摘要：南方电网规模大、电力系统复杂，节能及经济运行难度大。基于此，本文首先建立了南方电网节能与经济运行评价的框架，并建立了相关的运行评价模型。重点以电网中的变压器为例，对其能耗问题，以及经济运行情况进行了评价。根据评价结果，建立了相应的节能与经济运行方案。通过对方案运行效果的观察，证实了本课题所提出的评价方法的应用价值。
关键词：南方电网；节能减排；运行成本；效益评价
前言：近些年来，随着电力领域改革的不断深入，电网规模逐渐扩大。风力发电、水力发电以及火力发电，成为了三大重要的发电技术。复杂的电网环境，加大了南方电网的管理难度。为提高经济效益，对当前的节能及经济运行情况进行评价。根据评价结果，对电源结构、网架结构以及电网负荷等因素进行优化控制，已成为了南方电网改革的重点工作。
1 南方电网节能与经济运行评价框架
南方电网节能与经济运行评价框架，由“数据整理”、“数据计算”、“模拟分析”三部分构成。具体如下：（1）数据整理：评价电网节能与经济运行情况，需借助的数据类型较多。其中，电网的负荷、电源的规划情况、机组的运行参数等，均为重要数据。为确保框架合理完善，评价前，需将上述数据，进行统一的整理，以免评价结果出现漏洞。（2）数据计算：节能与经济运行评价过程中，有关人员应根据南方电网的发电方式（主要为水力发电），建立发电模型。在此基础上，充分考虑多能源组合的节能及经济效果，对电网的运行成本进行计算。确保计算结果，能够明确反映企业当前的运行情况[1]。（3）模拟分析：当得到计算结果后，有关人员需立即从运行成本、发电量、购电费用、环保指标，以及系统运行稳定性及可靠性等方面，对电网的节能与经济效果进行模拟分析及评价。以为电力企业对电网的优化，提供数据及技术参考。
2 南方电网节能与经济运行评价方法
2.1 评价模型的建立
对南方电网节能及经济运行情况进行评价的目的，主要在于降低发电成本。因此，建立评价模型时，同样应将成本参数，纳入到各因素当中，确保模型合理有效[2]。本课题所建立的评价模型如下：
minC=Σ（Cc（Pct）+Cf（Pft）+Ch（Pht）+Cp（Ppt）+φCwPtwd）+γfCf
上述公式中，C代表电网中各机组的输出功率，P代表电网在某时段的运行成本。γ代表加权系数。借助上述公式，既可计算出电网的最低运行成本。但需注意的是，为确保计算结果准确，建立有关发电量的目标函数，同样较为重要。本课题在考虑南方电网具体情况的基础上，所建立的发电量目标函数如下：
maxE=
Pti△t
上述公式中，max代表最大值，E代表发电量，N代表电网中所包含的发电机机组的总数，△t为机组的运行时间，P则代表平均出力。
2.2 约束条件的选择
为提高计算结果的精确度，本课题针对功率、机组出力及分区备用等环节，分别建立了相应的约束条件[3]。其中，功率平衡的约束条件如下：
Pct+Pft+Pht+Ppt+Pdt=D
上述公式中，D代表电网负荷值，P代表平均出力。为进一步对平均出力进行约束，本课题继续建立了约束条件如下：
PcminIc≤Pct≤PcmaxIc
上述公式中，Pcmin代表机组运行过程中，每日均不可启动及停止时的最大出力量，Pcmax则代表机组在上述运行条件下的最小出力。将上述约束条件，纳入到南方电网节能经济的运行评价过程中。将其与运行评价模型相互联合，共同对电网的运行效果进行评价，既可得到最终的评价结果。进而判断出机组是否正处于稳定、经济的条件下运行。
3 南方电网节能与经济运行评价方法的应用
本部分以南方电网为例，对电网的能耗以及运行成本进行了计算。具体计算过程及计算结果如下：
3.1 企业概况
中国南方电网有限责任公司，成立于2002年。目前，公司经营范围，已拓展到了包括广东、云南、贵州等在内的多个省份。截至到2017年，企业的售电量，已达5681亿KW/h，送电量高达1202亿千瓦时。近些年来，随着社会的不断进步，各行业对电力资源的需求量不断加大。为进一步满足用户的用电需求，南方电网积极推进了电力系统改革，有效提高了供电量。但在此过程中，节能效果差、污染物排放量大，以及运行成本高的问题，已逐渐显现。企业的经济效益，同样因此而遭受了巨大的损失。为在满足用户用电需求的基础上，使自身的经济效益，以及企业的环境效益得以提升。南方电网决定，加强对电网节能及经济效果的评价，以为改革提供参考。
3.2 能耗计算
电网运行过程中，发电的过程，以及各元件的运行过程，均会产生能源损耗。如统一对其进行计算，计算量必然较大。因此，本课题仅选择“发电过程”以及“变压器运行过程”两大环节，对电网的能耗进行了分析。变压器的损耗，主要体现在空载损耗，以及负载损耗两方面。将全寿命周期理论应用到变压器能耗分析过程中，可建立能耗计算公式如下：
TOC=CI+A（Po+KQIOSe）+B（PK+KQUKSe）
上述公式中，TOC代表变压器运行过程中所消耗的能源，为电力企业所增加的运行成本。CT代表变压器的价格，A代表加空载损耗，B代表负载损耗。K为常数，可取值为0.1。I及S，分别代表电流及电容。借助上述公式，对南方电网的发电机变压器损耗进行计算，既可得到最终的节能评价结果。
3.3 成本计算
影响电网运行成本的因素较多，变压器的型号、容量等，均属于决定性因素。以变压器容量为例，目前电力企业常用的变压器，共包括S13-500、S13-630等型号。两种型号的变压器，空载及负载参数均各不相同。以S13-500为例，在空载的情况下，变压器损耗一般为0.49kW，电流则为0.5%。在负载的情况下，变压器损耗会有所提升，一般均处于5.16左右。该类型的变压器，可使用期间为10年，变压器容量为500KVA。假设电网调度的最大负荷，为99.5GW，电力企业所管辖区域内，用户的用电量最高为5.014×105GW/h。此时，按照本课题所建立的评价模型，既可计算出经济运行评价结果。
3.4 评价结果
评价结果显示，南方电网发电时，如应用S13-500变压器，则损耗成本为15001万元，此时，发电过程中的气耗量为1.0510×1010/m3，二氧化碳排放量为1.3841×108t。如应用S13-630变压器，则损耗成本为15514万元、气耗量为1.1011×1010/m3，二氧化碳排放量为1.3954×108t。将两种型号变压器的损耗成本，以及发电过程中的气耗量与二氧化碳排放量进行对比可以发现，应用S13-500变压器，成本最低、节能效果最佳。
结论：
综上所述，本课题在建立评价模型、确定约束条件的基础上，所得到的南方电网节能与经济运行评价结果，能够准确的反映电网目前的运行状态。未来，我国电力领域可考虑将本课题所提出的运行评价方法，应用到节能及经济评价的过程中。进而为电网的优化设计，以及电力系统的改革提供参考。为经济与环境双重效益的实现，奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]赵海,陈禹,姚强.开展电网企业内部节能减排以缓解企业碳排放履约压力[J].山东工业技术,2017(19):180+254.
[2].中国能建广东院微电网储能应用技术入选国家重点节能低碳技术[J].南方能源建设,2017,4(02):114-115.
[3]吴鸿亮,杜尔顺,门锟.面向低碳目标的电力系统节能与经济运行评价系统[J].电网技术,2015,39(05):1179-1185.
论文作者:方志勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
标签：电网论文; 评价论文; 节能论文; 变压器论文; 南方电网论文; 经济运行论文; 成本论文; 《电力设备》2018年第11期论文;