基于TOC法的某办公楼10kV供电方案分析
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基于ＴＯＣ法的某办公楼１０ ｋＶ供电方案分析
史泽刚 任辉（唐山铭嘉建筑设计咨询有限公司，河北省唐山市０６３０００）
ＴＯＣ—－ｂａｓｅｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ １０ ｋＶ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ａｎ Ｏｆｆｉｃｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ＳＨＩ Ｚｅｇａｎｇ ＲＥＮ Ｈｌｌｉ ｆＴａｎｇｓｈａｎ Ｍｉｎｇｊｉａ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００，Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｃａｐａｃｉｔｙ ｓｅａｓｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｏａｄｓ ｔｏ ａｎ ｏｆｆｉｃｅ
ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｉｔｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅａｋ－ｖａｌｌｅｙ ＴＯＵ（ｔｉｍｅ—ｏｆ－ｕｓｅ）ｐｒｉｃｅ，ｓｅｖｅｒａ］１０ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ １０ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｏｗｎｉｎｇ ｃｏｓｔ
（ＴＯＣ）ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｃｈｅｍｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅａｋ—ｖａｌｌｅｙ ｐｒｉｃｅ；ｓｅａｓｏｎａｌ ｌｏａｄ； ｌＯｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ；ＴＯＣ ｍｅｔｈｏｄ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ； ｌｏｓｓ；ａｎｎｕａｌ ｃｈａｒｇｅｄ ｈｏｕｒｓ；ａｎｎｕａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｏａｄ ｌｏｓｓ ｈｏｕｒｓ
摘要：针对唐山市某办公楼装设大容量季节
性用电负荷且执行峰谷分时电价的特点，拟定几种
ｌ０ ｋＶ供电方案进行分析，并通过计算比较几种供
电方案变压器的综合能效费用（ＴＯＣ），确定最佳的
１０ ｋＶ供电方案
关键词：峰谷电价；季节性负荷；１０ ｋＶ供电方
案；ＴＯＣ法；变压器；损耗；年带电小时数；年最大
负载损耗小时数 中图分类号： ＩＴＵ８５２ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９，ｉ．ｉｓｓｎ．１００３—８４９３．２０１６．１１．００４
Ｏ 引言
为引导用户合理调整用电负荷，促使用户削峰填
谷，实现电力资源有效配置，近年来，越来越多的地 方开始实行差别性峰谷分时电价。受政策激励，工商
企业的空调冷热源采用“冰蓄冷”与“电蓄热”生产
方式逐年增多，特别是我国北方冬季采暖地区，利用
电蓄热常压锅炉作为冬季采暖热源呈逐年上升趋势。
电蓄热锅炉生产原理是将夜间低谷电的电能转化成热
能并储存起来，用于白天高峰电价时段的供暖、热水
或工艺热风使用，从而降低用户用电费用。
电蓄热锅炉具有用电负荷较大、供电时间段固定
的特点，对建筑物供电方案的确定有较大影响，下文
结合实际工程案例分析建筑物内设置电蓄热锅炉时的
１０ｋＶ供电方案。
１ 项目概况及建筑物冷、热源
唐山某办公楼项目建筑面积４６ ９８８ ｍ ，其中地
上建筑面积３６ ９２２ ｍ ，地下建筑面积１０ ０６６ ｍ ，建
筑高度９３．８５ｍ。地下１、２层为汽车库和设备用房，
１层为商铺及办公大堂，２层为办公，从３层开始分
为东、西两座塔楼，东侧塔楼３～８层为酒店式办公，
西侧塔楼３ ２１层为办公；机动车停车位３１０个。本
建筑执行峰谷分时电价。
冷源：本工程夏季采用集中空调，冷源为设于地
下２层制冷机房２台２６５ ｋＷ和１台１３０ ｋＷ的水冷
螺杆机组，与其配合使用的冷冻泵和冷却水泵，设于
地下１层。
热源：为充分利用“谷电价”，暖通设备专业按
建设单位要求，根据冬季耗热量及实际情况，在地下
１层设置了２台１ ６６７ ｋＷ电蓄热常压锅炉作为冬季采
作者信息 史泽刚．男，唐山铭嘉建筑设计咨询有限公司，高级工程师，电气专业总工程师。 任辉，男，唐山铭嘉建筑设计咨询有限公司，工程师。
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６９７ 建虢电乞。
—＿————————－－———————－Ｉ ＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ ２口１ ６年第１ １期Ｉ ＥＬＥＣＴＲＩＣｌＴＹ
暖热源，运行方式为低谷电时段开启电锅炉，将蓄热
水箱中的水加热至８５℃，同时向用户供热，平段及
高峰用电时段关闭电锅炉，用蓄热水箱中的热水向用
户供热。
２ 负荷计算
对本工程的制冷机组、电蓄热锅炉、水泵、风
机、电梯等用电设备按设备安装容量进行统计，对
二次装修场所照明设备的用电负荷用单位容量法进
行统计，负荷计算采用需要系数法，计算负荷结果
见表１，计算过程略。
３ １ ０ ｋＶ供电系统
本工程在地下１层设置变配电所，引来两路独立
１０ ｋＶ电源（双重电源），两路电源同时工作，互为
备用，当一路电源发生故障时，另一路电源应不致同
时受到损坏。而且当一路电源中断
供电时，另一路电源承担本工程全
部一、二级负荷。１０ ｋＶ为单母线分
段运行方式，中间设联络开关。
根据计算负荷及相关规范和设
计手册要求，初步拟定４种１０ ｋＶ
供电方案，如图１～４所示。
图１中，设置５台变压器，将
建筑物内动力、照明负荷平均分配
在ｌ 、２＃变压器上（一、二级负荷
在每台变压器的低压母线段上均设
置，三级负荷平均分配），每台变压
器在正常运行时各负担约５０％的用
电负荷，季节性负荷电蓄热锅炉与
制冷机组分别由３ 、 和５ 变压器
承担。此种１０ ｋＶ供电方案，系统
清晰，变压器所带负荷明确。缺点
是变压器及对应的上级１Ｏ ｋＶ馈线
柜数量较多，所需变配电所面积较
大，３＃、 、５ 变压器在一年中闲置 时间较长，使用效率不高。
图２中，将方案（一）中的制
冷机组负荷分配至ｌ 、２ 变压器，
变压器数量减少１台，１＃、２＃变压
■■ 垫！ ：堕 ！： ６９８ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｚｄｑ．ｎｅｔ．ｃｎ 器容量增加，在不使用空调季节，变压器负载率较
低，不是很经济。
图３中。考虑到制冷机组与电蓄热锅炉分别在
夏、冬季使用，将制冷机组分配至３ 变压器，变压
器数量较方案（一）减少一台，且提高了３ 变压器
一年中的使用率，但３ 变压器在夏季使用时，负载
率较低， “大马拉小车”。
图４为本工程ｉ０ ｋＶ供电案，设置２台变压器，
将所有用电负荷平均分配到每台变压器上（一、二级
负荷在每台变压器的低压母线段上均设置）。在采暖
季节，２台变压器白天带动力、照明负荷；夜间用电
低谷时段。由于本工程业态主要为商铺及办公。用电
负荷较低，变压器主要承担电蓄热锅炉供电。变压器
在一年中使用率高．在冬季非低谷时段及其它季节．
变压器负载率较低。
４种供电方案，各有优缺点，究竟哪种经济合
表１ 某办公楼负荷计算结果 Ｔａｂ．１ Ｌｏａｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａｎ ｏｆｆｉｃｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ
计算负荷 用电负荷 负荷等级 备注 ，Ｉ【Ｗ
风机、水泵、客梯、空调末端 ｌ ０８５ 三级 火灾时 设备等普通动力负荷及照明负荷 切除电源 为论述方 消防电梯、消防兼平时使用的 ５８０ 一级、 平时、火灾时 便，统称为 “动力、照 风机、给水泵、排污泵等负荷 二级 均使用 明负荷”． 消防泵、喷淋泵、排烟风机等 ４４３ 一级 仅在火灾时 文中均同 消防负荷（选择变压器时不计人） 使用
制冷机组 ８８９ 三级 夏季使用．火灾时切除电源
电蓄热锅炉 ２×１ ６６７ 三级 冬季使用．火灾时切除电源
（５０％） （５０％）
图１ １０ ｋＶ供电方案（一） Ｆｉｇ．１ １０ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ（Ｉ）
动力、照明负荷（５０％）低压 动力、照明负荷（５０％） 制冷机组（７０％负荷） 联络 制冷机组（３０％负荷）
图２ １０ ｋＶ供电方案（二） Ｆｉｇ．２ １０ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ（Ⅱ）
动力、照明负荷 低压 动力、照明负荷 （５０％） 联络 （５０％）
图３ １０ ｋＶ供电方案（三） Ｆｉｇ．３ １０ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ（ＩＩＩ）
动力、照明负荷（５０％） 低压联络 动力、照明负荷（５０％） 制冷机组（５０％） 制冷机组（５０％） ｌ 电蓄热锅炉（冬季） ２ 电蓄热锅炉（冬季）
图４ １０ ｋＶ供电方案（四） Ｆｉｇ．４ １０ ｋＶ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｃｈｅｍｅ（１Ｖ） 炉
理、技术经济性更优，受到多种因素的影响，如土建
费用、变压器初期投资、运行费用、损耗等，总体来
说，变压器的初始费用及运行费用对供电方案的确定
起主导、支配作用，不妨通过计算变压器的综合能效
费用进行分析比较。 紫 黧 蛳 嘲 — 餐造窀气－用心手众 。１＿ ■ ’ Ｙ ’－
４变压器综合能效费用（ＴＯＣ）计算及分析
４．１ ＴＯＣ计算公式
ａ．变压器综合能效费用法（ＴＯＣ法）是通过计
算各类变压器ＴＯＣ值，以ＴＯＣ值最低者为优选方
案。计算公式如下：
ＴＯＣ＝Ｃ／＋ＰＯＥＦＣ＋ＰＫＥＦＣ
即ＴＯＣ＝ＣＩ＋Ａ（Ｐｏ＋ Ｑ厶．ｓ ）＋Ｂ（Ｐｋ＋ＫＱ ．ｓ。） （１）
式中：ＴＯＣ——配电变压器综合能效费用，元；
——配电变压器初始费用。取变压器采购
价格，元；
尸０ＥＦｃ——配电变压器空载损耗的等效初始费
用，ＰｏＥＦＣ＝Ａ（Ｐｏ＋Ｋ０，０．ｓ。），元；
尸ＫＥＦｃ——配电变压器负载损耗的等效初始费
用，ＰＫＥＦＣ＝Ｂ（Ｐｋ＋ ），元；
Ａ——配电变压器单位空载损耗的等效初始
费用系数，元／ｋＷ；
Ｐ０——配电变压器额定空载损耗，ｋＷ；
ｏ——无功经济当量，按变压器在电网中的
位置取值，一般配电变压器的取值为
０．０５≤Ｋ０≤０．１； ，０——配电变压器空载电流百分比；
．ｓ ——配电变压器额定容量，ｋＶＡ；
——配电变压器单位负载损耗的等效初始
费用系数，元／ｋＷ；
尸ｋ——配电变压器额定负载损耗，ｋＷ；
——配电变压器短路阻抗百分比。
ｂ． 当空载损耗等效初始费用系数Ａ采用“单一
制电价”时，按下式计算：
Ａ＝ＫｐｖＸＥｅ ＸＨｐｙ （２）
其中：
： 旦 （３）
式（２）、 （３）中：
——年贴现率为ｉ的连续ｎ年费用现值系数；
Ｅ。 ——供电企业平均售电单价，元／ｋＷｈ；
——配电变压器年带电小时数，宜取
８ ７６０ｈ，ｈ；
２３ 苎王！ 婆 苎查竺 ！堡皇 塞坌堑！叁堡 堡 一 ｈｔｔｐ： ＷＷＷ．ｉｚｄｑ．ｎｅｔ．ｃｎ
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