工厂配电可靠性和经济性分析方法

工厂配电可靠性和经济性分析方法

谢贤军

（四川普什醋酸纤维素有限责任公司 四川 长宁 644300 ）

摘要：工厂配电系统在初期建设或后期改扩建时，若未充分综合考虑配电系统的可靠性和经济性指标，往往会对后期的运行造成一系列问题。

本文利用年总经济成本函数分析法，结合工厂配电的特点，将供配电系统的可靠性要求通过模型转换为可计算的经济指标，以达到可靠性和经济性综合分析的目的，为工厂配电系统建设方案的选择提供一种分析方法。

关键词：工厂、电网结构、变压器、电力政策、可靠性、经济性、基本电费

1 前 言

供配电系统的可靠性和经济性是人们非常关注的两个指标，对工厂配电系统结构设计具有非常重要的指导意义。一味追求高的可靠性，往往会增加建设投入，但这样的高投入是否符合工厂的经济利益要求呢？其间就有一个平衡关系，如何找到这个平衡点，就需要一套科学的方法进行分析。

研究配电网可靠性、经济性的评价方法，重点在建立适当的配电网可靠性和经济性评价方法，以用户停电损失来经济量化配电网的可靠性，实现可靠性与经济性的合并，有效地调和可靠性与经济性的矛盾，并建立配电网可靠性与经济性综合评估模型^[1]——年总经济成本函数。

2 配电系统年总经济成本函数分析法

工厂配电系统处于电力系统的末端，直接与用户设备相连接，配电系统的可靠性指标实际上是电力系统可靠性的综合反映^[2]。其中工厂配电系统的可靠性，首先需要满足国家标准和行业标准的基本要求，需要符合建设工程当地的政策要求，这是配电系统建设的技术、资源红线。

在满足工厂配电系统可靠性基本要求的前提下，会有多种供配电系统结构可以选择。一般来说，可靠性越高，需要的经济投资也会越高。过于关注可靠性，我们可能会丢失经济性指标；过于要求经济性，可能会影响可靠性。因此需要我们将这两个指标合并在一起综合分析。这里我们引入了配电系统年总经济成本函数分析法。

2.1 年总经济成本函数

U(x)=G(x)+X(x)+S(x)+aK(x)

式中：

U——年总经济成本（折算成等年值）；

G——总投资（折算成等年值）；

X——年检修总费用；

S——年线路总损耗；

K——年停电总损失；

a——可靠性惩罚系数；

x——分析区域负荷密度；

以上公式摘录自文献^[3]，这个公式主要适用于电力系统配电网络的经济性和可靠性分析。对于用电单位（工厂、企业等）来说，还需要考虑年度总电费支出这个指标。由于年度总电费支出指标中已经包含了厂内年线路总损耗费用，因此适合用电单位的年总经济成本函数变形为：

U(x)=G(x)+X(x)+Z(x)+aK(x) （1）

Z——年总电费支出；

我们通过用电年总经济成本分析主要目的是帮助我们选择最佳的配电方案。在可行的几个方案中，我们对每个方案造成的指标变化带入公式（1），计算出A方案相对于B方案年总经济成本的变化量△U，若△U＜0，说明A方案优于B方案。因此我们通常利用年总经济成本变化量计算公式分析两个对比方案的优劣。

△U(x)=△G(x)+△X(x)+△Z(x)+△aK(x) （2）

2.2 总投资G（x）

用电单位配电系统总投资包括从电力公司供电间隔租赁（或购买）费用、供电线路建设、受电主变配电室、……、一直到0.4KV低压配电系统出线迴路止。由于配电设备使用寿命各不相同，设备和建筑等固定资产折旧时间不一致，为了消除这些影响，总投资需要折算成等年值^[3]，计算公式如下：

G(x） = （3）

G（x）： 总投资

L： 利率

m： 投资总项数

i： 第i项投资

ni： 第i项使用年限

P_i： 第i项的初期投资

b_i： 第i项的年运行费用

2.3 年检修总费用X（x）

年检修总费用，就是一年时间内，配电系统所有资产在使用过程中出现故障或问题后，维修修复需要支付的材料总费用和劳务总费用。需要注意的是，这个费用只计算故障维修产生的费用。日常的计划性检修、周期试验等费用应计入该资产的运行费用，最终归集为总投资。

2.4 用户年总电费支出Z（x）

用户总电费支出，是用电单位在一年时间内，因从电力供电网络下网电量和自备电厂自发电量为计量依据，按照电力政策，应缴纳的电费总和。根据电力政策，受电变压器容量≥315KVA的工厂企业按照大工业两部制电力用户计取电费，电费构成包括以下项目：电度电费、基本电费、力调电费。另外针对有自发电的用电单位，按照电力政策，用电企业还需要为自备发电机组支付系统备用费。

2.4.1 电度电费

电度电费就是企业用于生产产品实际消耗的电量按照电力政策计算的电费。按照电力政策要求，电力公司按照分时计度电表计取峰谷电价，然后再按照季节性变化调整丰枯水期电价。

2.4.2 基本电费

大工业用电用户执行两部制电价时，按照用户受电变压器（受电电压等级的电动机容量也计算在内）总容量或最大需量计算的电价。基本电费的计算方式会对两部制用电单位的配电网络结构选择造成较大影响。

根据《四川省发展和改革委员会关于降低我省一般工商业电价有关事项的通知》（川发改价格〔2018〕232号），四川地区的两部制电价用电用户基本电价为：按照总容量计取26元/KW·月，按照最大需量计取39元/KW·月。

2.4.3 力调电费

力调电费是供电公司根据用户一个计费周期内使用的无功电量来计算平均功率因数，并据此收取的相关电费。

2.4.4 系统备用费

根据《国家发展改革委、国家电监会关于进一步落实差别电价及自备电厂收费政策有关问题的通知》发改电【2004】159号相关规定，与电网连接的所有企业自备电厂，均应向接网的电网公司支付系统备用费。

2.5 年停电总损失K（x）

配电系统可靠性分析是基于概率论以及数据统计的定量评价理论基础的，目前人们广泛认同的可靠性的特性指标就是可靠度，也就是一台设备或者一个独立的系统在规定的条件下完成预定的功能的概率^[5]。配电系统的可靠性一般分为配电系统供电可靠性和系统可靠性两个方面^[2][7]。年停电总损失K（x）就是一年时间内，因配电系统供电侧故障和配电系统故障，造成用电单位对应停电事故产生的经济损失概率值总和。

这个指标从故障损失的角度反映了工厂对配电系统可靠性的要求。通过这个指标，将用电单位对供、配电系统可靠性要求转换为事故损失经济指标，便于与配电系统总投资等其它经济指标进行综合分析。

即使在同一用电单位中，针对不同的用电负荷，其对供电的可靠性要求也不一样^[6]，为了准确表达各用电负荷对可靠性的要求，公式引入了可靠性惩罚系数a^[3]（取值范围0-5）。

2.6 分析区域负荷密度x

分析区域负荷密度x，实际情况表示为各负荷点的连续负荷^[3]。对于供配电可靠性而言，负载率是更为敏感的参数，负载率越高，可靠性会有所下降。

3 结束语

通过调整工厂配电系统网络结构，改善运行方式，采用适宜的配电设备，充分了解和挖掘电力政策等资源优势，才能使配电系统的可靠性和经济性达到最佳配合，使配电系统运行的经济效益达到极致。

本文根据配电网络年总经济成本函数，结合用电用户实际和关注重点，对年总经济成本函数进行适当优化，得到适合企业、工厂环境的配电系统年总经济成本计算公式（1）和公式（2），引入一种适合工厂配电的可靠性和经济性综合分析方法。

参考文献

1. 陈兴雷.配电网可靠性与经济性综合评估[D].浙江大学硕士学位论文，2007.

2. 陈文高.配电系统可靠性实用基础[M].中国电力出版社，1998.

3. 刘 立.配电网经济性可可靠性综合评估[J].能源工程，2007年第3期，16-19.

4. 郭永基.电力系统可靠性原理和应用[M].清华大学出版社，1985.

5. 黄贤明.钢铁厂供配电设计的可靠性与经济性分析.冶金与材料，2018年10月，第38卷第5期，167-169.

6. 邵明瑞、陈 聪.市政长隧道供配电方案比较.中国高新科技，2019年第08期，80-82

7. 陈静怡.供配电系统的可靠性和连续性研究.电力讯息，2019年6月，147-148

8. 别潮红、王秀丽、王锡凡.复杂配电系统的可靠性评估.西安交通大学学报，2000年8月，第34卷第8期，9-13

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