配电变压器的成本计算方法及装置与流程

本发明涉及配电网设备成本评估
技术领域：
，尤其是涉及一种配电变压器的成本计算方法及装置。
背景技术：
：随着电力市场改革的不断深化，越来越多的分布式光伏与储能接入配网，对于电网的投资决策势必在经济性与可靠性中做出平衡。目前在配网中对于配电变压器的配置存在着一些问题，例如部分地区没有较好地考虑分布式光伏及储能的影响，通常配置较大容量的配电变压器，容易产生配电变压器的负载率过低和容量浪费的问题。在配电变压器的全寿命周期成本(lifecyclecosts,llc)计算中，一般将配电变压器的工作年限设置为固定年限，诸如20年，但近年来各种分布式光伏对于配电变压器的负荷具有削峰作用，在很大程度上延长了配电变压器的运行寿命，故利用固定年限计算配电变压器的lcc成本的方式过于保守，不能有效反应配电变压器的经济效益，这样的方式可信度不高。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电变压器的成本计算方法及装置，以提升计算配电变压器成本的可信度。第一方面，本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算方法，配电变压器与分布式光伏连接，该方法包括：根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；求取多个成本影响因子值的代数和，将代数和作为配电变压器的成本。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期的步骤，包括：根据配电变压器的低压侧运行约束，计算得到符合低压侧运行约束的配电变压器的第一使用年限范围；根据配电变压器的负载率运行约束，计算得到符合负载率运行约束的配电变压器的第二使用年限范围；将第一使用年限范围和第二使用年限范围的交集中的最大值，作为配电变压器的运行寿命周期。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述配电变压器的低压侧运行约束为：配电变压器的低压侧的电压值在配电变压器的标称电压的±7％范围内；第一使用年限范围通过以下方式得到：获取成立时i1的取值集合；其中，v2n为配电变压器的低压侧的标称电压；表示在第i1年第j类天气第t时段时配电变压器的低压侧的电压值；基于i1的取值集合，确定第一使用年限范围。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述配电变压器的负载率运行约束为：配电变压器的负载率大于等于0，且小于等于1；第二使用年限范围通过以下方式得到：获取成立时i2的取值集合；其中，为第i2年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率，为第i2年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；为第i2年第t时段的配电变压器的低压侧的平均负荷无功功率；stn为配电变压器的额定容量；基于i2的取值集合，确定第二使用年限范围。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，上述初始投资成本通过以下公式得到：其中，ci为初始投资成本；xt为配电变压器的型号；stn为配电变压器的额定容量；g(·)为配电变压器的初始投资成本随额定容量和型号变化的函数；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述运行成本通过以下公式得到：其中，pdi,t＝(1+η)i-1pd1,ti＝2,3,...,t；其中，cw为运行成本；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；e为综合电价；ng为天气类型场景数；td为一天中的时段数；p0和pk分别为配电变压器的空载损耗和配电变压器的负载损耗；βi,j,t为第i年第j类天气类型及第t时段的配电变压器的平均负载率；ωj为第j类天气出现的概率；sdi,j,t为第i年第j类天气第t时段的配电变压器的视在功率；stn为配电变压器的额定容量；pdi,t为第i年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率；pgi,j,t为第i年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；qdi,t为第i年第t时段的配电变压器的低压侧的平均负荷无功功率；pd1,t为在第1年第t时段内的配电变压器的平均负荷有功功率；η为负荷自然增长率。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述检修维护成本通过以下公式得到：co＝cdx+cxx；其中，其中，co为检修维护成本；cdx为配电变压器在运行寿命周期内的大修费用；cxx为配电变压器在运行寿命周期内的小修费用；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；cd为单次大修费用；cx为单次小修费用；m为大修次数；floor(·)表示小数向下取整。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述故障成本通过以下公式得到：其中，ccfi＝cssi+εcjxi；cssi＝kdtgpavie；其中，cf为故障成本；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；ccfi为第i年的配电变压器的故障成本费用；cssi为第i年的配电变压器的故障损失费；ε为配电变压器年事故率；cjxi为第i年的配电变压器的故障检修费；kd为电价折算倍数；tg为年平均事故停电时间；pavi为第i年配电变压器的平均有功功率；ng为天气类型场景数；td为一天中的时段数；ωj为第j类天气出现的概率；pdi,t为第i年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率；pgi,j,t为第i年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；η为负荷自然增长率。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述退役处置成本通过以下公式得到：其中，cd为退役处置成本；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；cbf为配电变压器在运行寿命周期内的报废成本；ccz为配电变压器在运行寿命周期内的设备残值费。第二方面，本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算装置，其中，上述配电变压器与分布式光伏连接，该装置包括：运行寿命周期计算模块，用于根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；成本影响因子值计算模块，用于计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；成本计算模块，用于求取多个成本影响因子值的代数和，将代数和作为配电变压器的成本。本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算方法及装置，其中，配电变压器与分布式光伏连接；首先根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；进而计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；最后求取多个成本影响因子值的代数和，并将代数和作为配电变压器的成本。本发明实施例提供的上述方式，首先综合考虑配电变压器的低压侧电压和负载率对于运行寿命周期的影响计算运行寿命周期；进而计算配电变压器的成本。相较于现有技术直接基于固定设置的寿命年限计算配电变压器成本的方式，可信度较高，能够为配电变压器选型提供有效的科学指导。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种配电变压器的成本计算方法的流程图；图2为本发明实施例提供的另一种配电变压器的成本计算方法的流程图；图3为本发明实施例提供的一种配电变压器的成本计算装置的结构框图；图4为本发明实施例提供的另一种配电变压器的成本计算装置的结构框图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。目前在配网中对于配电变压器的配置存在着一些问题，例如部分地区没有较好地考虑分布式光伏及储能的影响，通常配置较大容量的配电变压器，容易产生配电变压器的负载率过低和容量浪费的问题。在配电变压器的全寿命周期成本(lifecyclecosts,llc)计算中，一般将配电变压器的工作年限设置为固定年限，诸如20年，但近年来各种分布式光伏对于配电变压器的负荷具有削峰作用，在很大程度上延长了配电变压器的运行寿命，故利用固定年限计算配电变压器的lcc成本的方式过于保守，不能有效反应配电变压器的经济效益，这样的方式可信度不高。综上，为综合考虑分布式光伏和负荷类型对配电变压器运行寿命的影响，需要考虑分布式光伏接入并结合配电变压器的全寿命周期成本理论提出一套全新的配电变压器成本评估方法，解决设备发展与经济紧缺的矛盾、提高设备的寿命周期利润，为配电变压器选型提供科学指导。基于此，本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算方法及装置，可以提升计算配电变压器成本的可信度，从而为配电变压器选型提供有效的科学指导。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种配电变压器的成本计算方法进行详细介绍，其中，配电变压器与分布式光伏连接。参见图1所示的一种配电变压器的成本计算方法的流程图，上述方法包括：步骤s102，根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；步骤s104，计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；步骤s106，求取多个成本影响因子值的代数和，将代数和作为配电变压器的成本。其中，上述成本也称“全寿命周期成本”，是指一个系统或设备在运行寿命周期内，为购置和维持其正常运行所需支付的全部费用，即系统或设备在其寿命周期内设计、研究与开发、制造、使用、维修和保障直至报废所需的直接、间接、重复性、一次性和其他有关费用之和。本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算方法，首先根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；进而计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；最后求取多个成本影响因子值的代数和，并将代数和作为配电变压器的成本。本发明实施例提供的上述方式，首先综合考虑配电变压器的低压侧电压和负载率对于运行寿命周期的影响计算运行寿命周期；进而计算配电变压器的成本。相较于现有技术直接基于固定设置的寿命年限计算配电变压器成本的方式，可信度较高，能够为配电变压器选型提供有效的科学指导。进一步，为便于理解，本发明实施例提供了另一种配电变压器的成本计算方法，在图1的基础上，详细示出了上述步骤s102，也即根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期的一种实施方式，参见图2，该方法包括：步骤s202，根据配电变压器的低压侧运行约束，计算得到符合低压侧运行约束的配电变压器的第一使用年限范围。上述配电变压器的低压侧运行约束为：配电变压器的低压侧的电压值在配电变压器的标称电压的±7％范围内；在一种可选的方式中，第一使用年限范围通过以下方式得到：(1)获取成立时i1的取值集合；(2)基于上述i1的取值集合，确定第一使用年限范围。其中，v2n为配电变压器的低压侧的标称电压；表示第i1年第j类天气第t时段的配电变压器的低压侧的电压值；“第j类天气”具体分为晴天、阴天、雨天，即当j的取值为1时对应的是晴天，当j的取值为2时对应的是阴天，当j的取值为3时对应的是雨天。具体的，可通过以下公式得到：其中，表示在第i1年第j类天气第t时段时配电变压器的高压侧的电压值；为第i1年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率；为第i1年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；表示第i1年第t时段的配电变压器低压侧的平均负荷无功功率；kt为配电变压器变比；rt和xt分别为配电变压器折算至高压侧的电阻和电抗值。步骤s204，根据配电变压器的负载率运行约束，计算得到符合负载率运行约束的配电变压器的第二使用年限范围。上述配电变压器的负载率运行约束为：配电变压器的负载率大于等于0，且小于等于1；在一种可选的方式中，第二使用年限范围通过以下方式得到：(1)获取成立时i2的取值集合；(2)基于i2的取值集合，确定第二使用年限范围。其中，为第i2年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率，为第i2年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；为第i2年第t时段的配电变压器的低压侧的平均负荷无功功率；stn为配电变压器的额定容量。步骤s206，将第一使用年限范围和第二使用年限范围的交集中的最大值，作为配电变压器的运行寿命周期。也即，将第一使用年限范围记为t1，第二使用年限范围记为t2,前述配电变压器的运行寿命周期t＝max{t1∩t2}。步骤s208，计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；步骤s210，求取多个成本影响因子值的代数和，将代数和作为配电变压器的成本。本发明实施例提供的上述方式，综合考虑了分布式光伏发电的不确定性以及实际工程中配电变压器运行时所要满足的低压侧及负载率运行约束，计算配电变压器的运行寿命周期，避免了传统配电变压器运行年限固化设置而致使计算出的成本偏保守的问题，能够解决设备(也即，前述配电变压器)发展与经济紧缺的矛盾、提高设备的寿命周期利润，为配电变压器选型提供科学指导。进一步，为便于理解，本发明实施例还提供了上述多个成本影响因子值的计算方式，具体的，如下：(1)上述初始投资成本通过以下公式得到：其中，ci为初始投资成本；xt为配电变压器的型号；stn为配电变压器的额定容量；g(·)为配电变压器的初始投资成本随额定容量和型号变化的函数；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期。此外，初始投资成本包括配电变压器的购置费和安全调试费，初始投资成本也可通过公式ci＝cgz+caz得到；其中，cgz为配电变压器的购置费；caz为配电变压器的安全调试费。(2)上述运行成本通过以下公式得到：其中，pdi,t＝(1+η)i-1pd1,ti＝2,3,...,t；其中，cw为运行成本；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；e为综合电价；ng为天气类型场景数；td为一天中的时段数；p0和pk分别为配电变压器的空载损耗和配电变压器的负载损耗；βi,j,t为第i年第j类天气类型及第t时段的配电变压器的平均负载率；ωj为第j类天气出现的概率；sdi,j,t为第i年第j类天气第t时段的配电变压器的视在功率；stn为配电变压器的额定容量；pdi,t为第i年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率；pgi,j,t为第i年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；qdi,t为第i年第t时段的配电变压器的低压侧的平均负荷无功功率；pd1,t为配电变压器在第1年第t时段内的平均负荷有功功率；η为负荷自然增长率。(3)上述检修维护成本包括配电变压器在运行寿命周期内的大修费用和小修费用，检修维护成本可通过以下公式得到：co＝cdx+cxx；其中，其中，co为检修维护成本；cdx为配电变压器在运行寿命周期t内的大修费用；cxx为配电变压器在运行寿命周期t内的小修费用；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；cd为单次大修费用；cx为单次小修费用；m为大修次数；floor(·)表示小数向下取整。(4)上述故障成本通过以下公式得到：其中，ccfi＝cssi+εcjxi；cssi＝kdtgpavie；其中，cf为故障成本；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；ccfi为第i年的配电变压器的故障成本费用；cssi为第i年的配电变压器的故障损失费；ε为配电变压器年事故率；cjxi为第i年的配电变压器的故障检修费；kd为电价折算倍数；tg为年平均事故停电时间；pavi为第i年配电变压器的平均有功功率；ng为天气类型场景数；td为一天中的时段数；ωj为第j类天气出现的概率；pdi,t为第i年第t时段的配电变压器的平均负荷有功功率；pgi,j,t为第i年第j类天气第t时段的分布式光伏的平均有功功率；η为负荷自然增长率。(5)上述退役处置成本与配电变压器的报废成本及设备残值费有关，退役处置成本可通过以下公式得到：其中，cd为退役处置成本；r0为贴现率；t为配电变压器的运行寿命周期；cbf为配电变压器在运行寿命周期内的报废成本；ccz为配电变压器在运行寿命周期内的设备残值费。进一步，本发明还提供了上述方法的一个具体计算实施例，已知某配电变压器的容量stn为630kva，高压侧的额定电压(也即，前述标称电压)v1n为10.5kv，低压侧的额定电压v2n为0.4kv，低压侧电压值的取值如下表1所示，平均负荷有功功率pdi,t的取值和平均负荷无功功率qdi,t(或)的取值如表2所示，分布式光伏的平均有功功率(或)的取值如表3所示，配电变压器购置费cgz为8万元，安全调试费caz为0.2万元，综合电价e为0.65元/kwh，空载损耗p0为0.81kw，负载损耗pk为6.2kw，平均负载率βi,j,t的取值如表3所示，各类天气出现的概率ωj的取值如表4所示，负荷自然增长率η为4％，贴现率r0为3％，大修次数m为3次，单次大修费用cd为0.8万元，单次小修费用cx为0.2万元，第i年配电变压器的故障成本费用ccfi的取值如表5所示，电价折算倍数kd为10，年平均事故停电时间tg为30小时，配电变压器的故障检修费cjxi为0.2万元，年事故率ε为0.15，配电变压器平均有功功率pavi的取值如表5所示，配电变压器报废成本cbf为0.4万元，设备残值费ccz为0.3万元。表1配电变压器低压侧电压值表2平均负荷有功功率和平均负荷无功功率表3分布式光伏平均有功功率表4各类天气出现概率晴天阴天雨天0.280.440.28表5配电变压器的故障成本费用和平均有功功率(1)根据配电变压器低压侧电压运行约束和配电变压器负载率运行约束计算出连接有分布式光伏的配电变压器运行寿命周期t为26年；(2)计算得到配电变压器在上述运行寿命周倜t内的多个成本影响因子值，也即初始投资成本ci为8.20万元、运行成本cw为4.53万元、检修维护成本co为6.28万元、故障成本cf为22.14万元和退役处置成本cd为0.05万元；(3)求取多个成本影响因子值的代数和，将代数和作为配电变压器的成本，也即c＝ci+cw+co+cf+cd＝41.20万元；而如果根据传统的做法，即将配电变压器的运行寿命周期固定设置为20年，基于此评估计算得到的成本为34.16万元，由此可见传统方法没有考虑分布式光伏、负荷类型以及配电变压器运行情况对配电变压器寿命的影响，进而评估得到的配电变压器成本相对较少，结果偏于保守，可信度较低。对应上述方法，本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算装置，其中，配电变压器与分布式光伏连接，该装置包括：运行寿命周期计算模块302，用于根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；成本影响因子值计算模块304，用于计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；多个成本影响因子值至少包括初始投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本和退役处置成本中的多种；成本计算模块306，用于求取多个成本影响因子值的代数和，将代数和作为配电变压器的成本。本发明实施例提供了一种配电变压器的成本计算装置，首先通过运行寿命周期计算模块根据配电变压器的低压侧电压运行约束和负载率运行约束，计算得到配电变压器的运行寿命周期；进而通过成本影响因子值计算模块计算配电变压器在运行寿命周期内的多个成本影响因子值；最后由成本计算模块求取多个成本影响因子值的代数和，并将代数和作为配电变压器的成本。本发明实施例首先综合考虑配电变压器的低压侧电压和负载率对于运行寿命周期的影响计算运行寿命周期；进而计算配电变压器的成本。相较于现有技术直接基于固定设置的寿命年限计算配电变压器成本的方式，可信度较高，能够为配电变压器选型提供有效的科学指导。进一步，本发明实施例提供了另一种配电变压器的成本计算装置，于图3的基础上，详细示出了上述运行寿命周期计算模块302的具体的结构，参见图4，上述运行寿命周期计算模块302包括：第一使用年限范围计算单元402，根据配电变压器的低压侧运行约束，计算得到符合低压侧运行约束的配电变压器的第一使用年限范围。第二使用年限范围计算单元404，根据配电变压器的负载率运行约束，计算得到符合负载率运行约束的配电变压器的第二使用年限范围。运行寿命周期确定单元406，将第一使用年限范围和第二使用年限范围的交集中的最大值，作为配电变压器的运行寿命周期。本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。当前第1页12