配电网精准投资评价体系的构建与运用

肖潇

摘要：通过深入研究配电网投资与社会效益、经济收益之间的关系，在现有评价体系的基础上，加以改进完善，初步构建起一套较完整的配电网建设效果评价体系，实现了配电网建设的效益评价，并应用于XX市配电网建设实践，较好地实现了配电网建设的精准投资。

Abstract： Through in-depth study of the relationship between distribution network investment and social benefits and economic benefits， the existing evaluation system is improved and perfected， and a relatively complete evaluation system for distribution network construction effect is initially constructed， realizing benefit evaluation of distribution network construction. The evaluation system is applied to the construction practice of distribution network in XX city， and the precise investment of distribution network construction is realized.

关键词：社会效益;经济收益;效果评价;精准投资

Key words： social benefits;economic benefits;effect evaluation;precision investment

中图分类号：TM727                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0059-03

0  引言

传统配电网评价体系有电网发展诊断分析、电网建设项目后评价体系、供电能力评估体系及网格化评价体系等。通过研究分析，发现传统评价体系在电网前期工作中发挥了重要作用[1-2]，但与配电网精准投资的要求尚有一定的差异，体现于以下几个方面：评价指标主观性较强，数量巨大且部分指标存在本质意义上的重复;缺少对电网安全性、可靠性和电能优质性等方面提升带来的社会效益评价;评价结果缺少定量的评价，不能宏观反映配电网整体投资效益，无法实现区域间横向对比。缺少基于评价结果提出具有可操作性的投资决策模型，一方面缺少全区（全省或全市）向区域（各地市或各县）电网的投资决策工具;另一方面现行体系是从电网现状问题的角度出发，提出对策方案，针对解决配电网各类问题的投资缺少从投资精准性的角度来考虑项目排序和可操作性。

针对以上问题，本文构建一套配电网精准投资评价体系，综合考虑配电网投资所要达到的社会和经济效益，使之能够有效的评价项目建设效果。

1  构建核心指标体系

本文以“少而精、好统计、能验算、重客观”为原则，统筹归纳现有技术标准[3-8]，通过反复统计研究、精选提炼，最终形成16项核心指标，如表1所示。

2  按投资效益分类识别

綜合统计2015年以来所有配电网建设改造项目并进行分类，分为加强网架结构、解决低电压问题、解决重过载问题、满足新增负荷、消除设备安全隐患、改造高损配变等。采用成本效益分析法对配电网建设项目进行效益识别，并对投资效益进行分类。通过精选提炼最终分为提升供电安全性、提升设备可靠性、提升电能优质性、降损和增售电量五大类，如表2。

3  构建投资效益评价模型

在上述效益分类的基础上，综合考虑配电网投资所要达到的社会和经济效益，采用成本效益分析法，分别构建安全可靠性效益、电能优质效益、降损效益和增供电量效益计算模型。采用成本效益分析法，将上述四大类效益计算模型和电网年度投资费用汇总计算，构成如下公式：

式中：Δki表示相应效益提升比例、Qi表示本年相关计算电量、ai表示单位相关电量效益、C表示年度电网投资。

3.1 安全可靠性效益

安全可靠性既涉及到电网安全性，又涉及到设备可靠性。挑选反映电网这两方面特征的指标，同时选取配电网网供负荷类指标，用于计算安全可靠性效益，其步骤如下：

首先基于缺供电量的原理，建立电网单个设备的实际缺供电量的计算模型;然后，通过统计方法，将评价体系中重点考核指标代入计算模型;最后，将涉及管理水平方面的指标固化为参数;最终形成同评价目标相一致、具有操作性的数学模型。

依据电力消费和GDP之间存在长期协整关系，安全可靠性提升使缺供电量降低，会在一定程度上减少GDP的增长。换言之，安全可靠性提升使缺供电量的减少，会带来经济效益的增加，因此，安全可靠性提升效益采用的计算方式为：安全可靠性提升效益=缺供电量降低值×单位用电量产值。

下面将从高、中压电网两个方面构建数学模型。

3.1.1 高压电网

35～110kV变压器的缺供电量，是指高压设备故障后，不能满足N-1校验变压器少供的电量。通过计算推导，可得出：高压系统缺供电量=高压系统故障停电率×线路平均长度×高压设施停电平均时间×（1-主变N-1通过率）×高压网供负荷。

3.1.2 中压电网

中压电网的缺供电量，是指中压线路故障后，通过减负荷或切负荷的作用而造成的负荷中断或负荷缩减，而少供的电量。从线路安全性角度考虑，中压线路是否满足N-1校验，在很大程度上影响着缺供电量。通过计算推导，可得出：

中压系统的缺供电量=中压系统故障停电率×中压线路平均长度×中压故障修复时间×（1-中压线路N-1通过率）×（中压线路平均分段数+1）/（2×中压线路平均分段数）]×10kV网供负荷+中压系统故障停电率×中压线路平均长度×（未配置自动化故障排查时间-配备自动化故障排查时间×配电自动化覆盖率）×10kV网供负荷。

3.1.3 固化模型

在上述数学模型中，有7项参数，在评价方法实际应用中，将这些参数，结合电网特性，进行固化，取值结果如表3。

带入计算模型，综合得出：

电网安全可靠性提升效益=110kV电网安全可靠性提升效益+35kV电网安全可靠性提升效益+10kV电网安全可靠性提升效益

其中：110kV电网安全可靠性提升效益=150×[上年高压系统故障停电率×（1-上年110kV主变N-1通过率）-本年高压系统故障停电率×（1-本年110kV主变N-1通过率）]×本年110kV网供负荷

35kV电网安全可靠性提升效益=120×[上年高压系统故障停电率×（1-上年35kV主变N-1通过率）-本年高压系统故障停电率×（1-本年35kV主变N-1通过率）]×本年35kV网供负荷

10kV电网安全可靠性提升效益=120×{上年中压系统故障停电率×[1-0.75×上年配电自动化覆盖率+3.5×（上年中压线路平均分段数+1）×（1-上年中压线路N-1通过率）/（2×上年中压线路平均分段数）]-本年中压系统故障停电率×[1-0.75×本年配电自动化覆盖率+3.5×（本年中压线路平均分段数+1）×（1-本年中压线路N-1通过率）/（2×本年中压线路平均分段数）]}×本年10kV网供负荷

3.2 电能优质性效益

电能优质效益主要是反映配电网建设改造后低电压台区比例降低，带来的效益。下面从单个电网设备层面研究基于电网的模型，然后通过部分指标合并研究基于指标的模型，最后固化典型参数形成实用化算法。

单台公用配变低电压造成损失的计算公式为：

低电压损失=台区年供电量*低电压运行时间/8760*单位低电压电量损失

若通过配电网建设改造，解决了该低电压台区问题，取得了电能优质效益，计算公式如下：

电能优质效益=本年台区供电量减少量*低电压运行时间/8760*单位低电压电量损失

基于指标的电能优质效益计算模型中，台区低电压运行时间较难测量，所以本文做如下假设：台区低电压问题主要发生在夏季高峰及冬季高峰負荷，低电压台区的定义是低电压运行超过2小时的台区，考虑低电压台区夏季高峰负荷月及冬季高峰负荷月每天均发生低电压问题，那么每年台区低电压运行的时间是60小时。故电能优质效益计算公式可简化为：

电能优质效益=0.00685*（上年度低电压台区比例-本年度低电压台区比例）*本年度公用配变供电量*单位低电压电量损失

从影响社会经济的角度考虑，社会经济的影响远大于供电企业的收益。现代企业由于生产工艺和产品质量的要求，对电能品质的要求也日益提高。每年因电能质量问题造成的经济的损失非常巨大。以电压暂将和持续低电压问题为例，引起的相关损失有：与产品相关的损失，如产品和原材料的损失、生产量的损失、事故处理的费用等;与生产相关的损失，如工厂停产、工人加班或设备维护等;附加损失，如设备损坏等。

电能质量不合格的单位电量采用单位电量产值20元/kWh。将两参数带入上式得到：

电能优质性提升效益=1370×（上年度低电压台区比例-本年度低电压台区比例）×本年配变供电量

3.3 降损效益

降损效益主要是反映配电网建设改造后损耗降低，带来的效益。通过配电网建设改造，比如更换小截面效率、更换高损配变，或者分流负荷，线路的线损率会下降。采用统计线路率计算降损效益，计算公式如下：

降损效益=（上年度中压线路线损率-本年度中压线路线损率）*本年度线路供电量*购电价

上式中，使用“购电价”的原因是供电公司有各电厂侧购电，但线损电量没有卖出去，而是损耗在电网上。

基于指标的降损效益模型中，购电价采用湖北省的统一值。基于地方购电价为0.42元/kWh，将其带入得到：

降损效益=4200*（上年度110kV及以下线损率-本年度110kV及以下线损率）*本年度配电网供电量

注：上式中降损效益单位为万元，本年度配电网供电量的单位是亿kWh。

3.4 增售电量效益

增售电量效益主要是配电网项目建设后新增售电量，带来的效益。配电网包括110kV及以下的电压等级电网，各电压层级电网建设改造项目的增售电量效益计算公式如下：

各电压等级电网建设改造项目增售电量效益=各电压等级电网增售电量*新建项目供电能力/（新建项目供电能力+原有电网供电裕度）*购销差价

若各电压等级的分摊系数相同，可以将各电压等级效益相加，得到整个配电网的增售电量效益，计算公式如下：

增售电量效益=（本年度全网售电量-上年度全网售电量）*新建供电能力/（新建供电能力+原有供电裕度）*购销差价

为简化计算，采用湖北省电力公司统一的购销差价。2015年全省的平均购销差价为0.18元/kWh。配电网建设改造项目供电能力完全释放一般要2年左右，所以将分摊系数固化，即新建供电能力/（新建供电能力+原有供电裕度）=0.5。

将购销差价、分摊系数带入基于指标的增供电量效益计算公式，得到简化算法：

增售电量效益=900*（本年配网售电量-上年配网售电量）

3.5 配电网年度投资

评价年份配电网投资费用总额，包括高压配电网（110kV、35kV）项目、中低压配电网（10kV、0.38kV）及配电自动化项目投资费用的总和。

4  效益计算分析

4.1 指标输入

4.1.1 核心指标输入，需要输入的核心指标有10项，如表4。

4.1.2 电网负荷电量情况输入，需要输入的电网基本情况数据有6项，如表5。

4.2 结果输出

依据对各类效益计算数学模型的建立，将核心指标代入，计算各类效益所得结果，最后将计算结果代入综合评价模型，得出电网综合评价结果。

通过对XX市供电公司供区范围内10个区县2014年-2015年配电网投资情况和电网现状作为评价对象，对试用评价体系进行评估验证，结果如下：①评价结果基本符合XX市配电网特点;②投资辅助决策模型计算结果基本同XX市2014年-2015年配电网投资特点相吻合，根据评价结果，对下阶段投资计划进行了合理调整。

本文指标容量精简到16项核心指标，大大提高了基础数据的统计和校核效率，且计算过程均已形成固化模型，同现行评价体系相比结果如下：①同电网诊断分析相比，指标容量精简73.33%，评估时间缩短56.72%;②同电网投入产出效益分析相比，指标容量精简60%，评估时间缩短49.12%;③同输变电项目后评价相比，指标容量精简46.67%，评估时间缩短57.35%。

5  总结

本文以提高项目投资决策科学性，减少投资中的盲目性和短期行为，增强投资的全局观念为目标，系统梳理了影响配电网投资建设的各类指标，深入研究配电网投资与社会效益、经济收益之间的关系，在现有评价体系的基础上，加以改进完善，构建起一套较完整的配电网建设效果评价体系，并试用于XX市配电网建设实践，验证了研究成果的科学性和有效性。

参考文献：

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