基于全寿命周期的35kV电网规划方案SEC比选方法

周伟民++李成++丁慧++柴连营

摘 要 以35kV电网为研究对象，综合考虑全寿命周期内的安全、效能和成本要素，构建SEC计算模型。利用此模型对35kV配电网不同规划方案的SEC值进行计算分析，进而优选出安全、效能和成本综合最优（即SEC值最小）的方案，能有助于电力企业的项目决策。

【关键词】35kV电网 全寿命周期 SEC

电网规划是电力系统规划的重要组成部分，是保障电力系统安全稳定运行的重要工作。35kV电网作为配电网的一个重要组成部分，应该如何更谨慎、更有依据的建设与发展，需要从技术角度提供有力支撑。

为了全面、可量化的比选35kV电网规划项目，本文提出基于资产全寿命周期的35kV电网规划方案SEC比选方法，建立适用于35kV电网的资产全寿命周期SEC指标评价体系。通过对资产的安全、效能、周期成本进行综合评价和分析，促进公司资产管理的安全、效能、周期成本三者的综合平衡和有机统一，提高电力公司资产管理水平。

1 35kV电网规划方案SEC比选模型研究

1.1 SEC定义

SEC是年度安全效能成本指标的英文简称，表示在安全、效能水平相当情况下，单位（容量）资产每单位有效利用时间对应的总成本。SEC是年度安全效能成本指标的英文简称。其中S（安全指标），指电网企业资产管理水平的提升以确保电网安全为前提的管理目标；E（效能指标），指电网企业需综合平衡设备可靠性及利用率，以高效的资产运行满足供电要求；C（全寿命周期成本指标），是电网企业需优化控制公司主要生产性资产的全寿命周期成本，以合理的总投入来经营管理公司整体资产，提升经营效率。

1.2 SEC比选计算模型

电网规划方案SEC计算的目标是运用项目决策的理论和方法，考虑资金的时间价值，对参选方案分别计算项目全寿命周期成本要素、效能要素、安全要素得到项目的SEC值，从而达到方案最优的目的，为项目立项提供决策支持。

SEC指标计算原理如下：

SEC=S×C/E （1）

1.2.1 安全指标S计算

本文将安全指标量化为具体值，电网安全性指标定义为规划期内相关电网区域的最大负荷与供电裕度的比值，计算公式如下：

S= Pmax/ Py1 （2）

式中：供电裕度Py1=供电能力C1-最大负荷Pmax；

供电能力C1是在满足N-1条件下，相关电网内变电站最大供电能力与区内外有联络的10kV线路负荷转移能力之和；

1.2.2 效能指標E计算

效能要素包括增供电量效益、降损效益、可靠性效益。

E=E1+E2+E3

式中：E1——增供电量效益；E2——降损效益；E3——可靠性提升效益。

（1）增供电量效益E1。增供电量效益是指由于项目投产使得区域供电能力增加，且负荷达到一定时产生的增供负荷所带来的效益，即有效增供负荷带来有效增供电量，进一步带来增供电量效益，如图1所示。

第i年的增供电量收益：

?Epi=?Pi×Tmax×?t （3）

式中：?Epi——第i年的增供电量收益；

?Pi——第i年的有效增供负荷；

Tmax——最大负荷利用小时数；

?t——售购电价差。

（2）降损效益E2。降损效益是指项目投产后相关区域电网（线路、变压器）损耗的降低带来的效益。

?Esi=?Qsi×?t （4）

式中：△Qsi为项目投产前后相关电网电量损耗的降低值；

（3）可靠性提升效益E3。可靠性提升效益是由于项目投产前后相关电网供电可靠性的提升所带来的收益，其主要表现为项目投产后相关电网平均停电时间减小值所带来的收益。

?Eki=?T×Pmaxi×?t （5）

式中：?Eki为第i年的可靠性提升收益；

Pmaxi为相关电网第i年最大负荷；

?T为项目投产后相关电网区域平均停电时间减小值，?T=Tq-Th；

Tq为投产前相关电网平均停电时间；

Th为投产后相关电网平均停电时间；

1.2.3 成本指标C计算

全寿命周期成本包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本、退役处置成本。

C=CI+CO+CF+CM+CD （6）

式中：CI为初始投资成本；CO为运行成本；CF为检修维护成本；CM为故障成本；CD为退役处置成本。

1.3 SEC计算流程

基于SEC的配电网规划方案评价是通过对各推荐方案的SEC值进行计算比较，SEC值最小的方案为最终选取方案。

基于SEC的规划方案评价模型及流程如图2所示。

2 案例分析

上文所介绍的35kV电网规划方案SEC比选模型一般可应用于三个场景，一是目标网架的比较，二是项目建设时序的比较，三是设备级的比选。本文以项目建设时序为例进行案例应用分析。

选取荆州市监利县剅口区域电网规划方案为例进行分析。剅口区域现状电网如图3左侧所示，有2座35kV变电站，分别为福田变和汴河变。2016年典型日总负荷达到18.6MW，根据负荷预测，远景年饱和负荷约为30MW左右。

根据远期负荷需求，在满足容载比在1.8～2.2之间的条件下，剅口区域需变电容量55～66MVA。在监利县配电网规划成果的基础上，制定剅口区域目标网架，如图3右侧所示，目标网架新增一座35kV剅口，主变容量2×10MVA，同时增容福田变1#主变为10MVA。

在目标网架确定的前提下，由现状电网如何向目标网架过渡，对电网的经济、运行等起着关键性作用。因此，对过渡项目建设时序进行比选显得尤为重要，接下来我们将通过对不同过渡方案的SEC值进行计算比较，筛选出最优方案。

3 过渡方案SEC比选计算分析

3.1 过渡方案规划

结合剅口区域负荷增长情况，在满足供电需求的前提下，进行现状到目标的过渡方案的规划，规划方案如下：

3.1.1 过渡方案一

方案一分三步建设：

第一步：对35kV福田变1#主变进行增容改造，主变容量由4MVA增容为10MVA；

第二步：新建35kV剅口变，主变1台，容量10MVA，进线电源来自35kV汴河变，导线型号LGJ-150，长13.8km；

第三步：扩建35kV剅口变2#主变，容量10MVA，同时由35kV福田变新引出一回35kV线路，接入剅口变，导线型号LGJ-150，长11.4km。

3.1.2 过渡方案二

方案二同样分三步建设：

第一步：新建35kV剅口变，主变1台，容量10MVA，进线电源来自35kV汴河变，导线型号LGJ-150，长13.8km；

第二步：扩建35kV剅口变2#主变，容量10MVA，同时由35kV福田变新引出一回35kV线路，接入剅口变，导线型号LGJ-150，长11.4km；

第三步：对35kV福田变1#主变进行增容改造，主变容量由4MVA增容为10MVA。

3.2 过渡方案SEC计算分析

因为在目标网架确定的前提下，过渡方案的不同之处仅表现在项目安排时序上，换言之，两种过渡方案最重的网架结构和供电容量均相同，即过渡方案一和的过渡方案二的安全指标相等。因此，在项目建设时序方案比选时，仅计算效能和成本两个指标即可得到比选结果。

根据1.2节SEC计算模型，可得到过渡方案一和过渡方案二的效能和成本指标，如表1所示。

由表1可知方案一相比方案二SEC值更小，说明综合考虑全寿命周期成本和效能的情况下，按照方案一的建设时序进行剅口区域现状网架向目标网架的建设优先性更高。

此案例说明：全面考虑电网项目投资的时间价值，在保证负荷发展需求和可靠性要求的前提下，将投资比重大的方案后移，有利于充分發掘已建成电网的供电潜能，使电网投资与负荷需求有更高的契合度。

4 结语

基于资产全寿命周期的35kV电网规划方案SEC比选是在年费用法和全寿命周期成本法的基础上，综合考虑安全、效能、成本三方面因素，不仅注重了电网规划方案评价全寿命周期费用最小化，还兼顾了规划方案的安全和效能，即可用于目标网架决策，也可用于项目建设时序决策以及设备级比选决策，为35kV电网的发展建设提供技术支撑，为电力公司资产项目决策管理提供便利。

参考文献

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作者单位

国网荆州供电公司经济技术研究所 湖北省荆州市 434000