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1、Planung und Bewertung von Verteilungsnetzen in Deutschland,德国配电网的规划与评估,Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.-J. Haubrich 亚琛工业大学 H.-J. Haubrich教授,Struktur der deutschen Stromversorgung 德国电力系统的结构, , , ,P 1 MW,500.000 Netze, , ,Mittelspannung中压10/20 kV,P 10-20 MW,5.000 Netze, , ,Hochspannung高压 110 kV,P 100 MW,100 Ne
2、tze,Ausland, , ,Hchstspannung超高压 380/220 kV,1 Netz, ,P 1000 MW,Niederspannung低压 0,4 kV,Zuverlssigkeitskriterien 可靠性标准,Reparatur 维修,Umschaltung vor Ort 站内手动分合闸操作,Umschaltung fernbedient 遥控分合闸操作,automatische Umschaltung 自动分合闸操作,Ausfall-Leistung 损失功率,0,01,0,1,1,10,100,10000,24 h,10 h,1 h,10 min,1 min,1
3、0 s,1 s,Unterbrechungsdauer 恢复供电时间,MVA,Nieder- spannung 低压,Mittel- spannung 中压,Hoch- spannung 高压,Hchst- spannung 超高压,Netzzuverlssigkeit 电网的可靠性,beeinflusst durch 受以下因素影响： Netzstruktur 网架结构(Topologie und Anlagendimensionierung 拓扑及设备容量) Netzfhrung 网络运行(berwachung监视, Steuerung控制, Entstrung排出故障) Instandh
4、altung 系统维护(inkl. Erneuerung包括系统更新) bisher nur qualitative Vorgaben 目前只有确定性的标准 (n-1)-Kriterium 电网安全(n-1)准则 zuknftig auch quantitative Vorgaben 将来还会引入定量标准 Tu Unterbrechungsdauer 恢复供电时间 Hu Unterbrechungshufigkeit 供电中断频率 Qu = Tu Hu Unterbrechungswahrscheinlichkeit (Nichtverfgbarkeit) 供电中断概率 (不可用率),Deut
5、schland 德国,Niederlande 荷兰,Frankreich 法国,Grobritannien 英国,Italien 意大利,Spanien 西班牙,Irland 爱尔兰,Norwegen 挪威,Finnland 芬兰,Portugal 葡萄牙,0,500,22,34,59,70,171,179,197,218,456,500,Nichtverfgbarkeit 不可用率,min/a,300,200,100,Europaweiter Zuverlssigkeitsvergleich 欧洲各国可靠性比较,Nichtverfgbarkeit in Deutschland (2006)
6、2006年德国电网的不可用率,Erzeugung und Vertrieb 发电成本 及销售,36%,38%,26%,Strompreis-Komponenten bei Haushaltskunden 居民用户的电价构成,Gesetzliche Abgaben 赋税,Netz 网架费用,380 kV,110 kV,10/20 kV,400 V,50%,25%,15%,10%,Verteilung 配电网 90%,Netzoptimierung 网架优化,Anlagen- Menge Verluste 设备及损耗,Kalkulations-parameter 计算参数,Versorgungs-
7、aufgabe 供电区域情况,techn. Planungs-vorgaben,Spezifische Anlagen- und Verlustkosten 单位损耗及设备费用,Netz- konzept 网架结构,Netzoptimierung 网架优化,Zielfunktion目标: minimale Errichtungs- und Betriebskosten 建造及运行维护费用最小化 Nebenbedingung约束条件: angemessene Zuverlssigkeit 适当的可靠性,Kalkulations-parameter 计算参数,Kalkulations-parame
8、ter 计算参数,110-kV-Netzoptimierung 网架优化,5000 km lndliches Gebiet 28 Stationen 电站 800 MW Lastspitze 最高负荷,380-kV-Station,110-kV-Station,Einfach- oder Doppelfreileitung 380/110-kV-Transformatoren Schaltanlagenkonzepte Trassenwahl,Versorgungsaufgabe 供电区域情况,Freiheitsgrade 自由度,Fixpunkte 固定点,Kostengnstigstes
9、(n-1)-Konzept 遵守(n-1)准则的成本最低电网,0,4,12,Mio. /a,Verluste 损耗,Leitungen 线路,Stationen (110 kV) 变电站,(2x300),(2x300),(2x300),groe Zuverlssigkeitsunterschiede 相当大的可靠性差异,Einspeisung (380 kV) 馈电部分,(n-1)- sicheres Netz 满足(n-1) 的网络,8,Qu 3 min/a im gesamten Netz 不可用率小于 3 分钟/年,(2x300),(2x300),(2x300),Exemplarisch
10、e Ergebnisse 结果示例,V,L,S,V,L,S,Andere Netztopologie, mehr Einfachleitungen, aufwndigere Stationskonzepte 网架拓扑改变，更多的单回路线路，更昂贵的变电站技术,E,E,(n-1), 3 min/a,0,4,12,Mio. /a,8,+6,6 %,Effizienzvergleich von 110-kV-Netzen 网架效率比较,60,80,%,100,110-kV-Netze 110千伏电网,0,5,10,15,20,20,40,Netzkosten 电网成本,Istnetz 现有电网,Zi
11、elnetz优化后电网,OST,WEST,110-kV-Station (2),10-kV-Station (265),10-kV-Kabel 电缆,10-kV-Netzoptimierung 电网优化,Ist-Netz 现有电网,10-kV-Zielnetz 优化后电网,Leitungslnge: 162 km 73 % 线路总长 Leistungsschalter: 26 34 % 断路器数量,Ist 现有电网,Ziel 优化电网,0 %,50 %,100 %,Kosten 费用,Kostenvergleich 费用比较,-24%,Ist 现有电网,0,0,25,0,5,1/a,0,36,
12、0,05,Ist 现有电网,0,120,240,min,230,25,Ziel 优化电网l,Ziel 优化电网,Zuverlssigkeitsvergleich 可靠性比较,HU,TU,Zusammenfassung 总结,Verteilungsnetze bestimmen zu ber 90 % 配电网决定着90%以上的 die Netzkosten und 网架费用和 die Versorgungszuverlssigkeit 供电可靠性 Optimierung der Netzstruktur durch Minimierung 通过优化网架结构可以降低 der Errichtungs
13、kosten und 设备成本 der Betriebskosten (Instandhaltung, Verluste) 运行成本 (维护，损耗) Erfolgreich eingesetzte Optimierungsverfahren sind 已成功运用的优化算法有 Genetischer Algorithmus fr Grundsatzplanung 基因算法 (110 kV) Ameisen Algorithmus fr Ausbauplanung 蚁群算法 (110 kV) Travelling Salesman Prozedur fr Grundsatzplanung旅行商问题算法 (10/20 kV) Quantifizierung der Versorgungszuverlssigkeit mit 量化电力系统的可靠性 Simulationsverfahren 仿真方法(Monte Carlo) analytischen Verfahren 解析法(Markov),