佛山市高明区配电网节能综合规划研究.pdf

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1、 Research on Distribution Network Energy-saving Integrated Planning in Gaoming Foshan A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate： Huang Yi Supervisor： Prof. Zhang Yongjun & Cai Chunyuan South China University of Technology Guangzhou, China 分类号： TM714 学校代号： 10561 学 号 ： 201121011252 华

2、南理工 大学 硕 士学位论文 佛山市高明区配电网节能综合规划研究 作者姓名 ： 黄毅 指导教师姓 名、职称： 张勇军 教授 、蔡春元 高工 申请学位级别 ： 全日制 专业学位 硕士 学科专业名称： 电气工程 研究方向 ： 电力系统运行、分析与控制 论文提交日期 ： 2013 年 11 月 1 日 论文答辩日期 ： 2013 年 12 月 7 日 学位授予单位 ：华南理工大学 学位授予日期 ： 年 月 日 答辩委员会成员： 主席 ： 蔡泽祥 委员： 程小华 李晓华 张勇军 刘为雄 摘要 I 摘 要 在我国经济发展日益迅速、电能需求日益旺盛的背景下，降低电力行业的电能损耗能实现巨大的经济效益。 电

3、网节 能是电力生产、传输、供配等环节的重要任务。而 配电网是电能输送中损耗相对集中的一个环节，解决好配电网节能问题，能产生巨大的影响。 配电网要实现节能，取决于电力设备的结构参数、电网的结构以及电网的运行控制等因素。必须深入了解配电网网损形成的各种因素和因素之间的关系，才能更好地制订配电网节能降耗对策，以提高配电网的运行经济性；必须全面评估配电网节能降耗的潜力，才能为后续的配电网节能改造或者节能规 划制订目标 ；必须系统地科学地分析影响配电网网损的关键因素，才能 为后续的配电网节能改造或者节能规划指引方向。 本文通过高明 配电网的全面调研， 对各地区配电网无功负荷、电能质量、电能损耗、无功补偿

4、 装置配置、无功调度优化运行 等 情况进行分析，梳理出主要存在的问题 ；利用配电网网损分析理论，分析“调整母线运行电压”等 7 项措施的节能效益，综合提出基于抽样统计的节能潜力评估；在对高明配电网的 全面 认识下，将高明配电网全部 230 条中压线路 按其线路特征和负荷特性分成城区、城镇、农村、山区含源 4 种类型，并从中选取 10 条作为典型线路评估其节能降耗潜力和做出节能降耗改造优化分析，综合得出高明配电网整体节能潜力；再 提出基于需求度的配电网节能综合改造规划模型 ，通过各种节能措施与线损率的关联度求解综合节能改造措施的需求度和改造顺序， 得出高明配电网全 网节能改造规划的粗分配，为具体

5、配电网节能改造项目提供了指导方向；最后，根据 上述节能评估和节能改造规划 的 研究 内容 ，针对高明配电网的实际， 归纳总结形成对高明配电网节能综合 规划 有指导意义的建议。 关键词： 配电网；节能；潜力评估；改造规划 ABSTRACT II ABSTRACT In the backgrand of increasingly rapid economic development in China and increasingly strong demand for electrical energy, huge economic benefits can be realized by redu

6、cing power loss of power industry. Distribution network is a part of relatively concentrated loss in power transmission. Solving problem of energy distribution networks can have an enormous impact. To save energy in distribution networks, it depends on structural parameters of electrical equipment,

7、grid structure, operation control of grid and other factors. We must better understand network loss factors formed in the distribution networks and the relationship among the factors, so we can better formulate distribution networks energy saving strategies, and improve the distribution network oper

8、ating economy; We must comprehensively assess potential of distribution networks of energy saving, so we can set goals of energy conservation transformation and energy conservation plan of distribution networks; We must systematically analyze the key factors impacted on loss of distribution networks

9、, so we can guide the direction of energy conservation transformation and energy conservation plan of distribution networks. Through comprehensive research of Gaoming distribution network, it analyzes regional reactive load, power quality, power loss, configuration of reactive power compensation dev

10、ice, reactive scheduling optimization and operation, and finds out the main problems; Based on network loss analysis theory of distribution network, we analyze seven measures of energy efficiency,such as “adjustment of busbar operating voltage”, and propose energy-efficiency assessment based on samp

11、led statistics; Based on line characteristics and load characteristics of all 230 medium voltage lines in Gaoming distribution network, they are divided into four types, such as city district, towns, rural areas, and mountainous areas including source. We choose 10 of them as typical lines to assess

12、 their potential of energy saving, to maks transformation for energy saving optimization, and to obtain overall energy saving potential of Gaoming distribution network; We propose comprehensive transformation planning model of energy saving of distribution networks based on degree of demand, through

13、 the correlation among line loss rate and some energy-saving measures, we get the degree of damand of integrated energy conservation transformation measures and the order of alteration, it guides the direction of specific energy-saving projects; At last, according to research of energy assessment an

14、d energy conservation transformation plan, for the actual of Gaoming ABSTRACT III distribution network, it summarizes guiding significance recommendations of distribution network energy-saving integrated planning in Gaoming district. Key words: Distribution Network; Energy-Saving; Potential Assessme

15、nt; Reconstruction Planning 目录 IV 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 录 . IV 第一章 绪论 . 1 1.1 高明配电网现状 . 1 1.1.1 全区变电站及配变容量分布情况 . 1 1.1.2 全区配网线路概况 . 2 1.1.3 全区配网线损情况 . 4 1.1.4 全区配网无功补偿概况 . 4 1.1.5 配网 运行负荷数据统计 . 5 1.1.6 电力电量预测 . 6 1.1.7 线损指标规划 . 7 1.2 高明配电网现状存在问题 . 7 1.3 本文的主要内容 . 8 第二章 配电网节能潜力评估方法 . 9 2.1 分项节能

16、手段与潜力分析 . 9 2.1.1 优化无功控制策略的节能潜力 . 9 2.1.2 调整母线运行电压的节能潜力 . 10 2.1.3 改变导线型号 /线径的节能潜力 . 10 2.1.4 减小中压线路供电半径 /路径的节能潜力 . 11 2.1.5 更换高能耗配变的节能潜力 . 12 2.1.6 减小日负荷波动的节能潜力 . 12 2.1.7 新增无功补偿的节能潜力 . 13 2.2 基于抽样统计的节能潜力评估 . 14 2.2.1 总体思路 . 14 2.2.2 节能综合潜力评估分析方法 . 15 2.3 本章小结 . 15 第三章 典型线路的节能评估 . 16 3.1 典型线路分类 . 1

17、6 目录 V 3.2 典型线路概况 . 16 3.3 明城站 10kV 新圩线的节能潜力评估 . 18 3.3.1 线路概况 . 18 3.3.2 改造前最大潮流分析 . 18 3.3.3 节能降耗改造优化计算 . 18 3.3.4 节能降耗潜力分析计算 . 19 3.3.5 线路节能潜力与改造措施 . 23 3.4 高明配电网节能潜力评估 . 23 3.5 本章小结 . 25 第四章 基于需求度的配电网节能综合改造规划 . 27 4.1 配电网节能改造规划模型 . 27 4.1.1 配电网节能改造规划需求度 . 27 4.1.2 线损关联系数 . 27 4.1.3 线损关联指标劣度 . 28

18、 4.2 高 明配电网节能综合改造规划 . 28 4.2.1 改造手段 . 28 4.2.2 规划参数计算 . 29 4.3 本章小结 . 33 第五章 高明配电网节能综合建议 . 34 5.1 高明配电网节能综合规划建议 . 34 5.1.1 不同类型线路节能降损方面的建议 . 34 5.1.2 技术对策与建议 . 34 5.1.3 高明配网节能规划的建议 . 36 5.2 高明配电网节能降耗改造建议 . 38 5.2.1 导线截面改造与无功补偿综合优化配置改造 . 38 5.2.2 无功补偿综合优化配置改造 . 39 第六章 结论 . 40 参考文献 . 42 攻读硕士学位期间取得的研究成

19、果 . 47 致 谢 . 48 第 一 章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 高明配电网现状 1.1.1 全区变电站及配变容量分布情况 高明区下辖 1 个街道和 3 个镇，即荷城街道、杨和镇、明城镇和更合镇，全区供电面积 960.21km2，供电人口 42.87 万人。 2011 年，高明区最大供电负荷 636MW（ 8 月 30 日），供电量 32.82 亿 kWh，全社会用电量 34.92 亿 kWh。 2007 年至 2011 年高明供电区域概况见表 1-1。 表 1-1 2011 年高明区供电区域概况 指标名称 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年 2011 年 年均增

20、长率（ %） 土地面积 (km2) 960.21 960.21 960.21 960.21 960.21 - 供电人口 (万人 ) 34.51 35.95 36.77 38.62 42.87 5.57 全社会用电量 (亿 kWh) 25.07 25.44 27.72 32.02 34.92 8.64 供电量 (亿 kWh) 22.76 23.39 25.74 29.84 32.82 9.58 最大负荷 (MW) 408.2 419 435.5 508.9 636 11.72 由表 1-1 可见，高明区在土地总面积不变的情况下，供电人口、全社会用电量、最大负荷逐 年递增，年人均用电水平不断提高，

21、负荷密度从 2007 年的 0.43MW/km2 增长到 2011 年的 0.66MW/km2，最大负荷利用小时数从 2007 年的 6141.60h 略下降到 2011年的 5490.57h。 2011 年与 2010 年相比，全社会用电量的增长率（ 9.06%）低于最大负荷的增长率（ 24.98%）。 至 2011 年底，高明区共有 220kV 变电站 4 座， 110kV 变电站 14 座； 220kV 变电站内共有主变 8 台，对应变电容量 1380MVA， 110kV 变电站内共有主变 31 台，对应变电总容量 1480MVA。 高明区 2011 年公用线路装接配变容量分布情况见表

22、1-2。 表 1-2 2011 年公用线路装接配变容量分布情况 装 接 配变容量（ MVA） 15 合计 线路回数（回） 46 22 30 43 38 27 17 7 230 华南理工大学硕士学位论文 2 图 1-1 高明区公用线路装接配变容量分布图 从表 1-2 可以看出， 2011 年高明区有 46 回 10kV 公用线路装接配变容量小于 2MVA，占线路总数的 20%。线路装接配变容量偏低的原因主要有： 线路供电区域为城镇边缘地区，人口稀少，接入配变数量 少且容量小； 某些线路属于备用线路，尚未有用户接入。 2011 年，高明区共有 24 回 10kV 公用线路装接配变容量高于 12MV

23、A，占 10kV 公用线路总数的 10.43%。 高明区存在装接配变容量偏高的 10kV 公用线路的原因主要有： （ 1） 历史原因形成的单一用户公用线路，现阶段负荷已处于稳定状态，同时使用率不高； （ 2） 线路供电区域为负荷密集区，线路走廊缺乏； （ 3） 线路供电范围较大，装接用户过多； （ 4） 线路供电区域负荷增长过快。对于装接容量偏高的线路，在新建和改造中将逐步转接部分配变至其它线路。 1.1.2 全 区配网线路概况 截至 2011 年底，高明区共有 10kV 线路 271 回，其中公用线路 230 回，专用线路41 回。 10kV 公用线路总长度为 1685.07km，其中电缆共

24、 459.5km，架空线共 1225.57km。高明区配网线路概况如见表 1-3。 第 一 章 绪论 3 表 1-3 2011 年高明区配网线路概况 供电区 分类 公用馈线 专用馈线 （回） 公用馈线 (回 ) 电缆 (km) 架空线 (km) 合计 (km) C 99 317.87 360.17 678.04 25 D 49 72.82 269.45 342.27 2 E 82 68.81 595.95 664.76 14 2010 年 206 376.72 1141.28 1518.00 29 2011 年 230 459.50 1225.57 1685.07 41 增长量 24 82.7

25、8 84.29 167.07 12 增长率 % 11.65 21.97 7.39 11.01 41.38 从表 1-3 可以看出， 2011 年高明区 10kV 公用线路较 2010 年增加 24 回，线路长度增加 167.07km（其中，电缆长度增加 82.78km，架空线长度增加 84.29km）。从增长 率看，相对于 2010 年， 2011 年高明区 10kV 公用线路回数增长 11.65%，公用电缆线路长度增长 21.97%。 截止 2011 年底，高明区共有 10kV 公用线路 230 回，公用线路总长度 1685.07km，公用线路主干线路总长度为 800.889km，公用配变总

26、容量为 48.21 万 kVA。 根据中国南方电网公司 110 千伏及以下配电网规划指导原则中关于主干长度的相关规定，荷城街道属于 C 类供电区， 10kV 线路长度宜控制在 6km 范围内。杨和镇属于 D 类供电区， 10kV 线路长度宜控制在 6km 范围内；更合镇和明城镇属于 E 类 供电区，10kV 线路长度宜控制在 10km 范围内。 2011 年高明区 10kV 公用线路主干长度分布情况见表 1-4。 表 1-4 2011 年高明区 10kV 公用线路主干长度分布情况 项目 供电区分类 C D E 合计 主干线路平均长度（ km） 2.89 3.39 4.26 3.48 超出供电分

27、区线路长度标准的回路数（回） 3 3 3 9 占供电分区线路总数比例（ %） 3.03 6.12 3.66 3.91 高明区 2011 年共有 9 回线路主干长度超出指导原则控制范围， 主干线长度合格率为 96.09%。 2011 年高明区现状公用线路主干偏长线路明细情况见表 1-5。 华南理工大学硕士学位论文 4 表 1-5 2011 年高明区公用线路主干偏长线路明细情况 序号 供电区 分类 变电站 名称 线路名称 主干导线型号 主干长度 （ km） 线路总长度 （ km） 1 C 富湾站 石洲线 LGJ-150 10.185 37.02 2 C 丽景站 冼何线 LGJ-240 6.080 31.54 3 C 秀丽站 鹿湖线 YJV22-3300 8.799 10.34 4 D 杨梅站 深吉线 YJV22-3240、 LGJ-150 9.358 22.59 5 D 杨梅站 井头线 YJV22-3300、 LGJ-240 20.205 57.71 6 D 高明站 大沙线 YJV22-3240、 LGJ-150 6.412 6.50 7 E 小洞站 官山线 YJV-3300、 LGJX-240/70 18.094 73.86 8 E 更楼站 更沧线 YJV-