输变电工程后评价中物理效益识别和量化方法.pdf

第 32 卷 第 7 期 2011 年 7 月 电力建设 Electric Power Construction Vol 32 No 7 Jul 2011 105 中图分类号 F 407 6文献标志码 A文章编号 1000 7229 2011 07 0105 04 输变电工程后评价中物理效益识别和量化方法 杨卫红 赵彪 国网北京经济技术研究院 北京市 100052 Physical Efficiency Identification and Quantization Method Study of Power Transmission and Transformation Projects YANG Weihong ZHAO Biao State Power Economic Research Institute Beijing 100052 China ABSTRACT Physical efficiency identification and quantization of power transmission and transformation project is of importance tothebenefitanalysisofeconomicevaluationandpost evaluation According to the features position and role of the project in the power grid the corresponding physical efficiency is identified Combined with the networking power transmission and transformation projectandbasedonthepowergrid the quantization calculation methods for the physical efficiency are discussed by using the balance analysis method for the power system KEYWORDS power transmission and transformation project physical efficiency quantization economic analysis 摘要 输变电工程物理效益识别和量化是项目规划设计的经 济评价和后评价工程效益分析的重要内容 针对各类输电 工程的特点及其在电网中的地位和作用 分别进行了相关的 物理效益识别 结合输变电工程具有的网络性特点 采用电 力系统平衡分析等方法 以工程项目所在电网为研究对象 对不同工程的主要物理效益的量化计算方法进行了探讨 关键词 输变电工程 物理效益 量化 经济分析 doi 10 3969 j issn 1000 7229 2011 07 023 0引言 输变电工程物理效益后评价是项目后评价的 重要内容之一 是项目竣工后 一段时间之内对项 目生产运营后的工程效益所进行的评价 即对项目 生产能力和实际效益状况的评价 其主要目的是 检查输变电工程的项目生产能力和实际效益状况 达到项目可行性研究立项决策时的理想效果的程 度 也是重新测算后评价时点后计算期剩余年份各 项经济数据之基础 是项目效益后评价的关键环节 电网建设项目一般为联网工程 公用网络工程 和专项工程 在电网中的作用主要包括提高输 供 电能力 改善网架结构 降低损耗 提高电压质量和 可靠性等 确定项目在电网中实际发挥作用的方 法是采用有无对比分析方法 计算有项目和无项目 的各项指标 指标差值就是项目对系统的贡献 物 理效益的分析主要是分析提高输 供 电能力 降低 损耗等方面的内容 1输变电工程物理效益的识别方法 1 1联网工程 联网工程主要起着联网送电作用和纯联网作 用 在不同的网络和不同的阶段 其作用有所不同 联网效益可作如下划分 1 送电效益 跨区送电电力包括基荷电力和 调峰电力 基荷电力可以替代受端电网带的基荷 发电机组 由此产生的效益称为电量效益 调峰电 力可以替代受端电网的调峰机组发电 由此产生的 效益称为调峰效益 2 错峰运行 由于各大区电网间气候 时差 等因素的差异 在联网运行时通过合理调度 可以 改善负荷曲线特性 降低峰谷差 由此带来的效益 称为错峰效益 3 互供备用 互供备用是指互联电网间通过 联络线互相提供备用容量 从而达到减少联合系统 总备用容量的目的 由互联各系统获得的互供备 用容量可以替代本系统内的备用机组 从而产生容 量替代效益 4 事故支援 事故支援是指非事故电网通过 联络线向事故电网提供事故支援功率 从而改善系 统的调频特性 提高系统的单位调节功率 减少事 故情况下的频率波动 1 1 2公用网络工程 公用网络工程指电网经营企业为接入共用网络 的电力用户提供输配电和销售服务的工程 其主要效 106 电力建设 第 32 卷 益体现在电量效益 容量效益 改善网架结构 提高可 靠性和供电质量等方面 可直接量化的指标如下 1 增供电量 增供电量主要指为满足负荷增 长需求新建或扩建的输变电工程 其物理效益直接从 变电站的增供电量体现出来 2 增输电量 增输电量是指通过新建或改造 输变电工程 增加电网的输电能力 从而相应增加的 增输电量 增输电量主要体现在线路工程中 对其增 加的输电能力的分析和计算 需要结合线路工程所在 网络的网架结构和运行情况综合分析 3 减少的损失电量 通过新建或扩建输变电 工程 除满足供电需求外 还有改善网架结构 减少了 电网的线损 提高供电可靠性等功能 因此还有导致 电量损耗减少的降损电量和提高可靠性而减少的损 失电量 1 3专项工程 专项工程指电网经营企业利用专用设施为特定 用户提供服务的工程 分为接入工程 专用工程 接 入工程是指电网经营企业为发电厂提供接入系统的 工程 专用工程指电网经营企业利用专用工程提供电 能输送服务的工程 专项工程的物理效益主要体现 在为发电厂或用户输送电力容量 2输变电工程物理效益的量化方法 采用 有无比较法 进行输变电工程物理效益计 算 其中有项目和无项目均采用电力系统中计算网络 供电能力 电能质量等常规方法计算 特别注意的是 要区分有 无的界面 2 1联网工程 2 1 1联网送电 1 电量分析方法 进行电量分析时 综合对比 分析法和要素分析法对联网送电的电量进行分析 首先 将实际生产中的电量数据与联网工程可行性研 究报告中的预测电量进行对比 判断电量的差异性 然后 分析实际生产和联网工程可研报告中的装机情 况 负荷水平 电力电量平衡等 通过逐要素对比 寻 找产生差异的原因 2 调峰作用分析方法 判断联网是否发挥调 峰作用的依据有 联网线潮流与受电区域的综合负荷 峰谷时段是否一致 联网线潮流的最小日负荷率是否 小于受电区域的最小日负荷率 若 2 者均满足 则说 明送电地区承担了部分受电地区的调峰任务 3 发电设备平均利用小时数分析方法 发电 设备平均利用小时数是发电量与可用装机容量之比 反映了发电设备的利用水平 发电设备平均利用小 时提高数是联网前后发电设备平均利用小时数之差 反映利用富裕机组容量发电的技术指标 1 2 1 2错峰运行 错峰运行的效益体现为减少系统装机容量 由于 区域电网间存在季错峰电力 其作用为减少联合系统 的总装机容量 即季错峰电力越大 总装机容量减少 越多 因此 通过计算季错峰电力 可判断联网是否 具有减小联合系统装机容量的可能性 可判断季错峰 减少装机的效益是否得到发挥 以及其程度大小 2 1 3互供备用 互联电网间通过联络线互供备用 可以减少联合 系统的总备用容量 每个系统获得的互供备用容量可 以替代本系统的备用容量 从而产生替代备用容量 效益 实现区域电网间相互提供备用需要 3 个条件 备 用需求空间 备用供给能力和备用容量的输送能力 备用需求空间是指系统内理想备用容量与实际备用 容量的差值 通过设定系统备用率 根据系统最大负 荷可以确定理想备用容量 对互联电网中的某个系统而言 其获得的互供备 用容量是系统自身的备用需求空间 其他系统的备用 供给能力和联络线的备用容量的输送能力三者中的 最小值 电网互联的互供备用容量是各个系统所获 得的互供备用容量之和 2 2 1 4事故支援 事故支援是非事故电网通过联络线向事故电网 提供事故支援功率 从而改善系统的调频特性 事故 支援功率即事故中联络线的潮流变化量 系统的调频 特性以系统单位调节功率来标志 若联合系统的单 位调节功率高于各子系统的单位调节功率 则说明联 网改善了系统的调频特性 在联网情况下发生该事故 时的频率波动小于不联网情况 2 2公用网络工程 根据电网工程具有的天然网络性的特点 其效益 的实现是靠网络中的各电压等级元器件共同作用体 现出来的 因此 对公用网络工程无法分割出某一具 体工程在电网的效益 对其效益的计算可采用 有无 比较 法进行 根据输变电工程在电网中的作用 公 用网络的物理效益主要包括增供电力 增供电量和增 输电力 增输电量 每项又包含若干计算内容 公用网络工程中 根据项目在电网中的作用 主 要分为变电工程和输电工程 变电工程主要采用电 力电量平衡法进行项目有 无情况下的计算电网的新 增供电能力 输电工程主要采用断面输电能力分析 法进行有无项目下的新增输电能力计算 第7 期杨卫红等 输变电工程后评价中物理效益识别和量化方法 107 2 2 1电网新增供电电力 电网新增供电电力 P 为有 无项目情况下电网 供电电力的差值 P P1 P0 1 式中 P1为有项目时电网的供电能力 P0 为无项目时 电网的供电能力 通过计算实际生产中地区电力损益 可以判断输 电变工程的投产时机是否恰当 效益是否得到发挥 以及其程度大小 电力盈余为正 亏损为负 有 无项目情况下电网供电能力的计算包括 地 区最大负荷 地区供电能力 有 无项目 电网供电能 力 有 无项目 降压变容量 有 无项目 单台最大 降压变容量 有 无项目 低电压等级电源出力 有 无项目 低电压等级接入电源容量 备用率 电力损 益 有 无项目 2 2 2电网新增输电电力 断面的输送容量受静态安全和动态安全约束 但 就1 个具体断面而言 输送容量一般只由静态安全约 束或动态安全约束限定 如果把这 2 种性质不同的约 束放在一起求解将很难得出正确的结论 在输电项 目的断面输电能力分析中 采用 N 1 原则 分析输电 断面满足静态安全约束的传送功率能力 满足N 1 原则的输电断面潮流静态安全约束条件可以描述为 a 在给定的断面潮流值约束下 正常运行方式 断开该断面中任何 1 条线路 其余线路潮流均不 过载 b 断面潮流约束值为该断面正常运行时的最 大允许潮流 设电网共有 n 个节点 研究的断面由 m 条线路 组成 L1 Lm 则约束条件 a 的数学模型为 S i j Smax j fi Xi Si Sg 0 2 式中 i 1 m j 1 m Sj i 为线路 L i断开时线路 Lj 的视在功率 Sj max为线路 L j的允许输送视在功率 由 导线的安全电流值决定 因此 不等式约束 Sj i Sj max表示线路 L i断开时 Lj线路的视在功率小于其允 许输送功率 fi为线路 Lj断开时的系统潮流方程 Xi 为状态向量 Si为节点负荷功率向量 Sg为节点发电 功率向量 2 6 若输电线路断面简单 对于断面输电能力加强工 程 可进行简化计算 断面输电能力提高的程度为 P P1max P0max 3 式中 P 为输电工程的断面增加的输电能力 P1max为 有项目时输电工程的断面稳定限额 P0max为无项目时 输电工程的断面稳定限额 2 2 3增供电量分析方法 电网新建或改扩建输变电项目 提高电网供电能 力 从而满足社会用电增长的需求 输变电项目完成 的供电量由2 部分组成 一部分是分担其他输变电项 目供电量 存量电量 另一部分是承担地区新增电 量 增供电量 由于新建或改扩建输变电项目导致 电网供电量增加的部分 是地区实际供电量与电网存 量供电能力的差值 增供电量为 E E1 E0 4 式中 E1为有项目时的电网的供电量 E1 P1max Tmax Tmax为最大负荷利用小时数 E0为无项目时电网 供电能力的存量 E0 P0maxTmax 2 3专项工程 评估专项工程的物理效益时 主要计算线路输电 能力和实际的最大负荷利用小时 评价专项输电项目 的利用水平 2 3 1供电电量分析方法 进行电量分析时 综合采用对比分析法和要素分 析法对专项工程的电量进行分析 首先 将实际生产 中的电量数据与专项工程可行性研究报告中的预测 电量进行对比 判断电量的差异性 然后 分析实际 生产和专项工程可研报告中的装机情况 负荷水平 电力电量平衡等 通过逐要素对比 寻找产生差异的 原因 其次 对于评价时点后的供电电量的预测 将 结合所在电网的规划情况和负荷预测情况 进行专项 工程送出电量的预测 专项工程的增输电量为 E S PS Tmax 5 式中 PS为专项工程输电电力的增量 2 3 2输电电力分析方法 输电电力分析是专项工程主要作用的体现 以工 程经济输送能力和安全输送能力进行校核 工程的 输送能力即线路潮流的可调节范围 约束条件为小于 输电线路持续输送容量 即 P S min PS i Pmaxi 6 式中 PS为专项工程的输电能力 PS i Si S i为电 源的机组容量 为电源装机容量的备用系数 Pmaxi为 专项工程送出线路的持续输送容量 其中输送能力小 于线路的长期持续输送容量 3应用实例 3 1工程概况 某 500 kV 输变电工程地处某省经济发展带 108 电力建设 第 32 卷 的中心 所在区域电网兼顾着 4 个地区的供电任 务 为满足该省中南部地区的用电需要 建设某 500 kV 输变电工程 将提高该断面 500 kV 线路 输送能力 减轻 220 kV 电网北电南送的压力 提 高该地区供电的可靠性并兼顾中南部电网供电 利于相邻电源点的接入 项目主要包括 新建 500 kV变电站 一期安装 1 组 750 MVA 主变压 器 500 kV 出线 2 回 对该工程的评价包含了变 电站和线路工程建设 3 2效益测算 根据该项目的特点可知 该输变电工程有向该 地区输变电和 北电南送 两大作用 其物理效益的 新增电量应包含增供电量和增输电量 由生产运 行后评价中的分析可知 对应评价年 2005 年输变电 工程的增供电量和增输电量分别为 7 987 6 亿 kW h 和 8 02 亿 kW h 1 增供电量 由该地区 十一五 规划及 2020 年电网规划设计可知 规划建成后第 3 年该输 变电工程第 2 台主变扩建 在满足 N 1 的情况 下 第 3 5 年该输变电工程主变负载率按照 75 考虑 期间最大负荷利用小时数略有下降 为 6 000 h 规划到第 5 年第 3 台主变扩建 主变负载率可取 100 500 kV 电压等级网损率取 0 9 最大负荷 利用小时数为5 500 h 即可预测出第 5 年及以后的 增供电量 如表 1 所示 2 增输电量 基准评价年该省电网 北电南 送 断面的最大潮流为 1 830 MW 根据该省 十一 五 及2020 年电网规划设计可知 建成后第5 年前 该地区中部电网断面的安稳极限能力可达 3 GW 据此估算本此评价项目的断面新增输电能力为 1 GW 最大负荷利用小时数 6 500 h 500 kV 线路线 损取0 54 按线路损耗占该电压等级损耗的60 考虑 计算的增输电量如表 1 所示 表 1增供电量和增输电量的预测值 Tab 1Predicted values of increased electricity supply and transmission hundred million kW h 亿 kW h 年份增供电量增输电量