交流配电网与直流配电网的经济性比较_郑欢.doc

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1、DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2013.12.018 第 37 卷 第 12 期 2013 年 12 月 电 网 技 术 Power System Technology Vol. 37 No. 12 Dec. 2013 文章编号： 1000-3673（ 2013） 12-3368-07 中图分类号： TM 721 文献标志码： A 学科代码： 4704051 交流配电网与直流配电网的经济性比较 郑欢，江道灼，杜翼 （浙江大学 电气工程学院，浙江省 杭州市 310027） Economic Comparison of AC and DC Distribution Sy

2、stem ZHENG Huan, JIANG Daozhuo, DU Yi (College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China) ABSTRACT: The load in the present distribution network is 其进行经济性比较。研究表明，直流配电网的最大传输容量 classified and the maximum transmission capacity of AC 与投资成本皆大于交流网，且电压等级越高，其最

3、大传输容 distribution network and that of DC distribution network are 量与投资成本越大；直流配 电网的传输损耗率低于交流网， derived respectively. The manufacturing cost and transmission 且随着电压等级的提高而下降；中压直流负载的比例越高， efficiency of main equipments for DC distribution network are 直流配电网的投资成本越低，传输损耗率越小。 estimated according to their rese

4、 arch and development 0 引言 following three situations, namely supplying power by AC distribution network, 7.5kV DC distribution network and 15 断提高，用户对电能的稳定性、高效性和经济性要 kV DC distribution network, are calculated respectively, and 求日益增高。一方面，太阳能光伏电池和 燃料电池 transmission capacity and investment cost of DC d

5、istribution network is higher than those of AC distribution network, and SMES)等各种储能装置大多是直流电，必须通 过 the higher the voltage class is, the higher the maximum DC/AC 变流器才能并入交流配网；生活中的大量 电 transmission capacity and investment cost will be; the 器采用直流电工作更为方便、节能，如计算机、打 of voltage class; the higher the proporti

6、on of medium-voltage DC load is, the lower the investment cost of DC distribution 提高电能利用效率。电力电子变流器的大量使用不 network and the lower transmission loss will be. 但增加了分布式电源和储能装置的设备和运行成 KEY WORDS: DC distribution network; AC distribution 本，同时也牺牲了系统的整体效率和可靠性。另一 方面，我国数十年来由于城市规划与电力的条块分 割，形成了与负荷发展要求不相适应的配电网结 构，使配

7、电网规划、容量及电能质量越来越难以适 于直流断路器、直流变压器等尚未实现商业化应用的装 置， 根据其研发费用对未来的市场价格进行了估算。以典型结构 对电能质量要求逐渐提高；我国面临能源结构调整 的配电网为例，分别对其采用交流配电网、 7.5 kV 及 15 kV 的需求，需大力发展储能电站、电动汽车以及可再 生能源发电接入配电网，从而对城市配电网的运行 863 Program(2013AA050104). 力系统提出的更加环保、更加安全可靠、更加优质 calculated and analyzed, as for such equipments as the DC 关键词： 直流配电网；交流配

8、电网；经济性比较；投资成本； circuit breaker and the DC transformer, whose commercial use 传输损耗率 is not yet implemented, their market prices in future are expenditure. Taking distribution network with typical structure 随着新能源、新材料、信息技术和电力电子技 as example, its investment costs and transmission losses under 术的长足发展和广泛应用，

9、以及城市负荷需求的不 then the economic comparison among the three situations is 等可再生能源，及电动汽车蓄电池组、超级电容器、 performed. Research results show that both maximum 超导磁储能 (superconductor magnetics energy storage， transmission loss DC distribution network is lower than that of 印机、微波炉，以及洗衣机、变频空调等；电弧炉、 AC distribution net

10、work, and it will decrease with the increase 旋转电机等越来越多的工业负荷采用变频技术以 network; economic comparison; investment cost; transmission loss 摘要： 对目前配电网中的负载进行了定义与分类，并对交、 直流配电网的最大传输容量分别进行了推导；对交、直流配 应城市发展的需求。用电负荷越发密集，配电网走 电网主要设备的造价与传输效率分别进行了计算与分析，对 廊紧张，供电容量不足；高新产业比例日益扩大， 直流配电网供电时的投资成本与传输损耗进行计算，进而对 基金项目： 国家 863

11、高技术基金项目 (2013AA050104)。 The National High Technology Research and Development of China 第 37 卷 第 12 期 电 网 技 术 3369 经济并支持用户与电网双向互动等诸多要求，传统 的电网结构已越来越无法胜任。 国外研究资料表明，与交流配电网相比较，基 于直流的配电网在输送容量、可控性以及提高供电 质量等方面具有更好的性能 ，可以有效地提高供 电容量与电能质量，快速独立地控制有功、无功功 率，减少电力电子变流器的使用，降低电能损耗和 运行成本，协调大 电网与分布式电源之间的矛盾， 交流电源 换流站 直流

12、断路器； 直流电缆。 逆变器 直流 变压器 中压直流 负载 中压交流 负载 逆变器 A 类负载 B 类负载 C 类负载 充分发挥分布式能源的价值和效益，亦有助于企业 采取更多的节能技术，提高能源利用率。因此，兼 具可靠性、安全性、稳定性、经济性的直流配电网 具有巨大的 市场潜力和经济价值。 本文以典型结构的配电网为例，综合考虑其最 大传输容量、主要设备造价与传输效率，对其采用 交流配电网及不同电压等级直流配电网供电时的 经济性指标进行计算，进而对其进行经济性比较， 以期为未来直流配电网的研究与应用提供参考。 1 交流 配电网 与直 流配电 网的 负载与 最大 传输容量 1.1 交流配电网与直流

13、配电网的拓扑 以采用相同放射状拓扑结构的交流配电 网与 直流配电网为例，对交流配电网与直流配电网的经 济性进行分析比较，如图 1、 2 所示。其中，交流 配电网的设备包 括变电站、交流断路器、交流电缆、 交流变压器以及为直流负载供电所需的整流器；直 流配电网则通过换流站与交流输电网相连，其设备 主要有换流站、直流电缆、直流断路器、直流变压 器及为交流负载供电所需的逆变器。 本文仅考虑在某一地区新建配电网络的情况， 不考虑原有配电网的改造成本。 1.2 交流配电网与直流配电网的负载分类 针对如图 1、 2 所示的配电网络，本文对其负 流负载 流负载 交流电源 整流器 A 类负载 变压器 交流断路

14、器； C 类负载 交流电缆。 图 1 交流配电网放射状拓扑结构 Fig. 1 Radial topology of AC distribution system 图 2 直流配电网放射状拓扑结构 Fig. 2 Radial topology of DC distribution system 载分类方式作出以下定义： 1）对于某些对电能质量要求较高的工业负载， 通常采用变频技术以及不停电电源以提高电能利 用效率与电能质量。定义其为中压直流负载，直流 配电网可直接为其供电，而在交流配电网的投资成 本计算 中则需增加整流器的成本。 2）对于普通工业负载，则通常以交流电的形 式工作，交流配电网可直接

15、为其供电，而在直流配 电网的投资成本计算中则需增加逆变器的成本。 3）对于计算机、打印机、电视机、微波炉、 电磁炉，以及变频空调、洗衣机、冰箱等以直流电 形式工作的低压负载，定义其为低压 A 类负载。假 设直流配电网可直接为其供电，因此省略 DC/DC 换流器的成本，而在交流配电网的投资成本计算中 则需增加整流器的成本。 4）交流电机、电扇等必须以交流电形式工作 的低压负载，定义其为低压 B 类负载，交流配电网 可直接为其供电，而在直流配电网的投资成本计算 中则需增加逆变器的成本。 5）白炽灯、电热水壶、咖啡机等纯阻性低压 负载，定义其为低压 C 类负载，既可以交流电形式 工作，也可以直流电形

16、式工作。假设交流配电网与 直流配电网都可直接为其供电。 根据 2001 年美国用户负载数据，低压配电网 中 A、 B、 C 3 类负载的百分比分别为 31.4%、 52.6% 及 16% 。由于近年来变频空调、计算机、微波炉 等 A 类负载的普及应用，以及电弧炉、旋转电机等 越来越多的工业负荷采用变频技术以提高电能利 用效率 ，配电网中直流负载的比例与 2001 年相比 应有所上升。现假设低压用户 3 类负载的百分比分 别为 50%、 40%及 10%，并假设各类负载的电压等 级与容量如表 1 所示。其中，由于直流配电网通常 经联结变压器与交流电网相连，线电压可为交流配 1-7 中压直 整流器

17、 中压交 变电站 交流 B 类负载 3370 郑欢等：交流配电网与直流配电网的经济性比较 表 1 交流配电网与直流配电网负载 Vol. 37 No. 12 Tab. 1 Loads of AC and DC distribution system 负载类型 电压等级 功率 /MW 交流负载 10 kV(AC) 2.0 或 15 kV(DC) A 类负载 200 V(DC) 0.5 低压侧 B 类负载 220 V(AC) 0.4 C 类 负载 / 0.1 电网的 23 倍 ，其电压值可通过选择不同变比的 联结变压器进行调节。因此，分别设直流配电网的 线电压为 7.5 kV 及 15 kV，如表

18、1 所示。此外， 在图 1、 2 中，设每条配电电缆长度都为 l=2.5 km。 1.3 交流配电网与直流配电网的最大传输容量 随着负荷的增长，用户端直流电压将随着潮流 流动方向依次下降。考虑到线路绝缘与用户设备的 允许工作电压范围，定义交流配电网与直流配电网 线路始末端电压差最大允许值为额 定电压的 10%。 交流配电网线路始末端电压幅值差 UAC 可表示为 U AC 式中： PAC 为交流配电网负载有功功率； RAC 为交 流电缆的等效电阻； QAC 为交流配电网负载无功功 率； XAC 为交流电缆的等效电抗； UAC 为交流配电 网线电压有效值。而直流配电网线路始末端电压幅 值差 UDC

19、 可表示为 U DC 式中： PDC 为直流配电网负载有功功率； RDC 为直 流电缆的等效电阻； UDC 为直流配电网线电压。 交流电缆的介质损耗、磁感应损耗等额外损耗 通常与其电阻损耗基本相等 ，因此，若假 设交流 电缆与直流电缆的铜芯截面积相同，则在计算电缆 等效电阻时，可认为交流电缆的等效电阻 RAC 为直 流电缆等效电阻 RDC 的 2 倍；但由于直流配电网通 常采用双极系统，其等效模型需同时考虑正负极直 流电缆的等效电阻 ，因此可认为 RAC=RDC。设交 流配电网功率因数为 0.9，电缆等效电抗 XAC=2RAC， RAC=RDC=1 ，则由式 (1)(2)可得 RAC RDC

20、由式 (3)(4)可知，当线路始末端电压差最大允 许值同为额定电压的 10%，且假设交直流线路电 阻相等时，交流配电网与直流配电网各线路的最 大 传输容 量分 别为 5.1、 22.5 M W(7.5 kV)及 90 MW(15 kV)。 以如图 1、 2 所示的交流配电网与直流配电网 为例，虽然目前各线路的负载容量均未超出该线路 的最大传输容量，但在对配电网进行设计时，必须 考虑未来数年甚至数十年的负荷预测数据。若该地 区负荷增长速度较快，且采用交流配电网为该地区 负载供电，则在若干年后，可能出现传输容量不足 的情况。因此，在对交流配电网与直流 配电网进行 经济性比较前，需对各线路的最大传输

21、容量进行计 算，并根据未来的负荷预测数据，评估交流配电网 与不同电压等级直流配电网的可行性。 为便于计算，本文假设交流配电网与直流配电 网的最大传输容量均可满足未来负荷的供电需求， 并对交流配电网、 7.5 kV 直流配电网及 15 kV 直 流配电网进行经济性比较。 2 交流配电网与直流配电网的经济性比较 2.1 投资成本 1）换流站与变电站造价。 换流站的主要设备有交流变压器、交流滤波器、 换流器与直流电容器等，根据现有直流输电工程的 建设 经验，换流站的建设成本与电压等级、电流水 平等关系并不明显，可按照 1 000 元 /kW 计算 。 而对于交流变电站，其建设成本与设备费用基本为 3

22、00 元 /kW 左右 。 2）直流电缆与交流电缆造价。 由于直流电压对于电缆绝缘的要求较低，因此 直流电缆的造价应低于交流电缆。一般而言，在绝 缘水平相同的情况下，电缆可承受的直流电压为交 流相电压的 1.52 倍，因此可将交流电缆用于直流 电网中 。由于目前中压直流电缆尚未实现商业化 应用，因此可参考单相交流电缆报价，并将其价格 翻倍，作 为双极直流线路电缆的估价。据此，对交 直流电缆的造价进行估算 ：对于向中压交流负载 供电的线路，三相交流电缆的价格约为 330 元 /m， 7.5 kV 双极直流电缆的价格约为 150 元 /m， 15 kV 双极直流电缆的价格则约为 100 元 /m；

23、对于向中 压直流负载供电的线路，三相交流电缆的价格约 为 400 元 / m， 7.5 kV 双极直流电缆的价格约为 220 元 /m， 15 kV 双极直流电缆的价格约为 100 元 /m； 对于向低压侧负载供电的线路，三相交流电缆的价 中压侧 直流负载 3.0 8 P R Q X U (1) P R U (2) 8 32 U P 0.051 (3) 2 U P 0.1 (4) 第 37 卷 第 12 期 电 网 技 术 表 3 直流变压器研发费用统计表 3371 格约为 200 元 /m， 7.5 kV 双极直流电缆的价格约 为 100 元 /m， 15 kV 双极直流电缆的 价格则约为

24、100 元 /m。 3）直流断路器与交流断路器造价。 作为在规定时间内承载、开断直流运行回路正 常电流以及各种故障电流的开关设备，直流断路器 是提高直流配电系统稳定性、可靠性与灵活性的重 要手段，然而，直流断路器的多数研究仍然停留在 实验样机阶段，尚未实现商业化应用。以混合式直 流断路器为例，其主要构成部件包括高斥力开关、 电力电子开关器件及控制设备等 ，其研发费用的 计算方法如表 2 所示。假设直流断路器实现商业化 应用后，其市场价格为研发费用的 1/2，则 7.5 kV 及 15 kV 直流断路器的价格约为 45 万元 / 台、 70 万元 /台。 表 2 直流断路器研发费用统计表 Tab

25、. 2 Statistical list of development costs for DC breakers 7.5 kV 15 kV 7.5 kV 15 kV 7.5 kV 15 kV 高斥力开关 1 1 40 70 40 70 IGBT 25 45 1 1 25 45 控制器 1 1 10 10 10 10 其他元器件 若干 若干 10 10 10 10 人工费 / / 5 5 5 5 总计 90 140 相对于直流断路器，交流断路器技术则要成熟 的多，其价格约为 2 万元 /台 。 4） 直流变压器与交流变压器造价。 与直流断路器的研发相似，直流变压器的研究 仍然停留在实验样机阶段

26、。以能量双向流动的全桥 直流变压器为例，其主要构成部件包括电力电子开 关器件、高频变压器等 。当其容量为 1 MW 时， 其主要构成部件及其研发费用的计算方法如表 3 所 示。假设直流变压器实现商业化应用后，其市场价 格为研发费用的 1/2，则 7.5 kV 及 15 kV 直流变压 Tab. 3 Statistical list of development costs for DC transformers 7.5 kV 15 kV 7.5 kV 15 kV 7.5 kV 15 kV 高频变压器 1 1 15 20 15 20 IGBT 65 130 1 1 65 130 控制器 1 1

27、10 10 10 10 其 他元器件 若干 若干 5 5 5 5 人工费 / / 5 5 5 5 总计 100 170 器的价格约为 50 万元 /台、 85 万元 /台。 相对而言，交流变压器的应用技术则成 熟的 多。当其容量为 1 MW 时，交流变压器造价约为 15 万元 /台 。 5）逆变器与整流器造价。 根据容量的不同，配电网中的整流器与逆变器 造价相差很大。应用于低压配电网的逆变器与整流 器，多作为计算机、空调等低压家用电器的电源适 配器，其单价仅为几十元。在如图 1、 2 所示的交 流配电网与直流配电网中，低压逆变器与整流器的 总价仅为几万元，因此在进行投资成本计算时，忽 略低压逆

28、变器与整流器的造价。 应用于中压配电网的逆变器与整流器，则用于 中压交流负载与中压直流负载的供电，且其造价应 略低于换流站的造价，本文假设其为 800 元 /kW。 6）交流配电网与直流配电网的投资成本。 如表 4 所示，对交流配电网与直流配电网的投 资成本进行估 算，表 4 中各设备单价由以上计算结 果得到，设备所需数量则如图 1、 2 所示。根据目 前的电力电子技术水平，各类电力电子装置的成本 仍然较高，直流配电网的投资成本高于交流配电 网。但随着经济社会的发展，以及各类负载对电能 质量要求的提高，必将有越来越多的负载采用变频 技术或不停电电源，以提高电能质量与电能利用效 率。这将导致交流

29、配电网中整流器配置容量的升高 表 4 交流配电网与直流配电网投资成本统计表 Tab. 4 Statistical list of construction costs for AC and DC distribution system 项目 单价 交流 数量 总价 /万元 单价 直流 (7.5 kV) 数量 总价 /万元 单价 直流 (15 kV) 数量 总价 /万元 变电站 /换流站 300 元 /kW 6 MW 180 1 000 元 /kW 6 MW 600 1 000 元 /kW 6 MW 600 交 /直流电缆 交 /直流断路器 交 /直流变压器 整流器 /逆变器 330 元 /m

30、400 元 /m 200 元 /m 2 万元 /台 15 万元 /台 800 元 /kW 2.5 km 3 台 1 台 3 MW 82.5 100 50 6 15 240 150 元 /m 220 元 /m 100 元 /m 45 万元 /台 50 万元 /台 800 元 /kW 2.5 km 3 台 1 台 2 MW 37.5 55 25 135 50 160 100 元 /m 100 元 /m 100 元 /m 70 万元 /台 85 万元 /台 800 元 /kW 2.5 km 3 台 1 台 2 MW 25 25 25 210 85 160 总计 673.5 1 062.5 1 130

31、 13 所需数量 单价 /万元 合计 /万元 项目 14 15 所需数量 单价 /万元 合计 /万元 项目 16 3372 郑欢等：交流配电网与直流配电网的经济性比较 Vol. 37 No. 12 与直流配电网中逆变器容量的降低，从而提高交流 配电网的投资成本，同时降低直流配电网的建设造 价。另一方面，随着电力电子技术的迅速发展以及 各类装置研发技术的逐渐成熟，功率半导体器件的 价格必然继续降低，换流站、直流断路器、直流变 压器等各类电力电子装置的造价亦将随之下降，直 流配电网存在较大的降价空间。 对于不同电压等级的直流配电网，由于电力电 子 器件数量的增加， 15 kV 直流配电网的造价将略

32、 高于 7.5 kV 网络。 2.2 传输损耗率 1）各类交直流换流器的传输效率。 文献 17对各类交直流换流器的效率进行了调 查，进而给出了其效率随容量变化的拟合曲线。根 据其调查结果，交流配电网中压侧的整流器整体效 率约为 95%，低压侧整流器效率约为 90%；直流配 电网的中压侧逆变器整体效率约为 97%，低压侧逆 变器效率约为 93%；直流变压器的效率约为 90%。 而直流配电网换流站 (假设其换流器为采用优化脉 宽调制技术的两电平换流器 )及交流配电网变压器 的效率则相对较高，分别可达 98.4%、 98% 。 2）直流电缆与交流电缆的传输效率。 由于电缆中趋肤效应的存在，电缆电阻随

33、着工 作频率的升高而升高，因此，交流电缆的电阻损耗 通常高于直流电缆。此外，交流配电网还需考虑交 流电缆绝缘层中的介质损耗及磁感应损耗等。交流 电缆的损耗可用式 (5)进行估算 。 Po U AC 式中： PACloss 为交流电缆的有功损耗； Po 为交流电 缆的末端输送功率； J 为电流密度， A/mm ； k 为交 流电缆除电阻损耗外的额外损 耗系数； l 为电缆长 度， km； UAC 为交流配电网线电压有效值， kV。 并 假 设 交 流 电 缆 导 体 为 铜 芯 ， 其 电 阻 率 为 18 mm /km。 直流电缆的损耗可用式 (6)进行估算 。 PDCloss / Po0.0

34、36 Jl / UDC (6) DCloss O 缆的末端输送功率； UDC 为直流配电网 线电压， kV； 并 同样 假设 交流 电 缆导 体为 铜芯 ，其 电阻 率为 18 mm /km。 3）交流配电网与直流配电网的传输损耗率。 针对如图 1、 2 所示的交流配电网与直流配电 网，分别对其传输效率进行计算。取交流配电网与 直流配电网的电流密度 J=2 A/mm ，电缆长度 l=2.5 km，交流配电网额外损耗系数 k=1，线电压 有效 值 UAC =10 kV，直流 配电网线 电压分别 为 UDC=15 kV 及 UDC=30 kV，由式 (1)(2)可得交流电缆与 直流电缆的传输 效率

35、分别为 95.6%、 98.8%(7.5 kV) 及 99.4%(15 kV)。 交流配电网与直流配电网的传输效率计 算结 果如表 5 所示，其中，中间传输环节效率为各类负 载与配电网交流电源之间各传输环节的传输效率 之积，如图 1、 2 所示；电源供给功率为配电网交 流电源为该负载提供的功率。根据表 5 的计算结果， 计算交流配电网与直流配电网的传输损耗率，其计 算方法为 Ps Pl / Pl (7) 式中： 为传输损耗率； Ps 为电源供给功率； Pl 为 负载功率。可算得交流配电网与直流配电网的整体 传 输 损 耗 率 分 别 为 11.7% 、 6.38%(7.5 kV) 及 5.7%

36、(15 kV)。可见，直流配电网的传输损耗率明 显低于交流配电网，且随着直流配电网电压等级的 提高，其传输损耗率有所降低。 观察表 5 可知，除低压 B 类负载外，直流配 电网对其余各类负载的供电效率均高于交流配电 负载类型 中压交流负载 中压直流负载 低压 A 类负载 低压 B 类负载 低压 C 类负载 合计 表 5 交流配电网与直流配电网的传输效率 Tab. 5 Transmission efficiency of AC and DC distribution system 负载功率 /MW 交流 直流 (7.5 kV) 直流 (15 kV) 交流 直流 (7.5 kV) 2.0 93.7

37、 94.3 94.9 2.134 2.121 3.0 89.0 97.2 97.8 3.371 3.086 0.5 82.6 87.5 88.0 0.605 0.571 0.4 84.3 81.4 81.9 0.474 0.491 0.1 84.3 87.5 88.0 0.119 0.114 6.0 / / / 6.703 6.383 直流 (15 kV) 2.107 3.067 0.568 0.488 0.114 6.344 2-9 8 P 0.018 6J (1 k)l (5) 2 2 8 2 12 2 8 中间传输环节效率 /% 电源供给功率 /MW 第 37 卷 第 12 期 电 网

38、技 术 3373 网，尤其是对直流负载供电时，直流配电网的供 电效率明显较高。随着越来越多的工业负载采用 变频技术或不停电电源，以及计算机、变频空调 等低压直流负载比例的日益增大，直流配电网的 传输效率将继续提高。此外，随着电力电子技术 的进一步发展，各类电力电子装置的效率亦将不 断增高，这也是直流配电网传输效率提高的重要 3 000 2 500 C1 500 1 000 7.5 kV 直流配电网 15 kV 直流配电网 交流配电网 因素。 2.3 交流配电网与直流配电网的经济性比较 500 0 1 2 3 4 n/a 5 6 7 8 根据 2.1 2.2 节的分析，在假设交流配电网与 直流配

39、电网的最大传输容量均可满足未来负荷供 电需求的情况下，如图 1、 2 所示的交流配电网与 直流配电网，其投资成本与传输损耗率如表 6 所示。 由于在配电网运行中，其实际运行维护费用构成较 为繁杂，难以计算，因此本文仅从投资成本与传输 损耗率两方面，对交流配电网与直流配电网进行经 济性比较。 表 6 交流配电网与直流配电网的经济性比较主要参数 Tab. 6 Main parameters of economic comparison for AC and DC distribution system 类型 投资成本 /万元 传输损耗率 /% 交流 673.5 11.70 直流 (7.5 kV)

40、1 062.5 6.38 直流 (15 kV) 1 130.0 5.70 配电网络建设与运行总费用可表示为 C F nPavSh (8) 式中： C 为配电网络建设与运行总费用，万元； F 为配电网络建设投资成本，万元； 为配电网络传 输损耗率； n 为配电网运行年数， a； Pav 为网络年 平均负荷， MW； S 为售电电价，元 /kWh； h 为一 年中的小时数， h。假设配电网售电电价为 0.7 元 /kWh，网络年平均负荷 4 MW，则交流配电网建设 与运行总费用为 CAC 673.5 287n (9) 7.5 kV 及 15 kV 直流配电网的建设与运行总 费用则分别为 CDC1

41、1 062.5 156.5n (10) CDC2 1 130 139.8n (11) 根据式 (9) (11)，配电网的建设与运行总费用 曲线如图 3 所示。由图 3 可知，针对如图 1、 2 所 示的配电网，当运行年数在 3 a 以内时，交流配电 网的建设与运行总费用最低；当运行年数在 34 a 时， 7.5 kV 直流配电网的建设 与运行总费用最低； 而当运行年数在 4 a 以上时， 15 kV 直流配电网的 图 3 配电网建设与运行总费用曲线 Fig. 3 Cost curve of the system construction and operation 建设与运行总费用最低。而一般配电网的运行年限 均在 10 a 以上，因此对如图 1、 2 所示的配电网， 采用 15 kV 直流配电网最为经济。 然而，若采用不同的线路拓扑结构与负 载种 类，其经济性比较的结论可能不同。如对于一个传 统工业较为集中的地区，由于多 数负载对电能质量 的要求