中压配电电压等级优化的总体思路

2013年第7卷第1期南方电网技术特约专稿2013，V ol. 7，No. 1 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY FeaturedArtivles文章编号：1674-0629(2013)01-0015-06 中图分类号：TM727 文献标志码：A 中压配电电压等级优化的总体思路范明天（CIGRE中国国家委员会 C6专委会，北京100192）摘要：中压配电网的升压改造是一项适应我国社会经济发展需要的战略决策，由此能够提高中压配电网供电能力、有利于高渗透率分布式能源的接入、节省占地资源以及节能降损。

基于国际通用的决策思路，即分析问题、设定目标和提出备选方案、评估和确定推荐方案，介绍了中压配电电压等级优化相应的研究思路和内容，希望为有志于从事配电网规划和改造的研究人员以及有关专业师生等提供一些创新性的思路。

通过所述的步骤，研究确定了我国不同区域的电压等级序列的推荐方案: 城市新建区为500 kV/220 kV/110 kV/20 kV/0.4 kV（架空线路、电缆），500 kV/220 kV/20 kV/0.4 kV（架空线路、电缆）；城市混供区和平稳过渡区为500 kV/220 kV/110 kV/20 kV/0.4 kV（架空线路、电缆），500 kV/220 kV/20kV/0.4 kV（电缆）；农村地区为500 kV/220 kV/110 kV/20 kV/0.4 kV（架空线路、电缆）。

关键词：中压配电；电压等级；优化研究The General Ideas of the Voltage-Level Optimizationfor Medium Voltage Distribution NetworkFAN Mingtian(CIGRE CN C6 Committee, Beijing 100192, China)Abstract: To make a boost transformation for the existing medium voltage (MV) distribution network is a strategic decision-makingin order to adapt to the social and economic development of China as it could improve the power supply capacity, benifit the access ofhigh penetration of distributed energy, save the land resources as well as reduce energy loss. Based on the international common decision-making ideas such as analyzing the problem, setting objectives and alternatives, evaluating alternatives and determin ing recommendated options, this paper provides an overview of the optimization procedures for distribution-voltage-level optimizationwith some innovative ideas for the researchers and professional teachers who are interested in the planning and boosting of distribution network. With the proposed optimization procedures the paper gives the suggested designs for the sequence of voltagelevels in China as follows: 500 kV/220 kV/110 kV/20 kV/0.4 kV（overhead lines or cables）and 500 kV/220 kV/20 kV/0.4 kV (overhead lines or cables) for new city towns, 500 kV/220 kV/110 kV/20 kV/0.4 kV (overhead lines or cables) and 500 kV/220kV /20 kV/0.4 kV (cables) for suburbs, 500 kV/220 kV/110 kV/20 kV/0.4 kV (overhead lines or cables) for rural areas.Key words: medium voltage distribution; voltage level; optimization study中压配电网的升压改造适应了我国社会经济发展需要，是一项建设环境友好型、资源节约型电网的战略决策。

对中压配电网进行升压改造可以提高供电能力、节省占地资源、节能降损以及便于分布式电源的接入，从而成为消除供电瓶颈、提升电网适应能力，建设坚强配电网的重大技术举措之一。

我国中压配电网现广泛使用的10 kV供电电压已越来越难以适应负荷发展的需要，以及难以满足分布式电源接入的需要。

从全社会的角度来看，电网既是向社会提供最清洁二次能源的载体，但其本身也是最大的耗能大户。

中压配电网的升压改造将是一项最大的节能降损措施，现阶段其他节能降损措施都无法与之相比。

要对现有中压配电网络进行优化及改造，需要寻求系统的论证思路和实施方法，这已经成为当前电网运营企业关注的重点课题之一。

这个问题其实早在上世纪末就因部分城市10 kV网络无法满足负荷增长的需求而得到了极大的关注。

我国现行中压配电电压大部分为10 kV，只有少数地区的局部配电网采用了20 kV，如苏州工业园区和辽宁本溪部分区域等。

现在大多数的欧洲国家和亚洲国家均采用20 kV左右的电压水平作为中16 南方电网技术第7卷压配电电压等级，如法国巴黎为20 kV，日本大阪为22 kV等。

20 kV电压等级作为中压配电电压在发达国家已经成为共同的发展趋势。

世界电力工业发展的经验表明，无论从技术或从经济上而言，20 kV作为中压配电电压都有较明显的优势，20 kV供电是一项成熟技术，国际上已经有50年以上的运行经验。

有些国家从10 kV升压到20 kV的升压过程很短，如芬兰、意大利和德国都仅用了几年时间；而有些国家升压过程很长，法国如巴黎在文物较多的特殊情况下则其用了近30年的时间[1]。

在世界向低碳经济过渡和可再生能源（RES）迅速发展的过程中，发达国家的配电网基本已经完成了升压改造的任务。

我国的中压配电网从10 kV 升压改造到20 kV，在技术上没有问题，例如新配电变压器可以采用双电压（10 kV、20 kV），在城市电缆化时就可以将10 kV架空线改成为20 kV电缆。

我国应在观念上明确对现有配电压等级是否需要改造的问题，如果要改，由于我国配电网差异性较大，则要尽可能在保护和继续发挥原有10 kV存量资产。

这将是一项长期的战略任务，也有可能需要较长的时间才能完成。

研究结果表明，中压配电电压等级优化及改造涉及的因素很多，主要包括社会、经济和技术因素。

社会因素主要包括环境、空间资源等；经济因素主要包括初期投资费用、改造费用、运行维护费用、电能损耗费用和停电损失费用等；技术因素主要包括输配电压等级序列和输配容量系列的合理配置等。

如何考虑这些因素对中压配电电压等级优化及改造的影响，需要有效的研究思路和可行的实施方法[2]。

探讨我国中压配电网供电电压等级的优化及改造问题，应该从系统论研究的视角将输配电系统作为一个整体来综合考虑，应该在数量（供电能力）、质量（可靠性）与费用（投资）的三维空间中对不同电压等级序列的优缺点进行比较。

这样，基于国际通用的决策思路建立相应的研究框架，有利于各方面达到共识和进行科学决策[3]。

中压配电电压等级优化及改造的研究框架，可从以下五个步骤来依次考虑，即首先分析中压配电网优化及改造需要解决的主要问题；第二设定优化及改造的目标及提出备选方案；第三建立优化及改造的评价方法和模型；第四评估优化及改造的备选方案；最后确定优化及改造的推荐方案。

研究框架中的每个步骤都是研究过程的重要组成部分，任何一个环节分析不到位都有可能影响中压配电网优化及改造决策方案论证的科学性。

通过以上五个步骤的研究，一方面可明确20 kV作为中压配电电压的输配电电压等级序列的技术和经济合理性；另一方面，也为10 kV升压到20 kV的改造工作提出了切实可行的实施技术路线。

以下具体介绍五个步骤的研究思路和内容。

1 分析问题在研究和分析中压配电电压等级优化及改造的问题之前，应该清楚确认“优化及改造问题”的实质。

本节首先给出优化及改造需要考虑的各类问题和范围。

1.1 基本思路随着我国城镇化建设步伐的加快，城市人口比例将逐步增加，城市规模及城镇数量也将迅速扩大，城市中心地区的负荷密度将越来越高。

“十二五”期间，我国电力需求仍将会快速增长，到2020年，我国新增电网规模将是“十一五”电网规模的两倍，如果能对现有的中压配电网电压等级进行优化及改造，既是挑战，也是机遇。

简化电压等级序列在许多国家都是很常见的规划改造目标，通常通过省略30～70 kV 范围内的中间电压等级来实现[1]。

很多国家高压和中压之间还存在中间电压等级，是保留还是逐步取消这些电压等级，这是一个基于经济分析和资产置换时间表的战略性决策。

一般在低压配电网之上，通常还有三层电网结构，包括：——超高压电网（220～500 kV）；——高压配电网（35～110 kV）；——中压配电网（10～20 kV）。

理想情况下，各电压等级之间的变压系数一般约在2～5之间（IEC推荐），过大或过小都有可能是不经济的。

大多数国家所采用的输配电压等级，取决于当时的决策、技术水平和资金条件，很难有机会建立一个经过充分科学论证的“最佳电压等级序列”的全新电网。

我国幅员辽阔，电力系统尚处于发展阶第1期范明天：中压配电电压等级优化研究的总体思路17段，因此应还有更多的机会将电网朝较为优化的方向改造，应该充分分析城乡中压配电网的升压改造需求、国内外电压等级序列调整的经验和问题、中压电压等级优化与改造需要考虑的主要问题。

1.2 确定主要问题采用新中压配电电压及相应的最佳电压等级序列，需要考虑各种问题：1）外部环境问题。