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        嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化可行性研究和實(shí)施策略

        2012-06-22 07:30:20方江曉姚劍峰陳國(guó)恩
        電氣技術(shù) 2012年8期
        關(guān)鍵詞:嘉興可行性配電網(wǎng)

        方江曉 姚劍峰 陳國(guó)恩

        (浙江嘉興電力局,浙江 嘉興 314000)

        嘉興作為浙江接軌上海、融入長(zhǎng)三角的門(mén)戶(hù)型都市地區(qū),隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,其配電網(wǎng)發(fā)展的外部環(huán)境發(fā)生了深刻變化。目前,以 10kV為主干的嘉興中壓配電網(wǎng)面臨著發(fā)展瓶頸,引發(fā)了變電站站址選擇和線路走廊出線困難等一系列問(wèn)題。如何解決自身的不足,且適應(yīng)社會(huì)負(fù)荷發(fā)展需求,需要開(kāi)展深層次的研究和實(shí)踐。“十二五”至“十三五”期間將是嘉興電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,配電網(wǎng)發(fā)展采用何種模式對(duì)嘉興電網(wǎng)的健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。

        在電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程中,總體上存在一個(gè)不斷提高和調(diào)整電壓等級(jí)、簡(jiǎn)化電壓序列以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的客觀規(guī)律。20kV作為中壓配電電壓等級(jí)的優(yōu)越性已經(jīng)得到國(guó)際上的普遍認(rèn)同,在發(fā)達(dá)國(guó)家有非常成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),設(shè)備制造工藝技術(shù)也無(wú)任何障礙[1-3];此外,20kV配電網(wǎng)電壓也符合我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)以蘇州為代表很多城市20世紀(jì)90年代就在進(jìn)行20kV配電網(wǎng)的探索研究,并取得了良好的效益和寶貴的實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)[4]。

        因此,為了更好解決電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的問(wèn)題,適應(yīng)社會(huì)負(fù)荷發(fā)展需求,嘉興電力局結(jié)合國(guó)網(wǎng)相關(guān)文件、指導(dǎo)意見(jiàn)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等,在省公司的精心指導(dǎo)下,正全面開(kāi)展電壓序列優(yōu)化工作。

        鑒于國(guó)內(nèi)外均已對(duì) 20kV電壓等級(jí)的適用性進(jìn)行過(guò)研究并提出了研究的結(jié)論[5-7]。因此,嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化工作不再進(jìn)行 20kV電壓等級(jí)選擇上的詳細(xì)論證,而主要通過(guò)了解和借鑒國(guó)內(nèi)外在中壓配電網(wǎng),特別是 20kV電壓等級(jí)方面成功應(yīng)用的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),結(jié)合嘉興電網(wǎng)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展的情況,確定適合嘉興電網(wǎng)的電壓序列優(yōu)化方案,并進(jìn)一步論證嘉興電網(wǎng)將 20kV作為中壓配電電壓等級(jí)的必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。

        1 電壓序列優(yōu)化方案的選擇和建設(shè)原則

        1.1 電壓序列優(yōu)化方案的選擇

        根據(jù)《嘉興電網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的電力電量預(yù)測(cè)結(jié)果可知:①如果按照嘉興全市面積計(jì)算,現(xiàn)狀嘉興市負(fù)荷密度為 1063kW/km2,規(guī)劃到 2030年負(fù)荷密度為4361kW/km2,是現(xiàn)狀負(fù)荷密度的4.1倍;②如果按照建設(shè)用地面積計(jì)算,現(xiàn)狀嘉興市負(fù)荷密度為6163kW/km2,規(guī)劃到2030年負(fù)荷密度為18968kW/km2,是現(xiàn)狀負(fù)荷密度的3.1倍。

        又根據(jù)江蘇省電力公司《中壓配電網(wǎng)供電電壓等級(jí)優(yōu)化研究及示范試點(diǎn)研究》報(bào)告中對(duì)負(fù)荷密度現(xiàn)狀電網(wǎng)的 20kV升壓改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和比選中可知,地區(qū)電力負(fù)荷增量比(遠(yuǎn)景負(fù)荷密度與現(xiàn)狀負(fù)荷密度之比)大于 3左右,負(fù)荷密度小于 20MW/km2時(shí),由于簡(jiǎn)化電壓等級(jí)的改造費(fèi)用所占比例較大,中壓配電電壓等級(jí)選擇20kV的220/110/20/0.4kV電壓序列方案的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)于其他方案。

        依據(jù)以上結(jié)論,《嘉興電網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《嘉興各區(qū)縣局“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃暨電壓序列優(yōu)化》提出了至目標(biāo)年,在嘉興市全面實(shí)現(xiàn)20kV配電網(wǎng)供電,公用網(wǎng)取消35kV電壓等級(jí),電壓等級(jí)序列優(yōu)化為 500/220/110/20/0.4kV五級(jí)電壓的方案,將電壓序列優(yōu)化作為重點(diǎn)工作,積極推進(jìn)20kV配電網(wǎng)建設(shè)。

        1.2 20kV配電網(wǎng)建設(shè)(改造)原則

        1)嘉興采用分區(qū)域、分階段推進(jìn)20kV電網(wǎng)建設(shè),“積極、穩(wěn)妥”推進(jìn) 20kV電網(wǎng)建設(shè),全面實(shí)現(xiàn) 20kV供電目標(biāo):從時(shí)間上,分為“十二五”期和“十三五”期兩個(gè)階段進(jìn)行建設(shè)改造;針對(duì)不同區(qū)塊負(fù)荷發(fā)展情況,采用整體規(guī)劃、分區(qū)建設(shè)原則。

        2)新建變電站電壓等級(jí)為 110/20kV。中壓配電網(wǎng)新、改建項(xiàng)目一律按 20kV標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),對(duì)于不具備20kV供電的按10kV降壓運(yùn)行。

        3)在電壓序列優(yōu)化過(guò)程中,應(yīng)最大限度地利用原有10kV存量資產(chǎn),避免大拆大建。

        4)20kV配電網(wǎng)建設(shè)改造中的配變、CT、PT、電抗器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器、電纜、電纜附件和避雷器等設(shè)備的選擇均需要滿足國(guó)網(wǎng)制定的20kV設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

        5)20kV配電網(wǎng)的建設(shè)還需滿足相應(yīng)電壓等級(jí)的中性點(diǎn)接地、無(wú)功補(bǔ)償和短路電流控制等原則。

        2 電壓序列優(yōu)化的必要性

        1)嘉興電網(wǎng)在快速發(fā)展過(guò)程中,面臨土地空間資源難以為繼、友好電網(wǎng)建設(shè)難以為繼、社會(huì)責(zé)任要求難以為繼、投資和人力成本難以為繼這4大問(wèn)題, 電網(wǎng)發(fā)展方式將面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

        2)集約農(nóng)網(wǎng)和電壓序列優(yōu)化是破解4大難以為繼的重要舉措,是適應(yīng)嘉興城市化的發(fā)展,“兩新”(新市鎮(zhèn)和新社區(qū))工程建設(shè)的順勢(shì)化舉措,是實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能降耗目標(biāo)和建設(shè)和諧社會(huì)的重要舉措,既是為了更好的滿足國(guó)網(wǎng)公司提出的社會(huì)責(zé)任要求,更是兩個(gè)轉(zhuǎn)變的真正實(shí)現(xiàn)。

        3)電壓序列優(yōu)化在提高電網(wǎng)供電能力、節(jié)省電網(wǎng)資源(站址和通道)、降低投資和網(wǎng)損、節(jié)能環(huán)保等方面均具有優(yōu)勢(shì)。

        因此,有必要結(jié)合嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化的可行性和經(jīng)濟(jì)性分析,以盡快開(kāi)展嘉興電網(wǎng)的電壓序列優(yōu)化工作。

        3 電壓序列優(yōu)化的可行性

        目前嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化的主要難題有配電網(wǎng)存量資產(chǎn)大、設(shè)備剩余壽命普遍較長(zhǎng),大范圍應(yīng)用 20kV電壓等級(jí)將面臨改造資金大、過(guò)渡期長(zhǎng)且過(guò)渡期供電可靠性下降、實(shí)施難度大、影響公司優(yōu)質(zhì)服務(wù)等問(wèn)題。面對(duì)這些情況,我們結(jié)合嘉興電網(wǎng)的實(shí)際狀況,論證電壓序列優(yōu)化在技術(shù)上是否具有可行性。

        3.1 技術(shù)可行性論證

        1)從技術(shù)上看,20kV升壓改造是可行的。110kV變電站可以通過(guò)主變等容量改造,開(kāi)關(guān)柜改造和更換措施對(duì)現(xiàn)狀變電站進(jìn)行升壓改造,改造費(fèi)用為每改造一臺(tái)主變及其附屬設(shè)備僅需1400萬(wàn)元。架空線路通過(guò)更換絕緣子和金具可直接進(jìn)行升壓改造,改造費(fèi)用為每公里4萬(wàn)元。70%電纜可直接升壓,30%電纜經(jīng)調(diào)整電纜附件后也可使用。配變通過(guò)等容量改造升壓成20kV,改造費(fèi)用為配變價(jià)格的30%。用戶(hù)開(kāi)關(guān)柜通過(guò)增加絕緣板措施進(jìn)行改造,改造費(fèi)用為3萬(wàn)。開(kāi)閉所直接更換,每座改造費(fèi)用30萬(wàn)。戶(hù)外環(huán)網(wǎng)柜大部分滿足20kV要求,無(wú)需改造。

        2)從可靠性和優(yōu)質(zhì)服務(wù)上看,20kV升壓改造會(huì)在過(guò)渡期內(nèi)造成預(yù)安排停電偏多,可靠性下降,服務(wù)降低的問(wèn)題。但通過(guò)優(yōu)化施工安排、綜合停電管理、帶電作業(yè)和旁路作業(yè)等措施,結(jié)合大修技改工程、結(jié)合智能電網(wǎng)建設(shè)綜合施工,可將停電影響降到可容忍程度。具體措施包括:變電站擴(kuò)建(改建)停電與配網(wǎng)線路負(fù)荷割切停電相結(jié)合的方式減少配網(wǎng)線路停電次數(shù);配網(wǎng)線路在負(fù)荷割切當(dāng)天實(shí)現(xiàn)全線升壓改造;配網(wǎng)線路分段投產(chǎn)進(jìn)一步減少投產(chǎn)過(guò)程停電時(shí)間;客戶(hù)設(shè)備、公變?cè)O(shè)備投運(yùn)前倒排時(shí)間集中改造的原則。

        3.2 政策可行性論證

        嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化工作贏得了“政府主導(dǎo)、電網(wǎng)助推”的局面,獲得了浙江省政府、嘉興市政府、嘉興各級(jí)政府的認(rèn)可和民眾的理解。首先,電價(jià)優(yōu)惠政策推動(dòng)了用戶(hù)升壓改造的積極性;20kV節(jié)省土地資源的占用使得政府支持意愿非常大,成立了推進(jìn)20kV應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),出臺(tái)了推進(jìn)配網(wǎng)20kV改造政策措施,與鎮(zhèn)、街道、開(kāi)發(fā)區(qū)簽訂配網(wǎng)升壓改造框架協(xié)議暨實(shí)施方案。在資金上給與 50元每 kVA的政策補(bǔ)貼。

        3.3 資金可行性論證

        從資金投入上看,資金壓力不大,方案可行性較高。從表1可以看出,“十二五”期間電壓序列優(yōu)化后僅需多投資2.72億元,即使不考慮節(jié)約線損獲得的收益,平均每年多投入0.54億元即可。

        表1 “十二五”期電壓序列優(yōu)化前后資金投入情況

        4 電壓序列優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性

        采用 20kV電壓等級(jí)線路在提高輸電能力、促進(jìn)節(jié)能降損、加大供電半徑、減少土地占用、滿足用電需求等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

        4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

        1)嘉興電網(wǎng)符合20kV升壓改造經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷增長(zhǎng)邊界條件。負(fù)荷增長(zhǎng)邊界條件是決定嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化是否經(jīng)濟(jì)的決定性因素,根據(jù)嘉興電網(wǎng)2030年負(fù)荷預(yù)測(cè),遠(yuǎn)景負(fù)荷將達(dá)到 17072MW,是現(xiàn)有負(fù)荷的4倍,嘉興電網(wǎng)還有3倍的增長(zhǎng),根據(jù)電壓序列優(yōu)化分析結(jié)論,可知嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化的邊界條件并沒(méi)有發(fā)生根本性改變。

        2)由表2可以看出,實(shí)施電壓序列優(yōu)化后,與10kV相比,中壓配網(wǎng)投資增加、高壓配網(wǎng)投資減少、網(wǎng)損費(fèi)用減少。綜合考慮,“十二五”期間主要為電網(wǎng)試點(diǎn)期,升壓改造工程量相對(duì)較少,僅需增加投資0.08億元?!笆濉逼陂g,升壓改造工程量相對(duì)增加,20kV電網(wǎng)亦逐步完善,但網(wǎng)損降低的收益增加,與10kV供電相比,該期間僅需增加投資0.05億元。因此,從電網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度上看,20kV電壓等級(jí)在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于10kV電壓等級(jí)。

        表2 嘉興電網(wǎng)20kV升壓改造的分階段現(xiàn)金流量表

        4.2 社會(huì)效益分析

        電壓序列優(yōu)化大大提高線路的承載能力,減少電力設(shè)備占用資源外,大幅降低電網(wǎng)損耗量,有利于電網(wǎng)的節(jié)能減排、減少碳排放,符合大環(huán)境下的節(jié)能減排要求。

        通過(guò)對(duì)電壓序列優(yōu)化調(diào)整前后的目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃方案對(duì)比可知,中壓配網(wǎng)采用 20kV電壓等級(jí)供電后,110kV電網(wǎng)規(guī)??s小,布點(diǎn)數(shù)量減少,與原規(guī)劃相比,可減少 110kV變電站布點(diǎn)數(shù)量為77座,土地資源可減少占用 89.8km2;相應(yīng)的主變數(shù)量及110kV線路也減少,緩解110kV線路走廊通道緊張問(wèn)題。

        5 電壓序列優(yōu)化的實(shí)施現(xiàn)狀及意義

        5.1 電壓序列優(yōu)化的實(shí)施現(xiàn)狀

        在電壓序列優(yōu)化工作推進(jìn)過(guò)程中,嘉興局通過(guò)一系列的措施保障每個(gè)環(huán)節(jié)順利實(shí)施,目前已取得了一定的成效,積累了一定的經(jīng)驗(yàn):已編制嘉興各縣市局《配電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃暨電壓序列優(yōu)化規(guī)劃》,并啟動(dòng)各專(zhuān)項(xiàng)工作小組進(jìn)行主變、開(kāi)關(guān)柜、線路、配變等設(shè)備的升壓改造方案;已獲得相關(guān)的政府簽發(fā)的有關(guān) 20kV電網(wǎng)建設(shè)的文件、框架協(xié)議、支持函件等共10份;已答復(fù)20kV供電方案的用戶(hù)199家,在建工程 7家;已供電 180家,總計(jì) 386家用戶(hù),容量365.76MVA。

        5.2 電壓序列優(yōu)化的意義

        嘉興電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展目前正處于重要的上升期。開(kāi)展電網(wǎng)序列優(yōu)化的研究工作是滿足嘉興市經(jīng)濟(jì)社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)的客觀需求;是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,建設(shè)“兩型”(資源節(jié)約型、環(huán)境友好型)電網(wǎng)的必然選擇;是突破現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)展瓶頸,提高嘉興電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展能力的必然要求;是實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能降耗目標(biāo)和建設(shè)和諧社會(huì)的重要舉措。

        通過(guò)論證升壓改造的必要性,適時(shí)推進(jìn)配電網(wǎng)新電壓等級(jí)建設(shè)與改造工作,有利于緩解當(dāng)前配電網(wǎng)建設(shè)與站點(diǎn)、線路走廊資源之間的矛盾,能夠提高配電網(wǎng)的供電能力和客戶(hù)接入適應(yīng)范圍,降低電網(wǎng)運(yùn)行損耗,從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的和諧統(tǒng)一。

        嘉興電網(wǎng)作為浙江電網(wǎng)的重要組成部分,其電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模和發(fā)展特征在全國(guó)具有一定的典型和代表性,通過(guò)深入開(kāi)展嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化的研究和實(shí)踐,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提煉做法,還可以實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)帶面,對(duì)浙江整個(gè)地區(qū)乃至全國(guó)的配電網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)踐和發(fā)展必將提供有益的指導(dǎo)和參考。

        6 結(jié)論

        1)本文分析了嘉興電網(wǎng)面臨的發(fā)展問(wèn)題和進(jìn)行電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化工作的背景。

        2)根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有的結(jié)論,確定了嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化的合理方案,并介紹了 20kV配電網(wǎng)的建設(shè)和改造原則。

        3)基于嘉興電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展情況,論證升壓改造的必要性,破解嘉興電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的“四個(gè)難以為繼”。

        4)基于嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn),從技術(shù)方面論證嘉興電網(wǎng)實(shí)施電壓序列優(yōu)化方案的可行性,并分析了政策可行性和資金可行性。

        5)通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的分析,論證嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化工作的經(jīng)濟(jì)性。

        6)結(jié)合嘉興電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化的可行性論證及其實(shí)施情況,指出嘉興進(jìn)行電壓序列優(yōu)化工作的意義。

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