G^{\′}\·T)\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}$

所以，线路升压改造后的节约电量Δ(ΔE)为

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)=\mathrm{\ΔE}-{\mathrm{\ΔE}}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})\·T+{\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

由于线路对地电导损耗主要是由于绝缘子泄露和电晕引起，当用户的供电电压在110kV及以下，可作忽略处理，当忽略电晕损耗时，即G＝G'＝0时，节约电力及电量可简化为

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)={\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)={\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1).$

本发明将提出的供配电线路升压改造节约电力及电量的测量与验证方法应用在实际的中低压配电网改造中。以深圳某地10kV升为20kV线路，申请国家节能减排补贴为例，进行了升压改造前后的数据分析。

节能量测量与验证步骤：

1）电力线路升压改造前划定项目边界，即确定升压改造影响的电力线路范围；

电力线路升压改造前划定项目边界，即确定升压改造影响的电力线路范围，以10kV升为20kV线路两端作为项目边界。在项目边界内，提高线路电压等级的改造，同时将LGJ-185更换为LGJ-300。

2）确定项目统计报告期，用于确定升压改造项目节约电力及电量的时间段；

确定项目统计报告期，用于确定升压改造项目节约电力及电量的时间段为一个月。

3）搜集项目边界内升压改造前后的元件静态参数，利用专业测试设备，采集项目边界内升压改造后的动态运行参数；

搜集项目边界内升压改造前后的元件静态参数，利用专业测试设备，采集项目边界内升压改造后的动态运行参数，安装、调试专业测试设备的步骤是在所述项目边界两端安装计量装置，采集数据应基于采集和计算数据的表格，如表1所示。在所述待改造线路两端安装计量装置，计量装置包括电参数采集设备，用于采集数据。

4）建立节约电力及电量计算的数学模型，计算项目的节约电力及电量。

由于线路对地电导损耗主要是由于绝缘子泄露和电晕引起，当用户的供电电压在110kV及以下，可作忽略处理，当忽略电晕损耗时，即G＝G′＝0时，节约电力及电量可简化为

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)={\mathrm{\ΔP}}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)=648.5\left(\mathrm{kW}\right)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)={\mathrm{\ΔE}}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)=256.6\left(\mathrm{kWh}\right)$

根据节约电力及电量计算结果，可以得出，电力损耗降低量为最大负荷功率的8%，电能损耗降低量为售电量的7%，节能效果显著。该电力升压项目属于受支持项目中的应用类项目，是符合节能降耗循环经济和节能减排要求的新技术和新工艺实施建设和改造，而且符合《××区产业发展专项资金支持循环经济和节能减排实施细则》，因此，可根据该方法得出的节约电力及电量申请国家节能减排补贴。

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 (8)

1.一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法，其特征在于，通过测量项目边界升压改造前后的参数计算项目的节约电力及电量，为节能收益提供可靠依据；所述验证方法包括如下步骤：

1)电力线路升压改造前划定项目边界；

2)确定项目统计报告期；

3)确定项目边界内升压改造前后的元件静态参数，并利用测试设备采集项目边界内升压改造后的动态运行参数；

4)建立节约电力及电量计算的数学模型，计算项目的节约电力及电量；

步骤4)计算项目的节约电力及电量包括统计报告期节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)；

当线路电导不能忽略时，计算节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)分别为：

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)=\mathrm{\ΔP}-\mathrm{\Δ}{P}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})+\mathrm{\Δ}{P}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)=\mathrm{\ΔE}-\mathrm{\Δ}{E}^{\′}=(U^{2}G-U^{\′2}\·G^{\′}\·\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2})\·T+\mathrm{\Δ}{E}^{\′}(\frac{R}{R^{\′}}\·\frac{U^{\′2}}{U^2}-1)$

当线路电导能忽略时G＝G'＝0，计算节约电力Δ(ΔP)和节约电量Δ(ΔE)分别为：

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔP}\right)=\mathrm{\Δ}{P}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

$\mathrm{\Δ}\left(\mathrm{\ΔE}\right)=\mathrm{\Δ}{E}^{\′}(\frac{{\mathrm{RU}}^{\′2}}{R^{\′}{U}^2}-1)$

其中，ΔP'为统计报告期最大负荷情况下线路功率损耗；ΔE′为统计报告期线路电能损耗；R为改造前的电阻；R′为改造后的电阻；G为改造前的电导；G'为改造后的电导；U为改造前线路电压；U'为改造后线路电压；T为运行时间。

2.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤1)所述电力线路升压改造前划定项目边界，即确定升压改造影响的电力线路范围，是以升压改造线路两端作为项目边界。

3.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤2)所述确定项目统计报告期，用于确定升压改造项目节约电力及电量的时间段，统计报告期包括电力峰荷发生的时间点。

4.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤3)所述测试设备安装在所述项目边界两端，避免了测量数据的冗余，又可以保证结果是项目边界内所有线路节约电力及电量的总和。

5.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤3)所述项目边界内升压改造前的元件静态参数包括：线路额定电压、线路长度、线路型号和线路电阻；改造前的元件静态参数通过查台账方式获得。

6.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤3)所述项目边界内升压改造后的元件静态参数包括：线路额定电压、线路长度、线路型号和线路电阻；改造后的元件静态参数通过查台账方式获得。

7.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，步骤3)所述项目边界内升压改造后的动态运行参数包括：线路首端计量装置电量、线路功率因数、线路末端计量装置电量、线路首端计量装置负荷最大时功率和线路电能损耗量。

8.如权利要求1或4任一所述的验证方法，其特征在于，所述测试设备为计量装置。