電力市場下電力系統網損計算與分析

彭姣

摘 要：配電網理論網損計算是配電網網損計算與分析的重要內容，是優化配電網結構、計算最佳運行方式和確定經濟調度的重要依據。通過研究配電網理論網損計算方法，研究出能夠準確計算配電網理論網損新方法降低電能損耗，提高電力企業經濟效益。

關鍵詞：電力市場；網損；分析計算

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A

0.引言

隨著我國經濟的飛速發展，電力工業體制改革的深入，需急迫地解決電網商業化運營方面的問題。傳統電力管理方式是垂直一體式，它雖然能夠統一地調度、保障電網統一安全運行，但是其效率較低、成本較高，缺乏競爭力。需在電力行業中引入競爭機制，建立電力市場，提供規范、有序的交易環境，從而使得電力資源配置更加優化，加快市場透明度的轉變，使得電網公司的效益得到提升。經過研究表明，電力市場是由壟斷階段逐漸發展成為競爭階段、輸電網開放階段、配電網開放階段。而未來理想型電力工業，應該是一個發電是市場化、輸電及配電是被管制的大型的零售市場。

1.網損的概念

網損又稱為線損，指的是在電能傳輸過程中，以熱能的形式而散發的功率損失。包括電阻或電導所消耗的有功功率和一部分由線路的電抗、變壓器鐵芯的感納、變壓器銅線繞制而成的電抗以磁能的形式消耗的無功功率。另外，線路對地支路的電納為容性，其不但不消耗無功功率，而且還能為線路注入無功功率。在輸電和配電的過程中，變壓器和線路上損失的網損能量，稱為網損。雖然輸電網的損耗占成本的小部分，但是在市場交易時，對交易的用戶和交易會產生很大的影響。

1.1 網損的產生。網損的產生主要是通過線損和變壓器運行損耗：（1）線損。線損主要分為3個部分，固定損失、變動損失和其他損失。線損的固定損失是由于電氣設備帶有電壓，需要消耗電能，因電能消耗而產生的損耗，一般損耗小且隨負衍的變化而變化，也稱作空載損失或基本損失。變動損失與負荷電流有關系，一般與電流成正比，當電流較大時，線損的消耗就較大。其他損失，又被稱為不明損失，它是在供電過程中，因滴漏等現象形成的損耗。（2）變壓器運行損耗。變壓器運行損耗也分為兩方面，一是由變壓器鐵芯產生的損耗，稱為鐵損，該損耗不隨負載變化而變化；二是變壓器導體產生的損耗，稱為負載損耗，該損耗和負載成平方關系增長，當負載加大時，損耗也隨之加大。除此之外，在負載損耗還與變壓器運行溫度有關系，由于變壓器繞組直流電阻會隨溫度變化而變化，所以負載損耗也因溫度變化而改變。

1.2 網損計算分析：（1）實際網損與理論網損。經運行經驗表明，大多數情況下實際損率接近或略高于理論線損率。理論線損率對實際線損率是一種參考標準。當實際線損率大于理論先線損率時，可能出現管理線損過大的現象。即一些不明損失造成線損過大，如“偷、漏、差、誤”等原因。（2）固定損耗和可變損耗所占比重。在電力系統正常運行、經濟合理的情況下，固定損耗和可變損耗所占比重是相等的。而當固定損耗多于可變損耗時，可推測線路和設備處于輕負荷的運行狀態，通常在農電線路經常遇到這種情況，將會造成實際線損率和理論線損率都處于較高的狀態，使得經濟合理值不達標。（3）可變損耗與固定損耗所占比重。當前者大于后者時，可推測線路和設備處于超負荷運行狀態，通常在工業線路或用電高峰季節經常遇到這種情況，導致實際線損率和理論線損率兩者都比較高。（4）變壓器銅損與導線線損。通常導線上的損耗加上配電變壓器銅損的和占10kV配電網總損耗的50%時，是屬于正常。而當線路上的配電變壓器的綜合實際負載率達到或接近綜合經濟負載率時，變壓器的銅損是在經濟合理的范圍內，而在總損耗中的剩余50%也是合理的導線線損。線路導線線損和變壓器銅損的占比分配沒有固定的數值，根據具體電網結構、運行參數進行考慮。（5）其他線損率。還需要對比不同用電季節下的線損率，對比企業線損的實際值與計劃線損率，對比本季度、本年的實際值與去年同期的線損率實際值，對比不同供電地區線損率，對比不同用電負荷線路損率。

2.降低線損的技術措施

通常采用技術改善和組織改善來降低線損率。技術改善有兩種途徑，一是從運行的角度出發，提出改善措施，還有一種通過建設性角度。技術性措施主要針對電網的結構進行改造，可以對需要改善的電網增加設備，如類似調相機和電容器等設施，將電網的輸電能力加以改進，調相機和電容器針對電網的電壓質量和無功潮流分布進行改善，使得電網的線損得以降低。線損管理工作最基礎的是通過技術措施降低線損，而管理人員可以針對不同電網損失的特點和規律，采用相應的技術方法，使得企業以較小的投資成本，獲得最大的經濟效益，實現“多供少損”的運行目標。

2.1 電網結構的調整和完善。電網結構是形成線損影響因素之一，在規劃和建設電網，或改造電網時，需要將線損的因素考慮在內。當設計出一個結構布局都比較合理的電網時，不僅能向客戶提供高質量的電能，還能使得電力企業低損、高效的長期供電，提高企業的經濟效益。

2.2 線路電壓的調節。線路電壓也是影響線損的原因之一，提高線路電壓，基于負載功率不變的基礎，則線路電流將會減少，從而降低線路損耗。如將線路電壓從6kV增加至10kV，則降低了64%的線路損失。而將線路電壓從10kV增加至35kV，則線路損失減少至原先的92%。線路電壓的調節與負載電容有密切關系，當負載容量較大、離電源較遠的地方，通常選擇高電壓等級來供電。供電電壓與變壓器的損耗有著密切的關系，據研究表明，變壓器空載損耗與電壓平方成正比。故需要綜合考慮變壓器損耗和線路損耗，以平衡兩種電壓的損耗。當遇到變壓器空載損失功率大于線路損失功率的情況下，應適當地降低供電電壓。

2.3 功率因數。功率因數與電力系統各部分的無功功率有密切關系，當減少各個部分的無功功率，能減低負載消耗的無用功。而系統各個部分的無功功率，通常是指變壓器、用電設備等的無功功率。降低這些設備的無功功率，能夠提高功率因素。除此之外，可以增加無功補償設備，對無功功率進行補償，從而提高功率因數。

3.網損的計算方法

電力系統網損計算方式大致有兩種，各自有各自的優勢。基于電量的統計網損方法比較單一，主要統計采集的電量數據，然后對數據進行分析。另一種方法是對電網運行數據進行理論網損計算，這種理論式計算方法種類較多，而且過程比較復雜，本文研究理論網損計算法。網損理論計算方法的根本理論依據是均方根電流法，在均方根電流法的基礎上，由不同的計算條件、不同的資料和不同的要求進行深入研究，并據此發展出了平均電流法（又稱為形狀系數方法）、最大電流法（又稱為損失因數法）、等值電阻法、電壓損失等方法。這些方法都屬于理論計算方法，而它們的形成條件不同，故這些理論方法的精度相對而言也不是很高。對于精度要求較高的網損計算問題時，比較多的是使用潮流計算法，如損耗功率累加的方法、節點等效功率的方法，對網損進行理論計算。除此之外，網損理論計算還有以下幾類方法：平均網損分攤法、邊際網損系數法、潮流增量法、潮流追蹤法。潮流增量法、潮流追蹤法廣泛運用于負荷的經濟分配計算，較好地反映了電力系統電能損耗的總體情況。還有在電網中應用的動態潮流法、節點電壓插值/擬合法、損耗功率插值/擬合法等。一個年供電量為100億kWh的中型電力系統，以網損率為10%計算，全年損失電量達10億kWh。將網損降至9%，則一年可節約1億kWh電量，相當于節約4萬噸標準煤（以煤耗400g/kWh計算）。這1億kWh相當于20MW發電設備的年發電量。因此，需降低網損率，并積極的落實電力系統節能減排工作，提高電網企業的經濟效益。

結語

建立電力市場不僅對電力系統的運行水平和控制水平要求更加嚴格，同樣對網損計算和網損計算系統的開發的要求也更加嚴格。網損計算的分析工作，不僅有助于制定合理的考評指標，還能促進對網損的管理。對網損的計算分析，能夠降低制定的各類技術措施方案中的損耗率，也能在實際中對項目的經濟進行比較，并考察損耗降低的措施是否取得了實際效果。網損計算分析，還能夠了解電力系統中損耗的構成情況，并掌握損耗的總體情況，并根據掌握的信息，對網損進行分級、分壓和分區管理。還可以發現和改進技術管理工作中的薄弱環節，如表計計量工作和技術檔案管理工作是否經常化和制度化等。理論網損計算對于網損管理工作有指導和促進作用。電網企業需要重視降低網損的工作，通過節能減排，提高企業的自身效益。

參考文獻

[1]黃俊輝，談健，楊俊義，等.基于電力系統運行模擬的江蘇輸電網規劃方案網損實證分析[J].電力系統自動化，2014（17）：39-42.

[2]王佳，常文煥，盧東偉，等.電力系統網損分析及降損方法的研究[J].技術與市場，2014（11）：57-59.

[3]李昀昊，王建學，王秀麗.基于混合聚類分析的電力系統網損評估方法[J].電力系統自動化，2016（1）：60-65.