浙江省与韩国配电网发展实证对比研究

余鹏，傅旭华，黄晶晶，叶承晋，黄民翔

(1.浙江大学电气工程学院，杭州市 310027； 2.国网浙江省电力公司经济技术研究院，杭州市 310008)



浙江省与韩国配电网发展实证对比研究

余鹏1，傅旭华2，黄晶晶2，叶承晋2，黄民翔1

(1.浙江大学电气工程学院，杭州市 310027； 2.国网浙江省电力公司经济技术研究院，杭州市 310008)

新型城镇化的快速发展和美丽乡村建设的深入实施对浙江省配电网的建设提出了一系列新的要求，韩国在自然和经济社会特征及电网规模上与浙江省具有高度相似性，其配电网发展阶段性特征和发展历程对浙江省配电网未来的发展具有极大的借鉴和指导意义。从3个方面详细论证了韩国与浙江省的可比性，针对韩国配电网发展的特点进行了详细的分析，对二者的配电网技术水平做了对比研究，并从二者的差距中找到了浙江省配电网建设的方向，从而有针对性并且高效地提升浙江省配电网整体水平，以更好地适应新型城镇化和美丽乡村建设对浙江配电网建设的要求。

配电网；对比；可靠性；启示

0 引 言

浙江省新型城镇化的快速发展和美丽乡村建设的深入实施，对配电网建设和供电服务提出一系列新的要求。首先，伴随城乡一体化的深入和现代农业发展水平的提升，农村基础设施不断完善，乡镇用电类型趋于多元化，城乡电力需求差距将进一步缩小；其次，农村居民生活水平的改善和家庭电气化水平的提高，使得农民的生产生活用电需求持续提升，对电网供电可靠性和以人为本的服务理念提出了更高的要求；最后，各种可再生能源开发和就地分散接入，未来大量电动汽车等灵活负荷的接入，要求电网具有更强的双向互动、相互协调能力[1-3]。韩国从1987年开始进行电力工业的改革，先后经历了民营化改革和结构改革2个阶段。在第一阶段，电力体制改革的核心是韩国电力公司(KEPCO)的有限民营化，KEPCO仍然实行发电、输电、配电、售电垂直一体化公有垄断经营；在第二阶段，进一步引入竞争，提高了韩国电力工业的效率。文献[4]指出，韩国90年代电力发展的阶段性特点极有可能在浙江省的“十一五”“十二五”期间发生，浙江省的实际情况也印证了这一点。文献[5]详细论述了我国电力行业的技术特征，对我国电网建设方面取得的成就和不足做了详细分析，指出我国电力行业仍存在科学合理的电价机制尚未形成、节能减排任务艰巨、电网资源配置能力不能适应经济社会发展需求、科技创新能力有待提高和市场化改革进展缓慢等一系列问题。为了更好地适应新型城镇化和美丽乡村建设，我国电网，特别是配电网建设亟待加强。浙江省无论是电网的整体运行水平还是配电网的建设，都走在全国前列，具有极大的示范和推广意义。基于此，本文选取在多方面跟浙江省具有高度相似性的韩国进行对比研究，在论证了二者的可比性之后，详细分析了韩国配电网发展特点，并比较了二者的配电网技术装备水平，分析了产生差距的原因，有针对性地提出了浙江省配电网未来发展方向。

1 可比性分析

1.1 自然特征

浙江省位于中国东南沿海，陆地面积10.18万km2，地势自西南向东北呈阶梯状倾斜，地形以山地和丘陵为主。韩国位于亚洲东北部，与中国隔海相望，陆地面积10.02万km2，地形以山地和丘陵为主，占比约70%。气候方面，韩国属于温带季风型气候，浙江省属于亚热带季风气候，浙、韩雨量都较充沛，有利于农作物生长。同时，浙江省和韩国的海外贸易和外向型经济都比较发达。浙江省与韩国自然地理条件对比见表1。

表1 浙江省与韩国自然地理条件对比

Table 1 Comparison of natural and geographical conditions between Zhejiang and Korea

由表1可知，浙江省与韩国在面积、海岸线长度、地形等方面均十分接近。

1.2 经济社会特征

经济社会方面，由图1可知，近年来浙江省人均GDP一直保持高增长率增长趋势，虽然韩国目前人均GDP高于浙江省，但2000年以来，浙江省人均GDP增长率均高于韩国，可以预见在不久的将来，浙江省人均GDP将会达到韩国的水平。由图2可知，2014年底浙江省人口为5 508万人，韩国人口为 5 021.96万人，人口数量相近。近年来浙江省人口增长率已经从80年代的1.2%逐渐降低到0.4%～0.5%的水平，基本与韩国相当。韩国的整体城镇化率较高，但增长率较低，在2000年以后的12年间其城镇化率从79.94%增长2.31个百分点至82.25%，已经基本进入饱和阶段。浙江省城镇化率近年来增长明显，跟韩国的城镇化率差距逐年减小，在2012年达到65%左右。

图1 浙江省与韩国历年人均GDP对比

图2 浙江省与韩国历年人口对比

韩国第三产业GDP占比一直高于第二产业和第一产业，已超过50%。浙江省第二产业GDP占比一直较大，1986年左右第三产业GDP占比首次超过第一产业，并持续上升。2013年第三产业GDP占比已经达到46.15%，接近第二产业的49.10%。可以预见浙江省第三产业GDP占比很快将会超越第二产业。

图3所示为浙江省和韩国一、二、三产业GDP占比对比图。可见，浙江省在人口、城镇化进程等方面均与韩国具有很大相似性。虽然浙江省在人均GDP和城镇化率等方面仍和韩国有些差距，但二者整体发展特征相似，具有很大可比性。

1.3 配电网概况

对比韩国电力公司(KEPCO)配电网与浙江省配电网可以发现，浙江省配电网的供电面积、供电人口、供电户数与KEPCO配电网相似度极高。由于韩国经济发展水平高于浙江省，因此在总售电量、最大负荷、配变总数以及线路总长度等方面浙江省配电网均低于KEPCO配电网[6-7]。2013年KEPCO与浙江省配电网对比情况详见表2。

图3 浙江省和韩国一、二、三产业GDP占比

通过以上对浙江省与韩国在自然、经济社会特征和电网概况方面的对比研究，不难发现浙江省与韩国体量大致相同，地形条件、气候条件、电网规模和城镇化阶段性特征等均具有较大相似性。虽然当前在人均GDP、城镇化率等方面浙江省均落后于韩国，但浙江省发展速度较快，而韩国经济社会的发展伴随着社会老龄化正逐步放缓，因此韩国的发展状况同时还可以作为浙江省未来发展情况的参考，二者具有极大的对比研究价值。

2 韩国KEPCO配电网发展特点分析

2.1 管理组织架构

韩国电力工业改革主要经历了民营化改革和结构改革2个阶段。在韩国电力工业改革第二阶段，为引入竞争，提升业务效率，提高各项业务利润，KEPCO的9家分公司改制为9个战略业务单元(SBU)。SBU作为业务管理单元，主要涉及包括自我监管、采购、生产、销售等职能，业务开展由公司总部授权，各业务单元独立核算。因此SBU的成败在于有效地控制成本及公平合理的测算利润的方法，这提高了KEPCO的运作效率和利润[8]。

2.2 配电网设备发展趋势和结构特点

2.2.1 设备发展趋势

在韩国“新村运动”第一阶段，韩国大力投资配网基础建设，配变容量增速达30%，配变数量增速为10.87%，配网杆塔数量增速最大达到28.73%；在“新村运动”第二阶段，韩国采用“小容量、多布点”的配网规划方式，配变数量迅速增长，增速达18.34%，配变容量增速为20%。当“新村运动”转为民间自发运动后，农村更注重改善生活环境、美化环境，配网线路支撑件增长率迅速下降，架空线路敷设也相应减少。同时，配电网逐步由水泥杆替代木质电杆，以提高配网设施的坚强性[9-12]。韩国历年配变台数、配变容量和配网杆塔数量详见表3。

表3 韩国历年配变台数、配变容量和配网杆塔数量

Table 3 Number and capacity of distribution transformer and number of tower in Korea

2.2.2 配电网结构特点

KEPCO电网结构示意图如图4所示。

图4 KEPCO结构示意图

韩国配电系统除部分岛屿区域为6.6 kV非接地系统外，全部为22.9 kV多重接地系统，接地电阻为5/km。韩国配电系统为多重连接、开环运行、架空与电缆混合使用的结构方式。单条线路最大负荷控制标准为：正常方式10 000 kW，非正常方式14 000 kW，连接用自动化设备3台/馈线，分段用自动化设备5台/馈线，线路较长时，中间加一台重合器，形成了较复杂的网格状接线。

韩国配网结构特点主要体现在以下方面：(1)发生单相接地故障时，非故障相几乎没有电位上升(在1.3倍以下)，这可以降低配电线路的绝缘等级；(2)容易检测出接地故障电流，使得接地故障时保护设备能可靠动作，故障容易隔离；(3)多重连接，负荷分配容易，提高了线路利用率和可靠性；(4)分段负荷开关数量多，能有效地将故障控制在最小范围；(5)通过配网自动化系统，可以实现配电系统的优化运行。

2.3 可持续发展与环境管理

2.3.1 可持续发展举措

KEPCO旨在2035年实现可再生能源发电量占11%，为实现这一目标，实行了如下多项可持续发展相关项目。

(1)屋顶太阳能发电：利用学校、福利机构的屋顶进行太阳能发电，与学校及福利机构共享利润；

(2)可再生能源场计划：鼓励居民参与可再生能源发电，并与居民共享利润，利用已建立的电力设施为当地居民供电；

(3)微电网：由于韩国有63座岛屿，与陆地电网分离，因此，2013年在Gapa岛首次建立微电网，运用风力、太阳能进行发电，并使用储能系统进行供电，替代了原有的柴油发电厂。

2.3.2 环境管理举措

随着环境保护意识的增强，KEPCO确定了“2020年成为全球前五环境保护能源企业”的目标，制定了“四大主题、14个方面、33项措施”，旨在加强环境管理，最大化环境价值。其中，配网管理方面主要包括：

(1)扩大使用地埋、室内设备。截止2012年，韩国配网地下电缆化率达56.7%。室内变电站达63.2%。

(2)建立绿色小区变电所。为改善公众对电力设施的印象，减少居民对变电所电力辐射的疑虑，小区变电所逐步采用地埋方式。

(3)使用彩色电杆。为与周边环境相协调，采用以绿色或红褐色等自然元素为主的彩色电杆，减少人们对电杆的不适感。

(4)电箱美化设计。在首尔中心城区，将各电箱进行美化设计，统一标记“KEPCO”，与周边环境相协调。

3 配电网技术装备水平及经济性对比分析

3.1 供电可靠性

浙江省系统平均供电可用率(ASAI)和系统平均停电时间(SAIDI)跟韩国存在较大差距。浙江省2014年ASAI为99.973 7%，SAIDI为138 min/户，韩国2013年SAIDI为11.53 min/户，平均停电时间远低于浙江省，仅为浙江省的8.36%。韩国历年SAIDI变化趋势详见图5。可见，浙江省2014年的SAIDI水平跟韩国的1994年SAIDI水平相当，韩国SAIDI基本保持在逐年递减，其1995年比1994年的SAIDI相比下降了66.18%之多。从2001年开始，韩国的SAIDI就已经低于20 min/户，达到了很高的水平[13-14]。

图5 韩国历年SAIDI变化趋势

3.2 线路损耗率

韩国历年线路损耗率情况详见图6。浙江省2013年线路损耗率为5.71%，远低于韩国同期的3.73%。浙江省2013年的线路损耗率仅为韩国1992年的同期水平。分析韩国的数据可见，韩国的线路损耗率在小幅波动中呈下降趋势，其在2000年时线路损耗率已经低于5%，在2007年首次低于4%，并于2010年开始一直保持在不大于4%的线路损耗率的水平。

图6 韩国历年线路损耗率变化趋势

3.3 电压合格率

韩国历年的电压合格率和浙江省2013年电压合格率对比情况详见图7。2013年，浙江省电网电压合格率达到98.567%，低于韩国2007年同期水平，韩国2012年电压合格率达到99.97%，比浙江省2013年同期高出1.403个百分点。韩国从2007年开始电压合格率已经达到99.9%以上，随后在小幅波动中保持上升趋势。

图7 韩国历年的电压合格率

3.4 电缆化率

浙江省和韩国的电缆化率整体差别不大。2013年，浙江省35 kV配电网电缆化率为9%，低于2005年韩国的水平。而浙江省2013年10 kV配电网的电缆化率为25.98%，比韩国2013年高出10.48个百分点[15]。韩国电缆化率和浙江省的比较详见图8。

图8 韩国电缆化率和浙江省的比较

就ASAI、SAIDI、线路损耗率、电压合格率和电缆化率等配电网指标而言，浙江省各项指标同期均落后于韩国，二者在电缆化率和电压合格率上差距较小，但可靠性水平相差较大，年户均停电时间比韩国长很多，浙江省2014年的SAIDI水平跟韩国1994年SAIDI水平相当。

3.5 经济性的综合考虑

目前韩国将可靠性的安全标准用作对确定性标准的补充，此标准可用来判别高风险网络中追加投资的合理性，或者用来否决低风险网络中的高资本支出项目。对于任何提高可靠性的投资，其投资效率可以通过单位投资的可靠性回报加以评估。存在着这样一个平衡点，在该点投资总成本与未供电能总成本之和达到最小，也即最适合安全点。

图9 韩国经济性的综合考虑

浙江省采用的N-1可靠性准则中，各级配电网所要求达到的安全水平看起来是相同的，而没有考虑风险因素。这一做法有可能导致较高电压等级配电网投资不足，以及较低电压等级配电网过度投资。

4 差距原因及启示

根据上文分析，浙江省配电网跟韩国KEPCO配电网的主要差距体现在供电可靠性水平。2013年，浙江省SAIDI为147.03 min/户，为韩国同指标的12.75倍(韩国为11.53 min/户)。排除预安排停电，浙江省SAIDI为韩国的4.68倍(23.75/5.07)。可见，浙江省与韩国KEPCO可靠性水平差距较大的一个重要原因是浙江省预安排停电时间较长。浙江省2013年预安排停电占总停电时间的比重为83.85%，韩国这一比重仅为56.03%。浙江省预安排停电主要由工程停电、检修和限电3个原因导致。其中工程停电是最大影响因素，占预安排停电总时户数的52.433%。这充分说明，当前浙江省预安排停电主要是各类工程施工所致。浙江省2013年故障停电仅占总停电时户数的16.15%，其中97.525%为10 kV配电网设施故障，10 kV配电网故障中60.93%为自然原因[16-17]。

综合前文的分析结果，浙江省与韩国在供电可靠性水平上的差距主要有以下方面的原因。

(1)浙江省城镇化率落后于韩国。总体来说，因为城市在基础设施方面比较完整，电网的建设标准更高，因而城镇化率和电网可靠性水平紧密相关。韩国基本完成了城镇化进程，而浙江省的城镇化率约为64%。近年来，KEPCO平均停电时间以4.5%的平均速度逐年下降，2013年韩国电力SAIDI为 11.53 min/户，折算为可靠率为99.997 8%，达到了国际一流的“四九”水准。

(2)韩国配电自动化水平更高。韩国充分利用配电自动化提升配电网可靠性水平。韩国电气化进程在20世纪90年代基本实现，拥有电线杆860万根，开关12 700台，其中，35%为自动开关。配电自动化系统投入190套，配电自动化率已超过70%。浙江省市级供电区配电自动化的覆盖率只有27.98%，在县级供电区更是仅有2.91%，在自动化水平和管理方面还有很大的发展空间[18]。

(3)韩国配变采用小容量、多布点模式。在配变方面，韩国所有配变采用标准化设计，单相单台容量规格主要为30、50、75、100、150 kVA，拥有配变205万台，配变容量105 090 MVA，平均配变容量为51.26 kVA。浙江省市级供电区配变台数为14.7万台，容量为64 970 MVA，平均容量为441.9 kVA；县级供电区配变台数为39.7万台，容量为117 470 MVA，平均容量为295.9 kVA。浙江省及国内其他省份配变多采用“大容量少布点”，因而配变故障会严重影响片区供电的情况，而韩国由于配变布点众多，整体形成了坚强的网架结构，少数配变的故障对整体影响不大。

总结韩国在社会经济发展各阶段过程中配电网建设的经验并与浙江省进行对比，可以得到以下针对浙江省配电网未来发展的启示。

(1)抓住城镇化契机提升配电网整体发展水平。从人均GDP、城镇化率以及居民收入差距的变化趋势3个方面可以看出，浙江省城镇化整体发展水平与韩国差距较大。浙江省配电网和KEPCO配电网在可靠性水平指标上呈现出的差距很大程度上是由于浙江省目前城镇化所处发展阶段造成的。浙江省当前城镇化率仅为64%，仍有大量农村地区，且城网与农网在可靠性水平等关键技术指标上水平相差较大。因此，大量技术装备水平较低的农网成为拉低浙江省整体配电网关键指标水平的主要原因。另一方面，韩国基础设施处于成熟阶段，且用电需求趋于饱和，而浙江省目前处于高速发展的城镇化加速阶段，大量基础设施建设引起的预安排停电是影响浙江省系统平均供电可用率的关键原因之一。因此，新型城镇化也是浙江省电网推进整体发展水平的历史契机。

(2)高度重视配电自动化。韩国的用户供电可靠性较高且供电企业一直很注重供电质量，监管机制也比较健全。KEPCO更多强调通过配电自动化技术来提升电网可靠性，并将提高供电可靠性管理侧重点放在事故后的故障处理和供电恢复方面，以此全面推广配电自动化技术，同时，KEPCO有完备的针对供电可靠性提升的预防维护机制和事故维修机制。

(3)因地制宜的电网发展理念。韩国配电网规划建设过程中较少采用硬性的指标和标准，而是弹性地在经济、安全、可靠等因素之间进行因地制宜的权衡决策。KEPCO主要采用柱上单相低损耗与非晶合金型配变；对于需要三相电源的场合，使用3个单相变压器组合，并且将配变安装在靠近用电点，以减少低压供电半径。另外，单相供电还可以减少变压器空载损耗和输电线路的建设投资。

(4)构建人性化、差异化、品质化的客户服务体系。新型城镇化建设带来城乡经济社会快速发展，传统农村向城镇化转型必将伴随现代农业、基础设施、生活方式、交通环保和清洁能源利用等新发展模式出现，不同发展类型的小城镇在负荷率、供电能力、用电质量、新能源利用、基础设施布局和供电模式等方面对配电网建设提出不同的要求，同时客户生活水平的改善和维权意识的强化也对以人为本的服务理念提出更高要求。

(5)配电网规划设计兼顾美学原则。KEPCO确定了“2020年成为全球前五环境保护能源企业”的目标，制定了“四大主题、14个方面、33项措施”，旨在加强环境管理，最大化环境价值。其中，配网管理方面主要包括扩大使用地埋、室内设备，建立绿色小区变电所，使用彩色电杆和电箱美化设计等具体措施。这让韩国配电网整体上与环境更加和谐。

5 结 论

本文选取在自然、经济社会特征和电网概况等方面均与浙江省相似的韩国，着重介绍了KEPCO配电网发展特点，并对二者进行了详细地配电网技术装备水平分析，得到了浙江省配电网跟KEPCO配电网主要差距在供电可靠性水平的结论。文章最后详细分析了浙江省配电网跟KEPCO配电网产生差距的原因，在得到“浙江省配电网与KEPCO配电网可靠性水平差距较大的一个重要原因是浙江省预安排停电时间较长”和“浙江省配电网和KEPCO配电网在可靠性水平指标上呈现出的差距很大程度上是由于浙江省目前城镇化所处发展阶段造成的”的结论的基础上，给出了浙江省配电网未来发展的建议，这不仅对浙江省未来配电网的发展具有指导意义，且对其他省份乃至全国的配电网建设都具有参考和借鉴价值。

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(编辑:张媛媛)

Reality and Certification Comparative Study on Distribution Network in Korea and Zhejiang Province

YU Peng1, FU Xuhua2, HUANG Jingjing2,YE Chengjin2, HUANG Minxiang1

(1.College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;2.State Grid Zhejiang Electric Power Company Economic and Technology Research Institute, Hangzhou 310008, China)

The rapid development of new urbanization and the deep implementation of beautiful countryside construction put forward a series of new requirements for the distribution network construction in Zhejiang province.Korea and Zhejiang have high similarity in natural and socio-economic characteristics and the size of power grid.So the gradual development characteristics and development course of the distribution network in Korea have great reference and guiding significance for the future development of that in Zhejiang.This paper demonstrated the comparability of Korea and Zhejiang in detail from three aspects, carried out detailed analysis on the characteristics of distribution network development in Korea, compared their distribution network technologies and found the direction of the distribution network construction in Zhejiang province, which could targeted and efficiently improve the overall level of Zhejiang distribution network, in order to better adapt to the requirements of new urbanization and beautiful countryside construction on the distribution network construction in Zhejiang province.

distribution network; contrast; reliability; enlightenment

TM 73

A

1000-7229(2015)08-0066-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.08.011

2015-04-23

2015-05-05

余鹏(1991)，男，硕士研究生，主要从事电网规划、电力市场及电力系统优化研究工作；

傅旭华(1971)，男，高级工程师，国网浙江省电力公司首席工程师，主要从事电网规划设计、基建和项目评审相关工作；

黄晶晶(1987)，女，工程师，主要从事配电网规划和可研评审相关工作；

叶承晋(1987)，男，博士研究生，主要从事新能源发电系统、短路电流和电力系统优化研究工作；

黄民翔(1955)，男，教授，本文通信作者，主要从事电网规划和电力市场的研究工作。