移動式變電站在季節性負荷地區的應用研究

(國網寧德供電公司，福建 寧德 352100)

1 引言

近年來，隨著經濟的快速發展，在電力負荷急劇增加的同時，季節性負荷也在全國范圍內出現，并呈現逐年增大的趨勢，由此產生電力負荷特性惡化等諸多問題，需采取措施應對。本文以福建省某茶區為例，通過負荷特性分析法中的曲線法直觀的分析其季節性負荷特性，并將車載移動式變電站接入該地區電網，提供一種有效緩解季節性負荷的方法。

2 季節性負荷的產生及其影響

季節性電力負荷在福建不同地區均有存在，會在某些季節出現很大的尖峰負荷。如安溪、平潭、福州等地因用電制茶、春節居民返鄉高峰、夏季空調等降溫電器的大量使用，存在著大量季節性負荷。尤其是某茶區，其中、低壓系統存在季節性負荷帶來的嚴重超載問題尤為突出，每年5月、10月制茶高峰期間，所有制茶機械同時運轉，網供負荷要上升40%～60%，部分110kV主變負荷會陡增近7～10倍，形成罕見的尖峰負荷，導致局部區域、局部時段出現低電壓現象。而在非制茶季節，所有制茶機械停用，用電僅為普通照明用電，變壓器幾近空載運行，用電負載率低，設備利用率低，供電效率低[1-2]。

季節性負荷首先會對主變產生影響。當負荷過高時，主變接近滿載，導致在某些時間段內會出現短時供電緊張的局面。因此，需要全面分析季節性電力負荷的變化規律，采取相關措施來緩解季節性負荷突增造成的電網容量不足的情況。本文擬以福建某茶區為例，進行研究分析。

3 季節性負荷特性分析研究

負荷特性的分析方法主要有三種，分別是曲線法、指標法和比較法。而曲線法是最為直觀的一種分析方法，通過繪制負荷曲線并對不同時間的負荷曲線做比較，從而發現負荷特性的變化規律，其主要用于定性分析負荷特性[3]。本文擬通過曲線法，通過繪制該地區近幾年的年、月、日電力負荷曲線，分析負荷的變化規律來解釋負荷特性，并進行分析。這種通過繪制曲線法來分析電力負荷特性的方法能更清晰的分析整個茶區的電力負荷特點，使車載移動變電站的接入具有更強的理論基礎。

3.1 年負荷特性分析

表1為該茶區2014-2016年最大負荷的變化情況。由年最大負荷的變化情況可知：2014-2016年該茶區電網負荷發展較快，季節性負荷非常明顯，電網的最大負荷值基本上出現在5月和10月的春秋季，年最大負荷從2014年的561.475MW增長到2016年的579.683MW，增長了18.208MW，年均增長率為1.62%。2015年最大負荷較2014年增長了0.346MW，增長率為0.06%；2016年較2015年增長了17.862MW，增長率為3.18%，這三年的年最大負荷增速最大達到3.18%。從近三年電網用電負荷增長率看，安溪電網用電最大負荷呈較快增長態勢，在每年的5、10兩個月出現尖峰負荷，季節性負荷明顯。

表1 2014—2016年最大負荷的變化情況

表2為2014年—2016年的季不平衡系數，季不均衡系數指一年內12個月各月最大負荷日的最大負荷之和的平均值與年最大負荷的比率[3]。分別為0.777、0.797、0.811，說明負荷發展不均衡，每年呈小幅增長趨勢，近三年季不均衡系數基本保持在0.79左右。

3.2 月負荷特性分析

從圖1的月最大負荷變化曲線來看：

(1)該地區各個季節負荷分布較不平穩，并且呈現明顯的周期性、季節性。月最大負荷高峰值一般出現在5、10月份，月最大負荷低谷值一般出現在2、6、9、11月份，季節性特征明顯。

表2 2014-2016年的季不平衡系數變化情況

圖1 2014-2016年該地區月最大負荷變化曲線

3.3 日負荷特性分析

3.3.1 茶季日負荷特性

圖2和圖3分別給出了連續三天春茶和秋茶日負荷變化曲線。圖3與圖4具有很大的相似性，從兩圖可以看出在茶季日負荷曲線形狀基本相似，每日峰荷、谷荷的大小和出現的時刻基本相同，負荷曲線特點基本都是“兩峰一谷”，午高峰在10點～12點，晚高峰在16點～20點，晚高峰大于午高峰。

圖2 2015年該地區春茶日負荷變化曲線

圖3 2015年該地區秋茶典型日負荷曲線

3.3.2 普通日負荷特性

圖4給出了連續3天普通日負荷變化曲線。從圖上可以看出，每天的負荷差距不大，負荷在220MW～380MW之間變化，所出現的微小波動主要是由于中午和傍晚時段家用電器的使用較多造成的。

圖4 2015年該地區普通日負荷變化曲線

綜上，該地區具有明顯的季節性用電負荷特征，在茶季，因電網的容量不足，尖峰負荷對電網沖擊很大，容易造成電網故障。因此，很有必要采取相應措施來緩解季節性電力負荷突增造成的供需矛盾。

4 車載移動變電站容量配置

本文所涉及的車載移動變電站由3輛車載組合構成，以滿足靈活移動需要，分別承擔變壓器、高壓側開關設備、中壓側開關柜、二次綜合控制系統、接入線纜的運輸任務。考慮到福建省地理形態以山地丘陵為主，公路坡道多，回轉空間小，移動變的構成宜采用單體重量低，多輛車載式結構為主，運輸車輛長度一般不宜超過12m，以滿足大多數變電站內部道路的轉彎半徑(8～10m)要求。針對福建省具體情況，初步考慮配置參數如下：110kV進線1回，10kV出線4回，供電容量20MVA,運輸尺寸：長10～12m，寬3m，高4.2m，運輸車輛3輛，單輛車重量小于35噸，設備總重量小于45噸。由于移動變具有較好的靈活性，可通過車輛運到不同地點接入電網，滿足了短時高峰負荷的需要，如果不同地區的負荷具有互補性，則可為變電容載比的設計提供了更加靈活的選擇，進一步優化資產利用率，實現運營成本的降低。現以該茶區某典型的110kV變電站為例。該110kV變電站現有兩回110kV進線，35kV出線5回，10kV出線10回，兩臺主變(2×31.5MVA)，主結線為橋形接線方式。目前主要用電負荷是制茶季節的尖峰負荷，發生時段為每年5月和10月，平時負荷很小，目前該站最大負荷率已經達90%以上。其尖峰負荷特性如圖5所示。

5 移動式變電站裝置的接入

為了實現移動變電站的接入應用，現有變電站應提供設備臨時接入的條件，以及相應的場地空間，現根據該茶區某典型110kV變電站的現場調查情況，提出移動變接入110kV系統的初步方案，供應用決策時參考。

圖5 某變電站2014-2016年全站最大負荷曲線圖

經現場勘查，移動變電站可通過車載單元運輸到該變電站后，將其順序停放到站內環形單行道上，如圖6所示，按合理排列方式可將其順利接到110kV和10kV系統上[4-8]。

圖6 某變電站移動變電站接入方式平面布置示意圖

結果分析表明，移動變電站接入后，該110kV主變的容量達到83MVA，5月份與10月份該主變的最大負荷率分別由原來的88%和91%降到了67%及69%，很大程度上緩解了季節性負荷突增造成的電網容量不足的情況。

6 結語

全國范圍內均有季節性電力負荷存在，分析電力負荷季節性變動的目的在于：緩解電力系統供需矛盾，對提高電網可靠性，緩解高峰用電需求具有重要的作用。

本文以福建某茶區的典型季節性負荷為例，分析了其季節性電力負荷特性，并引入了車載移動式變電站接入某110kV變電站，最終結果表明，車載移動式變電站的接入對于季節性電力負荷突增的情況具有很好的緩解作用。