新电改背景下配电网规划项目建设评估分析

吴春阳，陈 艳，邱新福，张云晨，王 飞

国网安徽省电力公司马鞍山供电公司, 马鞍山,243000

随着经济快速发展，配电网安全和经济运行压力不断增加，配电网规划建设的优劣直接影响到电网安全经济运行，科学评价配网规划建设，显得尤为重要。目前，国内外已有大量配电网建设评估的研究成果。肖峻等建立了包含不同影响指标的配电网规划评价模型[1]； 李晓辉等采用层次分析法建立电网规划评价模型[2]； 何吉彪等提出了涵盖微电网的配网规划中电能质量评价模型[3]；宋伶俐等从电网运行效率来评价配网建设效果[4]；吴争等从不同方面构建了配电网项目后评价体系，但未开展配电网项目的前期规划评价[5]；杨琦等提出了微网评估模型[6]。

新一轮电改主要包括电价改革和增量配电业务等内容[7]，综合考虑新电改背景下微网、多元负荷、环境因素和负荷特性等因素的影响，拟从提高配电网运行效率及建设效益两个角度建立配电网规划前期评估模型。

1 新电改对配电网规划的影响

1.1 新电改对地区配电网的影响

随着能源结构调整及电力体制的改革，微电网、多元负荷与多能互补等因素对电网系统产生了重要影响。同时，新电改中，售电侧的放开也将对电网投资模式产生影响，如大型企业集团将挤占传统电网企业市场；分布式电源上网、市政管线入地等公益性投资将降低单位投资收益；用户体验产生多样化，迫切要求电网企业调整规划及建设思路。

1.2 地区配电网发展的机遇及挑战

新电改背景下，电力市场参与方发生了较大变化，电网公司应改善经营管理模式，提升供电服务质量，提高电网整体技术水平，特别是配电网部分，应深入研究如何提高配电网的运行效率与建设效益。

2 配电网运行效率及评价

2.1 配电网运行效率影响因素

影响配电网运行效率的主要因素为设备负载率、电能损耗情况与缺供电量等，具体指标体系如图1所示。

图1 配电网运行效率影响因素

2.2 配电网运行效率评估模型

年负荷持续曲线是将时序负荷曲线按照大小顺序重新排列后得到。根据地区往年实际负荷特性可得到年负荷持续曲线,如图2。其中PU与PD为经济运行区间上下限值对应的设备负荷，以PU与PD为基准将曲线划分成三部分，即高于PU部分、PU与PD之间部分和低于PD部分。

结合安全准则和经济运行条件，可得到评估配电网系统运行效率的综合模型。由配电网中设备实际负荷持续曲线偏离PU的情况，可得出系统设备运行效率。基于此设计运行效率评价模型如下：

(1)

式中：Sj为设备运行于j段时实际的供电量，SEj为设备处于j段时可传输电量的最大值，ρj为设备处于j段的效率权重值，rj为设备处于j段时的运行效率评估单项分解指标，其中j取1, 2, 3。

图2 配电网设备经济运行区间

2.3 系统运行效率评价模型

本文基于配电网中各层级设备的运行效率，提出了配电网系统运行效率的综合计算模型。系统运行效率SER计算公式为：

(2)

式中：N为配网系统内设备层级数，wi为第i类设备的资产现值占配网系统总资产值的比例。SERi为第i类设备基于经济运行的配网系统运行效率。

2.4 系统运行效率协调度模型

协调度用来衡量某一配电系统内各层级之间的运行效率协调度。为研究系统中各层设备运行效率之间的协调情况，通过对现有基础数据的模拟分析，提出如下模型：

(3)

3 配电网建设效益及评价

3.1 评价指标体系的构建

3.1.1 评价指标确定

针对配电网建设效益，本指标体系将财务、安全生产、可靠性、环境、系统互联与民生6大类效益作为一级指标，并通过专家打分，选取隶属度0.5以上的28个指标作为效益评价体系的二级指标。

3.1.2 指标权重确定

(1)构造判断矩阵。按照评价指标体系，参加征询的每位专家各需构造一组判断矩阵A，可表示为：

(4)

矩阵A表示针对同一层级的相关元素之间两两相对重要程度的比较。

(2)计算权重向量。运用矩阵的方根法算出判断矩阵A的权重向量。首先算出矩阵A中各行元素乘积Mi

(5)

继而Mi的n次方根Wi，并将Wi规范化，

(6)

由此可得到权重向量：w=(w1,w2,…,wn)。

3.2 配电网建设效益综合评价

结合层次分析和综合评估方法进行效益评价。

3.2.1 建立评价等级集

本文设定优、良、中、较差与差这五个层级来表示各指标的级别，相应的指标评语集可使用百分制来定量表示，设定N=(N1，N2，N3，N4，N5)= [95，85，75，65，55]。

3.2.2 模糊矩阵合成

模糊综合评价模型为：

B=wR

=(b1,b2,…,bn)

(7)

式中，w为权重向量，R为参评事物的模糊关系矩阵，B为综合评价结果矩阵的行向量。

3.2.3 综合效益评价

由公式(7)计算出各单项效益评价结果矩阵B，再计算得到如下综合效益矩阵，

=(b1,b2,…,bn)

(8)

得出综合评价总分：S=CN。

4 算例论证

4.1 配电网运行效率评估及实例分析

选择某区域配电网规划项目来计算验证评价模型，规划区内设备类别为110 kV线路(2条)、10 kV线路(4条)和110 kV主变(2台)。采用负荷密度指标法预测负荷的发展状况，并结合每个设备报装容量与负荷特性来预测相应的负荷持续曲线。

4.1.1 单个设备运行效率评价

规划范围内10 kV线路为架空240/电缆300的单联络线路，现对各个设备的运行效率进行评估。设定PU为4 MW，PD为2.4 MW。根据式(1)可算出每条线路的运行效率，计算结果见表1。

表1设备运行效率评价

评价结果线路1线路2线路3线路4ρ10.244 30.421 80.341 90.000 1ρ20.541 90.352 30.410 40.372 8ρ30.206 60.225 90.247 70.627 1r1·ρ10.230 90.224 30.205 60.000 1r2·ρ20.440 20.217 00.243 30.252 0r3·ρ30.078 50.075 00.077 60.316 8EER0.749 60.516 30.526 50.580 9

4.1.2 各层级设备整体运行效率评价

配电网中各层设备整体运行效率评估结果见表2。

表2设备运行效率评价

设备种类评价结果高压线路主变中压线路SERj0.200.380.17

4.1.3 系统运行效率及协调度评价

统计该配电网范围内每个层级设备的资产值比重，并应用公式(2)算出每层级系统运行效率，应用公式(3)算出该配电网系统的协调度，则SER=0.224 1，CSER=0.688 5。

通过计算分析可知该配电网中各层设备运行效率及系统协调度都较差。主要是10 kV线路运行效率低，长期负荷过大导致过载，因此需在该区域新建中压线路来缓解该现状。

4.1.4 系统运行效率及协调度预测

拟在规划区域内新建两回10 kV线路。通过对区域内负荷发展水平预测，可得到各设备的负荷持续曲线。由曲线最终可得出配电网范围内各层级设备运行效率、系统运行效率与系统协调度预测结果，如表3与表4所示。

表3设备运行效率评价结果预测

评价结果线路1线路2线路3线路4拟建线路1拟建线路2SER0.768 50.662 50.647 10.602 40.641 50.632 2

表4各层设备整体运行效率评价

设备种类评价结果高压线路主变中压线路SERj0.240.420.27

重新计算新区域中每个层级设备的资产值比重，从而算出SER=0.285 6，CSER=0.793 5。

图3对现有系统和拟建系统的系统运行效率及协调度评价结果进行对比，可以看出规划区域内新建2条10 kV线路，能有效提高中压线路运行效率，提升系统协调度，拟建系统评价结果得到改善，从而验证了本文配电网运行效率评估模型的适用性与准确性。

图3 系统运行效率与协调度评价结果预测对比

4.2 配电网建设效益评价实例分析

以上算例已得出配电网规划中应拟建两条10 kV线路，线路可通过电缆、架空线或电缆与架空线相结合的三种方式建设。现应用建设效益模型评估3种方案的投资效益，可确定采用电缆结合架空出线时项目效益最好，其具体效益评估如下：

(1)单项效益评价。

S财务效益=(0.504 6 0.377 3 0.118 1 0 0)

S可靠性效益=(0.590 6 0.395 0 0.014 4 0 0)

S安全生产效益=(0.289 8 0.387 7 0.288 6 0.033 9 0)

S系统互联效益=(0.682 4 0.245 7 0.071 9 0 0)

S环境效益=(0.530 2 0.447 5 0.022 3 0 0)

S民生效益=(0.071 1 0.436 8 0.363 1 0.129 0 0)

(2)综合效益评价。

S综合效益=

=88.134 5

由此可知，该项目采用电缆与架空线路结合建设时，综合效益能达到88.13，可见该出线方式建设2条中压线路的综合效益为良好，且以电缆架空共同架设的方式布线,综合效益最优。

5 结 论

从配电网运行效率与建设效益两方面构建了配电网规划建设综合评估模型。以某地区配电网规划范围内高压、中压线路与主变等设备的运行数据及档案信息为对象，对该区域配电网运营状况建模，分别从地区配电网运行效率和协调度计算分析，验证了规划项目建设的必要性，并评估了项目的建设效益。具有较强的实用性和有效性，给配电网规划项目的实施提供了理论基础。