電網(wǎng)升壓線路節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證計(jì)算模型與方法

1、第44卷 第504期 電測(cè)與儀表 Vol.44 No.5042007年 第12期 Electrical Measurement & Instrumentation Dec.2007電網(wǎng)升壓線路節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證計(jì)算模型與方法蔣利民1，李琪2，孟珺遐1，高晉文3（1.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 100192；2.華北電力大學(xué)，北京 102206；3.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，太原 030032）摘要： 為了提高電網(wǎng)輸送容量和電壓等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化，升壓改造是電網(wǎng)企業(yè)一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略決策。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28750-2012節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)通則關(guān)于節(jié)能量計(jì)算的基本原理，結(jié)合電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行的實(shí)際情況，本文提出

2、了一種電網(wǎng)升壓改造線路節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證的計(jì)算模型和方法，能夠準(zhǔn)確充分地體現(xiàn)電網(wǎng)升壓改造所產(chǎn)生的節(jié)能環(huán)保效益。關(guān)鍵詞：測(cè)量與驗(yàn)證（M&V）；升壓改造；特高壓中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：20140804004Calculation Mmodel and Mmethod of Eenergy Ssavings Mmeasurement and Vverification of Ppower Lline for Vvoltage Llevel UupgradingJiang Limin1, Li Qi2, Meng Junxia1, Gao Jinwen3(1. China El

3、ectric Power Research Institute, Beijing 100192, China. 2. North China Electric Power University, Beijing 102206, China. 3.Shanxi Power Company of SGCC, Taiyuan 030032, China)Abstract：: Voltage level upgrading is an important HYPERLINK javascript:void(0);strategicHYPERLINK javascript:void(0);decisio

4、n-making of power grid enterprises to improve the grid transmission capacity and standardization of voltage level. According to the basic principles of energy savings calculation from national standard GB / T 28750-2012 Ggeneral technical rules for measurement and verification of energy savings , co

5、mbined with the actual situation of the construction and operation of power grid, this paper presents a calculation model and method of energy savings measurement and verification of power line for voltage level upgrading that can accurately reflect the energy-saving and environmental benefits of th

6、e project.Keywords：: measurement and verification, voltage level upgrading, ultra-high voltage0 引 言在進(jìn)行電力送出項(xiàng)目電壓等級(jí)論證時(shí)，需考慮經(jīng)濟(jì)成本、使用壽命、節(jié)能等諸多因素1-2；為響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”政策，節(jié)能已成為其中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28750-2012節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)通則，節(jié)能量的測(cè)量與驗(yàn)證方法有直接比較法、模擬法、回歸分析法等3。本文根據(jù)升壓改造的實(shí)際情況，并結(jié)合以上標(biāo)準(zhǔn)化方法，提出了一種新的節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證方法，該方法無(wú)需對(duì)線路升壓前（即基期）的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)

7、量采集，只需通過(guò)升壓前后的線路參數(shù)，并依據(jù)報(bào)告期線路兩側(cè)的電能表起止碼電能數(shù)據(jù)，即可得出線路升壓后的節(jié)能量，簡(jiǎn)化了測(cè)量與驗(yàn)證的流程，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能量的精確計(jì)算。常規(guī)節(jié)能量算法根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28750-2012節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)通則，節(jié)能量的計(jì)算方法包括直接比較法、模擬法、回歸分析法等；節(jié)能改造項(xiàng)目實(shí)施前后節(jié)能量驗(yàn)證示意圖如圖1所示。節(jié)能量等于報(bào)告期能耗量與基期能耗量之差，再根據(jù)實(shí)際情況的變化作一定的調(diào)整4，即： （1）式中：為節(jié)能改造后的節(jié)能量；為基準(zhǔn)期能耗參數(shù)模擬新工況下的能耗；為節(jié)能改造后新工況下的能耗；為基準(zhǔn)值調(diào)整值。圖1 節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證示意圖Fig.1 Schematic d

8、iagram of energy savings measurement and verification直接比較法直接比較法適用于節(jié)能改造項(xiàng)目（或措施）可以簡(jiǎn)單的“運(yùn)行”（ON）或“關(guān)斷”（OFF），通過(guò)測(cè)量節(jié)能措施在運(yùn)行和關(guān)斷下的功率損耗，并約定各工況的運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)行節(jié)能量的計(jì)算。公式如下：（2）式中：某i工況下節(jié)能措施關(guān)閉時(shí)的能耗；該工況在報(bào)告期所占時(shí)間。模擬法模擬法采用業(yè)內(nèi)公認(rèn)的仿真模擬軟件5，用以預(yù)測(cè)校準(zhǔn)后能耗及統(tǒng)計(jì)報(bào)告期能耗，該方法可用于對(duì)于新建項(xiàng)目不同節(jié)能措施的模擬仿真分析。回歸分析法回歸分析法是通過(guò)建立“能耗基準(zhǔn)-影響因素”的回歸分析函數(shù)，并基于基準(zhǔn)期的運(yùn)行數(shù)據(jù)，來(lái)推算報(bào)告期的

9、相關(guān)能耗6。方法總結(jié)從以上方法可看出，直接比較法依賴于對(duì)不同運(yùn)行工況的節(jié)能項(xiàng)目“關(guān)閉”功率損耗的實(shí)測(cè)和對(duì)運(yùn)行工況的預(yù)期，具有較高的不確定性；回歸分析法當(dāng)涉及的影響因素較多時(shí)，技術(shù)要求和成本要求較高，而且需要對(duì)基期的數(shù)據(jù)做大量的收集和擬合來(lái)驗(yàn)證回歸模型的不確定性；模擬法表面上是根據(jù)軟件來(lái)仿真計(jì)算，實(shí)際上是依賴于軟件所采取的仿真模型的準(zhǔn)確度。電網(wǎng)升壓改造測(cè)量與驗(yàn)證模型圖2為電力線路的等效電路圖，電力線路的總功率損耗包括線路載荷損耗和對(duì)地電導(dǎo)損耗兩部分7。其中，線路載荷損耗與線路型號(hào)、傳輸距離、運(yùn)行電壓、以及載荷量及負(fù)荷分布有關(guān)8；線路對(duì)地電導(dǎo)損耗主要是由于絕緣子泄露和電暈引起9，當(dāng)線路電壓在110

10、kV及以下，可作忽略處理。圖2 電力線路等效電路圖Fig.2 Equivalent circuit diagram of power lines電力線路損耗影響因子、影響關(guān)系及節(jié)能降損示例如表1所示。根據(jù)電力線路功率損耗的表達(dá)式： （3）在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)對(duì)功率損耗積分，即電能損耗可表示為： （4）表1 電力線路損耗影響因子、影響關(guān)系及節(jié)能降損示例Tab.1 Power line loss factors, influence relationships and examples of reducing energy losses影響因子關(guān)系節(jié)能降損示例線路電阻率正比鋁導(dǎo)線換為銅芯電纜線路長(zhǎng)度正比變

11、電站、變壓器規(guī)劃于負(fù)荷中心，減少線路曲折系數(shù)線路截面反比大截面導(dǎo)線運(yùn)用電壓平方反比升壓改造載荷平方正比負(fù)載三相平衡，削峰填谷等均衡各時(shí)段負(fù)荷功率因數(shù)平方反比線路無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切當(dāng)報(bào)告期（典型工況下）天氣情況變化不大時(shí)，可認(rèn)為對(duì)地電導(dǎo)相對(duì)固定，線路運(yùn)行電壓也可近似認(rèn)為恒定，由此，線路電能損耗公式可變?yōu)椋?（5）電網(wǎng)升壓改造后的導(dǎo)線電能損耗（可實(shí)測(cè)）與升壓前的線路參數(shù)在報(bào)告期工況下的損耗（無(wú)法實(shí)測(cè)，只能仿真計(jì)算）的比例關(guān)系為： （6）由此，推算為（7）所以，電網(wǎng)升壓改造后的節(jié)能量為（8）式中 為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期電能損耗，單位千瓦時(shí)（）；為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期時(shí)間，單位小時(shí)（）；為線路升壓改造后導(dǎo)線對(duì)地電導(dǎo)，單位西

12、門(mén)子（）；為線路升壓改造前導(dǎo)線對(duì)地電導(dǎo)，單位西門(mén)子（）；為線路升壓改造后導(dǎo)線電阻，單位歐姆（）；為線路升壓改造前導(dǎo)線電阻，單位歐姆（）；為線路升壓改造后線路額定電壓，單位千伏（）；為線路升壓改造前線路額定電壓，單位千伏（）。當(dāng)忽略對(duì)地?fù)p耗，即時(shí)，節(jié)能量可簡(jiǎn)化為： （9）實(shí)際算例圖3為我國(guó)長(zhǎng)治南陽(yáng)荊門(mén)特高壓交流輸電示范工程示意圖，計(jì)算某年度該示范工程與500kV輸電相比較的節(jié)能量。（1）確定項(xiàng)目邊界以及相關(guān)參數(shù)：以改造線路兩端作為邊界，統(tǒng)計(jì)線路型號(hào)，線路長(zhǎng)度；（2）確定基期和統(tǒng)計(jì)報(bào)告期長(zhǎng)度：以當(dāng)年度的線路運(yùn)行工況為報(bào)告期，并將基準(zhǔn)期的線路工況（500kV）折算到報(bào)告期；（3）計(jì)量裝置：線路兩側(cè)計(jì)

13、量裝置等信息如表2所示。表2線路兩端計(jì)量裝置信息Tab.2 Information of the metering devices on both ends of the line線路名稱電能表PTCT長(zhǎng)南線0.2S1000kV/0.1kV 0.23000A/1A 0.2S根據(jù)線路兩端的計(jì)量表計(jì)讀數(shù)，該年度，華北送華中（晉東南荊門(mén)）為56.84億kWh，華中送華北（荊門(mén)晉東南）為13.76億kWh，合計(jì)70.60億kWh，線損電量為0.466億kWh（線損率0.66%）；（4）編制并填寫(xiě)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的表格：詳見(jiàn)表3； （5）計(jì)算結(jié)果注：該計(jì)算結(jié)果忽略了對(duì)地電導(dǎo)的變化，實(shí)際上，1000kV特高壓

14、輸電與500kV相比，在電暈、泄露電流方面會(huì)有一定的升高10-11。圖3 我國(guó)特高壓交流輸電示范工程示意圖Fig.3 Schematic diagram of UHV AC transmission demonstration project表3 電力線路升壓改造項(xiàng)目節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證數(shù)據(jù)Tab.3 data of energy savings measurement and verification for power grid boost upgrading transformation projects分類參數(shù)單位符號(hào)計(jì)算公式（測(cè)量）參數(shù)導(dǎo)線長(zhǎng)度640導(dǎo)線截面（型號(hào)）LGJ-500/35X

15、8導(dǎo)線電阻率（導(dǎo)線材質(zhì)）31.5導(dǎo)線電阻線路額定電壓1000基準(zhǔn)比較電壓500運(yùn)行數(shù)據(jù)線路首端計(jì)量裝置電量長(zhǎng)治站計(jì)量裝置該年度正反向表碼差線路末端計(jì)量裝置電量荊門(mén)站末段計(jì)量裝置該年度正反向表碼差線路損耗量最終節(jié)能量結(jié)束語(yǔ)本文提供的計(jì)算方法無(wú)需對(duì)線路改造前即基期的能效數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量采集，不需要通過(guò)“校準(zhǔn)仿真”的方法建立改造線路的模型得出校準(zhǔn)后能耗基準(zhǔn)值，只需通過(guò)采集改造后的線路電參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即可得出線路的節(jié)能量，簡(jiǎn)化測(cè)量和驗(yàn)證的流程，降低測(cè)量與核證的人力、經(jīng)費(fèi)投入。 隨著電網(wǎng)節(jié)能的廣泛推廣，能效測(cè)量與核證已成為電網(wǎng)企業(yè)準(zhǔn)確高效地評(píng)估所實(shí)施的節(jié)能降損方案的方法。本文提出的電網(wǎng)升壓改造線路節(jié)能量測(cè)量

16、與驗(yàn)證的計(jì)算模型和方法，能夠準(zhǔn)確充分地體現(xiàn)電網(wǎng)升壓改造所產(chǎn)生的節(jié)能環(huán)保效益。在電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，該方法可用于不同電壓等級(jí)和線路型號(hào)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選；而在項(xiàng)目投運(yùn)后，通過(guò)對(duì)電力線路定期的測(cè)量與核證，可以有效監(jiān)測(cè)工程的節(jié)能效果，并通過(guò)數(shù)據(jù)的變化及時(shí)調(diào)整后續(xù)的電網(wǎng)節(jié)能改造方案和措施，保證節(jié)能減排效益的預(yù)期實(shí)現(xiàn)。參 考 文 獻(xiàn)1 劉振亞.特高壓電網(wǎng)M.北京:中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社,2005.2 劉振亞.特高壓交流輸電技術(shù)研究成果專輯M.北京:中國(guó)電力出版社,2006.3 GB/T28750-2012,節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)通則S.4 蔣利民,閆華光,王維洲,等.配電變壓器更換項(xiàng)目節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證的新算法J.電測(cè)

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