闵华光

摘要:输电系统在输送电能时所引起的电能损耗一般占总发电量的5%～10%,配电网中的电能损耗更大。电力市场环境下,这种电能损耗属于输电和配电成本,应该将它们分配给电网中的所有用户。因此,如何公正合理地分配输电网和配电网损耗已经成为影响电力市场健康发展的一个关键问题。文章从电能损耗的计算、输配电损耗分配方法入手,指出合理选用电力变压器和使之经济运行,电力变压器的容量不得过大,对输配电系统电能损耗分配方法进行了阐述分析。

关键词:输配电系统;电能损耗;输配电损耗;损耗分配

中图分类号:TM715 文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0005-02

节能减排是我们国家的国策,各行各业都必须认真贯彻执行。降低电能损耗是电力部门的重要的工作,也是重要的经济指标。本文通过对配电网主要电能损耗设备的电能损耗计算,阐述了如何降低配电网的电能损耗。

一、电能损耗的计算

配电网的电能损耗主要包括配电线路和配电变压器的电能损耗两部分。对供配电系统电能损耗的理论计算是降低电能损耗、加强电能管理的重要手段。通过计算能够对降低电能损耗工作提供理论和技术依据。

(一)输电线路电能损耗

电力线路的运行状况和线路的电能损耗随时间而变化,如一年内某一条线路的电能损耗,即是若干更短时间段内电能损耗的总和,由电能损耗计算公式可以看出线路的电能损耗与输电线路的有功功率、无功功率的平方、线路电阻成正比关系,与输电电压的平方成反比关系。

(二)变压器电能损耗

在电力传输过程中,有功功率和无功功率都造成功率损耗,因此,配电变压器的电能损耗也包括有功损耗和无功损耗两部分。变压器的电能损耗与变压器的空载损耗、负载损耗、空载电流百分比、阻抗电压百分比成正比,与功率因数的平方成正比。

二、输配电损耗分配方法

输电网损耗的分配,近年来引起了国内外学者的关注。已有的研究综合起来可以分为以下几类:

(一)比例分配法,思想简单,是最常用的方法之一

它将输电网损耗按节点发电或负荷有功大小成正比分配。没有考虑发电和负荷在电网中的相对位置,没有考虑无功对损耗的祸合影响和交易间的相互作用,要人为指定分配给发电方和负荷方损耗的比例。

(二)MW-Mile Method(简称MWM法)

它基于DC潮流求各交易引起的线路功率,按与被传输功率的大小和路径长度的乘积成正比分配电网损耗。它只在一定程度上弥补了比例分配法无法计及电网结构的缺陷。因此,没有考虑无功潮流对损耗的影响,也没有考虑交易之间的祸合作用。

(三)微增损耗法(Incremental Transmission Loss Methods,简称ITL法)

由于ITL在电力系统经济运行中的应用由来已久,因此是一种被广泛接受的方法。其中基于最终潮流解的ITL以边际微增系数)求得的损耗分配结果通常会导致收益盈余口,因此需要做规范化处理以确保收支平衡,同时这种分配方法不具有唯一性。基于ITL积分给出了将损耗分配给Pool中的发电和负荷方的方法,采用分散平衡节点来消除计算结果对平衡节点的依赖性,但需要人为指定负荷分配系数与损耗供给系数,当损耗同时分配给Poof中的发电机和负荷时还需要指定两者的分配比例。

(四)功率分解法(Power Decomposition Methods,简称PD法)

基于电网总损耗表达式或支路总损耗表达式,结合阻抗或导纳矩阵方程(即按电路定理所得的方程)进行推导,以求取以交易有功或发电有功或负荷有功为变量的损耗分解表达式。注入功率着手分解有功注入,得到了有功注入的总和(总损耗)与节点阻抗矩阵及节点注入电流的关系,从而得到将各节点注入功率分解为损耗和负荷的两个分量,数学上这种分解是不唯一的。

配电网损耗分配方法原则上与输电网损耗分配方法相似,但配电网有它的特殊性,对配电网损耗分配的研究,目前国内国际研究较少。归结起来,现有损耗分配研究中存在的问题有:

1.分配比例问题。上面各种方法不能将输电损耗同时、自然地分配给电网中的所有电源和负荷,都必须指定电源和负荷的网损分配比例,难以适应含有Pool.和Bliateral交易的任意复杂的电力市场模式。

2.基于电路方程推导的方法对平衡节点的选取具有依赖性,且平衡机不分配损耗;它们缺乏经济学意义。

3.反向潮流与分配负损耗问题。在电力系统输电网络中,市场中的任何一个交易都会产生损耗,但在某些情况下,某交易的存在实际上却减少了系统总的输电损耗,原因是这一交易在系统中某些线路上所引起的潮流与这些线路的主导潮流的方向相反。

反向潮流是电力系统中的一种客观存在,交易的最终输电损耗分配结果中应当反映引起反向潮流的作用。是否真实地反应交易提供反向潮流的情况是评价输电损耗分配方法是否合理的一个重要因素,反向潮流的存在,损耗分配结果就有可能出现负值的情况,究竟是否应该给引起反向潮流的交易分配负损耗没有明确的说法。

三、减少网络电能损耗措施

减少电能损耗,就是减少线路和变压器中的电能损耗,具体措施如下:

1.使无功功率合理分布,无功功率在电网中的传输,会使功率和电能的损耗都增加,导致电压下降,因此应在受电区域装设一定数量的无功功率补偿设备。目前有借助电子计算机进行无功功率计算来实现无功功率经济调度和随机补偿的,应用比较普遍。

2.合理选用电力变压器和使之经济运行,电力变压器的容量不得过大。否则,变压器空载或轻载运行,会消耗较大的无功功率。而这些无功功率是由电力系统供给的,既增加了初次投资,也使功率因数降低,电网损耗增加,因此必须合理选用电力变压器的容量。选择的原则是:(1)既要考虑变压器的额定容量足以满足全部用电负荷的需要,又不使变压器长期过载运行,同时在能耗最小的情况下使变压器经济运行。因此,变压器的容量不宜过大或过小。装有两台和两台以上变压器的变、配电所,应考虑有一台变压器发生故障时,其余变压器能满足一、二级负荷的需要;(2)选用的变压器,其容量等级应尽量少,以达到运行灵活、维修方便和减少变压器台数的目的;(3)变压器的经常负荷以大于其额定容量的60%为宜。

3.减少电压变换次数每进行一次变压,大致要消耗1%～2%的有功功率,所以应尽量减少变压次数。

4.合理布设线路,在输、配电线路的布局方面,应避免对负荷重复或迂回曲折布线,以减少线路中的电能损耗,变压器应尽量放在负荷中心。

四、结语

输、配电损耗分配是电力市场理论研究的一个重要内容。因为降低电能损耗也就是节约了电能,既为国家的节能减排工作做出了贡献,也为企业降低了生产成本。降低电能损耗不但是电力部门的一项工作,也成为部分拥有自己配电网络的各行业的当务之急,随着国家节能减排工作的不断推进,煤炭行业作为能源企业,必须坚持降低电能损耗。不断采用新技术,利用配网自动化,数据无线远传等先进技术,提高配电网降低电能损耗的管理水平,争创企业更大效益。

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