基于负荷分析的“煤改电”差异化设计方法

田浩宇

摘要：自2016年太原供电公司开始了大范围的“煤改电”改造工程。在工程实施中存在户均投资过高的问题，影响了冬季居民供暖的保障，造成了资源和资金的浪费，需进一步优化设计流程和质量从源头上压降工程投资。本文一方面通过研究差异化负荷计算方法精准选择变压器容量;另一方面编制供电能力分析流程深度挖掘台区供电能力。并且在后续的煤改电设计工作中加以推广，显著降低了煤改电投资，满足了居民供暖的需求。

关键词：煤改电;差异化;设计;

2016年以来，为深入贯彻党中央“坚决打好污染防治攻坚战”的决策部署，太原市政府全面实施清洁供暖工程，改善冬季空气质量。截止2018年度采暖季，太原市煤改电居民户数已超3.7万户，配套电网工程总投资超5亿元，户均投资高达近1万元。为确保2019年度“煤改电”配套电网工程建设任务高质效完成，进一步提升项目决策的精准性和科学性，亟需从规划设计源头开展“煤改电”设计方法的研究，在满足居民供暖需求，电网安全需求的前提下降低工程投资。

一.“煤改電”工程造价偏高原因分析

近年来“煤改电”工程投资偏高，对太原市“煤改电”工程投资情况全面调查并进行数据分析，以2018年10-12月为样本期，选取太原地区具有代表性的清徐、阳曲等5个地区“煤改电”配套电网工程户均投资进行了统计。根据统计数据，在统计整理期的太原地区“煤改电”配套电网工程平均户均投资达到了8100元，高于太原公司户均投资6000元的要求。

“煤改电”工程投资按专业可以分为：线路费用、变电费用、土建费用、通信费用以及其他费用。以2018年10-12月煤改电工程实际结算数据为样本期，抽取太原地区具有代表性的清徐、阳曲等5个地区煤改电配套电网工程投资构成各要素进行调查分析，统计如下表：

通过上表可以看出，线路费用占太原地区煤改电配套电网工程投资占比为84.79%，要想降低煤改电投资主要需要降低线路部分投资，由此可以确定线路费用高是造成户均投资居高不下的主要症结。

线路设计内容根据线路组成部分一般可以分为变压器、高压线路、低压线路、户表和接户线。对线路费用进行进一步分解，最终确定变压器费用超标是造成煤改电工程造价偏高的末端因素。

二.降低“煤改电”变压器费用方法研究

在煤改电工程设计中，变压器费用主要由两个因素决定，即变压器的容量选择和数量确定，降低变压器容量可以降低单台变压器的费用，降低变压器数量可以降低变压器整体费用，这两种因素主要通过对煤改电变压器轻载数量分析确定。

太原地区设计人员对于新设变压器容量计算方法统一为户均容量×用户数量×同时率÷变压器理想负载率，对不同用户的户均容量未进行区分导致单台变压器容量选择偏大。

煤改电工程中更换下的变压器容量、型号、运行情况进行了调查。发现设计过程中缺少对台区供电能力的分析流程，未对整个台区进行合理划分，分配低压用户接线，导致更换变压器数量较高。针对缺少差异化负荷计算方法和无供电能力分析流程两条重要原因，研究差异化负荷分析方法和编制供电能力分析流程。

三.差异化负荷分析方法

差异化负荷分析方法主要通过摸排居民日常用电负荷情况和总居民户数，调查煤改电地区变压器所带负荷情况;计算常住人口系数;计算新增煤改电负荷;核算变压器平均最大负载率等措施来确定改造地点的负荷总量，从而确定变压器容量。小组利用WBS项目管理方法，寻找变压器容量计算最接近实际的方法。从定量的角度寻找煤改电负荷与常住人口之间的关系。根据煤改电负荷的特点将其分为居民负荷，非居民负荷两大类，对居民负荷引用常住人口系数来进行煤改电负荷修正。

选取2019年清徐县，古交市，阳曲县，娄烦县，迎泽区的煤改电负荷作为数据，查询到当时统计的煤改电负荷，通过统计数据计算得到各村落的常住人口系数（=用电量≥10kWh的户数/居民用电总户数），而后计算得到经过常住人口系数校正后的居民煤改电负荷;

校正后的居民煤改电负荷=常住人口系数×设计统计的居民煤改电负荷 （式由营销采集系统统计各村落2019年供暖月份的供电负荷，与计算得到的居民煤改电负荷对比表如下所示：

最终得到结果数据偏差范围为2.1%—9.7%，平均偏差值6.3%，数据预测准确率高，能够基本满足煤改电居民负荷估算的要求。

四.台区供电能力分析方法

分析设备供电能力的过程中，主要针对设备的使用年限，现状设备的可靠性进行分析，设备运行的可靠性计算公式如下：

设备的运行可靠性K=1-设备故障停电时间/设备总投入运行时间

设备可转带容量按照如下方法进行计算（计算中考虑20%的负荷增长裕度）：

设备可转带容量=设备容量×（80%-日常最大负载率）×K

选取清徐县，古交市，阳曲县，娄烦县，迎泽区的供电设备运行数据。通过分析发现这些地区线路选取规格往往偏大，制约可转带容量的供电设备为变压器。根据上述方法对这些地区的变压器运行数据进行分析，可以得到台区潜在供电能力，降低更换变压器的数量，指导设计人员进行低压负荷分配。

结语

近两年通过文中所述方法，太原地区煤改电投资中的变压器投资费用得到了显著地降低，从而降低了煤改电户均投资，提高了资金利用效率。在此过程中，发现差异化负荷计算和差异化设计的重要作用，今后计划将这种差异化的负荷分析方法和设计方法推广到整个10kV配电网的设计中，提高配网投资精准度，助力城市电网发展。