客戶配電網工程投資決策分析

田 康

（廣東電網公司梅州供電局，梅州 514021）

0 引言

隨著電力市場的逐步形成，客戶作為電力系統的一個重要環節，不僅充當電力商品的消費者，有時更扮演著電力商品消費渠道的投資者，即配電網工程的投資者。文獻［1］基于合作博弈的思想，提出市場環境下分散化輸電投資問題可轉化為一個集中化優化問題，從而實現總收益最大的輸電網投資方案。文獻［2］從社會效益最佳的角度考慮，將客戶停電損失與投資費用相結合，得到年費用最低的投資方案。

本文將配電網工程的綜合造價與運營費用相結合，得到經濟效益總體最優的客戶配電網工程投資方案。

1 問題提出

一般來說，客戶按類型可以分為工業、商業、居民及其他。工業客戶的報裝負荷通常較大，為規避電網企業的投資風險，鼓勵客戶投資配電網工程，物價局給出了電價優惠政策，如表1所示。

表1 大工業客戶電價表

從表1可看出，客戶采用較高電壓等級的供電方式，可獲得相對較低的電價，即相對于10 k V及以下供電方式，客戶采用35 k V或110 k V供電方式時電價低2.5分，采用220 k V供電方式時電價低5分。

但現在的問題是，某工業客戶報裝負荷時，如何實現在滿足用電安全前提下進行投資可以使經濟效益達到最優。

2 模型搭建

某一客戶報裝負荷容量為150 MVA，負荷同時率為0.7，最大負荷利用小時數為6 000 h，功率因數為0.95。

根據電網實際情況，該客戶離電源點距離為15 km，可選擇的供電方案有3種（見圖1）：方案一是客戶自建220 k V變電站，采用220 k V供電方式；方案二是客戶自建110 k V變電站，采用110 k V供電方式；方案三是由電網企業建設110 k V變電站，客戶采用10 k V供電方式。圖1中虛線部分為電網企業投資的變電站，實線部分為客戶投資的配電網工程。

圖1 客戶可以選擇的供電方案圖

3 投資決策分析

3.1 配電網工程靜態投資比對

從圖1中可以看出，10 k V配電系統是客戶用電工程的固定投資，220或110 k V配電網工程是客戶用電工程的可變投資。

為便于決策分析，僅比對客戶用電工程的可變投資：

1）方案1中，客戶運行最大電流可達290 A。為了保證線路、變壓器等任一設備故障或者檢修時客戶正常用電需求，客戶可以選擇導線截面為2×240 mm2的雙回鋼芯鋁絞線線路［3－4］，建設2臺變壓器容量為90 MVA（220 k V電壓等級最小容量）的變電站。線路部分按同塔雙回每千米200萬元計算，需投資3 000萬元；變電站部分需投資10 000萬元，即本供電方案客戶共需投資13 000萬元。

2）方案2中，客戶運行最大電流可達580 A。為了保證線路、變壓器等任一設備故障或者檢修時客戶的正常用電需求，客戶可以選擇導線截面為1×300 mm2的雙回鋼芯鋁絞線線路，建設3臺變壓器容量為40 MVA和1臺變壓器容量為31.5 MVA的變電站。線路部分按同塔雙回每千米130萬元計算，需投資1 950萬元；變電站部分需投資4 000萬元，即本供電方案客戶共需投資5 950萬元。

3）方案3中，客戶共需投資0萬元。

3.2 運營費用比對

客戶自建變（配）電站均按無人值班設計，運營費用中不計設備運行、檢修費用，運營費用主要由兩部分組成，即基本電費和電度電費。

1）基本電費 大工業基本電價中，每月變壓器容量電價為23元／k VA，每月最大需量電價為32元／k VA［3］，客戶可根據實際情況選擇基本電費繳交方式。

對于不同的供電方案，客戶需繳交基本電費情況如表2所示。

表2 基本電費比對表 （萬元·年－1）

從表2可以看出，客戶選擇變壓器容量電價方式繳交基本電費相對較少，下文在經濟效益比對時采用變壓器容量基本電費。

2）電度電費 客戶的電度電量主要由網損電量、客戶變電站站用電量和生產電量構成，其中網損電量包括線損電量和變損電量。為簡化分析，做如下假設：

（1）并列運行的變壓器負荷均勻分配，空載損耗為0.1%，短路損耗為0.35%；

（2）導線截面為2×240 mm2的線路單位電阻為0.07Ω／km，導線截面為1×300 mm2的線路單位電阻為0.09Ω／km，線路電阻不受溫度影響；

（3）忽略線路電暈損耗；

（4）220 k V變電站站用電量60萬k Wh／年，110 k V變電站站用電量30萬k Wh／年。

根據客戶報裝負荷資料，可計算各方案客戶電度電量如表3所示。

表3 電度電量比對表 萬k Wh

由表1和表3可計算出三種不同方案客戶需繳交的電度電費如表4所示。

表4 三種方案的電度電費比對表 萬元

3.3 經濟效益比對

通過比對分析可知，客戶費用支出與配電網工程投資和運行費用密切相關。考慮到客戶可采用貸款方式投資建設配電網工程，在經濟效益比對時有必要將工程靜態投資轉換為動態投資。假設貸款利率為8‰，采用等額本息還款法還款，全額貸款且期限為25年。客戶年費用支出情況如表5所示。

表5 客戶費用支出情況比對表

從表5可以看出，采用貸款方式籌建客戶配電網工程，與方案三相比，方案一和方案二雖然前期投資較大，但折算到每年的費用總支出較小，3個方案中方案一的年費用支出總額最小，總體經濟效益最優。在享受電價優惠政策的條件下，客戶自建配電網工程可取得一定的經濟效益。

4 實例分析

梅州供電局供電區域內，某水泥客戶申請報裝25 MVA用電需求，從負荷水平來看，建設220 k V專用變電站造價較高，年費用支出較大。因此，客戶選擇自建容量為25 MVA的110 k V專用變電站，并選擇距離約3 km的電源作為接入點，工程投資約2 900萬元，于2010年投產。

投產后對該客戶的基本電費按報裝容量收取，同時對該客戶執行35～110 k V大工業電價，2011—2013年期間用電量分別為11 819.2、8 835.8、9 565.8萬k Wh，相對于10 k V及以下大工業電價，每年節省電費支出約251萬元。

5 結語

綜上所述，在分析客戶配電網工程投資決策時，將配電網工程的綜合造價與運營費用相結合，可得到經濟效益總體最優的投資方案。而投資決策不是一成不變的，配電網工程的綜合造價（如建設規模、設備選型、設備單價、貸款利率）、運營費用（如基本電價、電度電價）如發生變化，投資決策也可能出現變化，因此對于具體工程應具體分析以找出最優的投資方案。

［1］ 鄭風雷，張堯.雙邊（多邊）電力交易市場模式下輸電網投資問題的研究［J］.廣東電力，2008，21（7）：1-6.

［2］ 萬國成，任震，黃金鳳.配電子網投資策略［J］.繼電器，2002，30（10）：6-9.

［3］ 沈濤.電纜線路經濟運行研究［J］.廣東電力，2006，19（12）：18-20.

［4］ 盧志剛，李爽，韓彥玲，等.配電網技術經濟運行區域的研究及應用［J］.高電壓技術，2007，33（6）：156-159.