低电压治理措施与方案有多种，但是哪些措施适合应用节能的模式进行配电网改造？如何将这些低电压治理措施进行优选，使其低电压治理效果和节电量工程都能科学合理？本文通过采取配电网低电压治理方案比选，提出比选模型和方法，得到适用于合同能源管理的、满足多指标管理要求和多种约束条件的配电网低电压治理改造项目包，使低电压治理效果及经济性达到最优组合。
引言
“低电压”治理需要根据变电站母线电压、中低压线路供电半径及负载水平、配电变压器（简称配变）台区出口电压、配变容量及负载水平、配变低压三相负荷不平衡度等因素综合分析问题产生原因，按照变电站、线路、配变台区逐一制定整改措施。
1）对于电压无功控制系统及装置（AVC、VQC）控制策略设置不完善、配变分接头运行挡位不合理、配变低压三相负荷不平衡、低压无功补偿装置运行异常等情况，优先采取运维管控措施治理。
2）对于变电站中压母线“低电压”及无功电压调节能力不足等问题，应加强输变电设备技术改造，提高变电站中压母线电压质量。
3）对于中压配电线路末端“低电压”问题，应考虑采取增加变电站布点、缩短配电线路供电半径、35kV配电化、实施配电设备技术改造等措施治理。
4）除变电站母线和中压配电线路原因以外的配变台区“低电压”问题，应根据实际情况采取新增配变布点，改造低压线路及无功补偿装置，更换有载调压（调容）配变等技术手段治理。
综上，低电压治理措施与方案有多种，但是哪些措施适合应用节能的模式进行配电网改造？如何将这些低电压治理措施进行优选，使其低电压治理效果和节电量工程都能科学合理？本文通过采取配电网低电压治理方案比选，提出比选模型和方法，得到适用于合同能源管理的、满足多指标管理要求和多种约束条件的配电网低电压治理改造项目包，使低电压治理效果及经济性达到最优组合。
1适合于合同能源管理的低电压治理方案
合同能源管理（EPC）是以减少的能源费用来支付节能项目成本的一种市场化运作的节能机制。低电压治理要适用合同能源管理方式运作，必须在治理低电压的同时具有一定的节能量和节能收益。因此，改造范围限于能产生节电收益的改造方案。适用于合同能源管理的低电压治理措施见表1，采用合同能源管理方式运作时，配电网节能改造可选取以下治理措施进行组合，形成各种不同的组合方案和改造项目包。
延伸阅读：
表1适用于合同能源管理的低电压治理措施
2低电压治理项目优选模型
2.1方案必选模型
配电网低电压治理方案比选主要用于多方案排序，即计算每个方案的投资效益比，得到资金受控条件下的最优方案组合。本文低电压治理项目优选方案在合同能源管理的基础上，采用收益成本比（B/C法）评估法，既考虑了项目投资的成本，也考虑到项目的收益，适用于多属性规划方案的比选。
收益成本比法（B/C法）是基于收益增量与成本增量比值的评估方法，为多属性规划，这个比值有时也称为B/C增量比或B/C边际比，其中收益增量是当前方案与相邻方案（比当前方案收益稍差的方案）间的收益差值，成本增量是当前方案与相邻方案间的投资成本差值。收益增量/成本增量的值可以用来衡量方案决策的有效性，为选择一个合理的方案而不是一个更便宜的方案提供依据。B/C法在进行项目评估和排序时，能够尽可能地将预算资金分配给备选方案。
2.2方案必选原理
具体方案比选原理如下：
1）增供电量效益。
增供电量效益是电网供电能力提高而增供的电量所产生的效益，由某一电压等级电网的增供电量乘以该电压等级单位电量利润得到。
2）降损效益。
降损效益是指电网线损率降低节约电力电量所带来的效益。供电企业统计计算的线损率包括了管理线损率，因为管理线损率与电网投资没有直接关系，所以为了体现电网投资所带来的经济效益，采用相关原始指标估算法进行网损电量的理论计算。
适用于合同能源管理的降损效益亦称节电量效益，配电网改造中具有显著节电量效益的设备包括线路、变压器、无功补偿设备。
3）可靠性效益。
供电可靠性是指供电系统持续供电的能力。可靠性效益是指年度地区电网投资后供电可靠性较上年度的提高，为供电企业多供的电量以及减少预安排停电和故障停电给用户避免的停电损失。应用基于指标数据的可靠性评估模型对中低压电网具体线路和配变的可靠性损失电量进行计算。
4）初始投资。
初始投资指年度建成投产项目的投资。若项目已部分投资，但未建成投产，则不应计入年度电网投资；若项目是上一年度开始建设，在本年度建成投产，此投资应折算为现值后计入年度电网投资。
5）运维费用。
运维费用是指年度电网运行中发生的自营材料费、外包材料费、外包检修费和其他运行费用等，此费用每年均会发生。
2.3效益计算
2.3.1增供电量效益计算
增供电量是由于供电能力增加导致的售电量增加值，因此，增供电量收益是方案比选中权重较高的效益。增供电量效益适用于线路扩径，配变增容改造等明显具有提高供电能力的电网改造方案。增供电量收益能在多大程度实现取决于两个因素：首先有没有足够的负荷增长，如果没有负荷增长，再大的供电能力也不能实现收益的增加；其次，有没有合适的供电能力的支撑，大量负荷增长会使得电网处于不安全稳定、不可靠状态，超出设备本身供电能力的电量也不能计算成增供电量收益。
供电能力和负荷应该协调发展，但在实际电网发展中存在三种状态：供电能力大于当前负荷、供电能力小于当前负荷、供电能力同步负荷发展，基于合同能源管理的增供负荷只考虑供电能力大于当前负荷发展情况。以下给出增供负荷的计算方法，图1是供电能力与负荷发展模型。
图1供电能力与负荷发展模型
（1）增供负荷图1中：第0年表示投运前，第1年表示投运后，第年表示投运后年；蓝线表示供电能力，C0表示投运前电网供电能力，C1表示投运后电网供电能力；红线表示负荷预测值，P0表示投运前负荷，P1表示投运1年后负荷预测值，表示投运后第i年负荷预测值。
1）首先计算第1年建设项目新增负荷。投资前电网的负荷大于供电能力（P0>C0），电网存在过载负荷：P0-C0。投资后电网新增供电能力C1，供电能力大于负荷（C1>P1）。说明新建项目解决了原有电网整体存在的过载负荷（P0-C0）问题，且使电网新增了部分负荷（P1-P0），所以投资后第1年建设项目的新增负荷为原电网过载负荷与新增负荷之和，当i=1时，计算公式如下：
2）当i 3）当i≥n时，即第i年较第0年增长负荷的情况下，与上文电网投资滞后情况相同，增长值为C1-P0，第0年过载负荷依然为P0-C0，那么第i年建设项目新增负荷为： 将以上情况综合，得到建设项目新增负荷的计算公式： 式中：Pi为第i年电网负荷预测值，C1为投资后电网供电能力，C0为投资前电网供电能力，n为负荷值达到供电能力的年份。 （2）增供电量。 预测各评价年最大负荷利用小时数，取平均值，计算增供电量： 式中：ΔE为第年的增供电量，ΔPi为第i年的增供负荷；Tmax为第i年最大负荷利用小时数平均值。 （3）增供电量效益。 首先计算出建设项目逐年新增负荷，乘以最大负荷利用小时数，再乘以该电压等级电网单位电量收益，得到建设项目投资后第年增供电量效益： 式中：BQi为投资后第年增供电量效益；ΔPi为第年增供负荷；Tmax为该电压等级电网最大负荷利用小时数；B为该电压等级电网单位电量收益。 2.3.2降损效益计算 配电网建设改造项目均能降低网损，新建变压器、线路可以均衡负荷，缩短供电半径，从而降低网损；改造高损耗变压器、小截面导线，可以降低变压器空载损耗，减小线路阻抗，可降低线路损耗；增加无功设备，可优化无功潮流从而降低网损。 基于合同能源管理的降损效益也称节电量效益，低电压治理项目中改造高耗能变压器节电量计算采用国家电网公司企业标准Q/GDW11035—2013《变压器更换节约电力电量测量与验证规范》，加装线路无功补偿设备和台区无功补偿设备节电量计算采用国家电网公司企业标准Q/GDW11036—2013《并联无功补偿装置节约电力电量测量与验证规范》，10kV线路和400V线路改造节电量计算采用国家电网公司企业标准Q/GDW11039—2013《电力线路增容改造节约电力电量测量与验证规范》。 2.3.3可靠性效益计算 中压的可靠性效益包括减少预安排停电和故障停电给用户避免的停电损失。首先计算投资前后故障损失电量，其次计算投资前后损失电量比，最后计算10kV电网可靠性收益。即： 可靠性收益=Σ（投资前可靠性损失电量比例–投资后可靠性损失电量比例）×投资后供电量×单位电量停电损失 数学公式表示为： 式中：Br（P）为10kV电网可靠性收益；QSq%为投产前损失电量比；QSi为投产后损失电量比；Qi为投资后供电量；ks为单位电量停电损失。 3低电压治理方案优选 低电压治理方案优选首先确定方案的项目建设内容和投资等，分析与项目密切相关的电网结构、参数和负荷等参数，对相关电网进行负荷预测得到现状、近期、中期和远景的负荷预测结果以便计算全寿命周期内的增供电量效益、降损效益和可靠性效益。接着，计算全寿命周期内方案涉及项目的初始投资和每年的运维费用。最后，计算投资效益比作为方案比选或排序的依据。 以对某地区进行低电压治理为例，有以下4种改造方案可供选择： 1）方案A：增加10kV线路无功补偿10台，配变低压侧无功补偿设备360套，含配电变压器综合配电柜（无功JP柜）50座，改造10kV线路6回23km；改造配变55台，0.4kV主干线7km。 2）方案B：增加10kV线路无功补偿20台，配变低压侧无功补偿设备430套，含无功JP柜60座，改造10kV线路6回20km；改造配变45台，0.4kV主干线7km。 3）方案C：增加10kV线路无功补偿20台，配变低压侧无功补偿设备570套，含无功JP柜50座，改造10kV线路6回14km；改造配变35台，0.4kV主干线7km。 4）方案D：增加10kV线路无功补偿25台，配变低压侧无功补偿设备650套，含无功JP柜60座，改造10kV线路6回5km；改造配变25台，0.4kV主干线14km。 方案A、B、C、D在相同投资额情况下，从不同侧重点进行“低电压”治理，满足“低电压”治理目标。本文按照上述方案比选模型和效益计算方法，约束条件为投资资金2000万元，浮动比例小于2%，投资回收期最长为7年，建设期1年。四种不同组合方案的投资效益比选结果如表2所示。 表2不同组合方案投资效益比选 由表2可以看出仅考虑分享期为7年情况下，方案A投资效益比小于1，属于不可执行项目；方案B、C、D投资效益比大于1，并且方案D投资效益比最优。仅考虑投资回收期情况，方案A大于7年，超过投资回收期约束条件，属于不可执行项目；方案D投资回收期最小，5.52年便可收回投资。 图2固定投资规模方案比选 采用方案比选方法得出了适用于合同能源管理的低电压治理项目包，即改造方案D。以上只是按照上述低电压治理优选策略给出的一个算例。实际项目执行过程中将根据实际情况，可按照不同的组合方案进行低电压治理项目优选。 4结语 本文通过建立配电网低电压治理项目优选模型和方法，得出适用于合同能源管理的、满足多目标要求和多种约束条件的配电网低电压治理改造项目包，使低电压治理效果及经济性达到最优组合。实际项目执行过程中可根据实际情况，按照优选模型和方法进行低电压治理项目优选以得到改造项目包。 作者简介 吕志来，博士，高级工程师，国网许继集团有限公司，主要研究方向为电力系统自动化、电网节能。 沈春雷，硕士，高级工程师，国网节能服务有限公司，主要研究方向为电力系统自动化、电网节能。 徐杰彦，硕士，高级工程师，国网节能服务有限公司，主要研究方向为节能技术、动力系统。 李海，硕士，高级工程师，国网许继集团有限公司，主要研究方向为电力系统信息化、电网节能。 李长海，高级工程师，国网节能服务有限公司，主要研究方向为配电自动化、供用电技术。 田学亮，工程师，国网许继集团有限公司，主要研究方向为配网规划、电网节能。 引文信息 吕志来，沈春雷，徐杰彦，等.节能模式下的低电压治理方案比选研究[J].供用电，2015,32（11）：43-47. 原标题：【配电】节能模式下的低电压治理方案比选研究
