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淺析輸配電系統(tǒng)電能損耗分配辦法

2009-01-07 03:05閔華光
中國高新技術(shù)企業(yè) 2009年22期

閔華光

摘要:輸電系統(tǒng)在輸送電能時(shí)所引起的電能損耗一般占總發(fā)電量的5%~10%,配電網(wǎng)中的電能損耗更大。電力市場環(huán)境下,這種電能損耗屬于輸電和配電成本,應(yīng)該將它們分配給電網(wǎng)中的所有用戶。因此,如何公正合理地分配輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)損耗已經(jīng)成為影響電力市場健康發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問題。文章從電能損耗的計(jì)算、輸配電損耗分配方法入手,指出合理選用電力變壓器和使之經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,電力變壓器的容量不得過大,對輸配電系統(tǒng)電能損耗分配方法進(jìn)行了闡述分析。

關(guān)鍵詞:輸配電系統(tǒng);電能損耗;輸配電損耗;損耗分配

中圖分類號:TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0005-02

節(jié)能減排是我們國家的國策,各行各業(yè)都必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行。降低電能損耗是電力部門的重要的工作,也是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文通過對配電網(wǎng)主要電能損耗設(shè)備的電能損耗計(jì)算,闡述了如何降低配電網(wǎng)的電能損耗。

一、電能損耗的計(jì)算

配電網(wǎng)的電能損耗主要包括配電線路和配電變壓器的電能損耗兩部分。對供配電系統(tǒng)電能損耗的理論計(jì)算是降低電能損耗、加強(qiáng)電能管理的重要手段。通過計(jì)算能夠?qū)档碗娔軗p耗工作提供理論和技術(shù)依據(jù)。

(一)輸電線路電能損耗

電力線路的運(yùn)行狀況和線路的電能損耗隨時(shí)間而變化,如一年內(nèi)某一條線路的電能損耗,即是若干更短時(shí)間段內(nèi)電能損耗的總和,由電能損耗計(jì)算公式可以看出線路的電能損耗與輸電線路的有功功率、無功功率的平方、線路電阻成正比關(guān)系,與輸電電壓的平方成反比關(guān)系。

(二)變壓器電能損耗

在電力傳輸過程中,有功功率和無功功率都造成功率損耗,因此,配電變壓器的電能損耗也包括有功損耗和無功損耗兩部分。變壓器的電能損耗與變壓器的空載損耗、負(fù)載損耗、空載電流百分比、阻抗電壓百分比成正比,與功率因數(shù)的平方成正比。

二、輸配電損耗分配方法

輸電網(wǎng)損耗的分配,近年來引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。已有的研究綜合起來可以分為以下幾類:

(一)比例分配法,思想簡單,是最常用的方法之一

它將輸電網(wǎng)損耗按節(jié)點(diǎn)發(fā)電或負(fù)荷有功大小成正比分配。沒有考慮發(fā)電和負(fù)荷在電網(wǎng)中的相對位置,沒有考慮無功對損耗的禍合影響和交易間的相互作用,要人為指定分配給發(fā)電方和負(fù)荷方損耗的比例。

(二)MW-Mile Method(簡稱MWM法)

它基于DC潮流求各交易引起的線路功率,按與被傳輸功率的大小和路徑長度的乘積成正比分配電網(wǎng)損耗。它只在一定程度上彌補(bǔ)了比例分配法無法計(jì)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的缺陷。因此,沒有考慮無功潮流對損耗的影響,也沒有考慮交易之間的禍合作用。

(三)微增損耗法(Incremental Transmission Loss Methods,簡稱ITL法)

由于ITL在電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的應(yīng)用由來已久,因此是一種被廣泛接受的方法。其中基于最終潮流解的ITL以邊際微增系數(shù))求得的損耗分配結(jié)果通常會導(dǎo)致收益盈余口,因此需要做規(guī)范化處理以確保收支平衡,同時(shí)這種分配方法不具有唯一性?;贗TL積分給出了將損耗分配給Pool中的發(fā)電和負(fù)荷方的方法,采用分散平衡節(jié)點(diǎn)來消除計(jì)算結(jié)果對平衡節(jié)點(diǎn)的依賴性,但需要人為指定負(fù)荷分配系數(shù)與損耗供給系數(shù),當(dāng)損耗同時(shí)分配給Poof中的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷時(shí)還需要指定兩者的分配比例。

(四)功率分解法(Power Decomposition Methods,簡稱PD法)

基于電網(wǎng)總損耗表達(dá)式或支路總損耗表達(dá)式,結(jié)合阻抗或?qū)Ъ{矩陣方程(即按電路定理所得的方程)進(jìn)行推導(dǎo),以求取以交易有功或發(fā)電有功或負(fù)荷有功為變量的損耗分解表達(dá)式。注入功率著手分解有功注入,得到了有功注入的總和(總損耗)與節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣及節(jié)點(diǎn)注入電流的關(guān)系,從而得到將各節(jié)點(diǎn)注入功率分解為損耗和負(fù)荷的兩個(gè)分量,數(shù)學(xué)上這種分解是不唯一的。

配電網(wǎng)損耗分配方法原則上與輸電網(wǎng)損耗分配方法相似,但配電網(wǎng)有它的特殊性,對配電網(wǎng)損耗分配的研究,目前國內(nèi)國際研究較少。歸結(jié)起來,現(xiàn)有損耗分配研究中存在的問題有:

1.分配比例問題。上面各種方法不能將輸電損耗同時(shí)、自然地分配給電網(wǎng)中的所有電源和負(fù)荷,都必須指定電源和負(fù)荷的網(wǎng)損分配比例,難以適應(yīng)含有Pool.和Bliateral交易的任意復(fù)雜的電力市場模式。

2.基于電路方程推導(dǎo)的方法對平衡節(jié)點(diǎn)的選取具有依賴性,且平衡機(jī)不分配損耗;它們?nèi)狈?jīng)濟(jì)學(xué)意義。

3.反向潮流與分配負(fù)損耗問題。在電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)中,市場中的任何一個(gè)交易都會產(chǎn)生損耗,但在某些情況下,某交易的存在實(shí)際上卻減少了系統(tǒng)總的輸電損耗,原因是這一交易在系統(tǒng)中某些線路上所引起的潮流與這些線路的主導(dǎo)潮流的方向相反。

反向潮流是電力系統(tǒng)中的一種客觀存在,交易的最終輸電損耗分配結(jié)果中應(yīng)當(dāng)反映引起反向潮流的作用。是否真實(shí)地反應(yīng)交易提供反向潮流的情況是評價(jià)輸電損耗分配方法是否合理的一個(gè)重要因素,反向潮流的存在,損耗分配結(jié)果就有可能出現(xiàn)負(fù)值的情況,究竟是否應(yīng)該給引起反向潮流的交易分配負(fù)損耗沒有明確的說法。

三、減少網(wǎng)絡(luò)電能損耗措施

減少電能損耗,就是減少線路和變壓器中的電能損耗,具體措施如下:

1.使無功功率合理分布,無功功率在電網(wǎng)中的傳輸,會使功率和電能的損耗都增加,導(dǎo)致電壓下降,因此應(yīng)在受電區(qū)域裝設(shè)一定數(shù)量的無功功率補(bǔ)償設(shè)備。目前有借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行無功功率計(jì)算來實(shí)現(xiàn)無功功率經(jīng)濟(jì)調(diào)度和隨機(jī)補(bǔ)償?shù)?應(yīng)用比較普遍。

2.合理選用電力變壓器和使之經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,電力變壓器的容量不得過大。否則,變壓器空載或輕載運(yùn)行,會消耗較大的無功功率。而這些無功功率是由電力系統(tǒng)供給的,既增加了初次投資,也使功率因數(shù)降低,電網(wǎng)損耗增加,因此必須合理選用電力變壓器的容量。選擇的原則是:(1)既要考慮變壓器的額定容量足以滿足全部用電負(fù)荷的需要,又不使變壓器長期過載運(yùn)行,同時(shí)在能耗最小的情況下使變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此,變壓器的容量不宜過大或過小。裝有兩臺和兩臺以上變壓器的變、配電所,應(yīng)考慮有一臺變壓器發(fā)生故障時(shí),其余變壓器能滿足一、二級負(fù)荷的需要;(2)選用的變壓器,其容量等級應(yīng)盡量少,以達(dá)到運(yùn)行靈活、維修方便和減少變壓器臺數(shù)的目的;(3)變壓器的經(jīng)常負(fù)荷以大于其額定容量的60%為宜。

3.減少電壓變換次數(shù)每進(jìn)行一次變壓,大致要消耗1%~2%的有功功率,所以應(yīng)盡量減少變壓次數(shù)。

4.合理布設(shè)線路,在輸、配電線路的布局方面,應(yīng)避免對負(fù)荷重復(fù)或迂回曲折布線,以減少線路中的電能損耗,變壓器應(yīng)盡量放在負(fù)荷中心。

四、結(jié)語

輸、配電損耗分配是電力市場理論研究的一個(gè)重要內(nèi)容。因?yàn)榻档碗娔軗p耗也就是節(jié)約了電能,既為國家的節(jié)能減排工作做出了貢獻(xiàn),也為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本。降低電能損耗不但是電力部門的一項(xiàng)工作,也成為部分擁有自己配電網(wǎng)絡(luò)的各行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急,隨著國家節(jié)能減排工作的不斷推進(jìn),煤炭行業(yè)作為能源企業(yè),必須堅(jiān)持降低電能損耗。不斷采用新技術(shù),利用配網(wǎng)自動化,數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳等先進(jìn)技術(shù),提高配電網(wǎng)降低電能損耗的管理水平,爭創(chuàng)企業(yè)更大效益。

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