农村电网合理配电方式的优化选择
中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0067-01
本文从农村电网配电的费用角度出发，以110/35/10 kV、110/20 kV、110/20 kV三种目前我国农村电网的主要配电方式为例，对当负荷密度小于250 kw/km2时，三种配电方式所需要的相关费用进行分析，通过建立农村电网数学模型并对其求解的方法对农村电网合理配电方式的选择进行了优化。
1 农村电网虚拟模型
1.1 接线顺序模型
对电网中相关线路的接线顺序进行合理配置是使农村电网费用制定的合理性最大化的基础。由于我国各个地区农村电网网架在结构上具有较大的差异，但大体上可以分为放射型电网和环形电网，因此本文以放射型电网为例，对110/35/10 kV、110/20 kV和110/10 kV三种农村电网的配电模型进行建立，由因为110/20 kV和110/10 kV配电方式的网架结构是相同的，因此在对模型进行研究时，只考虑对110/35/10 kV和110/20 kV的配电方式电网模型进行分析[1]。
1.2 变电站连接方式
在建立农村电网变电站连接方式的模型之前，需要对电网中各级线路供电半径的关系进行考虑。
由于各级电网中具有不重复供电的特点，因此110/35/10 kV的电力输出线所覆盖的供电区域应该与下一级的该类型的变电站出线覆盖的供电区域无重叠。（110/35/10 kV供电站的下级供电站方式为35/10 kV）而为了使各级35/10 kV的变电站的供电范围可以将110/35/10 kV供电站的供电范围完整覆盖，则应该将35/10 kV变电站的电力输出线与110/35/10 kV变电站的10 kV出线首尾相连。此时110/35/10 kV变电站的供电半径为35/10 kV变电站供电半斤的3倍，由此可得农村变电站的上下级供电线路的长度之比为2∶1，供电半径之比为3∶1。由于110/35/10 kV的变电方式较为复杂，因此在农村电网的配置过程中就涉及到变电站的数量和供电费用问题[2]。
在对110/35/10 kV变电站供电面积的年费用进行计算时，可以将其费用平均分配到各级35/10 kV变电站的供电费用中。假定1个110/35/10 kV供电站与n个35/10 kV供电站相连，则供电面积的年费用之比为1/n[3]。
2 建立农村电网数学模型
2.1 农村电网费用相关参数
2.1.1 电价
对我国农村各类用电用电电价进行综合分析可知，农村的电价约为0.4～0.5元/kwh，由于在进行电费收取工作时，需要考虑电网维修等相关费用，因此将农村电价定位0.5元/kwh。
2.1.2 年运行时间T与最大负荷利用时间
由于变压器的耗损费是按照实际投入变压器的电网运行时间进行计算的，其年运行时间T也受到自身运行状况与负荷指数等因素的影响，但110/35/10 kV变电站与35/10 kV变电站年运行时间较为接近，一般为6500～7000 h左右，因此取典型的变压器年运行时间为T=7000 h，最大负荷时间为4000 h[4]。
2.1.3 电阻与电抗
设定单位长度导线电阻为=ρ，其长为L时导线的总电阻为=L=ρ，其中ρ为相关导线材料的电阻率，其常值为31.5mm2/km，S为导线的横截面积。现阶段我国农村电网配电架空导线的电抗一般为=0.4/km，因此可知，当导线长度为L时，总电抗为L。
2.1.4 维护率与投资贴现率
在进行电网费用的计算时，需要考虑变电站、配电线路和补偿装置的相关维修费用，其综合维修率用γ表示，γ=0.04。所谓供电费用的投资贴现率是指从现阶段到未来某一时段，利息损失比率或效益收益比率，日常生产生活中影响投资贴现率λ的因素主要为变电站的经济适用时间与电力投资利率r0。根据相关计算标准可知λ==0.11[5]。
2.2 建立电网数学模型
由上述相关农村电网费用相关参数可得110/35/10 kV变电站配电方式的优化计算模型为=，
其中为该配电方式下单位面积的年供电费用，为35 kV供电站的供电半径，、、、为110/35/10 kV变电站、35/10 kV变电站、110/35/10 kV变电站连接的35 kV线路、110/35/10 kV变电站连接的110 kV线路的年费用。为110/35/10 kV变电站所连接的35 kV线路出现的条数。同理，110/20 kV变电站的配电方式计算模型为=，其中、、分别为110/20 kV变电站、110/20 kV变电站的下级变电站20/0.38 kV的年费用与110/20 kV变电站连接的25 kV线路的年供电费用。
3 模型的求解
由于在计算110/35/10 kV变电站费用时需要考虑导线的数量n与线路的截面面积S的关系，而在计算110/20 kV变电站费用时，则只需要考虑n与L的关系。通过计算可得该两种变电站的供电年费用。
4 结语
由模型的计算结果可知，当负荷密度ρ低于50 kw/km2时，选择110/35/10 kV的配电方式供电年费用相对较高，经济性较差，而当ρ大于250 kw/km2时，采用110/20 kV的配电方式供电可以节约供电成本，具有较好的经济效益。
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