柏小麗，李京航，陽紅英，譚富銘

(國(guó)網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州　646000)

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變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行下的基本電費(fèi)結(jié)算方式選擇

柏小麗，李京航，陽紅英，譚富銘

(國(guó)網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州646000)

變壓器在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行中占有舉足輕重的位置，開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。算例分析了在考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，大工業(yè)客戶如何對(duì)基本電費(fèi)結(jié)算方式做出選擇，使供用電雙方的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到共贏。

變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；兩部制電價(jià)；基本電費(fèi)

0　引　言

電價(jià)是電力這個(gè)特殊商品在電力企業(yè)參加市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的貨幣表現(xiàn)形式，是電力商品價(jià)格的總稱。電價(jià)作為電力市場(chǎng)的支點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率和實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置起著十分重要的作用?，F(xiàn)行電力銷售電價(jià)是根據(jù)電力生產(chǎn)的特點(diǎn)和用戶用電類別的特性，并考慮國(guó)家不同時(shí)期的產(chǎn)業(yè)政策，按照公平負(fù)擔(dān)的原則科學(xué)合理制定的?，F(xiàn)行的銷售電價(jià)分為單一制電價(jià)和兩部制電價(jià)。單一制電價(jià)又稱直線電價(jià)，以用戶安裝的電能表讀數(shù)，作為每月實(shí)際用電電量，作為計(jì)算電費(fèi)的依據(jù)。兩部制電價(jià)是把電價(jià)分成兩部分：一部分是以客戶接入系統(tǒng)的用電容量(或需量)計(jì)算的基本電價(jià)；另一部分就是以客戶計(jì)費(fèi)電能表所計(jì)算電費(fèi)的電度電價(jià)，與用戶的設(shè)備容量無關(guān)，只與耗用的電量有關(guān)。 兩部制電價(jià)是當(dāng)今世界各國(guó)普遍采用的一種先進(jìn)的電價(jià)制度，它可以充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿作用，有利于促進(jìn)供用電企業(yè)提高效率和優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。同時(shí)使客戶合理負(fù)擔(dān)費(fèi)用，保證電力企業(yè)財(cái)政收入。按照兩部制電價(jià)收取電費(fèi)時(shí)，基本電費(fèi)收取的方式有以下兩種：

1)容量收取基本電費(fèi)：基本電費(fèi)(元)=變壓器容量(kVA)×基本電價(jià)(元/kVA)；

2)需量收取基本電費(fèi)：基本電費(fèi)(元)=需量值(kW)×倍率×基本電價(jià)(元/kW)。

1　變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損失達(dá)到最低。變壓器在變壓和傳遞電功率時(shí)，其自身要產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率消耗。變壓器的有功功率損耗p由空載損耗p0和負(fù)載損耗β2pk兩部分組成。

p=p0+β2pk

(1)

式中：β為負(fù)載率，為變壓器實(shí)際負(fù)載容量與變壓器容量比值；p0為變壓器空載損耗；pk為額定電流下的負(fù)載損耗。

在傳輸相同功率的前提下，有效降低變壓器損耗是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的本質(zhì)是要降低損耗，提高輸出效率。變壓器效率η可按式(2)計(jì)算。

(2)

式中：SN為變壓器額定容量；cosφ2為變壓器負(fù)載側(cè)功率因數(shù)[1-2]。

表1　變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率

SNcosφ2(βSNcosφ2+p0+β2pk)-SNcosφ2(SNcosφ2+2βpk)=0

(3)

由此算得效率最大時(shí)的負(fù)載率為

(4)

或

(5)

對(duì)于實(shí)際使用的變壓器，變壓器的空載損耗已固定不變，而負(fù)載率變化較大。為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的節(jié)能降耗，應(yīng)該調(diào)整變壓器負(fù)載率，力求負(fù)載率在靠近最大效率負(fù)載點(diǎn)附近運(yùn)行，這是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則[3-4]。

2　各類變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率

由公式(4)可知，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載點(diǎn)是由變壓器固有結(jié)構(gòu)特性和負(fù)載損耗決定的。各類變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率見表1。

從表1可以看出，各種型號(hào)的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率都不相同，但變壓器只有在最大負(fù)載效率負(fù)載點(diǎn)附近運(yùn)行，才能使變壓器損耗更低，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的節(jié)能降耗。

對(duì)于大工業(yè)的電力用戶而言，總的支出電費(fèi)包含了電度電費(fèi)、基本電費(fèi)、基金電費(fèi)、功率因數(shù)力調(diào)電費(fèi)，其中基本電費(fèi)的支出占總電費(fèi)的很大比例?；倦娰M(fèi)分為容量方式結(jié)算和需量方式結(jié)算，而一旦客戶對(duì)基本電費(fèi)結(jié)算方式做出了選擇，容量方式計(jì)費(fèi)的基本電費(fèi)就已經(jīng)確定，而需量方式計(jì)費(fèi)的基本電費(fèi)隨著用電負(fù)荷的變化而變化[5-6]。如何在考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和客戶用電負(fù)荷時(shí)，對(duì)基本電費(fèi)結(jié)算方式做出選擇，下面結(jié)合實(shí)際算例進(jìn)行分析。

3　算例分析

3.1不考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本電費(fèi)結(jié)算方式

某水務(wù)集團(tuán)公司用電性質(zhì)為大工業(yè)用電，其裝機(jī)容量為1臺(tái)S9-160 kVA和1臺(tái)S9-250 kVA電力變壓器，三班制生產(chǎn)，無功補(bǔ)償裝置為自動(dòng)投切(即力調(diào)電費(fèi)有獎(jiǎng)有罰)。電流互感器變比為30/5 A，電壓互感器參數(shù)為10/0.1 kV。如按需量收取基本電費(fèi)，電力公司與電力客戶合同協(xié)商核定的需量值為170 kW(核定需量值應(yīng)不小于變壓器容量的40%), 基本電費(fèi)的收取單價(jià)為39元/ kW；如按容量收取基本電費(fèi)，基本電費(fèi)的收取單價(jià)為26元/ kVA。2014年1月～6月每月25日高壓需量表計(jì)的抄見需量及結(jié)算電量電費(fèi)見表2。

對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

如果按照需量繳納基本電費(fèi)，1月份的結(jié)算需量為180.68 kW，而核定的需量值為170.00 kW，未超過核定需量的105%時(shí)，按照核定需量收取基本電費(fèi)；超過核定需量值的105%時(shí)(即178.50 kW)，超過部分按照雙倍收取基本電費(fèi)。 1月份的基本電費(fèi)為170.00×39+(181.68-178.5)×2×39=6 878.04(元)。若按照容量繳納基本電費(fèi)，其基本電費(fèi)為(160+250)×26=10 660.00(元)。在1月份，用戶選擇按照需量繳納基本電費(fèi)比較節(jié)約成本。

同理可以分析出該年度2月～6月用戶都選擇按照需量繳納基本電費(fèi)比較的經(jīng)濟(jì)。

當(dāng)夏季來臨或者企業(yè)生產(chǎn)量增加，電力用戶的用電量就要增長(zhǎng)。如7月份，其用電量的突漲，導(dǎo)致其需量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過合同的核定需量，按照需量繳納的基本電費(fèi)比容量繳納的基本電費(fèi)多。在7月，用戶按照容量繳納基本電費(fèi)比較節(jié)約成本。這里可以分析出一個(gè)需量收取的臨界點(diǎn)，即當(dāng)需量值為0.383 611 kW·h，需量方式收取的基本電費(fèi)與容量方式收取的基本電費(fèi)相同。當(dāng)需量值大于這個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，用戶應(yīng)該選擇容量方式收取基本電費(fèi)。

以上的分析都是以考慮用戶的經(jīng)濟(jì)利益為前提制定的基本電費(fèi)結(jié)算方式?，F(xiàn)分析在考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和用戶利益時(shí)，其基本電費(fèi)的結(jié)算方式。

3.2考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本電費(fèi)結(jié)算

由所給的算例可知該電力用戶運(yùn)行1臺(tái)S9-160 kVA和1臺(tái)S9-250 kVA電力變壓器，由公式(4)和表1中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)S9-160 kVA變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，其負(fù)載的容量為160×β=160×0.426 4=68.22(kVA);S9-250 kVA變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，其負(fù)載的容量為250×β=250×0.428 5=107.12 (kVA) ，兩臺(tái)變壓器同時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載容量為175.34 kVA。即該電力用戶負(fù)載容量為175.34 kVA時(shí)，變壓器的損耗最低，其運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)，輸出的效率最高。

以1月份為例，當(dāng)無功補(bǔ)償設(shè)備為自動(dòng)投切，功率因數(shù)為0.95時(shí)，考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的核定需量值為175.34×0.95=166.57 kW，核定需量的105%為166.57×105%=174.9 kW，1月需量方式收取基本電費(fèi)為7 025.06元。同理可以計(jì)算出2月至7月需量值和電量電費(fèi)，見表3所示。

表3的數(shù)據(jù)與表2的數(shù)據(jù)相比較，可以看出：在高壓表計(jì)抄見需量值相同的條件下，考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、最大出力和功率因數(shù)時(shí)的結(jié)算基本電費(fèi)要比單純的計(jì)算結(jié)算基本電費(fèi)多。

比較2月份至7月份的數(shù)據(jù)，每個(gè)月份的需量收取基本電費(fèi)值比表2中的基本電費(fèi)多，其原因?yàn)殡娏九c用戶的核定需量值不僅與變壓器的選擇有關(guān)，還受無功補(bǔ)償?shù)挠绊憽?/p>

從表3數(shù)據(jù)中可以看出該水務(wù)集團(tuán)的用電量已經(jīng)超出了兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的范圍。如果該客戶的用電量持續(xù)增長(zhǎng)，變壓器只會(huì)長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)行，按照容量方式收取基本電費(fèi)已然體現(xiàn)不出長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)生的損失。

表2　需量和電量電費(fèi)

注：1)結(jié)算需量值=抄見需量×倍率；2)核定需量值：電力公司與用戶的協(xié)商值，但不應(yīng)低于變壓器裝見容量的40%；3)未超核定的需量范圍值=核定需量× 105%；4)當(dāng)結(jié)算需量值>核定需量值的105%時(shí)，需量收取基本電費(fèi)=核定需量×39 + (抄見需量-核定需量的105%)×2 ×39；當(dāng)結(jié)算需量值≤核定需量值的105%時(shí)，需量收取基本電費(fèi)=核定需量× 39；5)按容量收取基本電費(fèi)=變壓器容量×26

表3　考慮變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需量和電量電費(fèi)

注：變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的核定需量值=變壓器容量×負(fù)載率×功率因數(shù)

4　由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式確定基本電費(fèi)的結(jié)算

1)如按容量結(jié)算基本電費(fèi)，那么基本電費(fèi)就是一個(gè)固定的值，用戶可以隨意地增減負(fù)荷，給電網(wǎng)帶來很大的波動(dòng)。在算例中的臨界點(diǎn)以下，選擇需量結(jié)算比容量結(jié)算基本電費(fèi)經(jīng)濟(jì)。為了保證用電經(jīng)濟(jì)，用戶會(huì)努力去調(diào)節(jié)用電量，以降低最大需量減少基本電費(fèi)。 這樣改善了整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)載曲線的同時(shí)，也保障了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。所以在考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行下，用戶和電力公司都應(yīng)該選擇以需量結(jié)算基本電費(fèi)的方案更佳。

2)由變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率表可知，要讓變壓器在最佳方式下運(yùn)行，那么負(fù)載應(yīng)該為變壓器容量的40%左右。由《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》可知用戶與電力公司的核定容量不能低于變壓器容量的40%。若這個(gè)核定的容量值過大，對(duì)于用電負(fù)荷小的客戶，就多繳納了需量基本電費(fèi)。若這個(gè)核定的容量值過小，對(duì)于用電負(fù)荷大的客戶，變壓器超負(fù)荷運(yùn)行所產(chǎn)生的基本電費(fèi)不應(yīng)只僅僅體現(xiàn)在超核定需量值105%之外部分與兩倍需量單價(jià)的乘積。因?yàn)樨?fù)荷點(diǎn)越高，對(duì)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行越是不利。

3)在以往的很多算例和文章中，由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式確定需量基本電費(fèi)常常忽視功率因數(shù)。供電公司與用戶確定的核定需量值應(yīng)考慮無功補(bǔ)償，一方面可以提高功率因數(shù)，改善用電質(zhì)量，減少力調(diào)電費(fèi)；另一方面可以給核定需量一個(gè)可變的值，并不僅限于容量的40%，提高電力客戶調(diào)節(jié)電力負(fù)荷的積極性。

5　結(jié)　語

變壓器在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行中占有舉足輕重的位置，只有根據(jù)變壓器的特性、參數(shù)和負(fù)載情況，通過詳細(xì)的分析和計(jì)算，才能確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式來選擇基本電費(fèi)的結(jié)算方式。在基本電費(fèi)結(jié)算過程中，以變壓器最佳運(yùn)行判定理論作為基礎(chǔ)，科學(xué)地考慮供電、用電雙方的經(jīng)濟(jì)效益、投資、降低損耗和運(yùn)行效率，合理地分配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)供用電的雙方共贏。

[1]何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2003.

[2]辜承林，陳喬夫，熊永前.電機(jī)學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.

[3]劉海峰，劉黎明.淺析現(xiàn)行兩部制電價(jià)與變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的不協(xié)調(diào)[J].供用電，2009,26(5)：77-79.

[4]陳鳳蘇.電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].邵陽學(xué)院學(xué)報(bào),2002(6):54-56.

[5]李虹.變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與容量選擇[J].冶金動(dòng)力，2003(2):8-9.

[6]周安國(guó).按最大需量計(jì)算基本電費(fèi)有利于推廣變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].電工技術(shù),2001(1):43-44.

Transformer is an important part in the operation of power grid, and the implementation of its economic operation is an important link of the safe operation of power system. The example analyzes how to choose the way of basic charge settlement for large industrial electricity customer when considering economic operation of transformer so as to make power supplier and electricity customers achieve a win-win situation.

transformer; economic operation;two-part tariff; basic charge

TM401+.1

A

1003-6954(2016)04-0037-04

2016-03-23)

柏小麗(1985)，工程師，研究方向?yàn)殡娏I(yíng)銷和電費(fèi)電價(jià);

李京航(1988)，助理工程師，研究方向?yàn)殡娏I(yíng)銷和電費(fèi)電價(jià)。