● 廣州市奔流電力科技有限公司 黃向敏 羿應棋 張詩建

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，人民生活水平和工業(yè)水平的不斷提高，全社會用電負荷呈現(xiàn)出高速增長的勢頭，電力已成為國民經(jīng)濟建設和人民生活中不可或缺的重要能源。在全國的某些區(qū)域，出現(xiàn)了不同原因導致的電力供應不足，電網(wǎng)頻頻接近安全穩(wěn)定極限控制功率運行；大量新型電源和變電站的投產(chǎn)接入現(xiàn)有電網(wǎng)以及老舊設備的退役下網(wǎng)，電網(wǎng)的結構和運行接線方式越來越復雜多變，電網(wǎng)的規(guī)模也不斷擴大，外部環(huán)境對電網(wǎng)的影響越來越大；保障電能持續(xù)、安全、可靠、優(yōu)質的供應將成為各級電力企業(yè)一個長期不變的目標。

1 電網(wǎng)運行效率指標

電網(wǎng)運行效率受多方面因素的影響，本文從配電網(wǎng)的有功損耗、供電能力層面選取電網(wǎng)年最大負荷利用率、變電電量比、綜合線損率、線路電量比、高峰時刻主變負載率、容載比等6個評價指標，進行評價分析。

（1）電網(wǎng)年最大負荷利用率。

提高年最大負荷利用率，避免電網(wǎng)供電能力長時間閑置，是提高電網(wǎng)運行及利用效率的重要手段之一。

（2）變電電量比。

單位容量變電設施所能夠滿足的用電量水平，高值一定程度上反映電網(wǎng)運行效率較高。

（3）綜合線損率。

電網(wǎng)的綜合線路損耗率，反映電網(wǎng)供電的經(jīng)濟性，低值反映電網(wǎng)運行效率較高。

（4）線路電量比。

單位長度輸電線路所能夠滿足的用電量水平，高值一定程度上反映電網(wǎng)運行及利用效率較高。

（5）各電壓層主變容載比。

容載比的定義就是變壓器容量與變壓器最大負荷的比值。對于電網(wǎng)而言，就是某一電壓等級下所有降壓變總容量與該等級下對應最大負荷的比值，計算公式如下。

式中，RS為容載比，ΣSN為降壓變設備總容量，Pmax為該等級下對應的最大負荷值。

容載比是反映電網(wǎng)供電能力的重要技術經(jīng)濟指標之一，是宏觀控制變電總容量的指標。容載比應按電壓等級分層分區(qū)計算，統(tǒng)計降壓變電容量和相應降壓負荷；一般應扣除同級電壓用戶專用變電站的變壓器容量和供電負荷，以及用于升壓送電的變電站容量（如水電外送地區(qū)）。

2 設備利用率指標

從相關研究成果來看，對電網(wǎng)設備利用率的研究宏觀上較多集中在全社會負荷最大利用小時數(shù)、容載比等，微觀上集中在設備極限負載能力、設備最佳負載能力和年最大負載率等方面。

設備極限負載能力，指因設備自身的設計與制作工藝而使得設備在正常運行狀態(tài)下所能承受的最大負荷；設備極限負載能力利用率是指設備實際所帶負荷與其極限負載能力的比值。

設備最佳負載能力，指考慮一定的安全可靠原則、網(wǎng)絡結構、負荷特性及其發(fā)展條件下設備所能承受的最大負荷；設備最佳負載能力利用率是指設備實際所帶負荷與其最佳負載能力的比值。

年最大負載率指標反映了單個設備在一年中出現(xiàn)過的最大利用率，體現(xiàn)了設備在系統(tǒng)不同運行方式下滿足負荷需求的充裕度，也可以在一定程度上反映設備的安全運行情況。

結合相關研究成果，本文選取負載率作為輸配電線路的利用率評價指標，選取年利用率——相負載率+負荷率”復合指標作為主變利用率評價指標，各設備利用率評價指標釋義及計算公式如下。

（1）年利用率。

年最大利用率即變壓器以年為統(tǒng)計時間內的利用率，其定義如下：

式中，η為變壓器年利用率；Ea為變壓器運行一年的實際電量，如實際輸送電量、實際變電量；C為變壓器容量；Ta為變壓器一年內運行的實際時間。對上式進一步推導，挖掘其包含的影響因素指標。

式中，Lave為平均負荷；Lmax為最大負荷；η1為年平均負荷率；η2為年最大負載率。

可以看出，年利用率可以表示成年平均負荷率、年最大負載率兩者的乘積。在電力系統(tǒng)中，年平均負荷率是一年時間內的平均負荷與最大負荷的比值，它反映了需求側負荷的波動性，一定程度上影響變壓器的年利用率；年最大負載率一般指一年時間內的最大負荷與變壓器容量的比值，它在供應側角度反映了變壓器的利用率。

（2）負載率。

負載率是常用的評價設備利用效率的指標，既可以評價線路也可以評價配變的利用情況。負載率指標反映了單個設備在一年運行中出現(xiàn)過的最大利用率。指標的計算公式為：

其中，β是負荷率，Pave是規(guī)定時間內的平均負荷，Pmax是規(guī)定時間內的最大負荷?！柏摵陕省痹u價指標在0～100%范圍內越高，分值越高。從經(jīng)濟運行方面考慮，負荷率愈接近1，表明變壓器所帶負荷越平均，變壓器利用程度越好。

其中，η2是負載率，Pmax是變壓器一年中出現(xiàn)的最大負荷，C為變壓器容量。

（3）負荷率。

負荷率指在規(guī)定時間（日、月、年）內的平均負荷與最大負荷之比的百分數(shù)，負荷率用來衡量在規(guī)定時間內負荷的變動情況，以考察變壓器的利用程度。指標的計算公式為：

3 利用率評價指標范圍劃分

綜合以上電網(wǎng)設備利用率的定義，從評價指標的角度對其范圍進行總結分類。

（1）負載率。

本文選取的負載率評價范圍劃分如表1所示。

表1 負載率評價范圍劃分

考慮到變壓器的N－1安全運行及線路轉供運行裕度，將變壓器及線路的負載率評價統(tǒng)一分為偏低、可接受、合理及偏高4個范圍。

（2）負荷率。

負荷率的合理范圍計算是基于負荷特性。將負荷特性總結為：辦公、商業(yè)、居民、工業(yè)四大類，其中工業(yè)分為均衡無波動、單峰、雙峰和三峰四類。

以南方某地區(qū)為例，根據(jù)其用電情況統(tǒng)計，各典型負荷的負荷率計算結果如表2。

表2 各典型負荷的負荷率

從表2可以看出，配電網(wǎng)設備負荷率范圍主要集中在35%～50%之間。負荷率主要反映了負荷的特性，該地區(qū)的負荷性質主要以商業(yè)和居民為主，因此，在分析該地區(qū)變壓器的負荷率時可考慮統(tǒng)一將負荷率的范圍考慮為35%～50%。

（3）利用率。

結合上面的分析可以得到，配變負載率的合理區(qū)間為35%～60%，負荷率的合理范圍為35%～50%。

可以看出，本文通過統(tǒng)計典型負荷曲線得到的負荷率合理范圍上限并非是實際運行中的最大值100%，基于現(xiàn)實意義的考慮，將50%定義為負荷率合理范圍的上限。

參考日常規(guī)劃工作要求，并結合負載率合理值區(qū)間的邊界條件，對于配電變壓器負載率＜20%定義為偏低。

利用率合理值以配變負載率合理值、負荷率合理值兩者相乘計算得到。利用率合理范圍劃分以負荷率的取值范圍，結合負載率合理值區(qū)間的邊界條件計算得到。具體如表3所示。

表3 利用率指標及其子指標范圍劃分

4 結束語

隨著技術進步和精益化管理的進一步提升，目前電網(wǎng)運行不僅僅滿足于用戶“用上電”，而是要求用戶“用好電”，在供電可靠性、電能質量、設備管理等方面都提出了更高的要求。本文總結的運行效率和設備利用率評價指標可以更全面、準確地評估和掌握電網(wǎng)的運行狀態(tài)，有助于發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行中的薄弱環(huán)節(jié)，并從對應的指標著手進行技術改造，從而更好地保障社會用電。