CN103034961B - 一种电网节能水平的判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电网节能水平判定方法,该方法包括:建立“节能型电网”的判定指标集:分别从输配电环节解析出电网运行过程中各环节的各类能耗,根据不同能耗的性质归为四类,分别是电网结构能耗、电网运行能耗、电网设备能耗和电网管理能耗;对于每一类能耗,分别给出相应的指标及各指标的计算公式;以此为基础形成评价电网节能特征的能耗指标体系;利用第一部分中给出的各个指标的计算公式对电网的节能水平进行判定,得出各环节的各类能耗水平,以此得出电网的节能水平。本发明揭示各环节的能耗结构;通过辨识比较,发现低能效环节及其原因,揭示各环节的节能潜力;构建节能型电网的评价指标体系,为电网节能化水平的分析与评估提供直接依据。

Description

一种电网节能水平的判定方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统性能判定技术领域,特别涉及电网节能化水平的评价指标体 系与评价方法。
背景技术
[0002] 节能减排是各国发展的重要途径,近年来,能源和环境问题已日益成为全球关注 的焦点。为应对全球气候变化,实现能源的可持续发展,发展节能型经济已经成为世界各国 的共同选择。各国都致力于大规模开发可再生能源、提高能源利用效率、减少温室气体排 放,以促进整个社会经济向高能效、低能耗和低碳排放的模式转型。
[0003] 电力行业存在很大的节能空间。电力行业是经济发展的重要支柱,将各种一次能 源转化为清洁的二次能源,在能源工业中有着极为重要的位置。国内外专家学者在发电侧 和用电侧开展了大量节能工作研究,但电网环节节能尚需进一步深化研究和挖掘,电力行 业依然存在着很大的节能减排空间。
[0004] 高效节能是未来电网的重要标准。电网具有电能输送和能量流管理的功能,可以 实现区域的资源优化配置,是国家能源管理和实施国家能源经济政策的重要工具。电网是 提高能源利用效率、推进节能减排技术发展的重要载体,建设节能型电网,将有利于节约一 次能源消耗,实现高效、清洁、安全的能源供应。而低碳电力是未来电网的重要发展方向,提 高能源利用效率,节约能源使用也是智能电网和的主要发展目标之一。因此,大力发展应用 于电网的节能技术、建设节能型电网、不仅能够给够给电网带来切实的经济效益,同时能够 减少温室气体的排放,推动电网的低碳化发展,并促进智能电网技术的应用,是促进电力行 业可持续发展的重要举措。
[0005] 目前,针对电网侧的节能技术主要有大截面导线技术、节能金具技术、节能变压器 技术、无功补偿技术等,但这些技术都只是停留在设备层面,而衡量一个电网的节能水平不 仅仅要看其设备的能耗、还要从电网的结构、运行、管理等角度来进行全面的考察,因此有 必要建立一套完整的电网节能水平的判定方法。
发明内容
[0006] 本发明的目的是针对电网运行中的能耗问题,提出一种电网节能水平的评价方 法,通过设立判定指标,为评价电网某一环节的能耗情况提供依据,并以此为依据找出电网 高能耗、低能效的具体环节,及时采取有效的节能减排措施。
[0007] 本发明提出的一种电网节能水平判定方法,其特征在于,包括两部分:
[0008] 第一部分:建立"节能型电网"的判定指标集:分别从输配电环节解析出电网运行 过程中各环节的各类能耗,根据不同能耗的性质归为四类,分别是电网结构能耗、电网运行 能耗、电网设备能耗和电网管理能耗;对于每一类能耗,分别给出相应的指标及各指标的计 算公式;以此为基础形成评价电网节能特征的能耗指标体系;
[0009] 第二部分:利用第一部分中给出的各个指标的计算公式对电网的节能水平进行判 定,得出各环节的各类能耗水平,以此得出电网的节能水平。
[0010] 本发明的有益效果:
[0011] 首先,本发明提出了建立"节能型电网"的判定指标。分别从输配电环节解析出电 网运行过程中各类能耗,根据不同能耗的性质,将其归为四类,分别是电网结构能耗、电网 运行能耗、电网设备能耗和电网管理能耗。对于每一类能耗,分别给出相应的指标集,针对 不同电网环节制定多维度的节能化、低碳化水平判断准则,用以全面、完整地描述该类能 耗。
[0012] 其次,本发明通过分析节能型电网相比于常规输配电网所具有的特征,给出了各 个"节能型电网"判定指标的计算方法,以此为基础形成评价电网节能特征的指标体系,以 明确电网低碳化与节能减排的效果,为量化节能效益提供理论支持。
[0013] 另外,本发明给出了如何根据判定指标的计算值对电网的节能水平进行判定的方 法,进而得出各环节节能的优劣性。
[0014]总之,本发明方法针对电网的节能减排潜力,提出了一种评价电网能耗水平的指 标体系及其构建方法,对电网节能发展提供实践指导。该方法在电网各环节能耗机理及节 能潜力的基础上提出输电、配电环节能量损耗的多种指标,揭示各环节的能耗结构;通过辨 识比较,发现低能效环节及其原因,揭示各环节的节能潜力;构建节能型电网的评价指标体 系,为电网节能化水平的分析与评估提供直接依据。
具体实施方式
[0015] 本发明提出的一种针对中国电网节能水平判定方法的实施例,其特征在于,包括 两部分:
[0016] 第一部分:建立"节能型电网"的判定指标集:分别从输配电环节解析出电网运行 过程中各环节的各类能耗,根据不同能耗的性质归为四类,分别是电网结构能耗、电网运行 能耗、电网设备能耗和电网管理能耗;对于每一类能耗,分别给出相应的指标及各指标的计 算公式;以此为基础形成评价电网节能特征的能耗指标体系;
[0017] 第二部分:利用指标的计算公式对电网的节能水平进行判定,得出各环节的各类 能耗水平,以此得出电网的节能水平。
[0018] 节能型电网,就是通过一系列技术手段来降低电网的能耗,使电网企业在最小的 能耗下实现最大的经济利益。这里,"低能耗"和"高效率"是节能型电网希望实现的两个重 要目标。
[0019] 电能从电源侧发出,流入电网,最终被用户消耗,这三个环节是彼此相连、息息相 关的,因此建立节能型电网不仅要最大程度地降低电网自身的能耗,还要通过规划管理等 手段引导和推动电源侧以及用电侧的节能化发展。
[0020] 上述方法各步骤的具体实施方式详细说明如下:
[0021 ]第一部分:建立"节能型电网"的判定指标集,具体包括 [0022] 1-1)基于电网结构的指标集:
[0023]电网结构包括电网的设备结构与技术结构。设备结构指电网中线路、变电站的电 压等级构成、配置容载比、输电容量、网络结构形态等与电网设备直接相关的因素,而技术 结构则是各类输、变、配电技术在电网中的应用比例以及应用效果,电网结构指标集中的具 体指标的等级以及各指标的含义和作用如表(1)所示。
[0024] 表(1)电网结构指标集
Figure CN103034961BD00101
[0027]表中:电网结构的指标集(为一级指标),包括输电网电压等级构成指数、电网配置 容载比、配电网网络结构优化率、储能技术指标和电力系统中主要节能技术的渗透率五个 二级指标;其中,电网的负荷功率与容量的比值由典型日容载比和最高负荷容载比2个子指 标(三级指标)组成;储能技术的节能效果由系统储能技术容量比和储能技术的储能效率2 个子指标(三级指标)组成;电力系统中主要节能技术的应用程度即节能潜力由动态增容技 术渗透率、节能变压器技术渗透率和节能金具技术渗透率3个子指标(三级指标)组成。
[0028] 指标说明:
[0029] (1)输电网电压等级构成指数:电压等级的高低对于输电效率、网损率等都有着显 著的影响,因此,在评价一个电网的节能化水平时,电压等级是一个重要指标。然而电网是 由不同电压等级的线路共同构成的,因此我们需要用一个综合指标来衡量一个电网电压等 级的平均水平。
[0030] (2)电网的配置容载比:容载比是电力系统中的一个常用的概念,它是系统变电容 量与最高负荷之比,表明某地区、某变电站或某变压器的安装容量与最高实际运行容量的 关系,反映容量备用情况。
[0031 ]具体采用变电站典型日的容载比以及最大负荷时的容载比。前者用来描述变电容 量的利用率,后者用来描述变电站备用容量的宽裕度。
[0032]随着电力系统不断建设,其变电容量在逐年增加。如果电力负荷的增长速度跟不 上变量容量的增长速度,就会造成电网的容载比升高,一部分变电设备的空闲容量增大,从 而使电网运行效率降低,损耗增大。另一方面,如果容载比过低,则会出现主变满载或过负 荷供电的现象,为电力系统的安全运行埋下隐患。容载比的合理与否直接关系到变压器能 否工作在经济运行区间,对能耗的影响至关重要。
[0033] (3)配电网网络结构优化率:现有的网络结构不够合理是造成配电网网损的重要 因素。在电网的设计与布置中,存在着大量的交错、重叠、迂回供电的现象,供电半径过大, 造成了极大的浪费。因此,用这一指标来衡量配电网络线路结构的优化程度。一般来说,该 指标的值越接近1,表明线路布置越合理。
[0034] (4)储能技术指标:储能技术节能的相关指标。本指标用于描述电力储能技术与节 能相关的技术指标。
[0035]储能技术的发展对于电力系统调度中削峰填谷带来了可能,从而改善负荷曲线, 大大地提高了电厂的发电效率,对节能减排意义重大。
[0036] (5)电力系统中主要节能技术的渗透率:电网节能降损的关键在于合理地应用各 项节能技术及节能设备。但是由于技术成熟度、经济代价、使用条件等原因的限制,一些节 能技术和设备并没有得到广泛的应用。这里我们用"节能技术的渗透率"这一指标来对电力 系统中主要节能技术和设备应用程度加以描述,该指标可以反映出各项技术的节能潜力。
[0037] 以上指标构成了反应电网结构能耗的指标集。
[0038] 基于电网结构指标集中的各指标具体表达式如下:
[0039] 1-1-1)输电网电压等级构成指数,如式(1)
[0040]
Figure CN103034961BD00111
[00411其中:Vtrans-i代表输电网电压等级;Ltrans-i表示该电压等级的线路长度;L表示目标 线路总长度
[0042] 1-1-2)电网配置容载比,如式(2)
[0043]
Figure CN103034961BD00112
[0044] 其中QC,t是电网变压器总容量,Ql是变压器的负荷
[0045] 1-1-3)配电网网络结构优化率,如式(3)
[0046]
Figure CN103034961BD00113
[0047] 其中,rre为实际供电半径,rideai为理想供电半径。
[0048]理想供电半径定义描述如下:在所用将配电点与各用户之间相连的连续的曲线 (包括折线)当中,最短的那条曲线的长度即为理想供电半径。由于地理条件等原因,理想供 电半径一般无法达到,但是应尽量向其靠拢。该指标用于描述配电网线路结构的优化程度。 [0049] 1-1-4)储能技术指标,分为下面两个子指标表示
[0050] 系统储能枋术容量比,如式(4)
[0051]
Figure CN103034961BD00121
[0052]其中:Qst代表系统储能总容量;Qiciad-max代表系统最大负荷。
[0053]储能技术的储能效率,如式(5)
[0054]
Figure CN103034961BD00122
[0055] 其中:Qs表示储能技术的储存能量;Q。表示应用储能技术消耗的能量。
[0056] 1-1-5)电力系统中主要节能技术的渗透率,具体分为三个子指标表示:
[0057] 动杰增容持太的滲透率,如式(6)
[0058]
Figure CN103034961BD00123
[0059] 其中:Qa表示现有动态增容技术增加的输电容量;Qline3表示不用动态增容技术时线 路的输送功率。
[0060] 节能变压器的技术渗透率,如式(7)
[0061]
Figure CN103034961BD00124
[0062] 其中:Qs表示节能变压器的总容量,Qc,t表示电网变压器总容量 [0063] 节能金具渗透率,如式(8)
[0064]
Figure CN103034961BD00125
[0065] 其中nflt表示使用节能金具的杆塔数量,m表示杆塔总数量
[0066] 1-2)基于电网运行的指标集:
[0067]电网运行能耗是从电网的运行层面对电网能耗进行描述,电网运行指标集主要根 据电网中与能耗相关的运行数据来进行指标的选取,电网运行指标集中的具体指标的等级 以及各指标的含义和作用如表(2)
[0068]表(2)电网运行指标集
Figure CN103034961BD00126
Figure CN103034961BD00131
[0071] 表中:电网运行的指标集(为一级指标),包括电网单位能耗供电率、输电网综合网 损率、配电网综合网损率、全网功率因数、低压配网相间不平衡度和无功补偿技术的应用效 果六个二级指标;其中,输电网损耗电量站上网电量的比重由500KV及以上电网综合网损 率、220KV电网综合网损率和11OKV电网综合网损率3个子指标(三级指标)组成。
[0072] 指标说明:
[0073] (1)电网单位能耗供电率:电网造成的每单位能耗可支撑的供电量。本指标实际上 描述的是电网的供电效率。将电网能耗这样一个负面指标转换成正面指标,把研究重点从 降低绝对能耗上转移到提高单位能耗供电率上,更加具有实际意义。它可以作为一个目标 指标,即电网中各种节能措施的最终效果都可以转化成对这一指标的考察。
[0074] (2)电网综合能耗率:电网的综合损耗率指的是电网能耗占总的上网电量的比例。 这是一个宏观指标,淹没了电网能耗的主要因素与次要因素。因此在实际对电网进行评估 时,我们应该针对不同电压等级的网络分别进行比较,这样才能找出问题的关键,有针对性 地进行治理和改进。
[0075] (3)全网功率因数:该指标用来衡量电网功率的利用效率以及各种用电器接受输 入总电能的利用率。一般来说,功率因数越高,则有功功率的利用效率越高,电网中因无功 流动所造成的网损越小。功率因数每降低一个百分点,就意味着我国有二、三百万千瓦的电 力设施如同白建。很多节能降损的措施都是围绕着如何提高功率因数来展开的,比如系统 中接入的各种电抗器、电容器。总之,功率因数对于电网运行的意义十分重大,所以我们有 必要将其作为一个重要指标来对电网的节能化水平来进行评价。
[0076] (4)低压配网相间不平衡度:输电线路电压或电流负序分量与正序分量的方均根 比值。
[0077] 随着电力系统发展,低压配电网的三相不平衡度问题越来越突出,这种现象主要 是由三相负荷不平衡造成的。相间不平衡问题将使输电线路、配电变压器上增加本可以避 免的额外损耗,因此,在运行中要经常测量配电变压器出口侧和部分主干线路的三相负荷 电流。
[0078] (5)无功补偿技术的应用效果:由于无功补偿技术的引入而使功率因数得到改善 的效果。无功补偿对于电网的节能运行至关重要。我们用该指标来衡量无功补偿技术的应 用程度以及应用效果。
[0079] 以上指标构成了反应电网运行能耗的指标集。
[0080] 基于电网运行指标集中的各指标具体表达式如下:
[0081] 1-2-1)电网单位能耗供电率,如式(9)和式(10)
Figure CN103034961BD00141
[0082]
[0083]
[0084] 其中:Qpr。表示系统供电量;Qtol表示系统上网电量;κ表示系统能耗率
[0085] 1-2-2)电网综合能耗率,如式(11)
[0086]
Figure CN103034961BD00142
[0087] 具中:Qloss表不电IWj的总损耗,Qtotal表不总的上网电量
[0088] 1-2-3)全网功率因数,如式(12)
[0089]
Figure CN103034961BD00143
[0090] 1-2-4)低压配网相间不平衡度,如式(13)
[0091]
Figure CN103034961BD00144
[0092] 其中:1"表示输电线路电流负序分量,Ip表示输电线路电流正序分量
[0093] 1-2-5)无功补偿技术的应用效果,如式(14)
[0094] y2 = sin02-sin9i (14)
[0095] 其中:sin02为无功补偿后的功率因数,SinQ1为无功补偿前的功率因数
[0096] 1-3)基于电网设备的指标集:
[0097] 电网的能耗主要是设备运行工作时产生的,因此本发明将电网中所有高能耗设备 放在一起,统一建立指标集,来对电网的设备能耗水平进行评估,电网设备指标集中的具体 指标的等级以及各指标的含义和作用如表(3)所示。
[0098]表(3)电网设备指标集
Figure CN103034961BD00151
[0101]表中:电网设备的指标集(为一级指标),包括输电线路综合损耗率、变压器综合损 耗率、电容电抗元件综合损耗率、互感器综合损耗率四个二级指标;其中,输电线路综合损 耗率由输电网线路损耗率和配电网线路损耗率2个子指标(三级指标)组成;变压器综合损 耗率由变压器运行损耗率、变压器平均负载率、变压器的冷却负载率和节能变压器的节能 率4个子指标(三级指标)组成;电容电抗元件综合损耗率由限流电抗器的运行损耗率、并联 电抗器的运行损耗率和电容器综合损耗率3个子指标(三级指标)组成。
[0102]以上指标构成了反应电网设备能耗的指标集。
[0103] 指标说明:
[0104] (1)输电线路综合损耗率:输电导线(包括架空线、电缆等)上的损耗占输电容量的 百分比。线损是电力系统损耗的一个重要构成因素,该指标用于评价电网的线损水平。
[0105] (2)变压器综合损耗:变压器作为变电站中最为重要的电力设备,其能耗构成了变 电站能耗的主要部分。本发明主要针对变压器运行损耗率变压器平均负载率、变压器冷却 负载损耗率和节能变压器的节能率3个能够重点反映变压器能耗水平的指标来进行变压器 能耗水平的描述。
[0106] (3)电容电抗元件的综合损耗:变电站中,限流电抗器、并联电抗器和并联电容器 的运行损耗也十分巨大,因此有必要对这一指标进行判定。
[0107] (4)互感器运行损耗率:变电站内存在着大量的电压、电流互感器,降低这部分设 备的能耗可以明显提尚能效。
[0108] 基于电网设备指标集中的各指标具体表达式如下:
[0109 ] 1 -3-1)输电线路综合损耗率,如式(15)
[0110]
Figure CN103034961BD00161
[0Ί 1 1 ]其中:Qline_l〇ss表不输电导线(包括架空线、电缆等)上的损耗,Qline-total表不输电 容量。
[0112] 1-3-2)变压器综合损耗,该指标分为以下几个子指标
Figure CN103034961BD00162
[0113] 71¾nraa^^~-ta±j:士"士'ic)
[0114]
[01 15] 其中:Qtrans+lcss表不变压器运行时其自身的总损耗,Qtrans-total表不总的变电容量
[0116] 变压器平均负载率,如式(17)
[0117]
Figure CN103034961BD00163
[0118] 其中,Qtran^lciad表示变压器的负载,Qtons-tc^l表示变压器的额定容量
Figure CN103034961BD00164
[0119] 亦 ΓΡ典:νΑΦπ伯裁·;(¾托兹
[0120]
[0121] 其中,Qtrans_c。表示变压器的冷却设备所造成的损耗,Q trans-tcltal表示总的变电容 量。
[0122] 节能变压器的节能率,如式(19)
[0123]
Figure CN103034961BD00165
[0124] 其中,Qsav-trans表示与同容量的普通变压器相比,节能变压器降低的损耗,Q c™-trans 表示普通变压器损耗。
[0125] 1-3-3)电容电抗元件的综合损耗,如式(20)
[0126]
Figure CN103034961BD00171
[0127] 其中:〇^_表示限流电抗器和并联电抗器的运行损耗,QC-1qss表示并联电容器的 运行损耗,Qtrans-total表示总的变电容量
[0128] 1-3-4)互感器运行损耗率,如式(21)
[0129]
Figure CN103034961BD00172
[0130] 兵甲:Qtr-Iciss衣不I®器的;©行损耗,Q trans-total代表总的变电容量
[0131] 1-4)基于电网管理的指标集:
[0132] 电网管理指标是与电网调度管理与政策制度相关的指标,该类指标强调了人为因 素对电力系统行为的干预,而这种人为干预会对电网的能耗水平产生巨大影响,电网管理 指标集中的具体指标的等级以及各指标的含义和作用如表(4)。 ΓΓΗΜΊ 主,/I、i=b您工FH 士匕士二隹
Figure CN103034961BD00173
[0135]表中:电网管理的指标集(为一级指标),包括电网节能发电调度节电率、上大压小 政策的实施力度、供电可靠性的节能代价指数三个二级指标;其中,供电可靠性的节能代价 指数由电压合格率节能代价、故障平均时间节能代价、用户平均停电时间节能代价和负荷 电量损失率节能代价4个子指标(三级指标)组成;
[0136] 指标说明:
[0137] (1)电网节能发电调度节电率:通过节能发电调度所减少的煤电容量与传统发电 调度煤电容量之比。用该指标来衡量节能发电调度的实施力度与成效。
[0138] 节能发电调度是在保障电力可靠供应的基础上,遵循节能、环保、经济的原则,优 先利用可再生能源,依照机组的能耗水平和污物排放量由低到高排列,从而减少使用化石 能源,最大程度降低能源的消耗和污物的排放。节能发电调度相当于从管理的层面上对电 源结构进行了整合和优化,从而使清洁能源和高效率机组的作用发挥到极致。
[0139] (2)上大压小政策的实施效果:关闭的接网小机组(单机IOKW以下)容量占总容量 的百分比;相对于大机组而言,小机组的运行效率低下,能耗和运行成本都较高。对统调机 组实施"上大压小"改造,将原有高耗能小机组改造成超临界或超超临界大机组,优化电网 结构,降低发电损耗,减少污染排放量。该指标可以反映出电网节能优化管理的力度。
[0140] (3)节能代价指标:电网由于采用各种节能技术后对供电带来的扰动与代价。电网 企业要在不影响供电可靠性的原则下保证自身的低碳发展。初步设定包括综合电压合格 率,平均故障时间,用户平均停电时间,用户平均停电次数,负荷电量损失率等,将各类指标 的增加量乘以相应系数与系统实现的节能效益进行比较,以评判节能技术与管理技术的运 用合理性。
[0141] 以上指标构成了反应电网管理能耗的指标集。
[0142] 基于电网管理指标集中的各指标具体表达式如下:
[0143] 1-4-1)网节能发电调度节电率,如式(22)
[0144]
Figure CN103034961BD00181
[0145] 其中:Qsav表示通过节能发电调度所减少的煤电容量,Qtr。表示传统发电调度煤电 容量。
[0146] 1-4-2)上大压小政策的实施效果,如式(23)
[0147]
Figure CN103034961BD00182
[0148] 其中:Qquit表示关闭的接网小机组容量,Qtotal表示上网总容量
[0149] 1-4-3)节能代价指标,该指标分为以下几个子指标:
[0150] 电压合格率节能代价,如式(24)
[0151]
Figure CN103034961BD00183
[0152] 故障平均时间节能代价,如式(25)
[0153]
Figure CN103034961BD00184
[0154] 用户平均停电时间节能代价:如式(26)
[0155;
[0156] 负荷电量损失率节能代价:如式(27)
[0157]
Figure CN103034961BD00191
[0158] 其中:Δ γ表示电压合格率下降值;ATb表示平均故障增加时间;ATs表示平均停 电时间增加量;AQl-LCISS表示负荷电量损失增加量;A Q表示系统节能量;
[0159] 由于电力系统与用户对各类可靠性指标允许的恶化忍受率各不相同,因此在各个 指标中的K值表明系统与用户对该可靠性指标恶化程度的容忍程度。越不能容忍,K值越大, 相应的节能代价就越大。
[0160] 第二部分:利用指标的计算公式对电网的节能水平进行判定,得出各环节的各类 能耗水平,以此得出电网的节能水平。
[0161 ]对第一部分中给出的各个指标分别确定一个判定值,通过利用指标计算公式得到 的计算值与判定值进行比较,就能够对某一指标的计算结果进行定位,从而判断该指标所 描述的电网能耗的水平。
[0162] 2-1)指标判定值的确定:
[0163] 取各省级电网的某一时期的历史数据,利用第一部分给出的各个指标的计算公式 得到每个省级电网各指标的计算值。以统计的方法得到众多电网中各指标的最优值,以这 一最优值作为该指标在这一时期的判定值。
[0164] 将第一部分的各种指标按其性质分为成本性、效益型和区间型三类,成本性指标 是指取值越小越好的指标,效益型指标是指取值越大越好的指标,区间型指标是指取值在 某一范围内最好的指标。如第一部分的指标集列表中给出的各个指标的指标定性(成本性、 效益型和区间型),其中成本型指标的判定值利用式(28)进行确定,效益型指标的判定值按 照式(29)进行确定,区间型指标的判定值按照式(30)进行确定。
Figure CN103034961BD00192
[0165]
[0166]
[0167] (30)
[0168] 其中,务/e表示第j个指标在第k个时期的判定值,Xmjk表示第m个电网第j个指标在 第k个时期的计算值。
[0169] 2-2)利用指标的计算值与判定值对电网的节能水平进行评价:
[0170] 2-2-1)利用各省级电网的评价结果将电网能耗水平分级:
[0171] 取各省级电网(设共有η个电网)当前时期的各类数据,利用第一部分各个指标的 计算公式得出各个指标的计算值;通过与相应的各个指标当前时期的判定值进行比较,根 据得到的评价结果对电网能耗水平分级,具体包括:
[0172] 利用式(31)对成本型指标进行评价:
[0173]
Figure CN103034961BD00201
(31)
[0174] 利用式(32)对效益型指标进行评价:
[0175]
Figure CN103034961BD00202
(32)
[0176] 利用式(33)对区间型指标进行评价:
[0177](33)
[0178] 其中,γ ik为第k个电
Figure CN103034961BD00203
N第i个指标的评价结果,Xik为第k个电网第i个指标的计算 值,为第i各指标当前的判定值;
[0179] 利用式(31)、式(32)和式(33)得到各电网各个指标的评价结果,评价结果的取值 在[0,1 ]区间内,取值越接近〇说明该指标所描述的电网能耗水平越低。
[0180] 利用式(34)分别对各个省级电网的4类指标集进行综合评价:
[0181
Figure CN103034961BD00204
(34)
[0182] 表示第k个电网第j个指标集的综合评价结果,γ lk表示第k个电网第i个指标的 评价结果,其中j = 1,2,3,4, 即4个指标集;i表示每一个指标集中各指标的标号,i = 1, 2,…,n〇
[0183] 将各省级电网的四类指标集的综合评价结果分别按从小到大排序:
[0184]
Figure CN103034961BD00205
[0185] 将各省级电网的能耗水平设定为一级到五级共五个级别:把综合评价结果排在前 五分之一的电网设定为一级;将综合评价结果排在前五分之一到前五分之二之间的电网设 定为二级;以此类推;
[0186] 2-2-2)对中国任意一个电网(各个级别的电网)的能耗水平进行评价:
[0187] 取待评价电网当前的实际数据,利用式(31)、式(32)、式(33)对待评价电网的各个 指标进行计算;利用式(34)对待评价电网的四个指标集的综合指标进行计算;按照2-2-1) 中设定的电网能耗水平级别,确定待评价电网所属的级别;以此为依据来评价该电网的能 耗水平。

Claims (3)

1. 一种电网节能水平判定方法,其特征在于,包括两部分: 第一部分:建立"节能型电网"的判定指标集:分别从输配电环节解析出电网运行过程 中各环节的各类能耗,根据不同能耗的性质归为四类,分别是电网结构能耗、电网运行能 耗、电网设备能耗和电网管理能耗;对于每一类能耗,分别给出相应的指标及各指标的计算 公式;以此为基础形成评价电网节能特征的能耗指标体系; 第二部分:利用第一部分中给出的各个指标的计算公式对电网的节能水平进行判定, 得出各环节的各类能耗水平,以此得出电网的节能水平; 所述第一部分建立"节能型电网"的判定指标集,具体包括以下步骤: 1-1)基于电网结构的指标集: 该电网结构的指标集,包括输电网电压等级构成指数、电网配置容载比、配电网网络结 构优化率、储能技术指标和电力系统中主要节能技术的渗透率五个指标;其中,电网的负荷 功率与容量的比值由典型日容载比和最高负荷容载比2个子指标组成;储能技术的节能效 果由系统储能技术容量比和储能技术的储能效率2个子指标组成;电力系统中主要节能技 术的应用程度即节能潜力由动态增容技术渗透率、节能变压器技术渗透率和节能金具技术 渗透率3个子指标组成; 基于电网结构指标集中的各指标具体表达式如下: 1-1-1)输电网电压等级构成指数,如式(1)
Figure CN103034961BC00021
其中:表输电网电压等级;[^^^表示该电压等级的线路长度;L表示目标线路 总长度; 1-1-2)电网配置容载比,如式(2)
Figure CN103034961BC00022
其中Qc,t是电网变压器总容量,Ql是变压器的负荷; 1 -1 -3)配电网网络结构优化率,如式(3)
Figure CN103034961BC00023
其中,rre5为实际供电半径,rideal为理想供电半径; 1-1-4)储能技术指标,分为下面两个子指标表示: 系统储能技术容量比,如式(4)
Figure CN103034961BC00024
其中:Qst代表系统储能总容量;Qic>ad-max代表系统最大负荷; 储能技术的储能效率,如式(5)
Figure CN103034961BC00025
其中:Qs表示储能技术的储存能量;Q。表示应用储能技术消耗的能量; 1-1-5)电力系统中主要节能技术的渗透率,具体分为三个子指标表示: 动态增容技术的渗透率,如式(6)
Figure CN103034961BC00031
其中:Qa表示现有动态增容技术增加的输电容量;Qline表示不用动态增容技术时线路的 输送功率; 节能变压器的技术渗透率,如式(7)
Figure CN103034961BC00032
其中:Qs,es表示节能变压器的总容量,Qc,t表示电网变压器总容量; 节能金具渗透率,如式(8)
Figure CN103034961BC00033
其中nflt表示使用节能金具的杆塔数量,m表示杆塔总数量; 1-2)基于电网运行的指标集: 电网运行的指标集包括电网单位能耗供电率、输电网综合网损率、配电网综合网损率、 全网功率因数、低压配网相间不平衡度和无功补偿技术的应用效果六个指标;其中,输电网 损耗电量站上网电量的比重由500KV及以上电网综合网损率、220KV电网综合网损率和 110KV电网综合网损率3个子指标组成; 基于电网运彳丁指标集中的各指标具体表达式如下: 1-2-1)电网单位能耗供电率,如式(9)和式(10)
Figure CN103034961BC00034
其中:Qpr。表示系统供电量;Qtol表示系统上网电量;k表示系统能耗率; 1-2-2)电网综合能耗率,如式(11)
Figure CN103034961BC00035
其中:Qloss表不电网的总损耗,Qtotal表不总的上网电量; 1-2-3)全网功率因数,如式(12)
Figure CN103034961BC00036
1-2-4)低压配网相间不平衡度,如式(13)
Figure CN103034961BC00037
其中:1"表示输电线路电流负序分量,^表示输电线路电流正序分量; 1-2-5)无功补偿技术的应用效果,如式(14): y2 =sin02-sin9i(14) 其中:sin02为无功补偿后的功率因数,sine:为无功补偿前的功率因数; 1-3)基于电网设备的指标集: 电网设备的指标集包括输电线路综合损耗率、变压器综合损耗率、电容电抗元件综合 损耗率、互感器综合损耗率四个指标;其中,输电线路综合损耗率由输电网线路损耗率和配 电网线路损耗率2个子指标组成;变压器综合损耗率由变压器运行损耗率、变压器平均负载 率、变压器的冷却负载率和节能变压器的节能率4个子指标组成;电容电抗元件综合损耗率 由限流电抗器的运行损耗率、并联电抗器的运行损耗率和电容器综合损耗率3个子指标组 成; 基于电网设备指标集中的各指标具体表达式如下: 1-3-1)输电线路综合损耗率,如式(15)
Figure CN103034961BC00041
其中:Qline_loss表不输电导线上的损耗,Qline-total表不输电容量; 1-3-2)变压器综合损耗,该指标分为以下几个子指标: 变压器运行损耗率,如式(16)
Figure CN103034961BC00042
其中:Qtrans_loss表不变压器运行时其自身的总损耗,Qtrans-total表不总的变电容量; 变压器平均负载率,如式(17)
Figure CN103034961BC00043
其中,Qtrans_load表不变压器的负载,Qtrans-total表不总的变电容量; 变压器冷却负载损耗率,如式(18)
Figure CN103034961BC00044
其中,Qtrans_c。表不变压器的冷却设备所造成的损耗,Qtrans-total表不总的变电容量; 节能变压器的节能率,如式(19)
Figure CN103034961BC00045
其中,Qsav-trans表示与同容量的普通变压器相比,节能变压器降低的损耗,Q_-trans表示 普通变压器损耗; 1 -3-3)电容电抗元件的综合损耗,如式(20)
Figure CN103034961BC00046
其中:Ql-Ioss表示限流电抗器和并联电抗器的运行损耗,Qc-loss表示并联电容器的运行 损耗,Qtrans-total表不总的变电容量; 1 -3-4)互感器运行损耗率,如式(21)
Figure CN103034961BC00051
其中:Qtr-loss表不互感器的运行损耗,Qtrans-total代表总的变电容量; 1-4)基于电网管理的指标集: 电网管理的指标集包括电网节能发电调度节电率、上大压小政策的实施力度、供电可 靠性的节能代价指数三个指标;其中,供电可靠性的节能代价指数由电压合格率节能代价、 故障平均时间节能代价、用户平均停电时间节能代价和负荷电量损失率节能代价4个子指 标组成; 基于电网管理指标集中的各指标具体表达式如下: 1-4-1)网节能发电调度节电率,如式(22)
Figure CN103034961BC00052
其中:Qsav表示通过节能发电调度所减少的煤电容量,Qtr。表示传统发电调度煤电容量; 1-4-2)上大压小政策的实施效果,如式(23)
Figure CN103034961BC00053
其中:Qquit表示关闭的接网小机组容量,Qtotal表示上网总容量; 1-4-3)节能代价指标,该指标分为以下几个子指标: 电压合格率节能代价,如式(24)
Figure CN103034961BC00054
故障平均时间节能代价,如式(25)
Figure CN103034961BC00055
用户平均停电时间节能代价:如式(26)
Figure CN103034961BC00056
负荷电量损失率节能代价:如式(27)
Figure CN103034961BC00057
其中:Ay表示电压合格率下降值;ATb表示平均故障增加时间;ATs表示平均停电时 间增加量;AQL-U3SS表示负荷电量损失增加量;AQ表示系统节能量;在各个指标中的K值表 明系统与用户对该可靠性指标恶化程度的容忍程度。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述第二部分:利用第一部分中给出的各个指 标的计算公式对电网的节能水平进行判定,得出各环节的各类能耗水平,以此得出电网的 节能水平;具体包括: 1)指标判定值的确定: 取同级多个电网的某一时期的历史数据,利用第一部分给出的各个指标的计算公式得 到每个电网各指标的计算值;对该多个电网中得到每个电网各指标的计算值以统计的方法 得到各个指标的最优值,以这一最优值作为该指标在这一时期的判定值; 将第一部分的各种指标按其性质分为成本性、效益型和区间型三类,成本性指标是指 取值越小越好的指标,效益型指标是指取值越大越好的指标,区间型指标是指取值在某一 范围内最好的指标;其中成本型指标的判定值利用式(28)进行确定,效益型指标的判定值 按照式(29)进行确定,区间型指标的判定值按照式(30)进行确定;
Figure CN103034961BC00061
其中,勾表示第j个指标在第k个时期的判定值,Xmjk表示第m个电网第j个指标在第k个 时期的计算值; 2-2)利用指标的计算值与判定值对电网的节能水平进行评价: 2-2-1)利用同级各电网的评价结果将电网能耗水平分级: 取同级各电网当前时期的各类数据,利用第一部分各个指标的计算公式得出各个指标 的计算值;通过与相应的各个指标当前时期的判定值进行比较,根据得到的评价结果对电 网能耗水平分级,具体包括: 利用式(31)对成本型指标进行评价:
Figure CN103034961BC00062
(31) 利用式(32)对效益型指标进行评价:
Figure CN103034961BC00063
(32) 利用式(33)对区间型指标进行评价:
Figure CN103034961BC00064
(33) 其中,ylk为第k个电网第i个指标的评价结果,Xlk为第k个电网第i个指标的计算值,勾 为第i各指标当前的判定值; 利用式(31)、式(32)和式(33)得到各电网各个指标的评价结果,评价结果的取值在[0, 1 ]区间内,取值越接近〇说明该指标所描述的电网能耗水平越低; 利用式(34)分别对各个省级电网的4类指标集进行综合评价:
Figure CN103034961BC00065
(34) rkj表示第k个电网第j个指标集的综合评价结果,Y^表示第k个电网第i个指标的评价 结果,其中j= 1,2,3,4,S卩4个指标集;i表示每一个指标集中各指标的标号,i=l,2,…,n; 将各省级电网的四类指标集的综合评价结果分别按从小到大排序: rk.d<rk2j< <rtcnj.j-i-2,3,4 将同级各电网的能耗水平设定为一级到五级共五个级别:把综合评价结果排在前五分 之一的电网设定为一级;将综合评价结果排在前五分之一到前五分之二之间的电网设定为 二级;以此类推。
3.如权利要求2所述方法,其特征在于,还包括2-2-2)对各个级别的任意一个电网的能 耗水平进行评价: 取待评价电网当前的实际数据,利用式(31)、式(32)、式(33)对待评价电网的各个指标 进行计算;利用式(34)对待评价电网的四个指标集的综合指标进行计算;按照2-2-1)中设 定的电网能耗水平级别,确定待评价电网所属的级别;以此为依据来评价该电网的能耗水 平。
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