尋求最優(yōu)可靠性方案的電網規(guī)劃新方法

黃佳珍

摘要：高供電可靠性要求加大設備投入、開展可靠性技術研究，這與降低用戶側的缺點成本形成對立統(tǒng)一。如何尋求供電可靠性與降低可靠性成本的最佳融合點，文章結合對電網可靠性成本和缺電成本的研究，闡述了新時期的配電網規(guī)劃新方法，實例證明了該方法能有效確定規(guī)劃中的最優(yōu)可靠性方案。

關鍵詞：缺電成本；電網規(guī)劃；智能電網

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0039-04

新時期智能電網建設中，更加注重在傳統(tǒng)的安全經濟可靠的電網基礎上，構建“節(jié)能、高效、綠色”的電網，這就給可靠性和缺電成本的相互協(xié)調帶來了新的課題。

國家電網公司在建設堅強智能電網的過程中，將逐步加大對配電網的投資，淘汰落后的高損耗配電網設備，進而降低配電網損耗，提高配電網用戶側因停電而帶來的損失，進而加強配電網的可靠性。但同時也可以看出，提高電網的可靠性，必然需要加大投資更新設備，這與降低用戶的缺電成本成為矛盾。

同時，傳統(tǒng)的電網規(guī)劃中，僅將配電網投資成本和運行成本計入電網供電總成本，隨著電力體制改革的深入和電網技術的更新，配電網運行的成本概念也隨之更新，電網供電總成本應不僅僅考慮電網的投資和運行成本，還應將因配電網故障帶來的電力供應中斷和缺電的損失考慮入電網的供電總成本，即將用戶側的缺電成本計入總成本。

隨著電力體制改革的深入，“政企分開、主輔分離”的不斷推進，電力作為一種商品，已經逐漸打破壟斷特征，融入市場化進程。在競價上網的規(guī)則下，電價應能準確地反映缺電成本的大小，并綜合考慮供發(fā)、用配的需求，下文中，將基于上述考慮，建立配電網的考慮到可靠性和缺電成本的回歸模型，并通過實例分析來論證，力求尋找高可靠性和低投資的最佳融合點，實現完美平衡。

1 電網可靠性相關概念簡介

1.1 電網的可靠性成本

對電網用戶來說，電網的安全穩(wěn)定運行至關重要。為使電網能夠達到規(guī)定的供電可靠性水平，供電部門所投入的投資和運行成本，即為電網的可靠性成本。當電網達到規(guī)定的供電可靠性水平后，使用戶獲得的效益，成為電網的可靠性效益。

1.2 電網的缺電成本

電網的可靠性效益可以用缺電成本來表征。電網的缺電成本是指由于缺電或停電而帶來的經濟損失。在某供電可靠性水平下，其產生的可靠性效益較難估算，而用戶缺電成本由于可以用缺電發(fā)生時間、預通知時間、所缺電量、缺電總時間等參數來表征，所以獲得了廣泛的使用。

用戶的缺電成本Rbenefit（元/期間）計算公式如下：

（1）

式（1）中：IEARi指節(jié)點i的缺電損失評價率，EENSi指節(jié)點i的電量不足期望值，n指電網負荷節(jié)點數，m指造成缺電的故障總次數，Lik指第k種故障下節(jié)點i的缺負荷總量，fk指第k種故障出現的頻率，dk指第k種故障的持續(xù)時間，Cik（dk）指單位缺電損失。

結合可靠性-效益分析曲線知識，電網供電總成本一般只有在電網可靠性成本和用戶缺電成本相交處最低，達到最佳電網可靠性水平。依據實際情況，電網供電總成本是電網可靠性成本與電網可靠性效益的總和，如公式（2）所示：

4 可靠性成本效益回歸模型的論證

4.1 確定最佳可靠性方案方法

在配電網規(guī)劃中，利用可靠性成本效益回歸模型來分析最佳可靠性方案時，應根據規(guī)劃區(qū)域要達到的目標，首先選擇一系列的備選方案，再對各個備選方案進行計算，得出其可靠性指標、可靠性效益、缺電成本以及相關的可靠性成本效益回歸模型，進行分析對比，得出該地區(qū)配電網的最優(yōu)可靠度和供電成本，選擇出最佳的可靠性

方案。

4.2 可靠性成本效益回歸模型的論證

某地區(qū)配電網規(guī)劃中，確定了7個不同可靠度的規(guī)劃方案，具體情況見表2。

表3為7種不同可靠度規(guī)劃方案的可靠性投資成本。

每個節(jié)點的綜合停電損失列于表4。

結合表4中的統(tǒng)計以及上述7個方案中，各個節(jié)點的不同故障類型、缺負荷量、停電次數、停電持續(xù)時間，使用公式（2）進行計算，最終得出7個方案每個節(jié)點各自的缺電成本和方案的總缺電成本。表5即為7個方案的供電可靠性、可靠性成本、總缺電成本和供電總成本。

從表5的數據可以分析得：

一是當可靠度水平提高時，配電網的缺電總成本呈現先減少后增加的變化。

二是配電網的可靠性水平越高，所需的可靠性成本也越大，用戶側的缺電損失越低。

三是對配電網來說，可靠性水平高并不意味著社會效益就好，任何電網的可靠性水平都不可能達到100%，只能無限接近。當接近100%時，配電網的可靠性投資成本將急劇增大，而此時用戶缺電成本的降低卻不多。

四是對配電網來說，供電可靠性水平越低，發(fā)供電部門的可靠性投資成本越少，但此時，用戶缺電成本增加的速度遠遠大于可靠性投資成本的降低，進而導致供電總成本的增加。

所以，在進行輸電網的規(guī)劃中，怎樣尋求最佳可靠性水平的融合點，是目前電網規(guī)劃工作的熱點問題。

根據表5中7個方案提供的關于供電可靠性、可靠性投資成本和總缺電成本數據以及上文所述的可靠性成本效益回歸模型的求解，求得該模型的參數值為：

K=37.0330、r=0.3085、F=4839、g=0.7699

因此，該配電網的可靠性成本效益回歸模型可以表

示為：

由公式（8）求得最優(yōu)供電可靠性為Rm=0.9954

由公式（9）求得最小供電總成本Tmin=271.64億元。

在上述7個備選方案中，方案四的供電可靠性R=0.9962，供電總成本T=275.21億元，與可靠性成本效益回歸模型理論計算的最優(yōu)供電可靠性和最小供電總成本最接近。所以，在7個備選方案中，方案四為最終選擇的最佳可靠性方案。

5 結語

在智能電網興起的背景下，隨著電力體制改革的進一步推進，電網呈現特高壓電網的建設、新能源并網等新特征，電網規(guī)劃對電網的安全、可靠性以及缺電成本控制要求也越來越高。本文經過理論計算，建立了可靠性成本效益的回歸模型，并進行了算法求解，最后結合具體實例，論證了模型的正確性和有效性。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）