[发明专利]基于寿命周期成本与动态盈亏平衡的电缆选型方法及系统

说明书

本发明提供一种基于寿命周期成本与动态盈亏平衡的电缆选型方法及系统，通过建立由超导电缆的运维成本模型及超导电缆系统的初期投资模型组成的超导电缆的生命周期成本模型及常规电缆的生命周期成本模型，进而根据电力实际长度值得到超导电缆成本值及常规电缆成本值，通过对比超导电缆成本值及常规电缆成本值选取最合适的电缆材料及成本价格，在大容量供电及城市中心区变电站的低压互联等提升电网供电安全可靠性的场景下，考虑通道费用和运维费用，从全寿命周期成本的角度对超导电缆与普通电缆的比选进行科学全面的分析，以提高设备投资的综合效率。

技术领域

本发明涉及电缆选型技术领域，特别是涉及一种基于寿命周期成本与动态盈亏平衡的电缆选型方法及系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人们对电能需求日益增大，大城市的用电量逐渐增加、电网负荷密度不断提升，而电网传输容量接近饱和状态，电缆的老化问题也日趋严峻，因此需要采用更高输送能力的输电方式来解决输电通道紧张等问题。

我国传统的输电线路一般由常规铜导体电力电缆和架空线路组成，具有输电通道占地面积大，损耗高，环境不友好等不利因素，同时传输容量也不能满足日益增长的电能需求。据调查，采用常规铜导体电力输电电缆进行输电的系统中电能损耗约占输电线路的15％，仅我国，每年的电力损耗约达1000多亿度。因此，传统的技术将很难满足高密度大容量的输电要求。

作为先进的电网技术之一，超导输电技术利用超导材料处于超导态时高载流密度(104-107A/cm2)和无阻载流能力替代常规的铜、铝等金属材料作为载流导体，从而达到现代电网高密度大容量的传输要求，实现高密度的电能传输。随着高温超导电缆(High-temperature superconducting cable，简称HTS电缆)技术的不断发展，超导体的临界温度已经高于液氮温度，因此，液氮以其价格便宜、资源丰富等优势，成为了HTS电缆的冷却介质。

超导电缆输电技术在国内外已经取得了许多进展，也有少数HTS电缆已具备接入实际电网的水平，但是由于目前超导电缆的造价还较高，其初期投资规模较大，在电缆选型中目前往往仅考虑一次性购买成本，而忽略了其低损耗和少排放以及大载流量对于通道需求方面的收益，因此限制了城市电网规划建设中对超导电缆的推广应用。

发明内容

本发明提供一种基于寿命周期成本与动态盈亏平衡的电缆选型方法及系统，在大容量供电及城市中心区变电站的低压互联等提升电网供电安全可靠性的场景下，考虑通道费用和运维费用，从全寿命周期成本的角度对超导电缆与普通电缆的比选进行科学全面的分析，以提高设备投资的综合效率。

本发明第一方面提供一种基于寿命周期成本与动态盈亏平衡的电缆选型方法，包括：

获取超导电缆的单位长度的传输损耗、超导电缆单位长度的热损耗及超导电缆的终端位置的热负荷，根据所述超导电缆的单位长度的传输损耗、所述超导电缆单位长度的热损耗及所述超导电缆的终端位置的热负荷计算超导电缆的总损耗；其中，所述超导电缆的总损耗包括：超导电缆传输损耗所带来的能量损失及超导电缆中热负荷所带来的能量损失；

获取超导电缆的碳排放成本及超导电缆的维护成本，根据所述超导电缆的总损耗、超导电缆的碳排放成本及超导电缆的维护成本得到超导电缆的运维成本模型；

获取超导电缆额定传输电流、超导电缆本体的单位成本、敷设超导电缆所需的通道数及单孔单位长度的通道成本，根据所述超导电缆中热负荷所带来的能量损失、所述超导电缆额定传输电流、所述超导电缆本体的单位成本、所述敷设超导电缆所需的通道数及所述单孔单位长度的通道成本得到超导电缆系统的初期投资模型；其中，所述超导电缆系统的初期投资模型包括：电缆的购买成本，制冷设备的购买成本，超导电缆的敷设成本；

根据所述超导电缆的运维成本模型及超导电缆系统的初期投资模型得到超导电缆的生命周期成本模型；