CN108154272A - 一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法 - Google Patents

一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法 Download PDF

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王绪利
周嘉新
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Abstract

本发明涉及一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，包括以下步骤：1)构建增量配电网规划模型，对增量配电网规划模型进行求解获取增量配电网的初步规划方案；2)对初步规划方案进行优化处理得到优化方案；3)对优化方案进行经济性评估。与现有技术相比，本发明具有考虑多种约束、考虑两种实际模式等优点。

Description

一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法
技术领域
本发明涉及增量配电网领域，尤其是涉及一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法。
背景技术
2016年11月底，国家发展改革委、国家能源局印发《关于规范开展增量配电业务改革试点的通知》(发改经体〔2016〕2480号)，确定了第一批105个试点项目。2016年12月5日国家电网公司在京召开以混合所有制方式开展增量配电投资业务暨交易机构相对独立运作新闻发布会，公布了以混合所有制方式开展增量配电投资业务、交易机构相对独立运作等重点改革举措及成果，重点提出：(1)面向政府，为增量配电投资业务放开提供支撑。根据国家确定的试点项目名单，各省级电力公司发挥技术优势，协助地方政府划定供电区域、明确供电范围。按照国家有关要求，配合政府部门做好电网统一规划，加强上级电网建设，确保外部电源的稳定可靠供应；(2)面向试点项目业主，提供优质并网服务。为试点项目提供便捷、及时、高效的并网服务。与试点项目运营主体签订调度协议，按照电网统一调度原则，做好调度管理和运行监督，确保电网安全稳定运行。对不具备独立运营条件的试点项目业主，在自愿协商一致的基础上，国家电网公司可以接受其运营委托，充分发挥电网公司人才、技术、管理等方面优势，实现专业化管理；(3)面向合作伙伴，努力争取多方共赢。省级电力公司作为投资主体，积极参与竞争，与符合条件的社会资本合作成立混合所有制供电公司，通过参加招标等市场化方式争取成为试点项目业主。对国家电网公司投资控股的混合所有制供电公司，做好信息公开工作，保障各类股东的合法权益。
增量配网业务的放开改变了以往公共电网公司统一规划、统一建设、统一运营的格局，无论从项目建设还是项目管理均会对公共电网公司产生影响。为了保障电网安全发展，减少增量配网业务放开对公共电网公司的影响，提高电网公司新形势下的经营管理水平，需要对适应新形势下的配电网规划优化方法进行研究。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，包括以下步骤：
1)构建增量配电网规划模型，对增量配电网规划模型进行求解获取增量配电网的初步规划方案；
2)对初步规划方案进行优化处理得到优化方案；
3)对优化方案进行经济性评估。
所述的增量配电网规划模型根据考虑模式不同包括以下两种类型：
11)结合最小投资费用，在收入上限或固定电价模式下的增量配电网优化规划模型：
12)结合财务净现值目标，在准许成本加准许收益模式下的增量配网优化模型。
所述的增量配电网优化规划模型的目标函数为：
minFcost＝Finv+Floss+FYW
Floss＝ρ·Eloss
FYW＝bYW·EYW
其中，Fcost为投资费用，Finv为配电网架建设投资年费用，Floss为每年的网损费用，FYW为每年的运行维护费用，Cline为配电网线路单位长度的费用，Lline为线路总长度，r为折现率，o为线路的经济使用年限，ρ为年平均电价，Eloss为每年的网损电量，EYW为年配网总过网电量，bYW为单位电量所需的运行维护费用。
所述的增量配电网优化规划模型的约束条件包括：
1、可靠性约束：
采用故障发生后失电负荷的期望作为可靠性约束条件
>国标要求
其中，为第k条线路发生故障时节点i处的供电不足量，pk为第k条线路发生故障的几率，Psi为节点i所缺功率，当节点i不与电源相连时，Psi为节点i所带负荷的功率，当节点i与电源相连时，Psi为0；
2)辐射状运行约束：
n＝m+1
其中，n为网络节点数；m为网络支路数；
3)潮流约束：
其中，PGi、QGi分别为节点i处电源输入的有功和无功功率，PDGi、QDGi分别为节点i处分布式电源注入的有功和无功功率，Ploadi、Qloadi分别为节点i处的有功和无功负荷，Vi为节点i处的电压，Vj为节点j处的电压，Gij和Bij为节点导纳矩阵的元素Yij的实部和虚部，θij为节点i和节点j的电压相角差，N为与节点i相连的节点数；
4)节点电压约束：
Vimin≤Vi≤Vimax
其中，Vimin、Vimax分别为节点i处正常运行允许电压的下限和上限；
5)财务净现值约束：
FNVP>0
其中，FNVP为配网考虑特许经营期限内的财务净现值。
所述的增量配网优化模型的目标函数为：
Y＝maxfFNVP(C1NV、Cs、Bs、ic)
其中，C1NV为初始投资成本，Cs为增量配网运维成本，Bs为配电服务运营收入，ic为设定的项目基准收益率，s为项目投运后第s年的运营成本。
所述的增量配网优化模型的约束条件包括：
1、可靠性约束：
采用故障发生后失电负荷的期望作为可靠性约束条件
>国标要求
其中，为第j条线路发生故障时节点i处的供电不足量，pj为第j条线路发生故障的几率，Psi为节点i所缺功率，当节点i不与电源相连时，Psi为节点i所带负荷的功率，当节点i与电源相连时，Psi为0；
2)辐射状运行约束：
n＝m+1
其中，n为网络节点数；m为网络支路数；
3)潮流约束：
其中，PGi、QGi分别为节点i处电源输入的有功和无功功率，PDGi、QDGi分别为节点i处分布式电源注入的有功和无功功率，Ploadi、Qloadi分别为节点i处的有功和无功负荷，Vi为节点i处的电压，Vj为节点j处的电压，Gij和Bij为节点导纳矩阵的元素Yij的实部和虚部，θij为节点i和节点j的电压相角差，N为与节点i相连的节点数；
4)节点电压约束：
Vimin≤Vi≤Vimax
其中，Vimin、Vimax分别为节点i处正常运行允许电压的下限和上限。
所述的步骤2)中，优化内容包括负荷预测优化、电压序列选择优化、电力电量平衡优化、电网设施局部优化和电网结构优化。
所述的步骤3)中的经济性评估包括增量配电网总投资估算、增量配电网销售收入估算和增量配电网财务估算。
所述的折现率取值10％，所述的线路的经济使用年限取值为40。
所述的增量配电网对规划的基本要求包括：
满足用户用电的增长需求、满足不同配网主体安全并网和统一调度需求、满足基本投资收益需求、满足分布式电源、储能、电动汽车的接入需求以及满足用户智能用电、节约用能、需求响应、综合能源服务的新型服务模式需求。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、考虑多种约束：本发明构建的适应增量配电网的配网优化模型是根据增量配网价格管制目标分类进行的，同时考虑了各种安全性约束、可靠性约束、政策性约束条件。
二、考虑两种实际模式：目前，增量配网定价办法还没有明确文件规定，本发明从两种不同的运营模式出发，构建增量配网价格管制目标：(1)在收入上限或固定电价模式下，以年运行投资费用最小为增量配网价格管制目标；(2)在准许成本+准许收益模式下，以实现财务净现值最大化为增量配网价格管制目标。在增量配电业务改革试点初期，这两种价格管制目标可以满足增量配网规划要求。
附图说明
图1为本发明的发明流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本实施例以西南地区某省增量配网规划试点区域为例：
该园区位于西南某省西北部，区功能定位为汽配及装备制造产业片区，围绕群集、智能、绿色的发展方向，兼有居住功能。用地布局主要如下。
居住用地：规划范围内的居住用地主要为二类居住用地，主要分布于规划区内四大居住片区。规划居住用地225.82公顷，占城市建设用地的10.76％。
公共管理与公共服务设施用地：规划范围内公共管理与公共服务设施用地主要为行政办公及文教卫体用地，重点分布于清平居住片区、土场居住片区和三口居住片区。
商业服务业设施用地：商业服务业设施用地主要由三类构成，一是商业、娱乐康体类的综合服务类用地，主要布置在居住用地、区域交通站场周边；二是为产业发展服务为主的研发设计用地，主要在规划区中部；三是加油站用地。
工业用地：工业用地广泛分布于规划区内，主要集中在两大工业基地内。
绿地：保留自然山体为公园绿地备用地，沿南北向河流两侧规划为滨水公园。规划中设置市民广场8处，并在加油加气站、污水处理厂、燃气站、变电站等周围设置防护绿地。在工业用地与居住用地之间设置防护绿地。
试点区域电力发展概况
(1)用电负荷概况
园区现状负荷主要由工业、居民、小加工业负荷构成。现阶段工业园区内重大负荷企业包括：北汽银翔公司、幻速配件、比速汽车、凯特动力、摩托车等五家公司。从各企业用电情况进行分析，用电负荷最大的是北汽银翔，从2012年-2015年9月一期项目已建变压器容量为：22200kVA，从东阳变电站接入；二期新建变压器容量：16500kVA，从土场变电站接入；比速汽车变压器容量：19000kVA，从土场变电站接入。园区近期电力需求存在较大的用电瓶颈，需加快新建110kV变电站建设进度以满足负荷增长需求。下阶段将依托工业园区建设的进度带动企业入驻情况进行场地平整、道路施工等基础设施建设。
(2)电源发展概况
园区内无电源项目。
(3)电网发展概况
截止目前，规划区内现有1座110kV公用变电站和1座35kV变电站，分别为土场110kV变电站和清平35kV变电站。规划区有现状江东～土场110kV线(同塔双回架设)、江东～三汇牵引站110kV线路(单回架设)和土场～清平35kV线、三汇～清平35kV线南北向穿越规划区。土场110kV变电站位于合川区土场镇，包括银翔工业园、东阳棚户区安置房小区均位于该区域内。园区现有变电站及线路情况详见表1、表2。
表1园区现有变电站情况
变电站名称 主变容量容量(MVA) 2016年最大负荷 2016年负载率
土场110kV变电站 2×50 28 28％
清平35kV变电站 2×10 14.8 74％
表2园区现有线路情况
园区分布式电源发展规划
现状及规划期内，试点区域无其它公用及自备电源规划。同时试点区域暂无分布式电源发展规划。
如图1所示，一种新电改条件下的适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，包括以下步骤：
S1根据增量配电业务的发展特点分析传统配电网规划方法的不适应；
S2将传统配电网规划要求和增量配电网规划因素相结合提出增量配电网对规划的基本要求；
S3提出适应增量配电业务的配电网规划原则；
S4构建增量配电网规划优化模型；
S5对增量配电网的规划考虑因素进行优化处理；
S6对增量配电网的经济性进行评价。
步骤S1中根据增量配电业务的发展特点分析传统配电网规划方法的不适应。具体步骤为：
步骤S11：分析增量配电业务发展特点。
增量配电网业务是此次电改的一大亮点。根据《有序放开配电网业务管理办法》，增量配电网是指满足电力配送需要和规划要求的增量配电网投资、建设、运营及以混合所有制方式投资配电网增容扩建，以及除电网企业存量资产外，其他企业投资、建设和运营的存量配电网，包括220(330)千伏及以下电压等级工业园区(经济开发区)等局域电网。同时《有序放开配电网业务管理办法》也对增量配电网的管理做出了相关要求。综合相关文件以及增量配电网发展趋势，增量配电业务主要发展特点如下。
(1)增量配电网先规划再确定投资业主
一般而言，传统配电网均由公共电网进行投资建设，例如国家电网公司和南方电网公司。同时为解决将来变电站、线路等电网设施的用地问题，地方政府会编制电力专项规划，但是这类电力专项规划往往结合公共电网公司自己的电力规划需求。而《有序放开配电网业务管理办法》指出，增量配电网项目须纳入地方政府能源管理部门编制的配电网规划，符合条件的市场主体依据规划向地方政府能源管理部门申请作为增量配电网项目的业主。地方政府能源管理部门应当通过招标等市场化机制公开、公平、公正优选确定项目业主。增量配电业务形式改变了以往配电网规划和投资的发展模式，配电网的规划显得更加重要。
(2)存在不同的配电网开发和运营主体
增量配电网允许社会资本投资。目前发电集团、民营企业均在积极介入增量配网市场。这些企业开发和运营配电网的经验良莠不齐，将对配电网的协调调度、安全运行产生较大影响。同时，不同主体对于配电网的投资诉求不尽相同。一般而言，对于传统电网公司对于增量配网的开发态度仍然是站在满足用户安全供电的社会公益角度；发电集团对于增量配电网的态度除发展新型业务模式外，更多的是考虑销售公司所属电厂电量；而民营社会资本投资增量配电网更多的考虑是抢地盘、圈资源，通过资本运作做大蛋糕，通过金融手段获取盈利。不同投资业主对增量配网的管理、调度均会产生影响，宜从配电网规划阶段就考虑存在多类投资运营主体的影响。
(3)投资回报率是增量配网投资的决策要素之一
传统配电网建设是社会公益性质，同时由于交叉补贴、输配电成本不清晰，对配电网的投资回报测算几乎没有要求。然而，增量配电网对于社会资本放开，投资回报率将是社会资本考虑的重要因素。因此除公益性质外，增量配电网多了一些商业属性。
(4)商业模式不仅局限于配售电服务
除基本的供电和售电服务外，鼓励增量配网运营主体进行商业模式的创新，其服务模式还可以包括：用户用电规划、合理用能、节约用能、安全用电、替代方式等服务；用户智能用电、优化用电、需求响应等；用户合同能源管理服务；用户用电设备的运行维护；用户多种能源优化组合方案，提供发电、供热、供冷、供气、供水等智能化综合能源服务。传统的配售电服务仅对基本的供电可靠性、电能质量等有要求，而新型商业模式则对增量配网的智能化水平、分布式电源和储能发展水平均有特殊要求。
步骤S12：分析传统配电网规划方法的不适应性。
传统配电网规划往往不考虑分布式电源规划及分布式电源对电力电量平衡的影响、网架结构规划以可靠性为单一目标、智能化规划重点考配电自动化以及通信网的相关规划，忽略了用户互动。具体而言，传统配电网规划存在以下不适应性：
(1)负荷预测方法不适应
传统负荷预测方法略显粗犷。负荷预测不仅和增量配网计划投资相关，也和增量配网的配电价核定相关。为提高增量配网规划以及投资的准确性，应更精细化负荷预测。
(2)供区划分方法不适应
传统按照负荷密度进行划分为，而增量配电网应体现供电服务差异性，即便负荷密度不高，当有高供电服务需求时，也可以按照高规格进行供电，体现为供电服务差异费。
(3)容载比选取方法的不适应性
容载比是某一电压等级的整体概念，代表的是该电压等级上变电设备容量与负荷水平的相对关系。在电网规划中，一般采用容载比来确定某一电压等级的整体容量，然后再用负载率来选取单个变电站的容量。对于增量配网而言，供电区域范围并不大，宜首先分析单个变电站最大允许负载率，再分析整个增量配网的容载比。
(4)未充分考虑区域内分布式电源的影响
为提高增量配网的经济效益，增量配网运营者更有动力在增量配网区域建设分布式电源和储能设备。增量配电网的电力平衡应适当考虑可再生能源、储能的平衡系数。在传统的电力平衡方法中，几乎不考虑光伏、风电对电力平衡的影响，同时也没有将电池储能考虑进电力平衡。而对于增量配电网而言，由于放开了社会资本投资，同时其又可以开展直接面向用户的售电服务，因此增量配电网有了更多市场动力发展分布式电源和用户侧储能。
(5)电量平衡的目的不同
一般而言，电量平衡是用来判断投产机组的年利用小时数，进而分析其投资效益的。然而，增量配电网的电量平衡是为配电价核定服务的。毫无疑问，增量配网最基本的盈利模式是通过供电服务赚取配网过网费用。然而，分布式电源的建设可能会影响增量配网的网供电量，从而影响增量配网的配电服务收入。
(6)智能化规划的不适应性
传统的智能化规划主要指的配网自动化以及相适应的通信系统规划，关注的是配电网在数据采集、监控、故障诊断及隔离的运行性能，其对于提高配电网供电可靠性具有重要意义。但是对于用户互动、用户端数据监测缺少。增量配电网的智能化规划宜更多适应新型商业模式。
(7)经济评估方法的不适应性
传统配电网要么不涉及经济性评估，要么只做费用最低的经济评估。经济性评估应结合配电网的服务形式进行，同时应结合配电服务费综合考虑。
步骤S2中将传统配电网规划要求和增量配电网规划因素相结合提出增量配电网对规划的基本要求。具体步骤为：
步骤S21：分析增量配电网重点考虑因素。
增量配电业务发展有其自身特点，包括先规划再确定投资主体、投资主体差别较大、投资回报需要重点考虑、商业服务模式较丰富等。增量配网规划需重点考虑以下几个因素：
(1)更为多元化的主体。
有序向社会资本放开配售电业务以及逐步向符合条件的市场主体放开增量配电投资业务，将使得配电网规划的主体多元化。配电网规划原来是由电网企业的规划部门进行统一规划，在政府审核通过后，电网企业可对该区域配电网进行建设。新电改政策下，配电网建设和规划不再单一地由电网企业负责，而是由投资的多元主体共同负责，配电网规划目标函数的经济性选择和约束条件的确定需要体现各投资主体的利益，这对配电网规划的协调性提出了更高的要求。配电网规划与分布式电源的规划是紧密联系的，需要二者之间相互协调和配合的同时，还要满足经济最优性。新电改下的配电网，鼓励民营资本参与，与电网企业一起竞争参与配电网相关的规划和建设工作。电网企业作为原有唯一的输电和配电的运营商，在专业技术和服务领域有很强的优势。但在新电改下，电网企业将只作为参与竞争配电网规划的企业之一，想要在与民营资本的竞争中获得先机，必须提高自身的竞争力；
(2)更为多样化的内容。
新电改政策推进电力交易体制改革，引导市场主体开展多方直接交易，对配网的规划内容会提出更多个性化的要求，将使配电网规划的内容多样化，对于配电网规划流程实施方案的选择和规划资源的确定带来了影响。配电网规划不单单只是对配电环节进行规划，对于配电网上下游的输电、售电环节也应在配电网规划中考虑。通过制定合理的输配电价格推动输配电网发展，在售电侧通过与上网电价联动，使得电力市场模式能够更好地适应与配电网的运行。在配电网规划中应用电力市场机制和售电侧互动资源，可以更好地降低配电网的运营成本，优化配电网规划；
(3)更高要求的灵活性。
全面放开用户侧分布式电源市场，准许各类分布式电源接入配电网，增加了配网网架结构的不确定性，对配电网规划的灵活性、坚强性提出更高要求，即对配电网规划的目标函数和约束条件提出更高要求。配电网规划在原有的基础上，要充分考虑分布式能源对配电网网架结构的影响，要在配电网规划中解决分布式能源的接入问题。配电网的安全性、可靠性是配电网规划中的重中之重，这关系到用电侧的用电安全和质量，也关系到电网的安全稳定运行。新电改政策下的配电网规划，要充分考虑分布式能源对配电网带来的复杂性和不确定性，通过全面细致的规划，使得配电网拥有更高的灵活性。
(4)更为严格的审核。
进一步强化政府对电力规划的统筹监管职能，有效协调各级、各类规划之间的关系，将使得配电网规划的批准更为严格，即对配电网规划流程中的规划方法和实施方案提出更高标准。规划评价指标的改变对于规划后的评估有着重大影响。过去的配电网规划评估主要以可靠性为依据，但随着环境效益等因素的重要性日益增加，配电网规划的环保性也和可靠性一起，都作为评估的依据。评价指标应该包括供电可靠性、安全性、经济性、适应性、协调性等几个方面。随着社会对环境资源的重视，配电网规划不能只单一地考虑建设问题，应将指导思想转变为电力综合资源优化。新电改政策的出台推动了需求响应的实施，在强调可靠性的同时，可在配电网规划中引入需求侧管理，实现电力资源的综合优化。
步骤S22：提出增量配电网对规划的基本要求。
(1)满足用户用电的增长需求
配电服务是增量配网最基本的服务模式，而配电服务则是为了满足用户的用电需求。和传统配电网一样，满足用户用电需求是增量配网规划的最基本要求，影响配电网规划的可靠性指标；
(2)满足不同配网主体安全并网和统一调度需求
《有序放开配电网业务管理办法》指出电网企业按照电网接入管理的有关规定以及电网运行安全的要求，向项目业主无歧视开放电网，提供便捷、及时、高效的并网服务。传统配电网发展模式中，由于公共电网企业统一规划、统一建设配电网，配电网各个变电站的接入需求由电网公司统筹考虑。增量配电业务形式出现后，虽然仍然强调政府能源管理部门对配电网进行统一规划，但规划的配电网能否满足电网的安全并网则和项目业主的最终建设方案关系很大。对于公共电网的规划，需要充分考虑某个局部配电网属于不同主体开发的可能性，并在规划层面提出相适应的发展要求。
同时，传统配电网和输电网均由同一家企业(例如国家电网公司)负责运营，优势在于调度更加方便。增量配电业务放开后，将出现不同主体的增量配网，将加大配电网调度难度。但各类主体应服从电力调度管理，遵守调度指令，并提供电力调度业务所需的各项信息。因此配电网规划时应考虑到调度管理的要求。
(3)根据配电价格监管机制满足基本投资收益需求
增量配电网对于社会资本放开，投资回报率将是社会资本重点考虑的问题。在配电网规划设计时，除满足基本的服务功能(含配售电服务)外，还需要重点考虑投资收益的问题。并根据投资收益目标，对各项规划指标进行统筹综合考虑。
(4)满足分布式电源、储能、电动汽车等接入需求
毫无疑问，分布式电源、储能、电动汽车在未来将会更快发展，对于增量配网区域更是如此。国家发布的增量配网试点项目、多能互补试点项目、“互联网+”智慧能源试点项目大多涉及到分布式电源、储能和电动汽车充电站的建设。因此增量配电网规划要充分考虑这类项目的接入需要。
(5)满足用户智能用电、节约用能、需求响应、综合能源服务等新型服务模式需求
除供电服务外，增量配网运营服务模式还可以包括：用户用电规划、合理用能、节约用能、安全用电、替代方式等服务；用户智能用电、优化用电、需求响应等；用户合同能源管理服务；用户用电设备的运行维护；用户多种能源优化组合方案，提供发电、供热、供冷、供气、供水等智能化综合能源服务。这些新型商业模式则对增量配网的智能化水平有较高要求，在增量配网规划时应注重系统一次、二次的协同规划。
(6)电力设施、廊道的优化需求
根据配电网运营和改造经验，电力设施、廊道在建设时存在的一般问题包括：道路二次开挖现象严重；管线选线困难；没有场址布置新增电力设施。因此电力设施、廊道的提前布局尤为重要。大部分增量配电网属于新开发区域配电网，有足够的空间为将来的电力设施、廊道进行预留和优化，因此在做增量配电网规划时，需要对电力设施场址和廊道进行充分优化，主要考虑以下需求：①充分考虑未来相当一段时间之后的配电网规划设施，提前预留设施场址和廊道，并在规划时进行相关优化工作；②结合增量配网运营主体综合能源服务需求，对冷热水气电进行统一考虑综合管廊的建设需求；③对于电动汽车充电站、储能电站、分布式电源(含多能互补系统)等场址的设施规划需求。
步骤S3中提出适应增量配电业务的配电网规划原则。具体步骤为：
步骤S31：提出负荷预测基本原则；
(1)对于远景负荷预测方法主要考虑负荷密度法；对于近期负荷预测，仍宜采用经典的自然增长加大用户报装法，并根据园区招商办、意向入住用户的调研进行精细化负荷预测。
(2)应扣减增量配网冷热电综和服务服务方式对网供负荷预测的影响。若增量配网考虑冷热电综和能源服务，根据采用的三联供方案，其对常规网供电负荷预测方案进行修正：
①内燃机三联供系统对于网供负荷的减少为其内燃机装机容量的1.33倍；
②燃气轮机三联供系统对于网供负荷的减少为其燃气轮机容量+后端蒸汽轮机容量+溴化锂机组容量/3；
(3)适当考虑风光可再生能源与储能的有效容量系数
由于风、光出力不稳定，一般不考虑其有效利用系数，即不考虑对网供最大负荷的影响，如果配置储能设施，可以适当考虑其有效容量系数，并据此对预测网供负荷进行修正。具体需要进一步研究以及参考实践经验。
步骤S32：提出电压序列和并网方案基本原则；
(1)增量配电网最高点压等级设计应结合输配电价经济测算和供电要求综合考虑；
(2)增量配电网并网方案应结构清晰，相关并网线路应能保障N-1后增量配网的安全供电；
(3)增量配电网和上级电网之间应有明确的关口计量点；
步骤S33：提出电力电量平衡基本原则；
(1)应明确分布式电源利用容量计算原则、负荷考虑原则、备用容量计算原则、与主网电力交换原则等。
(2)当考虑主变短时过载倍数1.3倍，容载比建议取值为1.15～1.62；当不考虑主变过载时，容载比建议取值为1.49～2.11。
(3)变电站主变按照2～3台考虑，宜按照3台容量一致的主变进行单个变电站设计。
(4)增量配电网的电力平衡应适当考虑可再生能源、储能的平衡系数。
(5)应对增量配网进行电量平衡分析，以分析各水平年网供电量负荷。
步骤S34：提出电网设施布局基本原则；
(1)高压变电站布点宜选择在负荷中心地带，以避免区域供电半径超过允许值，同时避免与区外高压变电站供电区域重合。
(2)廊道规划主要考虑提前预留廊道，并结合增量配网运营主体综合能源服务需求和分布式供能规划，对冷热水气电进行统一考虑综合管廊的建设需求；
步骤S35：提出电网结构规划基本原则；
(1)增量配网区域内最高电压等级的电网结构规划，涉及到和上级电网的并网方案，应做好和上级电网的协调工作；
(2)增量配电网电网结构设计应满足基本的安全可靠性。220(330)千伏电网以服从区域电网总体规划为宜；110～35kV变电站宜采用双侧电源供电，满足基本的安全可靠供电要求，同时宜体现差异化供电服务特点；中压配电网按照单环网或者单联络进行设计，对于供电可靠性要求较高的区域或用户，可以加强中压主干线路之间的联络，或在用户侧增加储能装置，并体现增量配电网差异化供电服务的特点；
(3)电网结构设计充分考虑一个供区内不允许存在2个供电公司的基本原则。对于增量配电区域内的用户变，如果是2路电源供电，不能1路从增量配网接，另一路从公共电网接；
(4)满足分布式电源和多元负荷接入需求，满足用户可靠供电需求和增量配网建设经济性需求；
步骤S36：提出财务分析基本原则；
(1)应根据增量配电网价格定价机制选择项目的财务分析方法。例如在固定电价或收入上限定价机制下，可选择投资成本的财务分析方法；在准许成本+准许收益的模式下，可选择财务净现值分析方法；
(2)增量配电网财务评价应只以提供供电服务进行基础分析，结合给定的配电服务费测算内部收益率等指标，或结合给定的内部收益率目标反算配电服务费用。可以结合售电服务和其它增值服务的资金投入和收入计算增量配网项目总的投资效益。
(3)外部并网费用应由清晰的资产边界；
(4)一般经济评价考虑的时间周期根据特许经营协议考虑为25年或30年，可考虑整个周期负荷及电量的增量对整个周期进行投资效益评估，或仅考虑近期设备的投入以及近期负荷的增量对近期工程的投资进行投资效益评估。
步骤S4中构建增量配电网规划优化模型，具体步骤为：
步骤S41：结合最小投资费用，建立收入上限或固定电价模式下的增量配电网优化规划模型。
收入上限或固定电价模式下的增量配电网优化规划模型，应以年运行投资费用最小为目标函数，年运行投资费用包括网架建设投资年费用、网损费用、配网年维护费用等，同时考虑满足增量配电网的基本约束条件。目标函数如下：
minFcost＝Finv+Floss+FYW
其中，Finv为配电网架建设投资年费用；Floss为每年的网损费用；FYW为每年的运行维护费用。
Floss＝ρ·Eloss
FYW＝bYW·EYW
其中，Cline为配电网线路单位长度的费用；Lline为线路总长度；r为折现率，取10％；o为线路的经济使用年限，取40年；Eloss为每年的网损电量；EYW为年配网总过网电量；bYW为单位电量所需的运行维护费用。
该模型的约束条件包括：
1)可靠性约束
采用故障发生后失电负荷的期望作为可靠性约束条件
>国标要求(或当地电力监管部门的要求)
其中，为第j条线路发生故障时节点i处的供电不足量；pj为第j条线路发生故障的几率。
Psi为节点i所缺功率，当节点i不与电源相连时，Psi为节点i所带负荷的功率；当节点i与电源相连时，Psi为0。
2)辐射状运行约束
n＝m+1
其中，n为网络节点数；m为网络支路数。
3)潮流约束
4)节点电压约束
Vimin≤Vi≤Vimax
其中，PGi、QGi分别为节点i处电源输入的有功和无功功率；PDGi、QDGi分别为节点i处分布式电源注入的有功和无功功率；Ploadi、Qloadi分别为节点i处的有功和无功负荷；Vimin、Vimax分别为节点i处正常运行允许电压的下限和上限。
5)财务净现值约束
FNVP>0
FNVP为配网考虑特许经营期限内的财务净现值。
步骤S42：结合财务净现值目标，建立准许成本+准许收益模式下的增量配网优化模型。
在准许成本+准许收益模式下，增量配网规划的目标函数是实现财务净现值最大化，据此得到目标函数：
Y＝max fFNVP(C1NV、Cn、Bn、ic)
其中，初始投资成本CINV、增量配网运维成本Cn、配电服务运营收入Bn，其中n代表项目投运后第n年的运营成本。ic为设定的项目基准收益率。
该模型的约束条件包括：
1)可靠性约束
采用故障发生后失电负荷的期望作为可靠性约束条件
>国标要求(或当地电力监管部门的要求)
其中，为第j条线路发生故障时节点i处的供电不足量；pj为第j条线路发生故障的几率。
Psi为节点i所缺功率，当节点i不与电源相连时，Psi为节点i所带负荷的功率；当节点i与电源相连时，Psi为0。
2)辐射状运行约束
n＝m+1
其中，n为网络节点数；m为网络支路数。
3)潮流约束
4)节点电压约束
Vimin≤Vi≤Vimax
其中，PGi、QGi分别为节点i处电源输入的有功和无功功率；PDGi、QDGi分别为节点i处分布式电源注入的有功和无功功率；Ploadi、Qloadi分别为节点i处的有功和无功负荷；Vimin、Vimax分别为节点i处正常运行允许电压的下限和上限。
所述的步骤S5)中对增量配电网的规划考虑因素进行优化处理，具体步骤为：
步骤S51：负荷预测优化。增量配电网负荷预测需要考虑远期负荷预测、近期负荷预测、扣减增量配网冷热电综和服务服务方式对网供负荷预测的影响、风光可再生能源与储能的影响。其中远景负荷预测应主要考虑负荷密度指标法，近期预测主要采用自然增长加大用户报装法的负荷预测方法。
(一)远期负荷预测
应用负荷密度指标法，根据各类性质用地负荷密度指标选取结果，同时率取0.75，园区面积21km2。应用负荷密度指标法，得到园区远景负荷分布预测结果表详见表3所示，推荐中方案。
表3园区远景负荷分布预测结果
方案 高方案 中方案 低方案
负荷值(MW) 443 329 215
负荷密度(MW/km2) 21.1 15.7 10.2
在规划中，由于要对规划区的10kV电网进行规划，所以对负荷预测要求尽可能详细全面。而所有预测方法中只有负荷指标法可以进行全面地分析，因此，本次规划负荷预测的结果采用建筑负荷密度指标法预测的结果。即规划区远期负荷预测结果为329MW。
(二)近期负荷预测
近期负荷预测方法为自然增长加大用户报装法，即整个规划范围内负荷用自然增长法预测，再加上规划范围内各年大用户报装容量，作为整个园区负荷预测结果，结合工业园区历史负荷情况，作为整个园区负荷增长率选取的依据，进行高中低方案负荷预测，并进行比较确定最终负荷预测结果。工业园区近期主要以在建和规划入驻的企业报装容量为主，工业园区大用户报装情况如下表。2016～2030年间，考虑负荷的自然增长及报装负荷的发展，负荷预测见表4，工业园区分年度最大负荷预测结果见表5。
表4考虑负荷的自然增长及报装负荷的预测
表5工业园区分年度最大负荷预测结果
项目 2016 2017 2018 2019 2020 2025 2030
最大负荷(MW) 82.3 98.7 115.2 131.6 164.5 279.7 329
负荷密度(MW/km2) 3.92 4.70 5.48 6.27 7.83 13.32 15.67
步骤S52：电压序列选择优化。
增量配电网应优化配置电压序列，简化变压层次，避免重复降压。同时在选择电压序列时应考虑多个因素：负荷发展密度和发展规模对于最高电压等级的要求、电压等级对于增量配电服务经济性的影响、区内大用户对于电压等级的要求。同时要结合配电服务费经济性测算与大用户供电要求选择电压序列。
步骤S53：电力电量平衡优化。一般而言，电力电量平衡需要明确基本要求，主要包括：分布式电源利用容量计算原则、负荷考虑原则、备用容量计算原则、与主网电力交换原则等。对于增量配网而言，主要考虑因素如下：
1)电力交换原则应参考增量配电公司和售电公司的市场协议。
2)容载比取值应综合考虑供电安全性和经济性。
3)分布式电源和储能的平衡系数。
4)需要计算增量配网的电量平衡。
根据园区负荷发展，考虑园区配网建设最高电压等级110kV或220kV，分别对220kV和110kV进行电力平衡。根据分析，如果园区考虑建设220kV变电站，园区远景年需要考虑1座3*180MVA的变电站(根据前文对变电站台数与容载比的关系得出)；同时，远期需要考虑新增110kV变电容量393～590MVA，即除土场110kV变电站扩建第3台50MVA主变外，还需新增2座110kV变电站，单座可考虑3*63MVA(3*50MVA略显不足)。试点区域110kV、220kV电压等级电力平衡详见表6、表7。
表6试点区域110kV电压等级电力平衡情况
单位：MW，MVA
表7试点区域220kV电压等级电力平衡情况
单位：MW，MVA
步骤S54：电网设施局部优化。增量配电网设施布局优化主要考虑高压变电站布点要求和廊道布点要求。
高压变电站布点要求避免中压配网接线半径过远、避免与区外电网重复供电区域。廊道布点主要考虑以下需求：
1)充分考虑未来相当一段时间之后的配电网规划设施，提前预留廊道并在规划时进行相关优化工作；
2)结合增量配网运营主体综合能源服务需求，结合分布式供能规划，对冷热水气电进行统一考虑综合管廊的建设需求。
步骤S55：电网结构优化。
增量配电网网架结构设计应体现差异化供电特点，在符合基本安全可靠性的网架基础上优化对重要用户的供电方案，包括利用储能等设备减少电网设备的投入等。例如有些用户对电能质量要求高，有些用户要求低，如果按照最高标准建设配电网，则所有用户都将承受较高的配电服务费。这种情况下，增量配电网可以考虑最基本的单环结构，满足用户一般的供电需求，对于供电需求较高的用户，可以加强中压主干线路之间的联络，或在用户侧增加储能装置。
电网结构优化设计建议如下：
1)充分考虑一个供区内不允许存在2个供电公司的基本原则；
2)高压变电站布点宜选择在负荷中心地带；
3)220(330)千伏电网结构以服从区域电网总体规划为宜；
4)110～35kV变电站宜采用双侧电源供电，满足基本的安全可靠供电要求，同时宜体现差异化供电服务特点；
5)宜先确定高压配网方案，再研究确定中压配网方案；
6)对于完全新增地区，中压配电网可以采用典型结构方案进行设计；一般而言，增量配电网中压配电网按照单环网或者单联络进行设计，对于供电可靠性要求较高的区域或用户，可以加强中压主干线路之间的联络，或在用户侧增加储能装置，以体现增量配电网差异化供电服务的特点。
所述的步骤S6)中对增量配电网的经济性进行评价具体步骤为：
步骤S61：增量配电网总投资估算。
增量配网项目总投资包括建筑安装工程费、设备购置费、其他费用、预备费和建设期利息。在有存量资产时，也应考虑存量资产评估费用。
1)建筑安装工程费
指对构成项目的基础设施、工艺系统及附属系统进行施工、安装、调试，使之具备生产功能所指出的费用，包括直接费、间接费、利润和税金。
2)设备购置费
指为项目建设而购置或自制各种设备，并将设备运至施工现场指定位置所支出的费用。包括设备费和设备运杂费。
3)其他费用
指为完成工程项目建设所必需的，但不属于建筑工程费、安装工程费、设备购置费的其他相关费用。包括建设场地征用及清理费、项目建设管理费、项目建设技术服务费、生产准备费、大件运输措施费。
4)预备费
预备费包括基本预备费和价差预备费。
基本预备费指为因设计变更(含施工过程中工程量增减、设备改型、材料代用)增减的费用、一般自然灾害可能造成的损失和预防自然灾害所采用的临时措施费用，以及其他不确定因素可能造成的损失而预留的工程建设资金。
价差预备费是指建设工程项目在建设期间由于价格等变化引起的工程造价变化的预测预留费用。
5)建设期利息
指在建设期内发生的为工程项目筹措资金的融资费用及债务资金利息，按规定允许在投产后计入固定资产原值。
步骤S62：增量配电网销售收入估算；
对于增量配售电公司而言，其经营模式包括供电服务、售电服务以及其它增值服务，对于增量配网财务评价的销售收入，应只考虑增量配电业务的配电服务收入。
目前，我国还没有增量配网明确的定价机制文件。《有序放开配电网业务管理办法》指出：增量配电区域的配电价格由所在省(区、市)价格主管部门依据国家输配电价改革有关规定制定，并报国家发展改革委备案。配电价格核定前，暂按售电公司或电力用户接入电压等级对应的省级电网共用网络输配电价扣减该配电网接入电压等级对应的省级电网共用网络输配电价执行。
步骤S63：增量配电网财务分析。
一般经济评价考虑的时间周期根据特许经营协议考虑为25年或30年，在做经济评价时，有两种方式：
1)考虑整个周期负荷及电量的增量，并考虑整个周期的持续投资，进行投资效益评估；
2)仅考虑近期设备的投入以及近期负荷的增量对近期工程的投资进行投资效益评估。
增量配电网应关注项目投资经济效益。应对提出的规划方案进行投资估算，并基于投资估算进行财务评价分析。应根据企业当前的经营状况以及折旧率、贷款利息等计算参数的合理假定，采用财务内部收益率法、财务净现值法、年费用法、投资回收期法等方法，分析配电网规划期内的经济效益。
财务净现值、财务内部收益率及投资回收期作为评价投资可行性标准。主要计算公式如下：
财务净现值＝Σ(第t年的净现金流量/(1+折现率)t)
净现金流量＝售电营业额-配网投资-运营成本-购电成本-所得税
运营成本＝材料费+维护修理费+保险费+人员管理成本费。
财务内部收益率指项目在建设和运营期内，各年净现金流量现值累计等于零时的贴现率。
投资回收期是累计的经济效益等于最初的投资费用所需的时间。
根据《省级电网输配电价定价办法(试行)》相关规定，结合增量配网要求，投资效益测算相关费用测算方法建议如下：
1)无形资产摊销、长期待摊销费用摊销可以计入折旧摊销费用，而不应计入“运行维护费”；
2)材料费、修理费和其它费用原则上以社会成本为基础测算，同时参考该企业的历史成本；
3)职工薪酬的工资总额原则上按核定的职工人数和平均工资测算，职工薪酬中的其它项目(例如职工福利费等)根据工资总额和相关办法测算；
增量配电网财务评价应只以提供供电服务进行基础分析，结合给定的配电服务费测算内部收益率等指标，或结合给定的内部收益率目标反算配电服务费用。同时，可以结合售电服务和其它增值服务的资金投入和收入计算增量配网项目总的投资效益。

Claims (10)

1.一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建增量配电网规划模型，对增量配电网规划模型进行求解获取增量配电网的初步规划方案；
2)对初步规划方案进行优化处理得到优化方案；
3)对优化方案进行经济性评估。
2.根据权利要求1所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的增量配电网规划模型根据考虑模式不同包括以下两种类型：
11)结合最小投资费用，在收入上限或固定电价模式下的增量配电网优化规划模型：
12)结合财务净现值目标，在准许成本加准许收益模式下的增量配网优化模型。
3.根据权利要求2所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的增量配电网优化规划模型的目标函数为：
minFcost＝Finv+Floss+FYW
Floss＝ρ·Eloss
FYW＝bYW·EYW
其中，Fcost为投资费用，Finv为配电网架建设投资年费用，Floss为每年的网损费用，FYW为每年的运行维护费用，Cline为配电网线路单位长度的费用，Lline为线路总长度，r为折现率，o为线路的经济使用年限，ρ为年平均电价，Eloss为每年的网损电量，EYW为年配网总过网电量，bYW为单位电量所需的运行维护费用。
4.根据权利要求3所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的增量配电网优化规划模型的约束条件包括：
1、可靠性约束：
采用故障发生后失电负荷的期望作为可靠性约束条件
其中，为第k条线路发生故障时节点i处的供电不足量，pk为第k条线路发生故障的几率，Psi为节点i所缺功率，当节点i不与电源相连时，Psi为节点i所带负荷的功率，当节点i与电源相连时，Psi为0；
2)辐射状运行约束：
n＝m+1
其中，n为网络节点数；m为网络支路数；
3)潮流约束：
其中，PGi、QGi分别为节点i处电源输入的有功和无功功率，PDGi、QDGi分别为节点i处分布式电源注入的有功和无功功率，Ploadi、Qloadi分别为节点i处的有功和无功负荷，Vi为节点i处的电压，Vj为节点j处的电压，Gij和Bij为节点导纳矩阵的元素Yij的实部和虚部，θij为节点i和节点j的电压相角差，N为与节点i相连的节点数；
4)节点电压约束：
Vimin≤Vi≤Vimax
其中，Vimin、Vimax分别为节点i处正常运行允许电压的下限和上限；
5)财务净现值约束：
FNVP>0
其中，FNVP为配网考虑特许经营期限内的财务净现值。
5.根据权利要求2所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的增量配网优化模型的目标函数为：
Y＝maxfFNVP(C1NV、Cs、Bs、ic)
其中，C1NV为初始投资成本，Cs为增量配网运维成本，Bs为配电服务运营收入，ic为设定的项目基准收益率，s为项目投运后第s年的运营成本。
6.根据权利要求5所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的增量配网优化模型的约束条件包括：
1、可靠性约束：
采用故障发生后失电负荷的期望作为可靠性约束条件
其中，为第j条线路发生故障时节点i处的供电不足量，pj为第j条线路发生故障的几率，Psi为节点i所缺功率，当节点i不与电源相连时，Psi为节点i所带负荷的功率，当节点i与电源相连时，Psi为0；
2)辐射状运行约束：
n＝m+1
其中，n为网络节点数；m为网络支路数；
3)潮流约束：
其中，PGi、QGi分别为节点i处电源输入的有功和无功功率，PDGi、QDGi分别为节点i处分布式电源注入的有功和无功功率，Ploadi、Qloadi分别为节点i处的有功和无功负荷，Vi为节点i处的电压，Vj为节点j处的电压，Gij和Bij为节点导纳矩阵的元素Yij的实部和虚部，θij为节点i和节点j的电压相角差，N为与节点i相连的节点数；
4)节点电压约束：
Vimin≤Vi≤Vimax
其中，Vimin、Vimax分别为节点i处正常运行允许电压的下限和上限。
7.根据权利要求5所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的步骤2)中，优化内容包括负荷预测优化、电压序列选择优化、电力电量平衡优化、电网设施局部优化和电网结构优化。
8.根据权利要求5所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的步骤3)中的经济性评估包括增量配电网总投资估算、增量配电网销售收入估算和增量配电网财务估算。
9.根据权利要求3所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的折现率取值10％，所述的线路的经济使用年限取值为40。
10.根据权利要求1所述的一种适应增量配电网业务放开的增量配电网规划方法，其特征在于，所述的增量配电网对规划的基本要求包括：
满足用户用电的增长需求、满足不同配网主体安全并网和统一调度需求、满足基本投资收益需求、满足分布式电源、储能、电动汽车的接入需求以及满足用户智能用电、节约用能、需求响应、综合能源服务的新型服务模式需求。
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