中壓配電網(wǎng)設備能效評估模型的研究

楊曉亮 王璐

【摘要】配電網(wǎng)作為電網(wǎng)重要組成部分，具有很大的節(jié)能潛力，而配電設備的能效情況將直接影響配電網(wǎng)節(jié)能水平。本文在分析線損成因的基礎上，提出一種基于層次分析法的中壓配電網(wǎng)設備能效評估模型，并用熵值法分配權重。該成果為供電企業(yè)實際工作提供了指導性建議。

【關鍵詞】節(jié)能降損；10kV配電網(wǎng)；理論線損；管理線損

引言

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，節(jié)約資源和保護環(huán)境是我國的基本國策，推進節(jié)能減排工作，加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務。為此，實施配電網(wǎng)綜合節(jié)能改造是履行社會責任的必然要求。

配電網(wǎng)直接面向廣大用戶是電力系統(tǒng)重要組成部分，其中變壓器、線路為配電網(wǎng)主要電力設備，其能效水平的高低直接影響配電網(wǎng)損耗的大小。因此近年來如何評價配電網(wǎng)設備的能效水平，如何提高設備利用率，怎樣通過技術措施來降低電網(wǎng)損耗成為此類研究的熱點話題。

1、配電網(wǎng)線損形成的主要原因

（1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理

隨著城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設速度與負荷增長速度明顯不匹配。使得城市中、低壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)過于薄弱，10kV供電線路半徑過長，卻多處于過載帶電狀態(tài)。同時低壓線路導線截面過小，供電能力不足，相應的補償裝置配置不齊全等原因都導致了電網(wǎng)損耗過大的情況。

（2）配電設備不能處于經(jīng)濟運行狀態(tài)

最初的電網(wǎng)建設是建立在滿足供電需求基礎上了，因此在建設過程中造成了電力設備的嚴重浪費，設備利用率低、線路損耗大，設備運行不經(jīng)濟，利用率較低。

（3）無功補償容量少

目前我國電力事業(yè)發(fā)展呈劇增趨勢，為滿足各行各業(yè)用電需要，城市用電負荷不斷增加。其中工礦企業(yè)大量使用感性用電設備，這些設備在正常運行中除了要消耗系統(tǒng)大量的有功功率之外，還要向系統(tǒng)吸收大量無功功率。迫使電網(wǎng)功率因數(shù)降低，系統(tǒng)無功功率的缺失加重了電網(wǎng)損耗的增加。

從上文分析得知，電力設備的能效水平是影響網(wǎng)絡損耗大小的關鍵性因素。本文將通過影響設備能效水平的各項因素，建立設備能效評估模型，通過指標評價計算找出電網(wǎng)節(jié)能降損的薄弱環(huán)節(jié)，為建設節(jié)能型配電網(wǎng)提高改造及建設的理論支撐。

2、評價方法的選取及設備能效評估模型的建立

（1）評價方法對比

由于不同的綜合評價方法具有不同的工作機理，方法都有各自的優(yōu)缺點，所以它們主要應用的范圍也有所不同。目前主要采用的幾類評價方法如下：

定性評價方法—專家評分法、德爾菲法，操作較為簡單，能夠充分利用專家知識，但是主觀色彩強烈，并且多人評價時結(jié)論往往難以收斂。

信息論方法—信息熵理論評價方法、灰色統(tǒng)理論與灰色綜合評價方法等，排除了人為因素的干擾及影響，能夠反映評價對象的客觀信息，但是一般需要和主觀評價方法結(jié)合使用。

系統(tǒng)工程方法—層次分析法（AHP）、平分法、關聯(lián)矩陣法，方法簡單易操作，只適用于靜態(tài)評價，但評價對象的因素一般不超過9個。

考慮到影響配電網(wǎng)設備能效的因素少且屬于靜態(tài)評價指標，同時在評價過程中應根據(jù)設備本身屬性及運行的實際情況進行評價，因此選用層次分析法對設備能效進行評價，并采用熵值法為各指標分配權重。

（2）配電網(wǎng)設備能效評估模型的建立

中壓配電網(wǎng)設備主要有變壓器、線路及無功補償裝置，總結(jié)相關影響因素設立二級指標為線路長度、截面、裝接配變?nèi)萘浚蛔儔浩餍吞?、容量；無功補償容量、安裝及投運情況，并進一步細化到三級指標。

一級指標包含線路、變壓器、無功補償三個方向。

二級指標線路包含長度、截面、裝接配變?nèi)萘浚蛔儔浩靼萘?、型號；無功補償包含容量、安裝及投運時間。

三級指標線路長度包含超長線路占比、平均主干長度達標率、主干線長度超標線路占比；線路截面包含主干截面過小線路占比、線路經(jīng)濟截面；線路裝接配變?nèi)萘堪€路裝接配變平均容量、線路裝接配變總?cè)萘砍瑯司€路占比。變壓器型號包含變壓器高損變占比、變壓器高效型號占比；變壓器容量包含變壓器節(jié)能容量、非標準化容量占比。無功補償容量包含已安裝無功補償容量占比、已投運無功補償容量占比；無功補償安裝及投運時間包含無功補償安裝率、無功補償投運率。

筆者選用山東某地實際配電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行驗證，依據(jù)評估模型計算該地區(qū)設備能效綜合得分為93.06，能效水平較高，主要體現(xiàn)在中壓配電網(wǎng)設備線路運行情況較好，無功補償效率較高，但在變壓器方面能效水平較低，節(jié)能型變壓器使用較少且仍存在高損變，建議根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃情況逐年更換高損變。

3、結(jié)論

線損率作為供電企業(yè)的一個綜合性技術經(jīng)濟指標，能夠反映能源的有效利用及供電企業(yè)的經(jīng)營管理水平。配電設備是配電網(wǎng)重要組成部分，其能效水平可直觀反映配電網(wǎng)節(jié)能水平。因此提高設備能效及利用率可以降低電網(wǎng)線損率，提高用電企業(yè)經(jīng)濟效益。本文在分析線損成因的基礎上，提出一種中壓配電網(wǎng)設備能效評估模型，并成功應用于山東省典型區(qū)域配電網(wǎng)，得出區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)設備在能效方面存在薄弱環(huán)節(jié)，通過計算分析，建議在以后設備改造中結(jié)合地區(qū)負荷增長情況，以節(jié)能角度考慮對設備進行更換，降低配電網(wǎng)損耗，提高設備利用率。

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