方江曉 姚劍峰 陳國恩

（浙江嘉興電力局，浙江 嘉興 314000）

嘉興作為浙江接軌上海、融入長三角的門戶型都市地區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(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題。如何解決自身的不足，且適應(yīng)社會負(fù)荷發(fā)展需求，需要開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)鍵時期，配電網(wǎng)發(fā)展采用何種模式對嘉興電網(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，總體上存在一個不斷提高和調(diào)整電壓等級、簡化電壓序列以適應(yīng)社會經(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的優(yōu)越性已經(jīng)得到國際上的普遍認(rèn)同，在發(fā)達(dá)國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)也無任何障礙[1-3]；此外，20kV配電網(wǎng)電壓也符合我國的國家標(biāo)準(zhǔn)，國內(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)展過程中的問題，適應(yīng)社會負(fù)荷發(fā)展需求，嘉興電力局結(jié)合國網(wǎng)相關(guān)文件、指導(dǎo)意見及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，在省公司的精心指導(dǎo)下，正全面開展電壓序列優(yōu)化工作。

鑒于國內(nèi)外均已對 20kV電壓等級的適用性進(jìn)行過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電壓等級選擇上的詳細(xì)論證，而主要通過了解和借鑒國內(nèi)外在中壓配電網(wǎng)，特別是 20kV電壓等級方面成功應(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)測結(jié)果可知：①如果按照嘉興全市面積計算，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)供電電壓等級優(yōu)化研究及示范試點(diǎn)研究》報告中對負(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，由于簡化電壓等級的改造費(fèi)用所占比例較大，中壓配電電壓等級選擇20kV的220/110/20/0.4kV電壓序列方案的經(jīng)濟(jì)性優(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，電壓等級序列優(yōu)化為 500/220/110/20/0.4kV五級電壓的方案，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)：從時間上，分為“十二五”期和“十三五”期兩個階段進(jìn)行建設(shè)改造；針對不同區(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、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(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)電壓等級的中性點(diǎn)接地、無功補(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、社會責(zé)任要求難以為繼、投資和人力成本難以為繼這4大問題， 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)的順勢化舉措，是實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能降耗目標(biāo)和建設(shè)和諧社會的重要舉措，既是為了更好的滿足國網(wǎng)公司提出的社會責(zé)任要求，更是兩個轉(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。

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，大范圍應(yīng)用 20kV電壓等級將面臨改造資金大、過渡期長且過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)等問題。面對這些情況，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變電站可以通過主變等容量改造，開關(guān)柜改造和更換措施對現(xiàn)狀變電站進(jìn)行升壓改造，改造費(fèi)用為每改造一臺主變及其附屬設(shè)備僅需1400萬元。架空線路通過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。配變通過等容量改造升壓成20kV，改造費(fèi)用為配變價格的30%。用戶開關(guān)柜通過增加絕緣板措施進(jìn)行改造，改造費(fèi)用為3萬。開閉所直接更換，每座改造費(fèi)用30萬。戶外環(huán)網(wǎng)柜大部分滿足20kV要求，無需改造。

2）從可靠性和優(yōu)質(zhì)服務(wù)上看，20kV升壓改造會在過渡期內(nèi)造成預(yù)安排停電偏多，可靠性下降，服務(wù)降低的問題。但通過優(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)過程停電時間；客戶設(shè)備、公變設(shè)備投運(yùn)前倒排時間集中改造的原則。

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、嘉興各級政府的認(rèn)可和民眾的理解。首先，電價優(yōu)惠政策推動了用戶升壓改造的積極性；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)，出臺了推進(jìn)配網(wǎng)20kV改造政策措施，與鎮(zhèn)、街道、開發(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。

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)荷增長邊界條件。負(fù)荷增長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，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，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)長遠(yuǎn)的發(fā)展角度上看，20kV電壓等級在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于10kV電壓等級。

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。

通過對電壓序列優(yōu)化調(diào)整前后的目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃方案對比可知，中壓配網(wǎng)采用 20kV電壓等級供電后，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)過程中，嘉興局通過一系列的措施保障每個環(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》，并啟動各專項(xiàng)工作小組進(jìn)行主變、開關(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199家，在建工程 7家；已供電 180家，總計 386家用戶，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)社會長遠(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)國家節(jié)能降耗目標(biāo)和建設(shè)和諧社會的重要舉措。

通過論證升壓改造的必要性，適時推進(jìn)配電網(wǎng)新電壓等級建設(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)展特征在全國具有一定的典型和代表性，通過深入開展嘉興電網(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，對浙江整個地區(qū)乃至全國的配電網(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)展過程中的“四個難以為繼”。

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）通過經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的分析，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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