曾锐明
(广东电网有限责任公司梅州供电局,广东 梅州 514000)
随着新能源电站(如风电、光伏)的不断接入,其对电网的安全稳定运行及潮流分布产生了较大影响[1-3],此外,大规模新能源的接入使得电网的潮流分布发生了较大变化,部分地区配电网甚至出现大量潮流倒送(反送)现象,引起线损突增,对电力系统的可靠性和经济性产生了严重影响[4-7]。
线损管理是供电企业经营管理的重点,随着售电市场的全面放开,供电企业的利润空间受到了极大压缩,企业经营面临的降本增效压力越来越大。为深入研究地方电源出力对配电网线损影响,本文建立220 kV 变压器统计线损率计算模型,分析新能源等地方电源出力对线损的影响,并引入源荷比系数,利用实际运行数据得出源荷比与配电网线损之间的关系,进而制定针对性的降损管理措施。
根据Q/CSG 2253003—2021《中国南方电网有限责任公司线损管理细则》,线损是指电能在电网传输过程中,在输电、变电、配电和营销等各个环节所产生的电能损耗和损失,可分为技术线损和管理线损。在日常经营管理中,通常用综合线损率(简称线损率)、线损异常率等指标作为管控抓手,是电网企业的重要经营指标和技术指标,体现了电网规划建设、生产运行、装备状况和经营管理水平。
对于地方电网来说,反向(上送)电量并未纳入统计线损率计算,但由于其流过主变,产生了主变损耗,导致统计线损率增加。以下搭建整体数学模型说明(仅以220 kV主变统计线损率为例)。
图1 220 kV主变统计线损率模型图
注释:P1为110 kV负荷,G1为110 kV就地消纳的电能(与负荷就地抵消),由变压器B1供电,供电负荷为P。G2为110 kV 未就地消纳的电力,由变压器B2上送,上送电能为G。变压器B1/B2变损均为b。
购电量为P-G+G1+G2;售电量为P1。其中:P=(P1-G1)×(1 -b),G=G2×(1 -b)。
则统计线损率
对某一电压层级电网,若就地消纳的电能大于上送电能,将降低线损率;若就地消纳的电能小于上送电能,将推高线损率。对于固定的负荷P,若地方电源出力较小,将缓解主变和线路的负载,进而降低损耗电量。随着地方电源出力不断增大,主变和线路将承载反向的电力,可能会超过原正向的负载率,增加损耗电量。可见,随着地方电源出力增大,线损率将出现由降转升的特性。
地区线损率和该地区消纳能力息息相关,若电源和负荷距离近,将就地消纳电力降低线损率;若电源出力和用电负荷的时间特性吻合,将在多时段就地消纳电能,进一步降低线损率。可见,地区线损率与网架结构、负荷和电源时空分布特性均有直接联系。
由上节模型可知,随着地方电源的出力增大,线损率将出现由降转升的特性。为分析电源出力对地区线损率的影响,本文利用历史数据,引入源荷比系数x,得出该地区线损率极小值对应的理论源荷比。
以2022年1—6月A地区配电网的线损率Y、源荷比x(地方电源/地区负荷)为数据源,如表1 所示,利用最小二乘法进行二次函数拟合,可得出线损率:
表1 2022年1—6月实测源荷比与线损率
图1 2022年1-6月源荷比和线损率之间的关系
由结果可知,2022年1—6月当A 地区配电网源荷比达到0.38 时,线损率最小,地方电源出力降低或增大均会增加该地区的线损率。因此0.38 即为2022年A 地区配电网线损率极小值对应的理论源荷比(简称最经济源荷比,因网架结构和线损管理在不同月份均有不同,因此实际结果和该值略有差异),该值代表该地区的网架结构、负荷和电源时空分布特性对线损的影响,反映该地区的消纳能力。
为进一步验证和对比,选取2020年1—6月(该时段地方电源较为充裕)A地区配电网的线损率Y、源荷比x为数据源分析,如表2所示,利用最小二乘法进行二次函数拟合,可得出线损率:
表2 2020年1—6月实测源荷比与线损率
由结果可知,2020年1—6月当A地区配电网地方电源出力与地区负荷的比例达到0.24 时,线损率最小,地方电源出力降低或者增大均会增加该地区的线损率。因此0.24即为2020年A地区配电网线损率极小值对应的理论源荷比。可见随着电网网架结构的改善、电源和负荷进一步平衡,该地区的最经济源荷比将随着增大,消纳能力进一步提升。
图2 2020年1-6月源荷比和线损率之间的关系
通过上述分析可知:随着地方电源出力的不断增长,线损率将出现由降转增的情况。本文提出一种基于实际运行数据驱动的分析方法,引入源荷比系数,利用某地区历史数据进行二次函数拟合,得出该地区电网的最经济源荷比,且随着电网网架结构的改善、电源和负荷进一步平衡,该地区的最经济源荷比将随之增大,消纳能力进一步提升。
全力优化电网运行方式,在保障电网安全稳定和电力可靠供应的同时,尽可能使负荷和电源就地平衡,避免主变、线路重过载运行。
按照电源并网电压等级推荐表,满足国家鼓励发展的各类电源及新能源的接入要求,重点提升系统的灵活性和适应性,提升电网对分布式电源接纳能力,结合就地消纳的要求,按“一合同两协议”的原则,规范小水电、光伏等清洁能源接入,并尽可能接入负荷中心,实现就地消纳。
电网规划建设综合采取优化电网结构、简化电压等级、缩短供电半径、减少迂回线路,选择合适导线截面、变压器规格与容量,合理配备无功补偿装置等措施,减少交叉供电、迂回供电、无功远距离交换。优先解决设备过载、重载、台区电压偏低、设备利用率不高等问题,达到降低运行损耗的目的。完善网架结构,提升地区电网的最优消纳值。
做好用户侧和发电侧管理,完善用户侧响应、调控新能源、水电等地区电源出力,实现源荷平衡,避免电力倒送。