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1、输配电系统电能损耗问题摘要：无论在任何的输配电系统运行的过程中，或多或少地都会对电能产生一 定的损耗。但是如果电力设备和电力系统的完善程度相对较强，损耗量仅仅占据 了总站发电量的 5%左右。从现如今社会发展的现状上看，电能越来越成为一种 相对比较重要的商品，在电力市场的发展过程中产生了巨大的变化，输配电系统 在某种程度上提升了电力系统运行的成本，并且产生了严重的经济损失 关键词：输配电系统；电能损耗；分配方法1 电能损耗的计算1.1 输电线路造成的电能损耗电力线路中运行情况与电能损耗的情况是与时间有很大关系的，比如某条线 路在一段时间的电能损耗量是无数个阶段时间段中电能损耗量的总和。通过计算
2、的方法发现，输电线路中有功功率越高，耗电能越高；输电线路中无功功率的平 方值越大，电能耗损越大；线路电阻越大，电能损耗越大；输电电压的平方值越 大，电能损耗越小。1.2 变压器造成的电能损耗 电力线路的运行中，有功功率以及无功功率均会引起电能的损耗，所以这两 种问题也是配电变压器所造成的电能损耗的一部分原因。配电变压器所造成的电 能损耗和其空载情况、负载情况、电阻电压百分比值成正比关系，而与供电的功 率值的平方成反比关系。2 输配电损耗的合理分配方法2.1 按照比例进行分配，原理简单，为普遍运用的方法之一 此种方法是根据输电网中的损耗节点和负荷功率的大小进行正比的分配。而 对于发电以及负荷功率
3、在电网中的作用欠考虑，并且在发电方的设定以及负荷方 电能损耗的比例两方面中，但需要人为地进行安排。2.2 MW-Mile Method (MWM)的方法此种方法首先是计算交易中造成的线路功率问题，而输配电损耗的分配是根 据传输功率的值乘以线路长度的方法成正比进行。这种方法解决了部分按着比例 进行分配的弊端，但是没有全面地参考无功功率在电能损耗中的影响，对于交易 中的祸合作用也没有综合地分析。2.3 微增损耗法(Incremental Transmission Loss Methods)微增损耗法在输配电系统中已经有很长时间的应用过程，所以对其的应用和 其产生的效果得到一定的认可，是一种普遍被应
4、用的降低电能损耗的手段。而其 普遍被应用在电力经济系统中。一般情况下，运用微增损耗的方法对电能损耗进 行分配会造成收益盈余口，所以要对其进行相应的处理，以避免出现收益盈余口 的问题，而且微增损耗法不是具备唯一性的方法。根据微增损耗法的积分对发电 以及负荷方总结出了电能损耗的分配法，但对于负荷的分配系数以及损耗供给的 系数需要人为地进行计算指定。2.4 功率分解法(Power Decomposition Methods)功率分解法是以电网中电能损耗总量的表达式或者是一段线路电能损耗的表 达式为基础，并结合阻抗的问题或者是根据电路原理计算的返程来进行运算。通 过运用这种方法来得出各种参数为变量的电
5、能损耗的分解方程式。配电系统在电能损耗的分配方法上和输电系统的电能损耗分配的原理是很接 近的，但是根据其不同点也有其独有的特殊性，目前来看对于配电系统的电能损 耗分配方法的探讨分析还是相对比较少的。下面根据现有的研究资料，对电能损 耗合理分配问题中存在的问题进行总结，有以下两方面：2.4.1 按照比例进行分配的问题。以上的几种方法均不能够把电能的损耗量合 理、平均、同步地分配给电网中的用户及其电源负荷，都需要人为地去指定分配 情况，在当今的电力市场复杂多变的现况中是很难被认可和应用的。2.4.2 潮流与电能损耗的关系。在整个输配电系统中，一般情况下市场的每次 交易都会造成电能的损耗，也有一些特
6、殊情况除外，有些交易中甚至降低了输配 电系统的总的电能损耗，可能是因为在这个交易中线路导致的潮流与主导潮流是 两个反方向。3 输配电系统电能损耗主要分配方法 输配电系统电能损耗的分配一直是国内外学者研究的热点之一，从算法上看 主要分为潮流追踪和分配系数两大类。目前，主要的分配方法有比例分配法、分 配系数法、功率分解方法、基于博弈理论的Shapley值法等。3.1 直接比例分配法 比例分配法是目前电能损耗分配最常用的方法之一，是将输电网分为若干节点，按照每个节点的发电负荷有功大小的比例分配。按比例分配的方法没有考虑 负荷在输电网中的相对位置和无功对耦合影响和交易间的作用，并且需要专人指 定相应的
7、发电和负荷比例。3.2 分配系数法边际网损系数法是分配系数法的典型方法，是根据注入功率的单位变化引起 的全部输配电网的网损变化量的大小来对各个节点进行电能损耗的分摊。该方法 基于监测和灵敏度分析，同时考虑到了有功功率和无功功率对网络损耗的影响。3.3 功率分解法功率分解的潮流算法是将不同电源在同一线路流经的功率以及产生的功率损 耗进行分解。这种分解基于电网的总损耗表达式或者支路的损耗表达式，结合按 照电路定理推导的阻抗或导纳矩阵方程，进一步计算损耗的分解表达式。3.4 基于博弈理论的 Shapley 值法基于博弈理论的Shapley值法不同于以往的分配方法，这种方法不仅仅基于 电路理论，而是被
8、赋予了新的经济学意义。它从市场竞争的角度将各个交易对输 配电网电能损耗的影响平等地考虑在内，分配结果不考虑交易追加次序和电网功 率因数，因此可以适用于任意功率因数和任意交易次序的输配电网络，有很好的 应用前景。但方法的缺点在于需要计算各个交易模式下的潮流，计算的工作量大， 随着计算技术的发展，这一难题有望得到改进。4 对降低输配电网电能损耗的建议4.1 加强输配电网升压和设备改造在分析电网的电能损耗产生原因时已知，电能损耗的产生与电压成反比，与 电阻成反比。因此，要降低电能损耗，可以对配电网进行升压改造，如将6 kV 改 造为10 kV供电电压，将35 kV变电站（所）改造为110 kV或22
9、0 kV变电站等。 更换原有的小截面导线，在经济条件允许的情况下换成大截面的导线，从而使线 路电阻变小，降低网络电能损耗。采用节能变压器，节能的型配电变压器的有功、 无功需求均小于一般变压器，从而使变压器部分的功率损失降低。4.2 优化输配电网的网络结构 科学合理的电网结构，对于降低电能损耗至关重要。一个设计理想，结构优化，布局合理的输配电网络，可以提高整个电网的运行效率，减少不必要的电能 输送，降低电能损耗。主要措施可以有在设备选型方面，选择与负荷侧适当超前 的设计，变压器的位置尽量处在负荷中心以缩短供电半径，针对农村和城区选择 不同的电源点配置方式，在接线是尽量多采用辐射式的接线方式进行网
10、络架设， 避免采用单边供电的接线方式等。结束语 对于输配电系统电能损耗分配问题的研究是当前人们重点关注的问题，如果 输配电线路在运行过程中出现严重的电能损耗，那么不仅浪费了资源，还对生态 环境造成的严重的污染，不利于提高电力企业的经济效益。因此我们必须要根据 实际情况，采取有效的措施，通过应用各项新技术，提高电力系统的自动化水平 降低系统运行中的电能损耗，响应我国节能减排的政策，从而促进社会经济的发 展，提高企业的社会经济效益。参考文献：1 王立文，曾强，李兆龙.关于变压器单台运行有功电能损耗的计算J.电子世 界， 2014， 2.2 张建发.关于高压配电网电能损耗的研究J.科技致富向导，2011，30.
