35kv及以下变配电系统节能优化设计_开题报告

在传统化石能源日趋枯竭的今天，随着经济的发展和进步，负荷侧的需求水平仍然不断提高，为了解决能源短缺的难题，新能源发电得到了世界各国的重视。但新能源发电仍然存在技术不成熟和发电能量不稳定等缺点，所以能否可靠“节流”即电力系统节能问题已经成为世界各国亟待解决的问题[1]。我们知道，从动力系统将一次能源通过发电厂转化为电能开始，为了提升远距离输电过程中的输电效率，可首先通过各级升压变压器和电力线路将电压等级逐级升高，采用特高压输电可以有效的控制输电过程中的电流大小，根据焦耳定律可知，可大大降低传输线路上的热能损耗，节约能源[1]。但在配电网中的电能损耗问题却不能通过此种方法解决，配电网一般指35KV及以下的电力网络，借助变压器和输电线路将汇流母线处电能输送至各负荷侧，本文主要解决此电磁波传输过程中的能源损耗节能优化设计[2]。

本文以电网的线损率作为主要衡量指标，通过计算线损电量与供电量之比来评价电能传输过程中的能源损耗情况。由于电能在流过线路，变压器，调相和补偿装置等电力元件时均有电压降落和功率损耗，通过引入线损率这一物理量可以很好的评价电力企业的管理水平和该国家的工业发达程度[3]。同时，线损率过高不仅直接给企业带来经济损失而且还浪费了国家的能源，因此。可靠地降低线已成为世界各国节约发电成本，实现电能的绿色性的必要手段[3]。

二、国内外研究现状

随着我国国民经济的不断提高和脱贫攻坚战的不断胜利，城镇化的推进和农村基础设施的逐步完善，负荷侧的需求也成几何式的趋势不断增加[4]。电力系统的可靠性，安全性和良好的电能质量是国家电网公司的首要前提。随着运行管理体系网架结构不停的升级和城乡配电网的快速改造，经济性问题已成为现在需要解决的第一要义[4]。针对于小容量负荷用户和大容量高耗能行业采用不同的管理机制。对于小容量负荷用户，在2012年，国家印发《电力需求侧管理办法》。该办法要求用电企业进行电力需求侧优化管理，旨在鼓励用户采用节能设备，并通过对自身的电力消费监测和电力负荷的管理对电力用户用电信息进行采集、分析是实现科学用电，有效用电的重要措施，使电能消费更加合理。而对于大容量电能企业：要加大节能力度，进行高耗能企业的技术革新，实行以节能降耗为主要目标的技术改造尤其对于钢铁、金属、建材等重工业企业要加大其能源损耗水平。但目前我国的配电网仍然面临着很多的问题，由于我国第二产业用电量很大，但用电量却只有总用电量的五分之一，而中高压配 电网用电量占大多数但却只有少量的用户，这也说明了我国的配电网负荷调整具有很大的发展潜力[5]。

在我国漫长的配电网发展史上，单位长度输电线路所带负荷量的水平(Supply Capacity of Per Unit Line Length,简记为CPL)，一段时间内属于较低水平。如2002年的数据，关于CPL中压配网10kV层为178.25kVA/km，35kV层为417.46kVA/km，而高压配网110kV层则为1672.22kVA/km。较小的单位长度输电线路所带负荷量主要是由于母线和配电线路的半径较小造成的[5]。近年来，国家电网在保证了可靠性和安全性的前提下，已经着眼提高配电网的经济性。虽然，全国大部分地区的负荷供应都有显著的提升，但国家电网不断的改进和升级电网建设，提高了的变电规模和送电的距离，并将单位长度所带容量提升了2倍。虽然单位长度供电容量显著提升，但在某些负荷集中区域，较高的用电需求，仍使得部分线路存在“供电瓶颈”的现象，用电高峰时对电能需求的不断提升使峰谷差不断提高，年最大负荷利用小时数仍达不到最优水平[6]。也使得重负荷区域的配电网出现能源大量浪费，网损升高等问题。这些问题也将间接影响输送电能的电压，频率和波形质量。因而，继续加强提升重负荷区域的配电网建设迫在眉睫。我国已经开启“西电东输”，“北电南送”的战略布局取得了不少的收获。我国电网的电能损耗率已经从十五年前8.4％，下降至4％。每年节约的电能相当于全国新建数十座兆瓦级的火力发电厂[7]。但同世界其他发达国家地区如美、日、英、德等国相比较，配电自动化程度仍较低。无功功率的自动补偿仍不能实现及时性。较大的无功损耗会使传输线路中电压偏移超出合理范围，因其线路末端电压较低，影响电动机，变压器等电力元件正常工作，甚至间接影响主电网频率偏移，因此，在线路上装设相应的无功补偿装置拥有十分重要的意义[8]。无功补偿装置的合理装设会提升有功功率所占比例增加，提升线路功率因数。现代随机优化算法的发展无功优化算法有了一个很大的飞跃，其中尤以遗传算法在各类优化工程方面的应用最为广泛[9]。 

引言：35kv及以下变配电系统背景意义以及国内外现状

一、本文主要研究成果及内容 

（一）线损的基本概念 

1.线损的定义

（二）线损的分类

（三）配电网理论线损计算方法

1.均方根电流法

2.最大电流法

二、35kv及以下变配电系统节能优化措施

（一）电网自由降损管理措施

1.加强电网的建设和改造

（二）电网降损的技术措施

1.电网的升压改造

2.减少高次谐波的含量

（三）变压器节能降损措施

（四）无功补偿与节能降损

   1.无功补偿降损的原理

   2.无功补偿优化方式的选择

   3.无功补偿优化容量的确定

[1] 李坚.商业化电网的经济运行及无功电压调整[M].中国电力出版社，2001. 

[2] 孙晓忱.农村电网线损分析及降损节能措施[J].黑龙江科技信息,2014,30:57.

[3] 赵卫华.电网的线损和节能降损措施分析[J].低碳世界,2014,23:38~39.

[4] 韩波.配电系统降损节能的技术措施和管理措施[J].电子制作,2014,09:215.

[5] 武志宏. 10kV配电系统降损节能的技术措施初探[J].科技风,2011,17:65.

[6] 张恺凯，杨秀媛，茹伟.基于负荷实测的配电网理论线损分析及降损对策[J].国网上虞市供电公司，浙江省上虞市，2013,33（z1）.

[7] 韩风武，万玉良，刘钦永.电网线损原因分析及降损措施[J].内蒙古电力技术, 2019, 3: 47-48.

[8] 杨国清.配电网精细化线损计算及降损措施[J].通信电源技术, 2018, 12. 

[9] 郭海红.配电系统的线损及降损节能举措[J].中国电力企业管理，2013,10:46~47.