基于典型供电模式的配电网投资需求测算研究

基于典型供电模式的配电网投资需求测算研究

刘速飞

刘速飞

（上海昌泰求实电力新技术有限公司上海200092）

摘要：针对国家电网各省级供电区域配电网特点，基于A+、A、B、C、D、E等六类行政区划，建立了A+1、A+2～E1、E2等28种典型供电模式库，构建了基于典型供电模式的配电网投资测算模型，研究了各类典型供电模式方案的投资测算方法和流程，并结合典型供电区域应用实例，验证了研究成果的实用性和有效性，为各省级电力公司对下属地级供电公司配电网投资测算管理提供辅助决策指导。

关键词：典型供电模式；配电网；省级电力公司；投资需求；测算模型

引言

随着国民经济的快速发展，各类商务区、城市综合体、高密度居住区以及功能各异的经济开发区层出不穷，各级用户对供电可靠性需求的多样化，导致配电网供电模式选择也日趋复杂化。尤其在近年国家电网建设资金日益短缺的大环境下，长期大规模高位投资将难以为继，配电网规划和建设改造工作项目投资面临巨大压力。因此，准确测算下属地级配电网的投资需求，使得确定的投资规模既能够满足地区经济、社会和电网发展需求，又不至过度浪费，成为摆在国家电网各省级电力公司的难题。

本文依托国家电网公司《配电网典型供电模式研究》报告研究成果，初步建立了配电网28种典型供电模式库。参阅国内电力学者专家关于高、中压配电网供电模式[1-3]及影响供电模式的各类因素[4-7]的文献，建立基于典型供电模式的投资分配模型，研究各类典型供电模式方案的投资测算流程与方法，通过选择供电区域适合的配电网典型供电模式建设方案，实现配电网建设标准化、模块化、精益化，提升国家电网各省级供电公司配电网规划、建设、投资测算的管理水平，具有重要的研究价值。

1．基于典型供电模式的投资分配模型构建

1.1模型功能构建简介

本次研究采用计算机程序设计，建立了基于典型供电模式的配电网投资需求测算分析计算平台，其上植入高压变电站供电区域模型、配电网投资测算模型、基础参数设置、负荷密度、供电面积设置、计算模块等五部分。分析平台采用层次设计结构，MicorsoftVisualStudio2013开发，根据国家电网各省级电力公司电网实际情况，选择不同的典型供电模式，设置电网分析参数和应用计算模块，具有很强的适应性和应变能力，计算结果更接近于实际电网。如图1所示：

图1模型构建示意图

1.2基于典型供电模式的变电站供电区域模型

1.高压电源点分布模型

假设高压电源点分布模型上级220kV电源及出线，无论何种接线方式，均能完全满足下级110kV及以下配电网的供电需求。

每个高压电源点的供区范围是一个圆形区域[8]，出线均匀，假设由4个同样规模的高压电源点A、B、C、D即可围成一个正方形的供电区域。

在该正方形供电区域内，四个电源点的变电站，可以满足高压电源点的三链结构、双链结构、单链结构，也可以满足下级10千伏线路出线的电缆双环网、单环网以及架空线路之间的适度联络，能够满足本次典型供电模式研究的需求。

2.变电站供电范围

变电站供电半径的计算，是中压线路出线主干线长度计算的基础。模型供电范围，即供电面积，和负荷密度相结合，是供电负荷总量及单位负荷投资计算的基础。变电站供电半径为：

其中：

Lk为主干线长度，考虑线路的地形系数，取1.3；

C0为单位长度的线路投资；

Cd为出口断路器的投资；

Nf为线路的分段开关数；

Cf为分段开关的投资。架空线路的分段开关为负荷开关，电缆线路的分段开关为主馈线上的环网柜；

N为变电站不同接线模式下的出线回路数。

3.配变投资

国家电网供电辖区幅员辽阔，配电网建设程度具有典型区域特色，配变的型号容量包含了10千伏配电室的630-1000千伏安配变、315-630千伏安的箱变、30-400千伏安的三相柱上变。不同典型供电模式中，配电设施选择按不同配变容量组合，配变投资为Cbx。

4.配电网投资

在计算出变电站投资、中压线路投资、配变投资的基础上，得到各类供区的单位负荷投资，进而测算出各类供区配电网投资。

2.典型供电模式投资测算流程与方法

2.1典型供电模式识别方法

典型供电模式的识别，采用配电网网络拓扑和模式识别理论相结合的识别方法。配电网拓扑分析为接线模式识别提供的研究对象样本。模式识别依照电网结构的特点，从样本当中提取出有意义的特征和属性，根据研究对象的这些特征和属性进行识别和分类。

本次研究按照分层、分电压等级的原则，选取电压序列、电网结构、供电可靠率等指标，定义典型供电模式特征库，采用特征匹配法，将典型供电模式结构特性作为识别条件，识别典型供电模式所占比例。定义典型供电模式特征表达式模型M(i)如下：

M（i）=（Si,Ci,Ji,Ti,Ri）

其中，Si表示第i个供电区域高压变电站网架结构特征集合，包含m个特征点，其中m>1；m个特征分别为链式，环网，辐射。链式包括三链、双链、单链；环网包括双环网、单环网；辐射包括双辐射、单辐射。

Ci表示第i个供电区域中压电缆网架结构特征集合；包含n个特征点，其中n>1；n个特征分别为双环网、单环网、辐射。

Ji表示第i个供电区域中压架空网架结构特征集合；包含k个特征点，其中k>1；k个特征分别为多分段适度联络、多分段单联络、单辐射。

Ti表示第i个供电区域网架结构其它特征集合；

Ri表示第i个供电区域供电可靠率特征集合；

2.2已建成区块典型供电模式过渡投资测算

在已建设区块，由于现状配电网建设程度已经存在一定规模的供电网络，随着供电区域负荷的增长，确定目标年建设成为典型供电模式，所需的建设费用，比单纯新开发区块少。与此同时，已建设供电区块配电网网架与典型供电模式之间的建设差异，仍然需要在建设改造过程中，不断过渡到目标网架的典型供电模式。

本次研究现状电网供电模式向目标典型供电模式过渡方式测算，由典型供电模式识别方法和模型，采集现状配电网供电模式类型比例集合、识别目标典型供电模式结构特征库、识别典型供电模式，形成技术指标数学矩阵，测算现状电网供电模式和目标典型供电模式之间的差异系数。

1.110～35千伏电网结构过渡

110～35千伏电网结构过渡示意图如图2所示。在电网规划建设的过程中，可根据电网建设的不同阶段，选择与之匹配的电网结构，使网架结构逐步过渡到最终的目标电网结构。

图4典型供电模式投资测算流程图

3典型地区应用实例

以国网公司J省电力公司Y市供电公司为例，开展基于典型供电模式的配电网投资分配模型实例验证。

3.1供电区年度建设费用计算

根据Y市供电公司供区变电站电压等级、主变配置台数、容量、下线中压线路出线特点等，选择Y市供电公司供区供电模式为A、B类以A-3、B-3为主，C、D类以C-2、D-2为主。利用本次研发的分析计算平台，输入各典型供区的负荷密度值，由此求得各年的建设测算值。结果如表1所示：

表1Y市2015年~2020年典型供电模式过渡建设费用计算单位：万元

在分析计算过程中，由于地方物价差异及电气规划工程师考虑的方案裕度不同，参数初始化设置中，存在地块划分、负荷预测、设备选型、单价、线路长度、线路挂接配变组合数量等参数差异，导致与Y市供电公司配电网规划报告估算对比分析，存在一定的误差，误差在配电网规划合理范围内，验证了本研究模型的有效性和实用性。

4．结语

本文依托国家电网公司《配电网典型供电模式研究》报告研究成果，以28种配电网典型供电模式为标准，建立了基于典型供电模式的配电网投资需求测算分析计算平台，研究各类典型供电模式方案的投资测算流程与方法，采用计算机程序设计和开发，实现供电区域基于典型供电模式的配电网投资费用。并在Y市供电公司得到实例验证，表明该研究模型和测算方法的正确性和有效性，为各省级电力公司管理下属地市供电企业分配年度规划建设资金，提供辅助决策价值。

参考文献

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作者简介

刘速飞（1974-），女，山西运城人，硕士，研究方向：电力系统规划、电力系统信息化。