配网节能降损应用技术研究

 

1　配网节能降损技术应用现状

　　营销“四分”线损管理已完成在云南电网公司及其下属供电单位推广应用，实现了包括分压、分区、分线和分台区的“四分”线损管理在内的综合管理方式。

　　按照南网十二五规划，云南电网公司于2012年启动了全省计量自动化系统的建设，构建了省级和地市局两级计量自动化系统，省级计量自动化系统汇总各区域计量自动化系统的数据并进行数据分析、并对各系统进行监管；地市局计量自动化系统涵盖了集抄、负控、电能量采集和配变监测系统的四合一计量自动化系统。

　　在需求侧管理工作方面：2007年，南方电网面对国家节能减排新形势，提出需求侧管理工作要实现三个转变，即工作内容从错峰、避峰和负荷控制向提高终端能效转变，工作模式从用电管理向节能服务转变，工作手段从以行政手段为主向以经济、技术手段为主转变。以此为指导思想，云南电网公司组织开展了培育节能服务业务，提高电力资源利用效率，改进用电方式，实现科学节约用电、有序用电等以“科学用电、节能减排”为主题的绿色行动。

 

2　配网节能降损应用技术

　　配网节能降损应用技术研究，主要是配电网节能降损方法、线损的计算分析和应用、有序用电应用和需求侧节能诊断及评估技术几个方面展开。

2.1　配电网节能降损方法

2.1.1　配网线损产生的原因

　　在配电网中，电能通过导线、变压器等设备时，会产生功率损失，从而产生电能损耗。将配电网入口的电能量与配电网供给用电设备的电能量两者之差就是配电网的电能损耗。电能损耗包括技术线损和管理线损。技术线损电量是在传输过程中直接损失在传输设备上的电量，管理线损电量则是在计量的统计管理环节上造成的电量损失。有资料表明，配电网损耗大约占整个电力系统损耗的50％左右，这些损耗将使电能成本增加，所以配电网降损节能是不容忽视的问题。

　　其一，产生技术线损的主要原因。变压器运行结构不合理导致损耗过大；供电设备陈旧、老化导致线损严重；线路部分导线截面偏小，超供线路过长，电压质量达不到标准；变压器三相负荷不平衡，功率因数过低，造成线损过高；电能计量装置造成的损耗。

　　其二，产生管理线损的主要原因。对理论线损计算的重要性认识和对计算结果分析应用的深度不够；营业管理存在漏电、窃电等漏洞；少数管理人员责任心不强，抄表存在错抄、漏抄等现象；现有的线损计算和线损管理软件存在局限性，与实际情况存在差距。

2.1.2　配电网节能降损方法

　　配电网的节能降损应从管理与技术两方面着手：管理线损通过管理和组织措施来降低；技术线损通过各种技术措施来降低。

　　2.1.2.1　技术方面措施

　　（1）建设和改造农村电网，实行规范化管理

　　积极采用新技术、新设备、新材料、新工艺，推进电网规划、设计、建设和技术改造。调整不合理的电网结构，更换高耗能变压器；建立完善转供电方案，缩短配电网线路的供电半径；增大导线截面，减少线路阻抗；应用合成绝缘子、氧化锌避雷器等设备。

　　（2）选用节能型配变，降低变压器损耗

　　在配电网建设改造工作中，均衡测算节能效益、投资价格等因素，合理选用节能型变压器。

　　（3）按经济电流密度，合理选择导线截面

　　综合考虑建设、投资经济电流的密度、安全性等因素，合理选择导线截面，优化线路设计。

　　（4）优化业扩报装，精确定位负荷中心

　　通过优化业扩报装业务受理和现场勘查，精确定位负荷中心的最佳位置，避免或减少超供电半径供电情况。严格按照农网、城网线路供电半径设计原则进行电源选择设计和现场勘查设计。

　　（5）消除三相负荷不平衡

　　采用技术手段（如使用调整不平衡电流无功补偿装置）消除三相负荷不平衡，减少线损损耗。

　　（6）提高功率因数，减少无功功率

　　通过合理配置无功功率补偿设备，提高系统的功率因数，从而节约电能，降低损耗。

　　2.1.2.2　管理方面措施

　　（1）重视理论线损计算

　　理论线损计算是线损管理的一项重要内容。对理论线损计算结果进行分析，目的在于发现电网中的薄弱环节，找出存在的问题，明确降损主攻方向，有针对性的制定降损方案、采取有效措施，把线损降低到一个合理的范围内。

　　（2）规范线损管理制度，完善落实指标管理

　　供电企业必须规范线损管理，及时发现和处理线损异常情况，防止线损异常波动，加强线损过程管理与控制。完善线损指标管理，实行线损管理动态考核。完善线损指标制度、执行制度，建立企业线损计划、指标管理办法，明确指标的编制、分解、下达、控制、调整及考核评价要求，实现线损指标分级管理及线损可控。

　　（3）严格抄表规范，力求合理计量

　　严格抄表规范，加强抄表例日管理，规范抄表行为，力求精确计量，切实提高抄表的实抄率和正确率。

　　（4）搞好营业普查，堵塞营业漏洞

　　认真搞好营业普查、提升数据质量，堵塞营业漏洞，为提升企业规范化、精益化管理水平提供数据保障。

2.1.3　线损管理的创新方法研究

　　2.1.3.1　营销系统线损管理辅助决策应用研究

　　完善营销管理系统线损管理，只有定位分析出线损偏高的真正原因，确定是管理线损还是技术线损导致的线损率偏高，才能进一步的制定有针对性的降损措施。

　　（1）线损智能预警

　　根据趋势分析定制出线损上限，在营销系统统计线损上，固定日或周期性对线损进行统计对比，线损超过上线则提示预警。通过线损预警管理手段，提前对可能出现的高损及负荷态势发布预警，做好线损预测，提前布置落实预控防范措施，杜绝出现负损，避免线损大幅波动。

　　（2）线损智能分析异常处理

　　根据理论线损的计算，得出线损预估指标值，指标值与实际统计线损值进行对比，根据差距实行等级预分析处理。

　　2.1.3.2　计量自动化系统集成应用

　　线损的数据采集以计量自动化系统数据为基础，数据的抽取目前以固定日时间抽取，然后做线损统计，故障的发生没能得到及时处理，造成电量损失，当故障发生后第一时间告知相关处理人员，尽量把损失降到最低。计量自动化系统数据的实时监控分析，达到线损异常快速预警的目的。

 

2.2　理论线损计算应用研究

　　准确的理论线损计算与分析，有利于拟定合理的降损措施，评估降损措施的实际效果，也便于制定科学的线损考核指标和电网建设规划，进而对线损管理工作起到指导和促进作用。根据输、变、配电设备的设备参数、负荷潮流、电网特性等计算得出的线损率线路理论线损。通过对线损率的分析，以判断网络结构和运行方式的合理性，供电管理的科学性，以便有针对性地采取降损措施，指导合理调整供电半径、电流密度、供电电压、潮流分布、变压器负荷率、售电构成等参数，以达到优化配电网网络结构和运行方式。

　　理论线损率是指各省、地区供电部门对其所属输、变、配电设备根据其设备参数和实测运行数据计算得出的线损率。采用下式计算：

　　

　　理论线损电量为下列各项损耗电量之和（整个电力网电能损耗计算可以分解为如下元件的电能损耗计算）：

1. 35kV及以上电力网：35kV及以上交流线路及变压器；

2. 20kV配电网：20kV交流线路及公用配电变压器；

3. 10kV配电网：10kV交流线路及公用配电变压器；

4. 6kV配电网：6kV交流线路及公用配电变压器；

5. 0.4kV低压网：0.4kV及以下电力网；

6. 其它交流元件：并联电容器，并联电抗器，调相机，电压互感器，站用变等；

7. 高压直流输电系统：直流线路，接地极系统，换流站。

　　35kV及以上电力网推荐采用潮流算法进行计算，在有条件的地区可结合能量管理系统（EMS）的状态估计数据实施在线计算。其中，35kV线路及变压器、110kV线路及变压器、220kV线路及变压器的电能损耗也可采用均方根电流法进行计算。

　　2.2.1　10kV配电网理论线损计算方法

　　10kV配电网节点多、分支线多、元件也多，且多数元件不具备测录运行参数的条件。在满足实际工程计算精度的前提下，采用等值电阻法进行计算，推荐采用基于配变容量的等值电阻法计算。如配电网含20kV及6kV配电网，可采用与10kV配电网相同方法计算。

　　2.2.2　0.4kV低压配电网理论线损计算方法

　　0.4kV低压网有三相四线制、单相制、三相三线制等供电方式，而且各相电流也不平衡；各种容量的变压器供电出线回路数也不尽相同；沿线负荷的分布没有严格的规律；同一回主干线可能有几种导线截面组成等；同时又往往缺乏完整、准确的线路参数和负荷数据。因此，要精确计算低压电力网的电能损耗比较困难。一般采用近似的三种计算方法：台区损失率法，电压损失法和等值电阻法。推荐采用考虑负荷分类的基于实测线损的台区损失率法。

　　2.2.3　理论线损与统计线损的创新应用（见图1）

　　建立理论线损信息系统的自动实时计算，通过与统计线损的数据指标对比，实时监控线损异常情况，满足降损分析目标。通过理论线损和统计线损的日、月、线路、台区及分压对比，可以快速发现统计线损的异常情况，并快速响应处理，减少电量损耗。

            

2.3　有序用电应用研究

　　有序用电是通过法律、行政、经济、技术等手段，加强用电管理及电力需求侧管理，改变用户用电方式，采取错峰、避峰、轮休、让电、负控限电等措施，规范用电秩序，避免无计划拉闸限电，将季节性、时段性电力供需矛盾给社会和用电企业带来的不利影响降至最低程度。

　　2.3.1　有序用电的目标

　　有序用电一方面要采取避峰措施降低电网的峰荷时段的电力负荷需求或错峰增加电网的低谷时段的电力需求，以相对少的新增装机容量实现电力系统总的供需平衡；另一方面，应采取措施节省或增加电力系统的发电量，在满足相同能源服务的同时实现节约社会总资源的消耗。总的目的就是实现将有限的电能资源加以高效利用，使社会效益最大化。一般都有以下主要目标：确保电网安全运行和供电秩序稳定；有利于电能资源的优化配置；有利于提高客户端用电能效，提高电能和电网设备利用率；提高供电企业优质服务水平，主动承担社会责任。

　　2.3.2　有序用电的相关措施及方案

　　目前有序用电的措施包括：错峰用电、避峰用电、限电、紧急拉闸等。其中，错峰用电主要将客户高峰负荷推移到其他时段的调荷方法，包括日错峰、周错峰、年度错峰（如高峰季节开展年检）。具体手段有：调整生产班次、错开上下班时间、周轮休制度、高峰季节和高峰时段检修制度等；避峰是通过中断负荷避开高峰用电；限电是在一定时段内限制某些电力用户（高耗能企业）使用电能；拉闸限电是根据各级调度机构发布调度命令，切断部分用电负荷的电力供应。在电力紧缺情况下，用电企业根据电力紧缺情况，采取不同措施，缓解用电紧缺状况。

　　（1）错峰方案：对部分大客户统一调整公休时间，实行“轮休制”。

　　（2）避峰方案：对部分大客户连续性生产和商业单位调整生产班次，实行避峰用电，合理均衡全市用电负荷。

　　（3）削峰方案：在发电机组出现临故修时，要求供电地区降低用电负荷时，利用需求侧主站负荷管理系统或其他手段削减用电负荷。

　　2.3.3　内部数据挖掘有序用电解决方案

　　有序用电辅助支持是基于人工制定的各类有序用电控制方案，利用现有计量自动化、SCADA系统、营销系统等数据，辅助制定最优的有序用电控制方案，优化电力资源配置，并在执行过程中进行实时监控和告警，保障有序用电的执行效率，事后对有序用电工作进行评估分析以供决策支持。结合客户的用电现状、用电需求、生产模式、企业用电行为、电网运行状态及负荷信息数据，分析有序用电控制方案的潜在优化空间，提出有序用电方案的优化措施，削减参与错峰的企业数量，减少错峰持续时间。在有序用电执行期间，通过集成计量自动化、SCADA实时对比分析线路和用户的实时负荷与未错峰时的负荷，达到对有序用电情况实时监控的目的，确保客户错峰平稳执行。

     

　　从内部数据挖掘有序用电解决方案中可以看到，通过对内部计量自动化系统、SCASA系统和营销系统的共享数据中，根据可供电量、配网负荷信息、配网线损信息、客户用电情况监控、电价信息、客户基本信息及客户用电趋势数据等分析得出有效的有序供电解决方案（如可供电量最大化、供电费用最大化、供电影响最小化等不同方案）。

2.4　需求侧节能诊断及评估技术应用

　　针对大用户用电情况的管理是用电管理部门的工作重点，一般占总售电量的70 %左右。大用户用电监控系统研究分析大用户的用电情况，对大用户的用电状况进行评估，提出用电建议，指导用户合理用电。对功率因数、三相不平衡率、负载率、峰谷用电比、用电变化情况等参数定义判断阀值。根据阀值自动分析每个用户的用电状况，并给出初步建议，经相关业务人员审核后形成个性化的用电指导意见。

　　系统实现在线监测大用户生产能耗动态过程，收集生产过程中大量分散的用电及能耗数据，及时分析和掌握各单位、重点耗电设备和生产环节用电管理水平及电能消耗状况，提供实时及历史数据分析、对比功能，以发现能源消耗过程和结构中存在的问题。通过优化运行方式和用能结构以及建立企业能耗评估、管理体系，实现合理用电、高效用电，提高企业能源效率水平。

　　系统可自动生成多种用电及能耗信息统计图形、曲线和报表，为用户提供全面有效节能信息，包括电能消耗结构分析、用电成本分摊、峰谷用电构成等。评估某一节能措施的效果和关联影响等，为节能管理和考核提供决策依据，对企业能源消耗结构和方式的改进、优化提出方案和建议。

　　系统具有历史用电/能效数据追溯和分析功能，可在不同时段下生成各种用电/能效数据报表和曲线，帮助用户了解真实用电状况，掌握最大负荷和最小负荷的发生时间，及时发现生产工艺、运行方式和用电结构存在的深层问题，为实施错峰填谷、改善三相平衡度，提高负荷率，降低用电最大需量提供依据。

　　实现在线监测电能质量和谐波分量，通过谐波分量图和趋势图，使用户及时了解真实用电环境，主动避免谐波危害和电能质量问题的发生，降低供电系统谐波和无功损耗。

　　实现对在线用电的政策执行情况实时监控，根据其他系统如安全生产系统或调度系统的停电计划相结合，如某大客户是停电计划企业名单，则在停电时间内监控其是否执行停电计划。

　　根据大客户的用电情况，针对阶梯电价、电力配网情况等提出合理的节能方案，配合制定合理的生产计划，满足用电企业在符合停电计划的同时，又实现节能生产。

 

3　结语

　　本文从技术及业务管理的角度分析了配电网线损产生原因，总结了节能降损的技术和管理方法，并对云南电网公司在线损管理辅助决策应用和创新方法进行了介绍；对理论线损计算分析方法、理论线损计算应用、有序用电应用、应用技术改善配电网电能质量等方面进行了总结。基于客户服务角度，研究了大客户能源效用评估机制以及智能电网背景下的合同能源管理、节能设备应用等相关业务应用。通过对配网节能降损应用技术研究，为线损辅助决策，理论线损计算，有序用电，需求侧节能诊断及评估技术工作提供有力的技术支撑。