CN106845811A - 基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电网规划技术领域，提供了一种基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法。该方法包括：获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息，获取目标区域对应的电网信息，以及获取煤改电用户和企业的补贴政策；根据所述燃煤用户的煤改电信息、目标区域对应的电网信息以及煤改电用户和企业的补贴政策，统筹考虑环境、技术和经济的协调适应性，确定煤改电规模；根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划。该方法能够解决煤改电实施规模难以确定、各参与方投资难以测算的问题，通过确定煤改电最佳实施规模，有效促进政府、供电企业和用户的积极参与，实现环境、技术和经济的协调最优，有助于煤改电工程的应用推广。

Description

基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法

技术领域

本发明属于电网规划技术领域，尤其涉及一种基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法。

背景技术

近几年，雾霾等大气污染形势严峻，严重影响人们生活质量和舒适水平。经调研，大量散烧煤未经洁净处理就直接用于燃烧，致使大量大气污染物排放。大量散烧煤、燃油消费是造成严重雾霾的主要因素之一。为有效改善空气质量，国家发改委颁发了《关于推进电能替代的指导意见》(发改能源[2016]1054号)，环保部等颁发了《京津冀大气污染防治强化措施(2016-2017年)》(环大气[2016]80号)，标志着煤改电等电能替代技术进入快速发展时期。

煤改电工程的顺利开展需要配套的电网项目建设和经济补贴政策，同时煤改电的大力实施又将对电网运行、环境保护等产生显著影响。煤改电工程的顺利实施需要技术、经济和环境等多个方面的协调适应发展。针对煤改电接入的相关技术，国内外学者已经开展了一定研究。然而，现有研究多集中在煤改电设备特性分析、局部地区煤改电实例应用等方面，对共性的、各因素协调适应的煤改电接入电网方法缺乏系统、深入研究。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，有效促进政府、企业和用户的积极参与，实现环境、技术和经济的协调最优，并解决现有技术中煤改电接入电网的方法对煤改电实施规模难以确定的问题。

本发明实施例提供了一种基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，包括：

获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息，获取目标区域对应的电网信息，以及获取煤改电用户和企业的补贴政策；

根据所述燃煤用户的煤改电信息、目标区域对应电网信息以及煤改电用户和企业的补贴政策，统筹考虑环境、技术和经济的协调适应性，确定煤改电规模；

根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划。

优选的，所述获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息包括：

对有意向的集中式煤改电用户，统计所用煤改电设备的类型、用电功率、配置方式和数量；

对分散式煤改电用户，统计目标区域的村数、户数以及每户电采暖设备的类型和数量；

获取煤改电设备峰谷时段的用电特性、非采暖季用途和用户的使用规律。

优选的，所述获取目标区域对应的电网信息包括：

分析目标区域各电压等级电网当前供电能力、目标区域内煤改电负荷外自然增长的负荷和目标区域内冬夏负荷差；

获取目标区域正在建设和规划的工程项目的建设规模、投资、新增容量和投产年限。

优选的，所述根据所述燃煤用户的煤改电信息、目标区域的电网信息以及煤改电用户和企业的补贴政策，统筹考虑环境、技术和经济的协调适应性，确定煤改电规模包括：

以环境效益最优为目标，确定煤改电初始实施规模；

对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况；

以技术可行为目标，根据目标区域内建设和规划的供电工程项目，结合电网建设能力和目标区域内电力平衡情况，分析目标区域能够接纳的最大煤改电负荷，并确定能够接纳的最大煤改电规模；

根据所述补贴政策，计算政府、供电企业和用户的投资情况，并结合所述最大煤改电规模，分析政府、供电企业和用户的经济适应性；

若政府、供电企业和用户中至少一方的预算超出对应阈值，调减煤改电初始实施规模，并返回所述对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况步骤，直至得出煤改电最终实施规模。

优选的，所述以环境效益最优为目标，对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况具体为：

若ΔP^Vi>ε^Vi，则目标区域对应的各电压等级电网供电能力满足目标区域所有煤改电用户的负荷需求；否则，调减煤改电实施规模；其中，ε^Vi为各电压等级保障电网安全运行的最小裕度，ΔP^Vi为总供电裕度；且

ΔP^Vi＝P_supply-P_load

P_load＝P_nature+P_fore

其中，P_nature为自然增长负荷，P_fore为预测的煤改电新增负荷，为有意向的集中式煤改电用户新增负荷，为分散式煤改电的户均新增容量，U_all为目标区域内所有户数，α为负载率，β为同时率，为各电压等级现状电网供电裕度，P_oper为煤改电接入后电网负荷特性改变而新增的供电裕度，为各电压等级综合考虑电网规划项目、在建项目和电网建设能力后，能够新增的最大电网供电能力。

优选的，所述以技术可行为目标，，根据目标区域内建设和规划的供电工程项目，结合电网建设能力和目标区域内电力平衡情况，分析目标区域能够接纳的最大煤改电负荷，并确定能够接纳的最大煤改电规模具体为：

通过公式：

计算最大煤改电规模；其中，P_coal为目标区域能够接纳的最大煤改电负荷；U_max为最大散烧煤替代规模。

优选的，所述根据所述补贴政策，计算政府、供电企业和用户的投资情况，并结合所述最大煤改电规模，分析政府、供电企业和用户的经济适应性包括：

根据公式：

计算政府、供电企业和用户的建设投资费用；其中，和分别为政府、用户和电网公司的煤改电建设投资；且

其中，为户均补贴费用；为各电压等级配套电网建设的补贴比例；为征地拆迁补贴比例；

根据公式：

计算政府、供电企业和用户的煤改电运行费用；其中，Q_user和为每采暖季户均用电量和补贴电量；Price为未实施煤改电时的正常电费；Price_lower为实施煤改电时的谷段电价；为政府补贴电价；

根据政府、供电企业和用户的煤改电投资费用以及政府、供电企业和用户的煤改电的煤改电运行费用，分析各方资金情况，并在所述府、供电企业和用户的煤改电建设投资费用和运行费用超出预算时，调整最大煤改电实施规模，直至获取经济、技术和环境均协调适应的最终煤改电实施规模。

优选的，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划包括：

根据所述最终煤改电规模，计算煤改电负荷，在考虑一定供电裕度的情况下，测算各电压等级电网为煤改电配置的供电能力；

根据预设容载比得到目标区域内各电压等级为煤改电规划的变电站规模和变电容量；

对于110千伏及以上电网设备，按照项目可研和初步设计文件内容，选择设备容量和型号；对于10千伏及以下电网设备，结合煤改电负荷的特性，根据散烧煤和集中式煤改电所用设备用电功率、负荷特性和峰谷时段的用电特性，确定10千伏电网及以下电网设备容量、型号和导线截面。

优选的，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划还包括：

根据各电压等级梳理的工程项目、电采暖设备户均购置数量和类型，确定煤改电配套电网投资费用和电采暖设备购置安装费用，进而得到煤改电建设总投资；

根据煤改电建设总投资和补贴政策，分别确定供电企业、用户和政府的出资情况。

优选的，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划还包括：

按照所述煤改电实施规模，计算节省的燃煤数量，并根据节省的燃煤数量分析煤改电的环境效益。

本发明实施例相对于现有技术所具有的有益效果：本发明实施例，根据政府、供电企业和用户的相关信息，综合考虑多因素，能够科学确定煤改电最佳实施规模，有效促进政府、供电企业和用户的积极参与，实现环境、技术和经济的协调最优。同时，本发明实施例还能够解决煤改电实施规模难以确定、各参与方投资难以测算的问题，有助于煤改电工程的应用推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法的流程图；

图2是图1中步骤S102的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的根据所述补贴政策，计算政府、供电企业和用户的投资情况，并结合所述最大煤改电规模，分析政府、供电企业和用户的经济适应性的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的煤改电建设投资分类示意图；

图5是本发明实施例提供的煤改电运行投资分类示意图；

图6是图1中步骤S103的实现流程图；

图7是本发明实施例提供的考虑多因素适应性的煤改电接入电网规划示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法的实现流程，详述如下：

步骤S101，获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息，获取目标区域对应的电网信息，以及获取煤改电用户和企业的补贴政策。

其中，步骤S101中的所述获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息包括：

对有意向的集中式煤改电用户，统计所用煤改电设备的类型、用电功率、配置方式和数量；

对分散式煤改电用户，统计目标区域的村数、户数以及每户电采暖设备的类型和数量；

获取目标区域内所使用的蓄热式电暖器、(蓄热)电锅炉、电蓄能热泵等煤改电设备峰谷时段的用电特性、非采暖季用途和用户的使用规律。

具体的，在用户层面，首先对选定区域的改造方式进行分析，明确用户的电代煤、气代煤意愿。进而，分析煤改电用户的供电类型。对集中式煤改电用户，统计收集(蓄热)电锅炉、电蓄能热泵、空气能热泵等煤改电设备的用电功率、配置方式、数量等。对分散式煤改电用户，统计该区域煤改电的村数、户数，每户电采暖设备类型、数量等。此外，还需统计上述设备峰谷时段的用电特性、非采暖季用途、用户使用规律等信息，为配套电网规划的负荷预测提供依据。以上信息均可通过对目标区域的现状调研得出，但不限于此。

另外，步骤S101中的所述获取目标区域电网信息包括：

分析目标区域内各电压等级电网当前供电能力、目标区域内煤改电负荷外自然增长的负荷和目标区域内冬夏负荷差；

获取目标区域正在建设和规划的工程项目的建设规模、投资、新增容量和投产年限。

具体的，在企业层面，可以从配套电网和工程项目两方面进行现状分析。电网方面，分析各电压等级电网现状供电能力、目标区域内煤改电负荷外自然增长的负荷、区域内冬夏负荷差等。工程项目方面，分别对正在施工建设、已列入开工计划、列入规划的工程项目，统计项目建设规模、投资、新增容量、投产年限等信息。

另外，在政府层面，调研实施煤改电对电网企业和用户的补贴政策，明确配套电网建设、电采暖设备购置安装、房屋保温修缮、运行电价等补贴测算的边界条件。

步骤S102，根据所述燃煤用户的煤改电信息、目标区域的电网信息和煤改电用户和企业的补贴政策，统筹考虑环境、技术和经济的协调适应性，确定煤改电规模。

参见图2，一个实施例中，步骤S102可以通过以下过程实现：

步骤S201，以环境效益最优为目标，确定煤改电初始实施规模。

其中，煤改电初始实施规模为对目标区域内所有有意向的集中式用户和全部分散式用户实施煤改电。

步骤S202，对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况。

具体的，步骤S201和步骤S202可以通过以下过程实现：

若ΔP^Vi>ε^Vi，则目标区域对应的供电企业的电网供电能力满足目标区域所有煤改电用户的负荷需求；否则，调减煤改电实施规模。其中，ε^Vi为各电压等级保障电网安全运行的最小裕度，ΔP^Vi为总供电裕度；且

ΔP^Vi＝P_supply-P_load

P_load＝P_nature+P_fore

其中，P_nature为自然增长负荷，P_fore为预测的煤改电新增负荷，为有意向的集中式煤改电用户新增负荷，为分散式煤改电的户均新增容量，U_all为目标区域内所有户数，α为负载率，β为同时率，为各电压等级现状电网供电裕度，P_oper为煤改电接入后电网负荷特性改变而新增的供电裕度，为各电压等级综合考虑电网规划项目、在建项目和电网建设能力后，能够新增的最大电网供电能力。

步骤S203，以技术可行为目标，根据目标区域内建设和规划的供电工程项目，结合电网建设能力和目标区域内电力平衡情况，分析目标区域能够接纳的最大煤改电负荷，并确定能够接纳的最大煤改电规模。

具体的，步骤S202可以通过公式：

计算最大煤改电规模。其中，P_coal为目标区域能够接纳的最大煤改电负荷；U_max为最大散烧煤替代规模。

步骤S204，根据所述补贴政策，计算政府、供电企业和用户的投资情况，并结合所述最大煤改电规模，分析政府、供电企业和用户的经济适应性。

参见图3，一个实施例中，步骤S204可以通过以下过程实现：

步骤S301，计算政府、供电企业和用户的建设投资费用。

其中，煤改电建设总投资包括各电压等级的电网投资征地拆迁费用和用户采暖设备购置安装及房屋保温修缮投资(U_maxF_user)。其中，各级电网建设和征地拆迁由电网企业承担；采暖设备购置安装及房屋保温修缮由用户承担。而政府煤改电建设投资指对用户、配套电网和征地拆迁的补贴费用，如图4所示。

具体的，步骤S301可以根据公式：

计算政府、供电企业和用户的建设投资费用。其中，和分别为政府、用户和电网公司的煤改电建设投资；且

其中，为户均补贴费用；为各电压等级配套电网建设的补贴比例；为征地拆迁补贴比例。

步骤S302，计算政府、供电企业和用户的煤改电运行费用。

其中，由于对电采暖用户执行峰谷电价，谷段电价低于正常电价。同等电量消费下，电网企业收入降低。此部分费用相当于电网企业的运行投资。政府为煤改电用户提供电价补贴和电量补贴。政府每年运行费用为煤改电户数、户均补贴电量煤改电电价的乘积。用户的运行费用为每个采暖季的电费，具体参见图5所示。

具体的，步骤S302可以根据公式：

计算政府、供电企业和用户的煤改电运行费用；其中，Q_user和为每采暖季户均用电量和补贴电量；Price为未实施煤改电时的正常电费；Price_lower为实施煤改电时的谷段电价；为政府补贴电价。

步骤S303，根据政府、供电企业和用户的煤改电投资费用以及政府、供电企业和用户的煤改电的煤改电运行费用，分析政府、供电企业和用户资金情况，并在政府、供电企业和用户的煤改电投资费用和煤改电运行费用超出预算时，对所述最大煤改电规模进行调整，直至获取经济、技术和环境均协调适应的最终煤改电实施规模。

具体的，通过测算最大实施规模下，用户、供电企业和政府的建设投资和运行投资，分析各方的资金压力情况。若用户、供电企业和政府某一方投资压力较大，应结合实际情况，再次调整煤改电实施规模，直至获取经济、技术和环境均协调适应的最终煤改电实施规模。

步骤S205，若政府、供电企业和用户中至少一方的预算超出对应阈值，调减煤改电初始实施规模，并返回步骤S202，直至得出煤改电最终实施规模。

表1为考虑多因素适应性的电力平衡分析表，详细说明了经济效益最优、考虑技术可行性及最终实施规模之间的相互关系。

表1考虑多因素适应性的电力平衡分析表

步骤S103，根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划。

参见图6，一个实施例中，步骤S103可以通过以下过程实现：

步骤S401，根据最终煤改电规模，计算煤改电负荷，在考虑一定供电裕度的情况下，测算各电压等级电网为煤改电配置的供电能力。

具体的，根据确定的最终实施规模，计算煤改电负荷：

其中，U_last为最终散烧煤替代规模。

根据煤改电实施规模和分布情况，在考虑一定供电裕度的情况下，测算各电压等级电网应为煤改电配置的供电能力：

步骤S402，根据预设容载比得到目标区域内各电压等级为煤改电规划的变电站规模和变电容量。

具体的，结合电网项目，在考虑一定容载比的情况下，得到区域内各电压等级为煤改电规划的变电站规模和变电容量：

其中，为各电压等级为煤改电配置的总容量；k_Vi为各电压等级容载比。

步骤S403，对于110千伏及以上电网设备，按照项目可研和初步设计文件内容，选择设备容量和型号；对于10千伏及以下电网设备，结合煤改电负荷的特性，根据散烧煤和集中式煤改电所用设备用电功率、负荷特性和峰谷时段的用电特性，确定10千伏电网及以下电网设备容量、型号和导线截面。

步骤S404，根据各电压等级梳理的工程项目、电采暖设备户均购置数量和类型，确定煤改电配套电网投资费用和电采暖设备购置安装费用，进而得到煤改电总投资。

步骤S405，根据煤改电建设总投资和补贴政策，分别确定供电企业、用户和政府的出资情况。

具体的，可以根据步骤S102中的相关公式，根据煤改电总投资，确定供电企业、用户和政府的出资情况。

进一步的，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划还可以包括：按照所述煤改电实施规模，计算节省的燃煤数量，并根据节省的燃煤数量分析煤改电的环境效益。

具体的，可以按照最终确定的煤改电实施规模，测算每采暖季节省的燃煤数量，将节省的燃煤数量折算为二氧化碳、粉尘等污染物的减排量。然后根据二氧化碳、粉尘等污染物的减排量分析目标区域煤改电的环境效益。

以下通过一具体实例，对本发明实施例进行详细说明。

如图7所示，一种考虑多因素适应性的煤改电接入电网规划方法，包括现状分析、多因素适应性分析和煤改电接入的电网规划三部分。具体步骤如下：

一、进行现状分析。

用户层面，调研该地区电采暖设备等信息，为配套电网规划的负荷预测提供依据。某区域有意向煤改电的公共事业单位153家、工业供热锅炉33家；散烧煤用户涉及1480个村、70.4万户居民。居民电采暖设备以蓄热式电暖器为主，多为3.2kW、2.4kW和2kW。电采暖设备购置安装户均约需1万元。

企业层面，从配套电网和工程项目两方面进行现状分析。电网方面该区域目前有500千伏变电站1座，为煤改电配置容量225兆伏安；220千伏变电站8座，容量294兆伏安；110千伏变电站28座，容量216兆伏安。目前，该区域最大负荷117万千瓦，冬夏季最大负荷差额25万千瓦，煤改电用户外自然增长负荷预计21万千瓦。工程项目方面，该区域2016～2017年规划新扩建500千伏变电站2座；220千伏变电站2座，容量72兆伏安；110千伏变电站13座，容量122兆伏安；10千伏及以下规划投资7.5亿元。

政府层面，调研实施煤改电对电网企业和用户的补贴政策，明确各项费用测算的边界条件。政府对该区域内煤改电工作，配套电网建设和征地拆迁暂无补贴；电采暖设备购置安装户均补贴0.74万元。电价方面，在谷段电价0.31元/度的基础上补贴0.2元/度，每采暖季户均最高补贴电量10000度。

二、进行多因素适应性分析，确定煤改电实施规模。

1、环境效益最优下的区域电力平衡分析

以环境效益最优为目标，对区域内所有散烧煤用户和集中供暖用户全部实施煤改电，测算煤改电新增负荷合计175.6万千瓦。

其中，分散电采暖用户，考虑到区域所处地理位置分布较广、用户较为分散，结合人均收入水平，新增户均供电容量按7.5千瓦测算，同时率和负载率分别按0.4和0.8考虑。据此测算电采暖推广实施后将新增煤改电负荷168.9万千瓦。集中式电采暖，结合公共事业单位和工业企业的初步调研结果，根据用户报装容量直接相加估计新增负荷，公共事业单位估计新增1.2万千瓦、供热企业估计新增5.5万千瓦，合计6.7万千瓦。

若500kV、220kV和110kV容载比分别按1.6、1.7和1.8考虑，根据该区域现状电网容量和规划项目情况，可得目标区域电力平衡如表1所示。

表1目标区域电力平衡信息

可见，若区域内全部实施煤改电，仅500千伏电网满足需求，220千伏和110千伏电网分别有73.3和100.8万千瓦功率缺口，折合变电容量需要125和181万千伏安。根据各地区接入负荷分布，约需新增30余个电网工程项目。考虑到实际电网安全建设能力，全部实施煤改电压力较大，应适当调减改造规模。

2、考虑技术可行性的最大接纳能力分析

根据规划电网项目情况，以110千伏电力处于紧平衡为基础(电力裕度10.5)，此时测算能够满足64.3万千瓦煤改电负荷接入。若企事业单位全部实施煤改电，还可接入57.6万千瓦的分散煤改电用户，折合户数约24万户。同时，由于实施规模缩减，500千伏电网中为煤改电配置的容量将相应降低，以实现资源的充分利用，参见表2。

表2技术可行性的最大接纳能力分析结果

3、经济适应性分析

结合实际规划110千伏及以上工程项目的投资情况，若10千伏及以下配套电网投资按1.8万元/户，征地拆迁按0.4万元/户，房屋保温修缮申请专项资金补贴，其余补贴标准根据区域内相关标准执行：

实施24万户煤改电共需建设投资107.8亿元。其中，配套电网建设投资83.8亿元，采暖设备购置安装24亿元。从资金来源看，政府出资17.76亿元，用户出资6.24亿元，电网公司出资83.8亿元。

与电网规划投资相比，虽然110千伏及以上电网投资均在规划内，但10千伏及以下配套电网建设和征地拆迁投资增加，电网企业整体新增规划外投资45.3亿元，对企业压力较大，应进一步核减实施规模。经济适应性分析结果参见表3。

表3经济适应性分析结果

4、最终实施规模

考虑到电网企业的建设能力和政府、企业投资实力，在满足经济适应性的基础上，根据用户走访调研结果和改造意愿，重复2(考虑技术可行性的最大接纳能力分析)和3(经济适应性分析)，确定最终煤改电实施规模为：分散式煤改电实施13万户，集中式煤改电实施186家。

三、煤改电接入的电网规划

1、负荷预测与电力平衡分析

13万户分散式煤改电预计新增负荷31.2万千瓦，186家集中式煤改电预计新增负荷6.7万千瓦。煤改电实施后，预计新增负荷37.9万千瓦。表3为负荷预测与电力平衡分析结果。

表4负荷预测与电力平衡分析结果

2、确定建设规模

结合电网项目，若500kV、220kV和110kV容载比分别按1.6、1.7和1.8考虑，区域内各电压等级为煤改电规划的变电站规模和变电容量如下：

3、设备选型

对于110千伏及以上电网设备，按照项目可研和初步设计文件内容，选择设备容量、型号等。对于10千伏及以下工程，充分考虑煤改电负荷的特性，根据散烧煤和集中式煤改电所用设备用电功率、负荷特性、峰谷时段的用电特性等信息，并结合10千伏电网实际情况合理确定。

配变：配变容量根据负荷需要选取，一般不高于400kVA。根据煤改电负荷性质，若冬夏负荷差异较大，推荐选择有载调容变压器。

供电线路：对于集中供热设备，建议10kV架空主干线导线截面优先选择240mm²，分支线导线截面一般选择120mm²、95mm²；电缆主干线导线截面优先选择400mm²、300mm²，分支线导线截面一般选择150mm²、120mm²。对于散烧煤用户，建议10kV架空主干线导线截面根据主变容量和10kV出线间隔数选择240mm²、185mm²和150mm²，分支线导线截面一般不小于70mm²。0.4kV供电线路，干线截面选择不小于120mm²的绝缘导线或选用载流量与之相匹配的电缆。

4、投资分析

1)建设投资费用

根据各电压等级梳理的工程项目信息，估算煤改电配套电网建设投资约33.44亿元。其中，500千伏、220千伏、110千伏和10千伏及以下电网投资分别2.13、4.09、3.5、18.61亿元，征地拆迁5.12亿元。表5为建设投资费用信息。

表5建设投资费用信息(单位：亿元)

类似的，进行经济适应性分析。本实施规模下，共需建设投资46.44亿元。其中，配套电网建设投资33.44亿元，采暖设备购置安装13亿元。从资金来源看，政府出资9.62亿元，用户出资3.38亿元，电网公司出资33.44亿元，其中规划外投资16.23亿元。此时，对于企业、用户和政府而言，投资均在承受范围内。

2)运行投资费用

若电采暖用户采暖季执行0.31元/千瓦时低谷电价，其中政府补贴0.2元/千瓦时、用户支付0.11元/千瓦时，按照“煤改电”13万户、采暖季户均10000千瓦时测算，政府每年补贴用户约2.6亿元，用户自己承担1.43亿元。

按照居民电采暖谷段0.31元/千瓦时与居民用电电价0.52元/千瓦时差价0.21元/千瓦时测算，电网公司每年约需运行补贴2.73亿元。

5、效益评估

对于社会而言，13万户居民煤改电，每采暖季可节省燃煤32.5万吨。按照每吨煤减排2.493吨二氧化碳、0.68吨粉尘、0.075吨二氧化硫和0.0375吨氮氧化合物测算，折合减排81万吨二氧化碳、22.1万吨粉尘、2.4万吨二氧化硫和1.2万吨氮氧化合物，环境效益明显。

对于居民而言，农村居民燃煤每供暖季户均燃煤约3吨，按照600元/吨测算，户均采暖成本约0.18万元。执行电采暖后，一般每采暖季所用电量不超过10000度，考虑到每度电补贴电价补贴0.2元，每采暖季用户实际支付电费0.11元/度，合计约1100元，较燃煤具有一定的经济性。同时，电采暖清洁、安全、灵活性好，在农村地区具有更大优势。

上述基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，综合考虑多因素适应性，能够科学确定煤改电最佳实施规模，有效促进政府、供电企业和用户的积极参与，实现环境、技术和经济的协调最优。且阐明煤改电接入电网对技术、经济和环境的影响，能够解决煤改电实施规模难以确定、各参与方投资难以测算的难题，有助于煤改电工程的应用推广。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，包括：

获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息，获取目标区域的电网信息，以及获取煤改电用户和企业的补贴政策；

根据所述燃煤用户的煤改电信息、目标区域的电网信息以及煤改电用户和企业的补贴政策，统筹考虑环境、技术和经济的协调适应性，确定煤改电规模；

根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划。

2.根据权利要求1所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述获取目标区域中燃煤用户的煤改电信息包括：

对有意向的集中式煤改电用户，统计所用煤改电设备的类型、用电功率、配置方式和数量；

对分散式煤改电用户，统计目标区域的村数、户数以及每户电采暖设备的类型和数量；

获取煤改电设备峰谷时段的用电特性、非采暖季用途和用户的使用规律。

3.根据权利要求1所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述获取目标区域对应的电网信息包括：

分析目标区域各电压等级电网当前供电能力、目标区域内煤改电负荷外自然增长的负荷和目标区域内冬夏负荷差；

获取目标区域正在建设和规划的工程项目的建设规模、投资、新增容量和投产年限。

4.根据权利要求1所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述根据所述燃煤用户的煤改电信息、目标区域的电网信息以及煤改电用户和企业的补贴政策，统筹考虑环境、技术和经济的协调适应性，确定煤改电规模包括：

以环境效益最优为目标，确定煤改电初始实施规模；

对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况；

以技术可行为目标，根据目标区域内建设和规划的供电工程项目，结合电网建设能力和目标区域内电力平衡情况，分析目标区域能够接纳的最大煤改电负荷，并确定能够接纳的最大煤改电规模；

根据所述补贴政策，计算政府、供电企业和用户的投资情况，并结合所述最大煤改电规模，分析政府、供电企业和用户的经济适应性；

若政府、供电企业和用户中至少一方的预算超出对应阈值，调减煤改电初始实施规模，并返回所述对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况步骤，直至得出煤改电最终实施规模。

5.根据权利要求4所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述对目标区域内所有散烧煤用户和有意向的集中式用户实施煤改电，测算煤改电新增负荷，并计算目标区域内电力平衡情况具体为：

若ΔP^Vi>ε^Vi，则目标区域对应的各电压等级电网供电能力满足目标区域所有煤改电用户的负荷需求；否则，调减煤改电实施规模；其中，ε^Vi为各电压等级保障电网安全运行的最小裕度，ΔP^Vi为总供电裕度；且

ΔP^Vi＝P_supply-P_load

$P_{\sup ply}=P_{net}^{Vi}+P_{oper}+P_{add}^{Vi}$

P_load＝P_nature+P_fore

$P_{fore}={\mathrm{\ΣP}}_i^{cluster}+{\mathrm{\α\βU}}_{all}{\stackrel{\‾}{P}}_{add}$

其中，P_nature为自然增长负荷，P_fore为预测的煤改电新增负荷，P_i ^cluster为有意向的集中式煤改电用户新增负荷，为分散式煤改电的户均新增容量，U_all为目标区域内所有户数，α为负载率，β为同时率，为各电压等级现状电网供电裕度，P_oper为煤改电接入后电网负荷特性改变而新增的供电裕度，为各电压等级综合考虑电网规划项目、在建项目和电网建设能力后，能够新增的最大电网供电能力。

6.根据权利要求5所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述以技术可行为目标，根据目标区域内建设和规划的供电工程项目，结合电网建设能力和目标区域内电力平衡情况，分析目标区域能够接纳的最大煤改电负荷，并确定能够接纳的最大煤改电规模具体为：

通过公式：

$P_{coal}=P_{net}^{Vi}+P_{oper}+P_{add}^{Vi}-P_{nature}-{\mathrm{\ϵ}}^{Vi}$

$U_{max}=\frac{P_{coal}-{\mathrm{\ΣP}}_i^{cluster}}{\mathrm{\α}\mathrm{\β}{\stackrel{\‾}{P}}_{add}}$

计算最大煤改电规模；其中，P_coal为目标区域能够接纳的最大煤改电负荷；U_max为最大散烧煤替代规模。

7.根据权利要求6所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述根据所述补贴政策，计算政府、供电企业和用户的投资情况，并结合所述最大煤改电规模，分析政府、供电企业和用户的经济适应性包括：

根据公式：

$F^{bas}=F_G^{bas}+F_U^{bas}+F_{grid}^{bas}=U_{\max }{F}_{user}+{\mathrm{\ΣF}}_{grid.i}^V+F_{grid}^{land}$

计算政府、供电企业和用户的建设投资费用；其中，和分别为政府、用户和电网公司的煤改电建设投资；且

$F_G^{bas}=U_{\max }{F}_{user}^C+{\mathrm{\Σ\ω}}_{grid.i}^V{F}_{grid.i}^V+N_{grid}^{land}{F}_{grid}^{land}$

$F_U^{bas}=U_{max}(F_{user}-F_{user}^C)$

$F_{grid}^{bas}=\mathrm{\Σ}(1-{\mathrm{\ω}}_{grid}^V)F_{grid}^V+(1-{\mathrm{\ω}}_{grid}^{land})F_{grid}^{land}$

其中，为户均补贴费用；为各电压等级配套电网建设的补贴比例；为征地拆迁补贴比例；

根据公式：

$F_G^{oper}=U_{max}{Q}_{user}^C{\mathrm{Price}}_{user}^C$

$F_{grid}^{oper}=U_{max}{Q}_{user}(\mathrm{Pr}ice-{\mathrm{Price}}_{lower})$

$F_{user}^{oper}=U_{max}(Q_{user}-Q_{user}^C){\mathrm{Price}}_{lower}+U_{max}{Q}_{user}^C({\mathrm{Price}}_{lower}-{\mathrm{Price}}_{user}^C)$

计算政府、供电企业和用户的煤改电运行费用；其中，Q_user和为每采暖季户均用电量和补贴电量；Price为未实施煤改电时的正常电费；Price_lower为实施煤改电时的谷段电价；为政府补贴电价；

根据政府、供电企业和用户的煤改电投资费用以及政府、供电企业和用户的煤改电的煤改电运行费用，分析政府、供电企业和用户的资金情况，并在政府、供电企业和用户的煤改电建设投资费用和运行费用超出预算时，调整最大煤改电实施规模，直至获取经济、技术和环境均协调适应的最终煤改电实施规模。

8.根据权利要求1所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划包括：

根据所述最终煤改电规模，计算煤改电负荷，在考虑一定供电裕度的情况下，测算各电压等级电网为煤改电配置的供电能力；

根据预设容载比得到目标区域内各电压等级为煤改电规划的变电站规模和变电容量；

对于110千伏及以上电网设备，按照项目可研和初步设计文件内容，选择设备容量和型号；对于10千伏及以下电网设备，结合煤改电负荷的特性，根据散烧煤和集中式煤改电所用设备用电功率、负荷特性和峰谷时段的用电特性，确定10千伏电网及以下电网设备容量、型号和导线截面。

9.根据权利要求8所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划还包括：

根据各电压等级梳理的工程项目、电采暖设备户均购置数量和类型，确定煤改电配套电网投资费用和电采暖设备购置安装费用，进而得到煤改电建设总投资；

根据煤改电建设总投资和补贴政策，分别确定供电企业、用户和政府的出资情况。

10.根据权利要求8所述的基于多因素适应性的煤改电接入电网的规划方法，其特征在于，所述根据所确定的煤改电规模进行煤改电接入的电网规划还包括：

按照所述煤改电实施规模，计算节省的燃煤数量，并根据节省的燃煤数量分析煤改电的环境效益。