崔凱，李敬如，趙娟

(國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市 100052)

0 引言

法國(guó)是世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家之一，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值居世界前列，人均GDP超過(guò)4萬(wàn)美元［1］。自2000年7月開(kāi)始，法國(guó)實(shí)施電力工業(yè)改革，目前已實(shí)現(xiàn)廠網(wǎng)分開(kāi)、輸配分開(kāi)和配售分開(kāi)，輸電和配電實(shí)行監(jiān)管，發(fā)電和售電開(kāi)放競(jìng)爭(zhēng)［2-3］。

法國(guó)配電網(wǎng)主要由法國(guó)配電公司(ERDF)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。此外，全國(guó)還有157個(gè)小型地方配電公司。ERDF與法國(guó)輸電公司(RTE)同為法國(guó)電力集團(tuán)(EDF)的全資子公司，二者經(jīng)營(yíng)范圍以50 kV電壓等級(jí)為界。50 kV以上屬于 RTE，包括400、225、90、63 kV;50 kV 以下屬于ERDF，包括20 kV(中壓)、400/230 V(低壓)以及正在淘汰的15 kV。在人口密度較低地區(qū)，配電網(wǎng)依靠63 kV供電;在人口密度較高地區(qū)，225 kV電網(wǎng)盡量靠近負(fù)荷中心，直接通過(guò)225/20 kV輸出中壓［4］。

截止2011年底［5］，ERDF共有各類(lèi)變電站2200座、變壓器4500臺(tái)，其中225/20 kV變壓器400臺(tái);20 kV線路59.3萬(wàn)km，其中架空線占62%，地下電纜占38%;20 kV電纜線路開(kāi)關(guān)84.6萬(wàn)個(gè)，其中遙控開(kāi)關(guān)6.6萬(wàn)個(gè);20 kV架空線路開(kāi)關(guān)17.7萬(wàn)個(gè)，其中遙控開(kāi)關(guān)1.8萬(wàn)個(gè);20 kV配變72.7萬(wàn)臺(tái)，其中柱上變34.5萬(wàn)臺(tái);400 V線路66.4萬(wàn)km，其中地下電纜占35%、架空絕緣線占48%、裸導(dǎo)線占17%。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃管理模式

ERDF組織架構(gòu)分為3級(jí)，包括總部、8個(gè)大區(qū)(IRD)和23個(gè)地方單位(DR)。每個(gè)大區(qū)管轄2～3個(gè)地方單位。大區(qū)下設(shè)電力研究院，全國(guó)共有22個(gè)。每個(gè)地方單位下設(shè)1～2個(gè)調(diào)度中心(RCA)、3～5個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)(OA)和1個(gè)事故應(yīng)急中心(RCC)。ERDF組織架構(gòu)詳細(xì)情況如圖1所示。

ERDF配電網(wǎng)規(guī)劃采取“兩級(jí)管理、三級(jí)參與”的工作模式，各層級(jí)職責(zé)分工如下:

(1)總部層面負(fù)責(zé)把握配電網(wǎng)規(guī)劃的總體原則、技術(shù)路線、電網(wǎng)發(fā)展方向、投資管控重點(diǎn)，研究規(guī)劃方法和工具。

(2)大區(qū)層面負(fù)責(zé)組織編制并審定地方電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)加強(qiáng)工程和用戶(hù)接入。其中，電網(wǎng)部負(fù)責(zé)確定區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展方向和建設(shè)重點(diǎn)，審查電力研究院完成的規(guī)劃報(bào)告和工程設(shè)計(jì)方案，對(duì)項(xiàng)目投資進(jìn)行優(yōu)化;電力研究院在電網(wǎng)部的指導(dǎo)下，具體從事配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和研究工作，以及電網(wǎng)加強(qiáng)工程和用戶(hù)接入的設(shè)計(jì)工作。

圖1 ERDF組織架構(gòu)示意圖Fig.1 Organization structure of ERDF

(3)地方單位負(fù)責(zé)為大區(qū)公司提供運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，協(xié)助現(xiàn)狀診斷，按分配的投資對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)選。

2 配電網(wǎng)規(guī)劃編制

2.1 編制年限

ERDF配電網(wǎng)規(guī)劃分為30年長(zhǎng)期規(guī)劃和10年中期規(guī)劃，每5年滾動(dòng)修編1次。30年電網(wǎng)規(guī)劃不考慮投資，僅從技術(shù)上規(guī)劃理想的目標(biāo)電網(wǎng)，目的是確定電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。10年中期電網(wǎng)規(guī)劃建立在30年長(zhǎng)期規(guī)劃目標(biāo)下，具體到每個(gè)工程進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，對(duì)多個(gè)解決方案通過(guò)對(duì)比投資收益率選擇最優(yōu)。

2.2 編制流程

ERDF配電網(wǎng)規(guī)劃重視解決現(xiàn)狀問(wèn)題，并考慮電網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求，一般分為5個(gè)步驟:(1)根據(jù)電網(wǎng)總量，細(xì)分規(guī)劃區(qū)域，一般每個(gè)規(guī)劃單元含3～6座變電站;(2)將已確定的、列入計(jì)劃的工程加入現(xiàn)狀電網(wǎng)，對(duì)形成的電網(wǎng)初始狀態(tài)進(jìn)行分析，并開(kāi)展負(fù)荷預(yù)測(cè)工作;(3)建立30年長(zhǎng)期目標(biāo);(4)確定電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)戰(zhàn)略方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，明確中期理論目標(biāo);(5)從理論目標(biāo)過(guò)渡到10年實(shí)用目標(biāo)，并評(píng)估10年規(guī)劃的供電質(zhì)量水平。

按照上述步驟，全國(guó)22個(gè)電力研究院分別編制完成配電網(wǎng)規(guī)劃后，由各大區(qū)向總部上報(bào)規(guī)劃投資?？偛繉用尕?fù)責(zé)確定全國(guó)配電網(wǎng)總投資，并對(duì)各大區(qū)進(jìn)行綜合平衡。ERDF不開(kāi)展全國(guó)性的配電網(wǎng)規(guī)劃。

3 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)選擇

3.1 供電安全標(biāo)準(zhǔn)

ERDF制定網(wǎng)絡(luò)方案時(shí)考慮不同時(shí)期、不同地區(qū)對(duì)配電網(wǎng)的具體要求，不機(jī)械地追求電網(wǎng)層層滿(mǎn)足“N －1”［6］，供電安全標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 供電安全標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Power supply safety standard

按照供電安全標(biāo)準(zhǔn)，法國(guó)對(duì)輸電線路和主變要求滿(mǎn)足“N－1”，但當(dāng)特殊時(shí)期(如變電站建設(shè)初期)和特殊地區(qū)(如首都巴黎)依靠輸電網(wǎng)自身不能滿(mǎn)足時(shí)，可通過(guò)中壓線路轉(zhuǎn)供實(shí)現(xiàn)供電可靠性要求。

3.2 中壓配電網(wǎng)

ERDF中壓配電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)不多，大致分為“雙T”結(jié)構(gòu)、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和放射結(jié)構(gòu)3種［3］。

(1)“雙T”結(jié)構(gòu)。用于負(fù)荷密度較大的重點(diǎn)城市，中壓主干線采用雙環(huán)及多環(huán)結(jié)構(gòu)，配變“雙T”接入，如圖2所示。

圖2 “雙T”結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)Fig.2 Distribution network with double‘T’structure

(2)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。適用于中等負(fù)荷密度城市，中壓主干線采用單環(huán)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，配變破口接入，如圖3所示。

圖3 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)配電網(wǎng)Fig.3 Distribution network with chain structure

(3)放射結(jié)構(gòu)。適用于農(nóng)村地區(qū)，中壓主干線采用單環(huán)結(jié)構(gòu)，配變“單T”接入樹(shù)枝狀支線，主干線一般采用電纜，支線采用架空線，如圖4所示。

圖4 放射結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)Fig.4 Distribution network with radiation structure

3.3 低壓配電網(wǎng)

ERDF低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為樹(shù)枝狀［7］，依據(jù)道路系統(tǒng)和負(fù)荷密度而建。在低壓配電網(wǎng)發(fā)展的早期，巴黎曾通過(guò)熔絲互聯(lián)，但從1998年開(kāi)始逐步打開(kāi)。低壓配電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)是越簡(jiǎn)單越好，連接點(diǎn)越少越好，因?yàn)檫B接點(diǎn)往往是故障的滋生點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)顯示，配電網(wǎng)故障多發(fā)生在中壓，若采用低壓互聯(lián)方式，不僅帶來(lái)設(shè)備長(zhǎng)期閑置，而且還需定期維護(hù)更換，增加了運(yùn)維成本。

4 配電設(shè)備選型

4.1 配電變壓器

在城市及城鎮(zhèn)地區(qū)，配電變壓器的容量選擇范圍為250 ～1000kVA(250，400，630，1000kVA)，在農(nóng)村地區(qū)為 50 ～ 630 kVA(50，100，160，250，400，630 kVA)。

法國(guó)對(duì)于非晶合金變壓器尚未進(jìn)行推廣應(yīng)用，但已開(kāi)展對(duì)中國(guó)和日本應(yīng)用情況的調(diào)查，目前正處在研究試驗(yàn)階段。

4.2 中壓線路

4.2.1 電纜線路

中壓埋地電纜包括鋁95 mm2、鋁150 mm2、鋁240 mm2、銅 240 mm2這 4 種。鋁 150 mm2、鋁240 mm2電纜用于主干線。鋁95 mm2電纜保留在現(xiàn)有放射線路中，以后不再發(fā)展。銅240 mm2電纜僅應(yīng)用于變電站直接出線等少數(shù)場(chǎng)合。

中壓電纜都是單相電纜。電纜線路的供電容量一般按照6000kVA配置，最大不超過(guò)12000kVA。主干電纜的載流量一般按400 A考慮，在使用2根電纜并聯(lián)時(shí)，可按630 A考慮載流量。分支電纜的載流量一般按250 A考慮。

4.2.2 架空線路

法國(guó)中壓架空線路基本為裸導(dǎo)線，一般選擇鋁絞線，在覆冰地區(qū)選擇鋼芯鋁絞線。中壓主干架空線路導(dǎo)線截面一般為148 mm2，分支線路導(dǎo)線截面一般為75，54 mm2。

中壓主干架空線路的載流量一般按400 A考慮，分支架空線路的載流量一般按100 A考慮。

4.2.3 低壓線路

法國(guó)低壓埋地電纜包括鋁240 mm2、鋁150 mm2、鋁95 mm2這3種。低壓電纜最大負(fù)載電流按400 A考慮，低壓接線箱電纜按400 A或250 A考慮。

法國(guó)低壓架空線路一般采用絕緣鋁導(dǎo)線，導(dǎo)線截面有70，150 mm2。架空線路最大負(fù)載電流按250 A考慮。

4.3 開(kāi)關(guān)

中壓開(kāi)關(guān)的設(shè)置原則是每800 kW負(fù)荷點(diǎn)安裝1臺(tái)遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)，遠(yuǎn)控開(kāi)關(guān)裝在主干線上，平均占到整條線路總開(kāi)關(guān)數(shù)的1/5～1/4。其他開(kāi)關(guān)都是手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。中壓開(kāi)關(guān)僅在變電站出口線路上使用斷路器，其他均為負(fù)荷開(kāi)關(guān)。在配電站內(nèi)部，中壓開(kāi)關(guān)的額定電流一般選擇400 A，開(kāi)關(guān)的絕緣方式有真空、SF6等。

低壓饋線開(kāi)關(guān)的額定電流一般選擇250 A。低壓主進(jìn)線側(cè)為負(fù)荷開(kāi)關(guān)，低壓出線側(cè)均為熔絲。

5 分布式電源接入

法國(guó)分布式電源主要有生物質(zhì)能發(fā)電、余熱發(fā)電、垃圾發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、光伏發(fā)電等。其中，發(fā)展較快的是光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。

5.1 接入容量

根據(jù)ERDF的有關(guān)研究，分布式電源允許接入電網(wǎng)的最大容量主要取決于地區(qū)電源結(jié)構(gòu)及其調(diào)峰能力。法國(guó)核電、水電裝機(jī)容量分別占總裝機(jī)容量的50%和20%，法國(guó)電網(wǎng)目前有能力接受更多的分布式電源，但推薦最多不宜超過(guò)總裝機(jī)容量的30%。

5.2 接入電壓等級(jí)

按照法國(guó)的規(guī)定，250 kW以下的分布式電源接入低壓配電網(wǎng)，大于250 kW且小于12 MW的分布式電源接入中壓配電網(wǎng)［8］。中壓配電網(wǎng)如不能消納，在滿(mǎn)足電流、電壓和功率不越限情況下，允許經(jīng)主變向上送電，但上送容量在低谷時(shí)段不能超過(guò)主變?nèi)萘俊７▏?guó)分布式電源一般都小于12 MW，光伏發(fā)電基本接在低壓配電網(wǎng)，風(fēng)電大部分接在中壓配電網(wǎng)。

5.3 接入電網(wǎng)方式

分布式電源接入變電站還是接入線路，要經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。以盡量就近、簡(jiǎn)單為原則，計(jì)算內(nèi)容包括分布式電源接入后的最大電流、最大短路電流、電壓幅值、諧波等。如滿(mǎn)足要求，則可直接從線路接入，否則根據(jù)情況選擇接入變電站。接入時(shí)一方面考慮供電安全性，另一方面考慮對(duì)附近電網(wǎng)的影響。

5.4 接入電網(wǎng)投資

分布式電源接入電網(wǎng)費(fèi)用由發(fā)電商承擔(dān)。作為政策導(dǎo)向，此規(guī)定旨在引導(dǎo)發(fā)電商選擇經(jīng)濟(jì)的接入方案，使電網(wǎng)發(fā)展科學(xué)、合理。

6 配電網(wǎng)供電可靠性

6.1 供電可靠性指標(biāo)

法國(guó)配電網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)分為低壓用戶(hù)供電可靠性指標(biāo)B和中壓用戶(hù)供電可靠性指標(biāo)M［9］。由于指標(biāo)M已經(jīng)廢除，指標(biāo)B在供電質(zhì)量管理中占據(jù)十分重要地位，其計(jì)算公式如下:

計(jì)算指標(biāo)B時(shí)，不考慮電源供電不足、輸電網(wǎng)造成停電、極端惡劣天氣造成停電、計(jì)劃停電以及低于3 min 的短時(shí)停電等因素［10］。

ERDF的指標(biāo)B經(jīng)歷了從1988年的3 h 40 min到1995年的1 h 17 min，到2002年降為57 min的變化。近年來(lái)隨著設(shè)備的老化，設(shè)備故障率有所提高，低壓用戶(hù)停電時(shí)間呈增加趨勢(shì)。ERDF公司根據(jù)設(shè)備故障情況，對(duì)達(dá)到運(yùn)行年限的設(shè)備逐步開(kāi)展升級(jí)改造，通過(guò)增大投資力度、加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)改造等手段，到2010年低壓用戶(hù)停電時(shí)間穩(wěn)定至85 min，2011年進(jìn)一步降低至73 min，其中小巴黎為15 min，整個(gè)巴黎地區(qū)為35 min。

6.2 供電可靠性監(jiān)管

2000年以前，供電可靠性目標(biāo)由EDF和政府部門(mén)協(xié)商制定。2000年以后，法國(guó)開(kāi)放電力市場(chǎng)，形成競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，供電可靠性目標(biāo)由各級(jí)政府職能部門(mén)以法律、法規(guī)形式實(shí)行監(jiān)管。在國(guó)家層面，政府與ERDF簽署了公共服務(wù)合同，要求遇到極端惡劣天氣時(shí)90%用戶(hù)恢復(fù)供電時(shí)間不能超過(guò)5天;同時(shí)按照質(zhì)量激勵(lì)規(guī)定TURP3，法國(guó)能監(jiān)會(huì)從2009年開(kāi)始執(zhí)行獎(jiǎng)懲機(jī)制。地方供電可靠性監(jiān)管工作由法國(guó)各省分別負(fù)責(zé)，考核標(biāo)準(zhǔn)是停電次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)超出標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)比例不超過(guò)5%，地方政府依此對(duì)ERDF進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或罰款。

7 結(jié)語(yǔ)

ERDF是法國(guó)乃至歐洲配電領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作實(shí)踐，在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。研究借鑒法國(guó)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的先進(jìn)理念，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情進(jìn)一步消化吸收，對(duì)提高我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)水平，加快改變配電網(wǎng)發(fā)展滯后局面具有重要意義。

［1］360 百科:法國(guó)［J/OL］.http://baike.so.com/doc/1599551.html.

［2］韓豐，李暉，王智冬，等.法國(guó)電網(wǎng)發(fā)展分析以及對(duì)我國(guó)的啟示［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2009，33(8):41-47.

［3］單人.法國(guó)電力體制和巴黎電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)［J］.湖北電力，2009，33(6):45-47.

［4］蔣斌，陳宇峰，李凱.法國(guó)配電網(wǎng)暨20 kV電壓等級(jí)概況及啟示［C］//江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)城市供用電學(xué)術(shù)論文集，2008.

［5］EDF Group［J/OL］.http://www.edf.com/html/RA2011/en/pdf/EDF2011_performance_va.pdf.

［6］姜寧.王之偉，倪煒，等.南京城市電網(wǎng)規(guī)劃國(guó)際咨詢(xún)的收獲及實(shí)踐成果［J］.電力設(shè)備，2008，9(9):36-40.

［7］薛錦，陳琴生.對(duì)法國(guó)、德國(guó)及英國(guó)部分電網(wǎng)考察的介紹［J］.供用電，2000，17(1):3-6.

［8］李瓊慧，黃碧斌，蔣莉萍.國(guó)內(nèi)外分布式電源定義及發(fā)展現(xiàn)況對(duì)比分析［J］.中國(guó)能源，2012，34(8):31-34.

［9］楊顯軍.法國(guó)電網(wǎng)電能質(zhì)量承諾和電能質(zhì)量評(píng)估［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2009(3):7-14.

［10］瞿海妮，劉建清.國(guó)內(nèi)外配電網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)比較分析［J］.華東電力，2012，40(9):1566-1570.