（电力系统及其自动化专业论文）基于vague集的电压等级序列综合评价.pdfVIP

a b s t r a c t w i t hc h i n a sr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，u r b a n i z a t i o ni sa c c e l e r a t i n gt h ec o n s t r u c t i o n o fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k sh a v e b e e ne x p a n d i n g ，b u tt h el a c ko fs u p p l yc a p a c i t yo fd i s t r i b u t i o n n e t w o r k sa n ds p a c es i t e ，t h eg r o w i n gp h e n o m e n o no fr e s o u r c ec o n s t r a i n t sb e c o m eam a j o r c o n s t r a i n i n g f a c t o ri nt h ed e v e l o p m e n to fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k s 1 1 1 ev o l t a g el e v e li sa s e q u e n c eo fo p t i m a la l l o c a t i o no f a ni m p o r t a n tm e a s u r et oa l l e v i a t et h e s ep r o b l e m s t h e r e f o r e ， ac o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n to fr a t i o n a ls c h e m i n go fv o l t a g el e v e l s ，i ti sv e r yu r g e n ta n d n e c e s s a r y t l l i sp a p e rf i r s ta n a l y z e dt h ev o l t a g el e v e li nr e c e n ty e a r sa n ds e q u e n c e s e s p e c i a l l yt h e 2 0 k va r g u m e n t , a n a l y z i n gt h es e q u e n c eo fv o l t a g el e v e l so ft h ef a c t o r s ，t h es i z eo ft h e e s t a b l i s h m e n to fg r i dc o m p u t i n g , g r i dc o m p u t i n ga n dg r i dc o n s t r u c t i o ni n v e s t m e n tl o s sm o d e l t h ee s t a b l i s h m e n to fm u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n m a k i n gb a s e do nv a g u es e to fi n d i c a t o r s ， r e s p e c t i v e l y , i n c l u d i n gt h ep r e s e n tv a l u eo fa ni n t e g r a t e dc o s t ，s o c i a lc o s t ，e n e r g y - s a v i n g e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n , a n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti nf o u r - l e v e li n d i c a t o r s ，t h eu s eo f v a g u es e t sb a s e do nf u z z ym u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n gm e t h o d so nt h ev a r i o u sv o l t a g e l e v e l sf o ri n t e g r a t e ds e q u e n c eo fp r o g r a m sa s s e s s m e n t ，s e l e c tt h eo p t i m a ls o l u t i o n z h a n gy a l i ( e l e c r i cp o w e rs y s t e ma n da u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gj i a n h u a k e yw o r d s ：v o l t a g el e v e l s ，v a g u es e t st h e o r y ，2 0 k v ，0 b j e e t i v e sd e c i s i o nm a k i n g 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 2 3 评估目标和备选方案4 2 3 1 设定总体目标的基本思路5 2 3 2 备选方案及适用范围5 2 4 配电电压升压改造的思路6 2 4 1 供电侧升压改造措施6 2 4 2 客户侧升压改造措施7 2 5 建立评价方法和评估模型7 2 5 1 评价方法和评价模型7 2 5 2 备选方案的评估思路8 2 6 备选方案计算的各种费用9 2 7 备选方案及相应计算方案的个数9 2 8 小结。1 0 第三章国内外电压等级序列配置和配电升压改造情况1 1 3 1 我国电压等级序列配置的主要思路1 1 3 2 国外电压等级序列配置情况1 1 3 3 我国电压等级序列配置情况1 5 3 3 1 我国输电网电压等级变化1 5 3 3 2 我国重要配电网电压等级变迁。1 5 华北电力大学硕士学位论文 3 3 3 国内配电网电压等级序列配置概况1 6 3 3 4 城网规划国际咨询关于电压等级问题的观点1 7 3 42 0 9 v 作为中压配电电压等级在我国的提出过程1 8 3 5 中国电科院的研究成果1 9 3 6 小结2 0 3 6 1 法国升压模式经验2 0 3 6 2 苏州工业园区运行经验2 0 第四章评估目标及影响电压等级序列的因素分析2 1 4 1 中压配电电压等级优化及改造的总体目标及约束条件2 1 4 1 1 总目标2 1 4 1 2 主要约束条件2 1 4 2 影响中压配电电压等级优化及改造的主要因素2 1 4 2 1 各主要因素的层次关系2 2 4 2 2 各层次因素对中压配电电压优化及改造的制约关系2 2 4 3 小结2 7 第五章基于v a g u e 集的决策理论2 8 5 1 国内外研究现状2 8 5 2 基于v a g u e 集理论的决策方法2 9 5 3v a g u e 集理论的应用研究2 9 5 4 基于v a g u e 集理论的模糊综合评估。3 0 5 4 1v a g u e 集的基本概念3 0 5 4 2 基于v a g u e 集的模糊综合评判3 0 5 4 3 基于v a g u e 集的模糊多目标决策方法3 l 5 5 基于v a g u e 集的模糊多目标决策方法步骤3 4 5 6d 、结3 4 第六章基于v a g u e 集的电压等级合理配置综合评价3 5 6 1 概述。3 5 6 2 评估方案。3 5 6 3 评价指标3 5 6 3 1 指标选择3 5 6 3 2 指标计算3 7 4 1 4 3 4 7 4 7 4 8 4 8 4 9 5 0 5 4 5 9 华北电力人学硕士学位论文 华北电力人学硕士学位论文 1 1 选题背景及意义 1 1 1 选题背景 第一章绪论 多年来，我国电网建设坚持统一规划，电压等级序列配置依据各个地区特点和 历史沿革形成，总体配置合理规范，有利地支撑了经济和社会的进步。但是随着经 济的发展和人民生活水平的提高，在一些大城市和经济发达地区，由于负荷的迅速 增长且分布相对集中出现了负荷密度很高的地区，现有配电网供电能力逐渐出现不 能满足供电需求的情况，部分经济发达地区的城市中心负荷密度已有的达到l 2 k w k m z ，在这些区域中l o k y 作为中压配电电压带来的问题已十分突出。主要表现 在ll o k y 变电站和l o k v 变电站布点密度增大、l o k v 线路回数增加和占用太多日趋 紧张的站点资源和走廊资源。配电设备的急剧增长与城市用电相对紧张之间的矛 盾，给配电网的建设带来困难n 咱1 。其结果可能引起1 0k v 配电系统建设不足，配电 设备负载率过高，进而带来网损增加，供电电压质量难以保障，供电可靠性降低等 问题。l o k v 中压配电电压在负荷密度较低的农村地区也暴露出了供电距离过长，线 损率过高，电压质量难以合乎要求等问题。所以，目前我国采用的电压等级已经不 能满足电力发展的需求，必须通过技术改造，优化电压等级，提高供电能力，最大 限度地满足用户需求的同时减低线损，节约能源。 另外，国家“十一五( 2 0 0 6 - - 2 0 1 0 年) 国民经济发展规划明确提出要把节约能 源作为基本国策及“十一五时期单位国内生产总值能源消耗要比“十五 期末降 低2 0 左右的目标。“十一五、“十二五 、“十三五 是实现全面小康社会宏伟目标 的关键时期，如何保证配电网满足负荷发展需求亟需研究，配电电压等级，尤其是 中压配电网电压等级的合理选择是确保配电网健康有序发展的核心。 1 1 2 选题意义 电压等级的建立、演变和发展主要是随着发电量、用电量的增长( 特别是单机容 量的增长) 及输电距离的增加而相应提高，同时还受技术水平、设计制造水平等限 制。反过来，电压等级标准和电压制的确定与选用直接影响电网的发展和国家建 设，它不仅会影响电网结构和布局，而且会影响电气设备和电力设施的设计与制造 以及电力系统的运行和管理，同时在相当程度上决定着电力系统的运行费用及经济 效益。因此，认真探讨电压等级选择不仅有利于电力系统的发展、技术改造，而且 对国家的现代化建设和民族工业的振兴均具有相当重要的战略意义和现实意义。 配电电压等级序列的合理配置是电力工业发展的一项战略性问题，也是电力领 华北电力大学硕士学位论文 域一项重要的技术决策，对于推动我国配电网的技术升级和创新，提高电力行业的 技术水平和综合竞争实力也有着十分重要的意义。 超前规划合理的电网结构、输配电通道或电缆沟道、站址资源，在城乡电网的 建设中和改造中适时、适地，有计划地简化配电网变电层次，提高配电网电压等 级，可以为未来电网建设和发展创造良好的条件，避免今后的重复建设和改造。 提高中压配电网电压等级可以使电网整体综合网损降低1 0 - - 2 0 ，使我国的综合 线损率降低约1 - 2 个百分点，与目前发达国家综合线损率相当，通过简化电压等 级、优化电压等级配置，不仅能起到减少占用土地资源的作用，也能达到资源损耗 的目的。 1 2 研究现状 我国自1 9 8 4 年中国电机工程学会就开始讨论了2 0 k v 的使用问题，而后武汉高 压所、全国电压电流等级和频率标准化技术委员会等也对2 0 k v 电压等级进行过讨论 或者论证，得出的结论基本上是中压配电采用2 0 k v 电压等级能减少电压层次，降低 运行费用，而且在世界范围内已得到日益广泛的应用，该电压等级已列入i e c 标 准。具体的电压等级配置和研究现状见第三章有详细分析。 1 3 本文所做工作 本文针对配电网电压等级序列配置问题进行研究，主要研究方向是中压配电电 压等级升压前后的方案比较。主要包括以下几个方面的内容： ( 1 ) 查阅文献总结国内外电压等级序列配置情况，总结电压等级选择的一般规 律，确定电压等级序列选择的流程。 ( 2 ) 分析配电网发展的影响因素，就负荷密度变化，电压等级序列各级匹配的约 束等相关技术条件总结采取新中压电压等级和新电压等级序列，需要考虑的问题。 ( 3 ) 针对当前我国存在的3 5 k v 、2 0 k v 、1 0 k v 等三种中压配电电压进行详细的技 术经济比较。 ( 4 ) 研究确定对电压等级序列配置方案进行技术经济评价的指标和方法。结合各 地区现有电压等级序列提出技术可行的电压等级系列配置方案， ( 5 ) 选取典型的供电区域和负荷密度，对各种不同电压等级配置方案进行损耗、 经济性、可靠性等方面进行计算分析比较，确定合适的电压等级配置方案，得出建 设性结论。 1 4 小结 本章概括了电压等级序列的研究背景和意义，并提出本文研究工作的主要方法 和步骤。 2 华北电力大学硕士学位论文 第二章电压等级序列综合评价的总体框架 电压等级序列综合评价需要有好的总体框架，且只有在好的总体框架下才能选 择最优的方案，以满足电压等级序列发展变革过程中所涉及的所有利益相关者的要 求。： 2 1 总体框架 本文电压等级序列综合评估主要有以下步骤组成，分别为我国电压等级序列存 在相关问题、设定目标、备选方案、设定升压改造的原则和策略、建立评价方法和 评估模型、评估备选方案、确定推荐方案。具体框架图见表2 2 ，本章将概要介绍各 个步骤的主要思路和结果，后续章节会给出各个步骤的具体内容。 2 2 分析问题 图2 - 1 评估流程图 随着我国城镇化建设步伐的加快，城市人口将急剧增加，城市规模迅速扩大， 中心地区负荷密度将会更大。“十一五期间，我国电力需求仍将会快速增长，到 2 0 2 0 年，我国新增电网规模将是现有电网规模的两倍，有必要而且有机会重新审视 对现有配电网的优化及改造问题。研究表明通常最佳的供电结构是低压系统以上仅 有三级电压，包括： 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 超高压( 2 2 0 - - 5 0 0 k v ) 。 ( 2 ) 高压( 3 5 - 1 l o k v ) 。 ( 3 ) 中压( 1 0 一- - 2 0 k v ) 。 理想情况下，从超高压降压时，两个电压等级之间的变压系数一般大约大于3 ， 而从高压降到中压，变压系数一般大于5 ，例如4 0 0 11 0 - 2 0 k v 。 实际上，大多数国家所采用的输配电电压等级，取决于当时的政策、技术水平 和资金条件，很难有机会单纯地建立一个经过充分科学论证的“最佳电压等级序 列”的全新电网。但是我国幅员辽阔，电力系统尚处于发展阶段，因此将会有更多 的机会将电网较为优化的方向改造。这样，应该充分分析以下问题： ( 1 ) 我国城市配电网存在的重要问题。 ( 2 ) 城乡中压配电网的升压改造需求。 ( 3 ) 国内外电压等级序列调整的经验和问题。 ( 4 ) 中压电压等级优化与改造需要考虑的主要问题。 确定需要考虑的主要问题：采用新的中压配电电压以及相应的最佳电压等级序 列，需要考虑各种问题，例如外部环境问题、发展阶段问题、发展模式问题、现有 设备存量问题、供电安全水平问题、经济效益问题、社会效益问题以及供电政策问 题等。需要考虑的重要问题总结如下： ( 1 ) 日益有限的城市空间资源。 ( 2 ) 日益严格的环境保护政策。 ( 3 )如何确定新的配电电压的适应性? ( 4 )如何确定配电电压升压改造的最佳时机? ( 5 )如何考虑l o k v 配电设备存量的影响? ( 6 ) 新的系统能否与已有的网络并行运行。 ( 7 )如何考虑升压改造的过渡方式? ( 8 )如何进行网络结构设计? ( 9 )如何考虑控制方案? ( 1 0 ) 平衡企业侧与客户侧的利益。 ( 1 1 ) 供电价格对企业效益的影响。 ( 1 2 ) 适应分布式能源接入的需要。 ( 1 3 ) 上一级电网对中压配电电压升高的限制。 ( 1 4 ) 如何保证现有的供电安全水平。 ( 1 5 ) 如何考虑供电可靠性的基本要求。 2 3 评估目标和备选方案 电压等级序列综合评价需要设定明确的目标、需要满足基本的约束条件，还需 4 华北电力人学硕士学位论文 要设定明确的备选方案。没有明确的目标就无法很好的实施中压配电电压优化和改 造工作。识别备选方案是最关键的步骤，这个步骤可限定问题的范围。如果不把识 别备选方案放在首位，那么在以后的各个步骤中就无法对方案进行选择和详细地评 估。尽管识别备选方案是最没有挑战性的步骤，但也需要相当的技巧、思考的广度 才能确定可能的备选方案。本节概要给出目标、需要满足的约束条件、备选方案及 适用范围。 2 3 1 设定总体目标的基本思路 本文从科学论证的角度，基于现代系统论的观点，设定了寿命周期内综合费用 最小的目标，该目标扩展了传统的仅以投资费用最小的目标，并综合考虑了中压配 电电压优化和改造的某些特定目标，如停电损失费用等。 中压配电电压优化和改造后，采用新中压配电电压后应该达到的目标为整体总 体费用( 初期投资费用、改造费用、运行维护费用、电能损耗费用和停电损失费 用) 最小，并满足社会性、经济型和适应性要求： ( 1 ) 社会性：考虑环境资源，节约城乡电网的空间资源，环境友好。， ( 2 ) 经济型：相关利益者的效益平衡，企业与客户经济效益平衡。 ( 3 ) 适应性：应用范围广。大小配变容量、架空和电缆、高低负荷密度、输电 网及客户等均适用。 2 3 2 备选方案及适用范围 通过比较2 0 k v 和3 5 k v 在电磁环境、存量利用率、电缆和架空等方面的优缺 点，可以确认3 5 k v 架空网无法进入城市，5 0 0 2 2 0 3 5 0 4 k v 架空方式不可行， 3 5 k v 电缆方式无法利用l o k v 存量。因此，通过定性分析，基本可以确定2 0 k v 作为 中压配电电压的适应性最好，是可行的中压配电电压。 升压后，不仅要考虑新中压配电电压等级压的可行性，还要考虑整个电压等级 序列的可行性。根据一切规划必须从现状出发的思路，本书从华北、华中和华东地 区城市电网现有的电压等级序列和架设方式( 架空线还是电缆线路) 出发，考虑容 量系列和负荷密度，确定城乡电网新电压等级序列可行的各选方案，如表3 1 和表 3 - 2 所示。城乡电网的供电区域类型见第四章。 表3 - 1 城乡备选方案表 备选电压等级序列架设负荷密度( 姗变压器变比 容量系 现有电压等级序列( k v ) 列 ( k v ) 方式 k m 2 ) ( k v ) ( m 、，a ) 5 0 0 2 2 0 11 0 1 0 0 4 2 51 8 0 、 5 0 0 2 2 0 3 5 1 0 0 4 5 0 0 2 2 0 1 1 0 1 0 0 4 5 2 2 0 1 0 2 4 0 5 0 0 2 2 0 1 1 0 2 0 0 4架空 5 0 0 2 2 0 11 0 3 5 1 0 0 4 1 0 1 1 0 ( 3 5 ) l o 5 0 、6 3 5 0 0 2 2 0 1 1 0 3 5 o 4 2 5 1 1 0 2 0 ( 1 0 )6 3 、8 0 5 华北电力大学硕士学位论文 5 0 0 2 2 0 11 0 2 0 0 4 电缆 3 0 2 2 0 2 0 9 0 、1 2 0 5 0 0 2 2 0 11 0 3 5 0 5 2 2 0 3 59 0 、1 2 0 表3 2 农村电网备选方案表 架设负荷密度变压器变比 容量系 现有电压等级序列( k v )备选电压等级序列( k v ) 列 方式( k w k m 2 )( k v ) ( m 1 ，a ) 4 0 0 3 5 1 0 2 0 5 0 0 2 2 0 1 1 0 3 5 1 0 0 48 0 011 0 3 5 1 04 0 5 0 0 2 2 0 11 0 3 5 1 0 0 4架空 1 5 0 0 5 0 0 2 2 0 11 0 2 0 0 4 2 0 0 0 1 1 0 2 04 0 2 4 配电电压升压改造的思路 根据配电网升压改造需要处理的设备规模、投资力度和问题的难度，以及电力 设备的寿命周期，需要设定分阶段、分区域、分设备升压改造的基本原则。 ( 1 ) 总体原则：统一规划、分步实施；分阶段、分区域升压；充分利用l o k v 存量设备；独立运行、暂缓升压与主动升压相结合；新区不扩展l o k v 供电区域；升 压改造纳入市政规划；采用成熟技术，保证供电安全可靠等。 ( 2 ) 分阶段升压改造原则：针对短期、中期、末期三个阶段设定升压改造原 则。 ( 3 ) 分区域升压改造原则：针对城市新建区、城市混供区、城市平稳过渡区和 农村低负荷密度区四类区域设定升压改造原则。 ( 4 ) 不同绝缘要求的设备利用原则；选择适宜的中性点接地方式，最大限度地 利用l o k v 存量设备。 根据时机选择、区域划分、设备改造等原则及策略，需要针对供电侧和客户侧 分别制定l o k v 配电网实施升压改造的各项技术措施，具体措施包括如下。 2 4 1 供电侧升压改造措施 主要考虑改造时机的划分、改造区域的划分以及上级电源的建设与改造等问 题。 新建或改造电源点时，宜同时提供两个电源点，出线间便于形成联络，以实现 故障或检修时的负荷转移。电源点可以按照“链式、“放射式 等模式新建或改 造，为了利用原有的存量设备，宜在原有站点内通过改造方式增设2 0 k v 电源点。 在城市区域主要考虑以下两种升压改造方式： ( 1 ) 先行建设上级电源点，可以通过新建1 l o 2 0 k v 主变或者改造原有的 11 0 3 5 1 0 k v 主变压器为1l o 2 0 l o k v 等方式，为供电区域提供2 0 k v 电源点。通过 在原上级电源点的l o k v 侧装设l o 2 0 k v 联络变压器的方式，为2 0 k v 供电区域供 电。 6 华北电力大学硕士学位论文 ( 2 ) 在农村地区主要考虑以下升压方式。 将3 5 1 0 k v 配电站改造成为2 0 k v 配电站；将3 5 0 4 k v 配电站改造成为2 0 k v 配 电站；将3 5 1 0 k v 配电站降压为2 0 k v 运行； 2 4 2 客户侧升压改造措施 主要考虑客户分类，改造时机和注意的问题： ( 1 ) 新建区域内的新增客户，宜直接采用2 0 k v 电压等级供电。 ( 2 ) 混供区的新增客户，在满足2 0 k v 供电容量时宜按照2 0 k v 电压等级制定供 电方案，采用2 0 k v 电压等级供电。 ( 3 ) 有增容和减容需求的客户，宜优先采用2 0 k v 电压等级供电。 ( 4 ) 已经销户但欲重新申请用电的客户或者报装容量在3 0 m v a 及以下的客户， 宜优先采用2 0 k v 电压等级供电。 ( 5 ) 若混供区的升压改造已经开始实施，但尚未形成完整的2 0 k v 供电系统， 此时的新增客户仍以2 0 k v 电压等级编制供电方案，暂时以l o k v 进行过渡供电，待 2 0 k v 配电网建成以后，再改为2 0 k v 电压等级供电。 2 5 建立评价方法和评估模型 电压等级序列评价需要在整个设备寿命周期内进行，站在各利益相关者的立 场，从供电侧和客户侧两方面考虑，即不但要考虑供电企业的经济效益也要兼顾客 户的利益，从而使社会总体效益达到最优。本节概要给出优化及改造的技术经济评 价方法和各种模型的名称。 2 5 1 评价方法和评价模型 2 5 1 1 评价方法 中压配电电压等级优化和改造的评价方法包括设定优化目标、确定评价指标和 建立评价流程。 ( 1 ) 优化目标为综合费用最小，并考虑投资费用的时间价值，综合费用分成初 期静态投资费用、后期改造费用、运行维护费用、电能损耗费用以及停电损失费用 五部分。 ( 2 ) 评价指标包括约束类、需求类和参数类，其中约束类指标( 5 个适应性) 是进行技术评判的依据，而需求类和参数类均是技术经济比较的基础。 ( 3 ) 评价流程包括分析主要因素、设备备选方案、确定不同阶段的负荷密度、 划分典型区域、各种模型的计算分析、灵敏度分析及指标综合评价共7 个主要步 骤。 7 华北电力大学硕士学位论文 2 5 1 2 评价模型 本文的评估模型简单、实用、合理。中压配电电压等级优化及改造的技术经济 评估的4 个模型，包括网络规模模型、网络损耗模型、综合费用模型以及占地面积 模型。其中，综合费用模型包括5 种费用计算：初期投资费用、后期改造费用、运 行维护费用、损耗费用和停电损失费用。 2 5 2 备选方案的评估思路 2 5 2 1 采用的5 种电压等级序列 5 种电压等级序列是指从华北、华中和华东地区城市电网现有的和中压配电电压 升压后可行的电压等级序列出发，除去含有1l o 3 5 k v 的电压等级序列( 若1l o k v 和 3 5 k v 同时作为高压配电电压等级，电压阶差小，增加了变电层次) 后得到的电压等 级序列，即： ( 1 ) 5 0 0 2 2 0 11 0 2 0 0 4 k v ； ( 2 ) 5 0 0 2 2 0 2 0 0 4 k v ： ( 3 ) 5 0 0 2 2 0 3 5 0 4 k v ： ( 4 ) 5 0 0 2 2 0 11 0 1 0 0 4 k v ： ( 5 ) 5 0 0 2 2 0 3 5 1 0 0 4 k y 。 2 5 2 2 采用两种架设方式 2 种架设方式是指为了中压配电网供电的高压线路的纯架空方式和纯电缆方式， 并在计算过程中适当兼顾架空、电缆混合供电方式。 2 5 2 3 采用的4 种典型的供电区域 目前我国城乡电网存在的4 种不同类型的典型供电区域，即新建供电区、混合 供电区、平稳过渡区和低密度区。 2 5 2 4 采用的5 种负荷密度( 即在整个设备寿命周期内分阶段) 备选方案的评估不能只考虑短期经济效益，更要考虑整个设备寿命周期内的长 期效益，这样才能保证确定的推荐方案是最优的。因此，不失一般性，根据我国城 市电网的典型负荷密度及其发展历程，在整个设备寿命周期内分阶段( 短期、中 期、远期) 对备选方案进行技术经济评估，即： ( 1 ) 区域负荷密度从本期的2 5 m 1 】k m 2 增长到5m w k m 2 ，约需要过五年的时 间，即1 - - 5 年( 短期) 。 ( 2 ) 区域负荷密度从本期的5 m w k m 2 增长到1 0m w k m 2 ，约需要过五年的时间， 即6 1 0 年( 中期) 。 ( 3 ) 区域负荷密度从本期的l o m w k m 2 增长到2 5l i w k m 2 ，约需要过十年的时 华北电力人学硕+ 学位论文 间，即1 1 - - - 2 0 年( 中期) 。 ( 4 ) 区域负荷密度从本期的2 5 m w k m 2 增长到3 0m w k m 2 ，约需要过五年的时 间，即2 1 - - - 2 5 年( 远期) 。 2 6 备选方案计算的各种费用 ： 根据建立的网络规模估算模型、网络损耗估算模型、可靠性评估模型、费用估 算模型以及占地面积估算模型共5 个模型，对整个设备寿命周期内综合费用和不同 阶段的综合费用( 初期投资费用、后期改造费用、运行维护费用、电能损耗费用和 停电损失费用) 进行了计算，并考虑了不同阶段( 短期、中期、远期) 的运行年 限，而功率损耗、可靠性和占地面积的估算不考虑运行年限问题，只是考虑在某一 负荷密度下的计算结果。 2 7 备选方案及相应计算方案的个数 ( 1 ) 新建供电区：考虑5 种电压等级序列配置方案、2 种架设方式，5 种负荷 密度，因此备选方案为1 0 个；考虑2 种典型主变容量、5 种负荷密度 ( 2 5 0 0 k w k m 2 ，5 0 0 0 k w k m 2 ，1 5 0 0 0 k w k m 2 ，2 0 0 0 0 k w k m 2 和3 0 0 0 0k w k m 2 ) ，因此 计算方案有1 0 0 个。 ( 2 ) 混合供电区：考虑4 种电压等级序列配置方案、2 种架设方式，5 种负荷 密度，因此备选方案为8 个；考虑1 种典型主变容量、5 种负荷密度，因此备选方案 为4 0 个。 ( 3 ) 平稳过渡区：可近似认为为城市新建区。 ( 4 ) 低密度区：考虑2 种电压等级序列配置方案、1 种架设方式因此备选方案 为2 个；考虑1 种典型主变容量、4 种机有代表性的负荷密度( 2 5 0 0 k w l o n 2 ， 4 0 0 k w k m 2 ，8 0 0k w k m 2 ，1 5 0 0k w k ：m 2 和2 0 0 0k w k m 2 ) ，因此计算方案有8 个。 此外，根据新建供电区的定义，新建区的供电面积应具有一定规模，因此本文 选取1 0 0 虹2 为典型供电区域的供电面积。 客户侧采用新中压配电电压的评估思路 根据l o k v 、2 0 k v 和3 5 k v 新设备的投资、原有设备残值和电价差，可对客户进 行采用新中压配电电压的经济性进行比较，为客户接入、过渡方案和政策制定提供 依据，具体思路为： ( 1 ) 我国的中压客户虽然少，但其容量比例和用电量比例较高；根据国外的改 造经验，客户侧的改造更需要得到政府的支持，并出台相关的政策和措施。 ( 2 ) 目前采用3 5 k v 的大多数专变客户并不采用3 5 k v 直供配电，而一般是要重 复降压( 3 5 l o k v ) ，因此，实际上是供电企业将线损转移给客户，从全社会的角度 来看并未起到节能降损的目的。 9 华北电力大学硕士学位论文 ( 3 ) 不管是新增客户还是原有客户，2 0 k v 、3 5 k v 客户初期比l o k v 多的投资费 用和改造费用基本可以在设备寿命周期内回收。 ( 4 ) 损耗方面：根据g b t 1 0 2 2 8 2 0 0 8 干式电力变压器技术参数和要求， 2 0 k v 配变的空载损耗和负载损耗与l o k v 差不多，而3 5 k v 比l o k v 高很多。因此， l o k v 升压为2 0 k v 后，可以降低中压损耗，甚至由于升压可以降低客户的整体损耗 ( 避免二次降压) 。 ( 5 ) 电费方面：与l o k v 电价相比，升压后2 0 k v 可降低0 0 0 6 元k w h ，3 5 k v 可降低0 0 1 5 元k w h 。 ( 6 ) 建设费用方面：2 0 k v 综合建设费用为l o k v 的1 1 1 2 倍，3 s k y 综合建设 费用为l o k v 的1 4 1 5 倍。 ( 7 ) 空间占用资源：2 0 k v 配电设备的体积和占地面积与3 5 k y 相比具有明显的 优势。 2 8 小结 本章详细介绍了电压等级序列综合评估的总体框架图，并详细介绍了每部分内 容，为下几章内容的扩展打下基础。 l o 华北电力大学硕十学位论文 第三章国内外电压等级序列配置和配电升压改造情况 现阶段许多国家采用的电压等级标准各不相同，电压等级序列的配置情况也不 尽相同，本章就国内外电压等级序列配置情况进行统计，并总结电压等级序列发展 历程和发展特点，为优化电压等级序列打好基础。 3 1 我国电压等级序列配置的主要思路 ( 1 ) 我国2 2 0 k v 及以上超高压和特高压电网电压等级序列的工程定位在国家电网 规划中已经明确； ( 2 ) 低压0 4 k v 侧由于用户设备的规模庞大，调整也不现实； ( 3 ) 能够合理配置的电压等级序列只能在标称电压1 1 0 k v 、6 6 k v 、3 5 k y 、2 0 k v 、 1 0 k v 中进行组合。 ( 4 ) 合理配置电压等级序列是我国城市电网发展重要任务； ( 5 ) 合理配置电压等级序列进入关键时期。 从以上我国电压等级序列配置的重要思路可以看出，我国高压电网和低压电网 电压等级已经确定，很难改变，能够优化的只有中压配电电压等级，所以本文的电 压等级优化的重点是中压配电电压等级的优化，即中压配电电压等级由现状的1 0 k v 升压到2 0 k v 或者3 5 k v 后新的电压等级序列的综合评价，所以在下面叙述的重点也 是中压配电网的升压。 3 2 国外电压等级序列配置情况 国外发达国家在面对区域经济飞速发展带来的城市供电负荷密度不断增加的同 时，同样必须面对城市电网的改造严苛的外面环境。未了寻求最低支出和最高经营 利润，2 0 世纪5 0 6 0 年代，国外很多国家已经完成了中压配电电压等级的优化和改 造工作，从结果来看，普遍采用了2 0 k v 的欧美国家包括美国、俄罗斯、法国、意大 利、加拿大、德国、保加利亚、匈牙利等；亚洲国家包括日本、韩国、新加坡、马 来西亚、泰国、印度尼西亚等；拉丁美洲国家有巴西、阿根廷等。 法国和德国在2 0 世纪6 0 年代初开始发展2 0 k v 电压等级，接着，8 0 的欧洲国 家如意大利、匈牙利、保加利亚、波兰等中压配电电压等级均采用2 0 - 2 5 k v ；同 期，前苏联几乎将所有大城市的1 0 k v 改造成2 0 k v 。 2 0 世纪8 0 年代，为了满足社会经济的发展，国际电工委员会( i e c ) 在对2 0 k v 电压等级被纳入g b l 5 6 2 0 0 7 标准电压时做了解释，它认为使用2 0 k v 电压配电 已经是一种发展的必然趋势。目前，2 0 k v 电压等级在i e c 标准中已作为中压配电网 的一个标准电压，在国际上经过几十年的建设和运行实践，2 0 k v 已具有非常成熟的 华北电力大学硕士学位论文 技术经验。下面将对各发达国家的具体情况进行介绍。 3 2 1 1 法国 法国是一个经济发达的西欧国家，电网国有化初期，中压配电电压等级由5 5 、 l o 、1 5 、2 0 、3 0 k v 五种构成，其中，1 5 k v 被法国电力公司( e d f ) 确定优先发 展，在上世纪6 0 年代初，随着电力需求的增加和负荷密度的增加，1 5 k v 电压等级 的劣势逐渐显露，e d f 在总结当时配电网实际运行情况和经验的基础上，通过标准 化研讨和技术经济分析比较，得出结论：最佳电压制的选择理论上取决于负荷密 度、传输容量、电压降和损耗大小等，法国电力公司最终认定2 0 k v 电压等级在技术 上可行、经济上合理，将2 0 k v 作为中压配电网唯一的标准电压，决定进行中压配电 网2 0 k v 改造，另外，也可以在很大程度上利用现有的1 5 k v 配电网络，特别是可以 充分利用现有的城市及市郊地域范围内的地下电力电缆，有效避免对现有配电系统 成熟稳定区域的电网进行较大规模的改造和重构，节约建设投资，降低电压等级过 渡期间对现有配电网电力供应的影响。 经过长期探讨，改造和不断努力，9 0 年代初期法国约有2 3 电网得到标准化改 造，到目前为止，电网电压改造基本完成。目前，首都巴黎采用4 0 0 2 2 5 2 0 0 4 k v 的电压等级序列，城市外围有4 0 0 k v 和2 2 5 k v 的环网。2 2 5 k v 作为高压配电电压辐 射状深入市中心，为外、中、内三个2 0 k v 中压环网提供电源。总体而言，其网架结 构适应性很强，虽然2 2 5 k v 的容载比仅为1 3 ，但即使失去两个2 2 5 k v 变电站，系 统仍可正常供电而不损失负荷。法国的供电频率为5 0h z ，所有中压馈线为三相三线 制。 3 2 1 2 英国 ( 1 ) 配电网电压等级现状 目前，英国输电网的电压等级主要有4 0 0 k v 和2 7 5 k v 两种，配电网的标准电压 等级主要有1 3 2 、6 6 、3 3 、2 2 、1 1 、6 6 、3 3 k v 和4 0 0 2 3 0 v 。其中6 6 和2 2 k v 主要 用于长距离架空线路供电的乡村地区；6 6 和3 3 k v 主要限于为城区或郊区供电半径 很小的区域供电，而且一些经济论证可行的地区已将6 6 k v 电网升级为1 1k v 。因 此，英国配电网主要的电压等级序列为1 3 2 3 3 1 i 0 4 k v 。在某些地方，可能会省去 一个中间电压等级，例如在负荷密集的城区从1 3 2 k v 直降1l k v ，在低负荷密度的乡 村地区从3 3 或2 2 k v 直降0 4 k v 。 ( 2 ) 英国引入2 0 k v 的工作 由于电缆通道的限制，伦敦中心城区的负荷增长难以通过加强现有的1 l k v 网络 来满足，长远来看提高配电电压等级是一种合理的解决办法。伦敦地区的配电网运 营商是e d fe n e r g y ，其母公司在法国拥有丰富的2 0 k v 配电网运营经验。而近年来 s o u t h w a r k 地区的负荷增长迅速，一些用户需要通过1 3 2 k v b a n k s i d e 变电站原有的 1 2 华北电力人学硕士学位论文 2 2 k v 设施提供2 2 k v 的配电服务，则是引入2 0 k v 电压等级的催化剂。因此，e d f e n e r g y 决定首先将b a n k s i d e 变电站改造为1 3 2 2 0 k v 变电站，在2 0 0 5 2 0 0 6 年做了详 细的论证研究，改造后的b a n k s i d e 变电站预计在2 0 0 8 年9 月正式投运，现由2 2 k v 供电的负荷将转由2 0 k v 供电。e d fe n e r g y 同时也考虑逐渐在伦敦中心城区扩大 2 0 k v 电网的覆盖范围，已经做了一些初步设计，比如近期再新建两座1 3 2 2 0 k v 变 电站与b a n k s i d e 变电站形成2 0 k v 馈线的联络，但这两座变电站以及后续1 3 2 2 0 k v 站点的建设进度都要视新负荷的类型和出现时机而定。 e d fe n e r g y 认为适于接入2 0 k v 电网的负荷首先是那些容量达到3 4 m v a 、 1 l k v 难以负担的大负荷。为了缓解1 l k v 电网更新改造的压力，更小的负荷也可接 入2 0 k v 电网。另外，由于2 0 k v 电网短路水平更高，也有利于接入越来越多的嵌入 式电源和“脏 负荷。 值得指出的是，e d fe n e r g y 认为电压等级的改变非常复杂，尚无计划将现有 1 l k v 供电的负荷转由2 0 k v 供电。而且2 0 k v 电网的发展也存在一些不确定性。例如 目前尚不能确定能否向用户收取建设2 0 k v 电网的费用，如果2 0 k v 供电方案的成本 低于加强1 l k v 电网的成本，或者不存在替代方案，这将不成问题，反之则不确定。 而由于即使在很多年后，伦敦2 0 k v 电网