全寿命周期成本法在配网规划中的应用
摘要:配电网作为电力系统网络的末端环节与电力用户相连,直接反映供电能力与电能质量,是整个电力系统网架结构和运行稳定性的集中体现。本文以城市中心配网规划为例,运用全寿命周期成本分析法,对配网工程项目的建设成本、运行维护成本、年停电损失成本等各个环节进行总费用的综合分析,科学、系统的比较选取总成本最优的方案,使方案的设计、工程的总体策划和工程施工方案的确定更加合理。
一、典型区域配电网接线方式
据数据测算,现阶段中心区城市用电密度7.97兆瓦/平方公里(公用供电区域密集大负荷由用户专线直供,其余公用负荷密度约为5兆瓦/平方公里),推算未来2015年约为10.91兆瓦/平方公里,此次规划城市中心片区为3*0.6平方公里。结合本地区现状,由此设计如下三个供电网方案进行经济费用的比对。
方案一:供电线路来自不同电源点,线路以架空绝缘导线为主,线路结构可采用手拉手,分段设备采用断路器,主干线路公用配电变压器采用箱变,支路采用柱上变,支路开关选用断路器。
方案二:供电线路来自不同电源点,线路以电缆为主,线路结构为双回路手拉手,分段设备全部采用环网柜,主干线路公用配电变压器以箱变为主。
方案三:供电线路来自不同电源点,线路以电缆为主,线路结构采用三回路拉手网,分段设备以环网柜为主,主干线路公用配电变压器以箱变为主,支路采用柱上变。
二、配网规划典型方案年费用计算过程
2.1线路投资CI
(万元)
:线路长度(km);:单位长度的线路投资(万元/km);:环网开关的投资(万元/台);:线路联络数的合计值。
方案1和方案2,供电路径为4公里双电源,设备购置费结合市场询价得知,安装工程费取设备费的20%,已综合计入设备费用。计算得出:
方案1:CI=696.4万元
方案2:CI=1752万元
方案3:CI=1156万元
2.2年运行费用CO
年运行费用包括线路损耗费用、线路检修维护费用。(万元)
式中,U1为线路检修、维护费;为10千伏购电价(元/kWh);为线路全年电能损失总值(kWh),并且有
(kWh)
式中,为线路最大负荷损耗;为最大负荷损耗小时数(h)。
结合地区现状,线路最大负荷损耗小时数以3500小时计算,方案一损耗率以0.08,方案二损耗率以0.03,方案三损耗率以0.039计算。
方案1:
CO=0.499×4*2500*0.08*3500*10-4+0.6*8=144.52万元
方案2:
CO=0.499×4*2500*0.03*3500*10-4+3000*8=54.79万元
方案3:
CO=0.499×4*2500*0.039*3500*10-4+3000*6=69.92万元
2.3年停电损失CF
计算停电损失仅计及直接损失,间接损失在此暂不计算。
式中,为停电造成的直接经济损失(万元);为系统平均停电持续时间(小时);为单条线路的平均负荷(kW);为购售电价差(元/kWh)。
的取值估算以0.06元/kWh计算。
方案1:
CF=1800*5*0.06*0.0001=0.054万元(平均停电持续小数以5小时测算)
方案2:
CF=1800*4*0.06*0.0001=0.0432万元(平均停电持续小数以4小时测算)
方案3:
CF=1800*2.5*0.06*0.0001=0.027万元(平均停电持续小数以2.5小时测算)
2.4年费用Ca
Ca为平均分布在n年内的线路年总费用;CI为线路建设投资;CO为线路年运行费用;CF为线路年停电损失费用;n为线路经济使用年限;r0为折现率。
折现率估算以6%,线路经济使用年限以20年计算。
方案1:年折算投入费用=696.4*0.087=60.5868万元
Ca=60.5868+139.72+4.8+0.054=205.16万元
方案2:年折算投入费用=1752*0.087=152.42万元
Ca=152.42+52.39+2.4+0.0432=207.26万元
方案3:年折算投入费用=1156*0.087=100.57万元
Ca=100.57+68.12+1.8+0.027=170.519万元
三、方案的经济技术分析
由于本算例所涉及的数据依据、负荷大小的预测均采用经验数据估算,综合计算结果,年费用较低的是方案三,方案一和方案二大致相同,其中影响较大的费用是初始投入费用和线路损耗费用,初始投入费用主要取决于设备的选型和配置,线路损耗费用通过优化负荷结构、降低线损,也有降低损耗费用的裕度和空间。在具体选取方案时,还需考虑线路走廊资源的影响。
四、结束语
全寿命周期分析法的应用,突破传统工程造价只重视初始资金的投入,而将一次性建设成本和未来的运维,故障成本加以综合考虑,对电网供电可靠性、安全性与经济性综合进行了比较,旨在满足电网安全稳定运行及供电质量的前提下达到经济上最优。
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