[發(fā)明專利]一種基于設(shè)備全壽命周期的配電網(wǎng)節(jié)能改造方案優(yōu)化方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710213348.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106877318A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小飛;邱澤晶;肖楚鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南瑞（武漢）電氣設(shè)備與工程能效測(cè)評(píng)中心;國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司;南京南瑞集團(tuán)公司;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種基于設(shè)備全壽命周期的配電網(wǎng)節(jié)能改造方案優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S010，結(jié)合歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和理論線損計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)待改造的配電網(wǎng)進(jìn)行電能損耗分析，對(duì)分類設(shè)備損耗率進(jìn)行排序，將損耗率排序位于前10％的設(shè)備作為需改造設(shè)備的備選對(duì)象，若線路首端功率因數(shù)越限、末端電壓越限，則還需增加無(wú)功補(bǔ)償裝置；

步驟S020，建立配電變壓器改造、配電線路改造、增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置三類節(jié)能改造方案的標(biāo)準(zhǔn)約束條件；

步驟S030，制定符合步驟S020建立的標(biāo)準(zhǔn)約束條件的備用節(jié)能改造方案；

步驟S040，計(jì)算步驟S030制定各節(jié)能改造方案的全壽命周期成本費(fèi)用C_LCC及全壽命周期節(jié)能效益，并判斷各節(jié)能改造方案的C_LCC是否大于項(xiàng)目節(jié)能改造可用資金上限，剔除超過(guò)項(xiàng)目節(jié)能改造可用資金上限的節(jié)能改造方案；

步驟S050，運(yùn)用優(yōu)化決策模型，對(duì)剩余的節(jié)能改造方案進(jìn)行排序，挑選出單位C_LCC效益最大的方案作為最優(yōu)節(jié)能改造方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于設(shè)備全壽命周期的配電網(wǎng)節(jié)能改造方案優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S020中，標(biāo)準(zhǔn)約束條件包括項(xiàng)目資金約束條件和改造標(biāo)準(zhǔn)約束條件；項(xiàng)目資金約束條件為C_LCC≤M，其中M為項(xiàng)目節(jié)能改造可用資金上限；

改造標(biāo)準(zhǔn)約束條件包括以下三個(gè)條件：

1)S_zrmin≤S_zr≤S_zrmax,z∈N_z,S_zr∈W,S_zt∈Y，其中，Z、N_Z分別為需要更換的配電變壓器編號(hào)及其集合，S_Zrmin、S_Zrmax分別為允許更換的配電變壓器最小容量和最大容量，W、Y分別為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的配電變壓器容量集合和型號(hào)集合；

2)D_min,k≤D_k≤D_max,k,k∈N_k，其中，k、N_k分別為需要更換導(dǎo)線或電纜的配電線路編號(hào)及其集合，D_k、D_min,k、D_max,k分別為第k段線路所選線徑、最小可考慮更換線徑、最大可考慮更換線徑；

3)∑Q_m≤Q_Lmin，m∈N_m，|N_m|≤n_mmax，其中，m、N_m分別為需要增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)點(diǎn)編號(hào)及其集合，Q_m、Q_Lmin分別為需要增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償容量和配電線路最小無(wú)功功率負(fù)荷，|N_m|為增設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)，n_mmax為允許增設(shè)的最大無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于設(shè)備全壽命周期的配電網(wǎng)節(jié)能改造方案優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S030中，備用節(jié)能改造方案具體包括：1)更換損耗過(guò)大的配電變壓器，配電變壓器的容量大小需要滿足高峰時(shí)期對(duì)負(fù)載率的規(guī)程要求且能夠防止長(zhǎng)期處于輕載狀態(tài)，選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展趨勢(shì)的配電變壓器型號(hào)；2)更換線徑不符合改造標(biāo)準(zhǔn)約束條件的導(dǎo)線或者線纜；3)增加2-3個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，確保饋線在無(wú)功補(bǔ)償后不出現(xiàn)無(wú)功倒送，且無(wú)功補(bǔ)償裝置的總補(bǔ)償容量不高于配電線路的最小無(wú)功功率負(fù)荷。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于設(shè)備全壽命周期的配電網(wǎng)節(jié)能改造方案優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S040中，全壽命周期成本費(fèi)用C_LCC＝C_I+C_O+C_M+C_D，C_I為配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備購(gòu)置安裝費(fèi)用，C_O為配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備運(yùn)行損耗費(fèi)用，C_M為配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用，C_D為配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備報(bào)廢處置費(fèi)用；

配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備購(gòu)置安裝費(fèi)用采用以下計(jì)算模型：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{TI}=1.2C_{TIP}\\ C_{LI}=1.61P_{L}L\\ C_{QI}=20S_C\[1+{(1+i)}^{-1}+{(1+i)}^{-8}+{(1+i)}^{-12}+{(1+i)}^{-16}\]\end{array}\right.,$

其中C_TI、C_LI、C_QI分別為配電變壓器改造、配電線路改造、增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置在一個(gè)研究壽命周期內(nèi)的購(gòu)置安裝費(fèi)用，C_TIP為配電變壓器的購(gòu)置費(fèi)用，1.2為計(jì)入變壓器附件投資和施工費(fèi)用的系數(shù)，P_L為導(dǎo)線的單價(jià)，L為更換的導(dǎo)線長(zhǎng)度，1.61為計(jì)入線路附件投資和施工費(fèi)用的系數(shù)，S_C為并聯(lián)電容器容量，i為貼現(xiàn)率，取并聯(lián)電容器安裝費(fèi)為20元/kvar；

配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備運(yùn)行損耗費(fèi)用采用以下計(jì)算模型：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{TO}=365C_{PE}\×\frac{{(1+i)}^n-1}{i{(1+i)}^n}\×\underset{j}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j{\mathrm{\ΔA}}_{Tj}\\ C_{LO}=365C_{PE}\×\frac{{(1+i)}^n-1}{i{(1+i)}^n}\×\underset{j}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j{\mathrm{\ΔA}}_{Lj}\\ C_{QO}=0\end{array}\right.,$

其中，C_TO、C_LO、C_QO分別為配電變壓器、配電線路、無(wú)功補(bǔ)償裝置在一個(gè)研究壽命周期內(nèi)的損耗費(fèi)用，C_PE為電價(jià)，n為研究壽命周期的年數(shù)，j為季節(jié)編號(hào)，α為季節(jié)權(quán)重，ΔA_Tj、ΔA_Lj分別為對(duì)應(yīng)季節(jié)典型日的配電變壓器和配電線路日損耗；

一個(gè)研究壽命周期內(nèi)的配電網(wǎng)節(jié)能改造檢修維護(hù)費(fèi)用采用以下計(jì)算模型：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{TM}=N_M\×\frac{{(1+i)}^3-1}{i{(1+i)}^3}\×\left[\begin{array}{c}1+{(1+i)}^{-8}+{(1+i)}^{-13}+1.2{(1+i)}^{-3}+1.2{(1+i)}^{-16}+1.2N_M{(1+i)}^{-11}+\\ 1.44N_M{(1+i)}^{-6}+N_{MH}{(1+i)}^{-7}+N_{MH}{(1+i)}^{-12}\end{array}\right]\\ C_{LM}=3L\×\frac{{(1+i)}^n-1}{i{(1+i)}^n}\\ C_{QM}=0\end{array}\right.$

其中，N_M為第1階段的年檢修維護(hù)費(fèi)用，C_TM、C_LM、C_QM分別為一個(gè)研究壽命周期內(nèi)配電變壓器改造、配電線路改造、增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的檢修維護(hù)費(fèi)用；

配電網(wǎng)節(jié)能改造設(shè)備報(bào)廢處置費(fèi)用采用以下計(jì)算模型：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{TD}=5{\mathrm{\%C}}_{TI}\\ C_{LD}=\frac{C_{LI}}{{(1+i)}^n}\[\frac{95\%}{n_L}(n_L-n)-1\]\\ C_{QD}=5{\mathrm{\%C}}_{QI}\[1+{(1+i)}^{-4}+{(1+i)}^{-8}+{(1+i)}^{-12}+{(1+i)}^{-16}\]\end{array}\right.$

其中，C_TD、C_LD、C_QD分別為配電變壓器、配電線路、無(wú)功補(bǔ)償裝置的報(bào)廢處置費(fèi)用，n_L為配電線路的壽命周期；

全壽命周期節(jié)能效益采用以下計(jì)算模型：

$E=\mathrm{\Δ}A\×L_{PE}\×\frac{{(1+i)}^n-1}{i{(1+i)}^n},$

其中，E為研究壽命周期內(nèi)配電網(wǎng)改造的節(jié)能效益，ΔA為改造后每年節(jié)省的電量；

單位配電網(wǎng)全壽命周期成本的節(jié)能效益為其中，E_R為單位C_LCC產(chǎn)生的節(jié)能效益。