電網(wǎng)規(guī)劃中的可靠性成本

電網(wǎng)規(guī)劃中的可靠性成本?效益分析研究摘要：本文考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并將其應(yīng)用于城市配電網(wǎng)規(guī)劃中，提出了一種協(xié)調(diào)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的配電網(wǎng)規(guī)劃方法。首先，建立年度最低收入的數(shù)學(xué)模型,以計(jì)算電網(wǎng)轉(zhuǎn)換計(jì)劃的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，將最低的年度最低收入計(jì)劃確定為最佳的電網(wǎng)供電計(jì)劃，然后以特定的城市配電網(wǎng)絡(luò)為例計(jì)算各種布線方式在保證有功功率消耗的條件下的最低年收入，提出了滿足該地區(qū)最靠性水平的供電計(jì)劃，希望這種方法為規(guī)劃城市配電網(wǎng)提供了更廣闊的思路。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；可靠性；經(jīng)濟(jì)性；停電損失；最低年收入—?、弓I言電￡系統(tǒng)穩(wěn)定性才能保證連續(xù)供電，滿足用戶需求。對于用戶而言，連續(xù)供電的價(jià)值取決于使用電能所能獲得的收益。因此，在構(gòu)建配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性。評估可靠性經(jīng)濟(jì)學(xué)的基礎(chǔ)是靜電損失估計(jì)和事故調(diào)查與分析，目前國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究仍處于統(tǒng)計(jì)分析階段，研究結(jié)果與實(shí)際情況存在一定差距。一、可靠性經(jīng)濟(jì)計(jì)劃方法（一） 可靠性成本/效益分析高可靠性和低投資成本是矛盾的，為了解決這一矛盾，應(yīng)使用可靠性成本/效益分析來優(yōu)化電網(wǎng)并確定投資，以最低的供電成本獲得最佳的可靠性。（二） 靜損耗統(tǒng)計(jì)方法可以從理論上計(jì)算每個(gè)特定用戶的功率損耗，但實(shí)際上很難。這不僅是由于每個(gè)用戶的功率消耗的不同特性，還在于斷電和持續(xù)時(shí)間不一樣。因此，普遍適用方法是針對特定區(qū)域中的各種功耗特性執(zhí)行靜態(tài)損耗統(tǒng)計(jì)［1］。（三） 電源可靠性評估配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)表現(xiàn)出不同的指標(biāo)越多，反映的特性越全面，在中國使用最廣泛的可靠性指標(biāo)包括當(dāng)前系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)，系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)和平均供電量，可用性指標(biāo)和電力短缺指標(biāo)。評估的主要問題在配電系統(tǒng)中進(jìn)行可靠性評估時(shí)，必須使用不同的算法來計(jì)算總連續(xù)性損耗（TLC）和部分連續(xù)性損耗（PLOC）o在實(shí)際的配電系統(tǒng)中，采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，在每個(gè)饋線部分之間安裝一個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并且在發(fā)生故障時(shí)，可以通過饋線之間的接觸將發(fā)生故障的負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)饋線以恢復(fù)電源［2］。另外，負(fù)載轉(zhuǎn)移對可靠性有重要影響，因此應(yīng)予以考慮。對于給定的配電系統(tǒng)，請使用分析程序?qū)τ谒惺ミB續(xù)性的事件，分析從加載點(diǎn)到源點(diǎn)的割線集合。割集的順序是TLOC事件的多樣性。對于PLOC事件，可以通過切割集中的各個(gè)組成部分進(jìn)行分析。所有連續(xù)性事件的結(jié)果是由于負(fù)載點(diǎn)處的平均負(fù)載導(dǎo)致的功率損耗，這也是負(fù)載點(diǎn)處的平均負(fù)載與導(dǎo)致連續(xù)性事件丟失的錯(cuò)誤持續(xù)時(shí)間的乘積。對連續(xù)性事件丟失的部分結(jié)果的分析更加復(fù)雜，如果違反網(wǎng)絡(luò)約束，則需要考慮負(fù)載點(diǎn)處的負(fù)載減少情況。如果配電系統(tǒng)中發(fā)生負(fù)荷傳遞，則必須建立考慮負(fù)荷傳遞的可靠性評估模型。由于線路的負(fù)載能力受到限制，因此傳輸?shù)呢?fù)載可能小于所需的負(fù)載傳輸量，并且可以通過負(fù)載曲線來計(jì)算此狀態(tài)下的負(fù)載電量不足的值。二、可靠性經(jīng)濟(jì)性計(jì)算分析（一） 配電網(wǎng)可靠性分析架空輸電線路。計(jì)算架空線的單一接線方式，〃2-1〃接線方式和“3-1〃接線方式。首先，假設(shè)每個(gè)負(fù)載點(diǎn)的用戶數(shù)為固定值100,主饋線的故障率為0.045,平均維修時(shí)間為3.0h,分支饋線的故障率為0.1,平均維修時(shí)間為l.Oh。假設(shè)隔離開關(guān)穩(wěn)定運(yùn)行，切換時(shí)間為0.5小時(shí)，在干線故障后，斷路器跳閘，并且隔離開關(guān)斷開主線。主線的負(fù)載被切斷，前一條線恢復(fù)供電［3］。假設(shè)每個(gè)用戶的功率負(fù)載為200kW。從結(jié)果可以看出，"3,1〃接妲模式下的ASAI接近99.95%。此外，計(jì)劃內(nèi)維護(hù)中斷占用戶平均中斷持續(xù)時(shí)間的很大一部分，組件維護(hù)方法和維護(hù)率對ASAI的影響更大，線路故障率是變壓器的可靠性等級，而對ASAI的影響則更大。電纜線路對〃2-1〃接線方式，"3-1〃接線方式，雙環(huán)網(wǎng)接線方式以及其他常見方式進(jìn)行研究。得到的研究結(jié)果：ASAI由高到低依次是雙環(huán)網(wǎng)接線模式、不同母線接開關(guān)站、2供1備接線、〃3?1〃接線模式、“2?1〃接線模式，其中后4種接線模式的ASAI計(jì)算結(jié)果都比較高，全部超過了99%,由此可以看出不同的接線方式對ASAI指示的影響很大。此外，電纜的故障率和維護(hù)時(shí)間都高于架空線路，這樣將會影響系統(tǒng)可用性。（二） 可靠性和經(jīng)濟(jì)調(diào)整分析整體可靠性和經(jīng)濟(jì)調(diào)整分析本文中的可靠性-經(jīng)濟(jì)調(diào)整分析使用的是工業(yè)，商業(yè)和居民用電的分類方法，而不是使用傳統(tǒng)的一次，二次和三次工業(yè)發(fā)電比率來計(jì)算可靠性成本。經(jīng)濟(jì)分析通過功率損耗評估率方法（IEAR）進(jìn)行。使用經(jīng)濟(jì)評估程序評估架空線和電纜的九種接線方式。從結(jié)果中可以看出，〃3-1〃布線和"2-T布線方式的ASAI更高，與電纜相比，投資成本和線損成本大大降低。G值是最低的。但是，在城市規(guī)劃的某些特定區(qū)域中，架空線的放置受到限制，并且需要電纜線，因此要結(jié)合實(shí)際情況考慮。在電纜線中，〃3-1〃和“2-1〃接線方式的G值高于架空線，但與其他接線方式相比，G值仍然相對較小。因此，這兩種連接方式在規(guī)劃的早期階段更適合最終用戶和城市配電網(wǎng)絡(luò)。雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)布線方式的可靠性等級超過99.95%,可靠性成本大大降低，適用于電源靈活性高，可靠性高，負(fù)載密度高，發(fā)展比較成熟的領(lǐng)域。由于各種接線方式的可靠性水平不同，因此成本/收益也不同。用于ASAI架空線單輻射布線，"3-1〃布線，〃2-1〃布線，雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)布線和交換站的備用布線模式特定區(qū)域，用于投資成本和ASAI的增加投資額和收益隨著數(shù)量的關(guān)系可靠性水平逐漸提高，系統(tǒng)的投資成本顯著增加，而可靠性成本（即由于可靠性導(dǎo)致的停電損失）也顯著降低。根據(jù)成本效益優(yōu)化結(jié)果，當(dāng)可靠性指標(biāo)ASAI達(dá)到99.948%時(shí),由投資成本和可靠性成本曲線形成的G值最小。在對該區(qū)域的研究中發(fā)現(xiàn)，電纜線的〃2-1〃接線方式和"3-1〃接線方式是可靠性和經(jīng)濟(jì)性最合理的電源解決方案。確保民生用電的可靠性和經(jīng)濟(jì)調(diào)整分析對于該地區(qū)的政府，學(xué)校，車站，醫(yī)院和其他人口密集，電路負(fù)載較大的地區(qū)進(jìn)行研究時(shí)，首先應(yīng)該保證用戶正常用電，接著研究如何減少中斷損失，從而調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性與可靠性。分析表明，電纜雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)的G值最低。反映冗余網(wǎng)絡(luò)布線模式的高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，由于帶電負(fù)載的電源中斷損耗的增加，各種布線模式的可靠性成本己經(jīng)增加。在保障民生用電的前提下，我們可以分析可靠性/成本對收益的影響。根據(jù)不同接線方式的可靠性水平，投資成本和可靠性成本，執(zhí)行線性插值計(jì)算電源可靠性指標(biāo)的提高與投資額和進(jìn)口額的增加之間的關(guān)系。因此，在這個(gè)民生集中的地區(qū)，電纜雙環(huán)網(wǎng)連接方式是最可靠，最經(jīng)濟(jì)的電源解決方案。結(jié)論：本文討論了在現(xiàn)有電網(wǎng)計(jì)劃和配電網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃中盲目增加投資以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的中存在的問題，這樣做不僅導(dǎo)致投資浪費(fèi)，而且還產(chǎn)生了一些錯(cuò)誤。采用本文的方法，由于對斷電損失和可靠性的估計(jì)較準(zhǔn)確，因此為城市配電網(wǎng)規(guī)劃提供了更廣闊的思路。在對特定區(qū)域的預(yù)測計(jì)劃中應(yīng)用了調(diào)整可靠性和經(jīng)濟(jì)性的預(yù)測方法之后，在選擇該區(qū)域的電纜線路時(shí)，應(yīng)使用“2-1〃接線方式和〃3-1〃連接方式是可靠性和經(jīng)濟(jì)性最合理的解決方案。參考文獻(xiàn)：[1]張偉林