綜合考慮可靠性因素的電網(wǎng)規(guī)劃新方法

張敏

（國(guó)網(wǎng)哈爾濱供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，黑龍江 哈爾濱 150000）

電力系統(tǒng)要想能夠保障運(yùn)行的平穩(wěn)性，就需要對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的完善，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理所導(dǎo)致的電力系統(tǒng)故障問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮，這一問(wèn)題的存在，不僅會(huì)影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)行，而且還會(huì)造成重大電力事故的出現(xiàn)。因此，要充分的考慮到電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性指標(biāo)，將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，從而可以更好的防止電網(wǎng)火災(zāi)事故的發(fā)生，為社會(huì)的發(fā)展減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1 電網(wǎng)規(guī)劃方法

1.1 在優(yōu)化問(wèn)題中，加入可靠性指標(biāo)，利用這一指標(biāo)對(duì)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行約束，從而得出相關(guān)的可靠性規(guī)劃方案，然而，這種方法無(wú)法有效的平衡經(jīng)濟(jì)性和可靠性兩者之間的關(guān)系，也無(wú)法幫助指定出合理的規(guī)劃方案。

1.2 可以將可靠性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之后，再加入到所確定的函數(shù)中，從而選取出最佳的規(guī)劃方案。從這兩種方法中可以看出，在電網(wǎng)規(guī)劃方案的制定中，都融合的供應(yīng)方與需求方的要求，在滿足供應(yīng)方的同時(shí)，也要滿足需求方，也就是說(shuō)，供電方的投入成本少，則需求方的損失也就會(huì)越小，從而可以最大限度的凸顯出社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。過(guò)去我國(guó)所采用的電網(wǎng)規(guī)劃方法，在供電的可靠性上，只是單純的采用過(guò)負(fù)荷校驗(yàn)法進(jìn)行校驗(yàn)處理，并沒(méi)有對(duì)其他的一些穩(wěn)定性因素進(jìn)行綜合的考慮，雖然也會(huì)在一定的時(shí)期考慮到其他的穩(wěn)定性因素，但是采用的校驗(yàn)方法也沒(méi)有改變，這樣的情況就會(huì)使得校驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度下降，而在所制定的函數(shù)中，也沒(méi)有對(duì)這些綜合因素的體現(xiàn)。為此，本文就在綜合考慮可靠性因素的基礎(chǔ)上，衍生出電網(wǎng)規(guī)劃新方法。

2 電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型

2.1 數(shù)學(xué)模型。電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的建立，主要是通過(guò)將可靠性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)所實(shí)現(xiàn)的，并將轉(zhuǎn)化得來(lái)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)加入到所定的函數(shù)中，具體的模型公式為：

在公式（1）中，在K年的時(shí)間中，電網(wǎng)規(guī)劃所產(chǎn)生的總費(fèi)用就以Z來(lái)表示，而Z包括三相內(nèi)容，其一就是電網(wǎng)在建設(shè)中所需要花費(fèi)的費(fèi)用，其二就是在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中所消耗的費(fèi)用，其三是缺電成本費(fèi)用。而在公式（2）和（3）中，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化進(jìn)行了約束，清楚的限定了線路所能夠設(shè)定的回路數(shù)量以及導(dǎo)線所具有的截面面積等。而在公式（4）中，則主要對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行了適當(dāng)?shù)南拗?，針?duì)電廠的發(fā)電情況以及相關(guān)機(jī)械的出力情況進(jìn)行了約束，將系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行控制在了限定的范圍內(nèi)。

2.2 規(guī)劃模型的求解。根據(jù)上述的四個(gè)公式，并利用相應(yīng)的模擬算法來(lái)求得最終的規(guī)劃模型結(jié)果，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修以及對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行限制的時(shí)候，要通過(guò)模擬分析的方式，進(jìn)行系統(tǒng)的模擬故障分析以及運(yùn)行狀態(tài)分析，從而將各個(gè)階段所需要應(yīng)用到的電量進(jìn)行有效的計(jì)算，并得出電量不足的限定值。第一個(gè)公式是對(duì)其他三項(xiàng)公式可靠性的體現(xiàn)，雖然利用前兩項(xiàng)公式可以有效的計(jì)算出開(kāi)發(fā)所需要的成本費(fèi)用，但是在利用第三方案的計(jì)算時(shí)，卻無(wú)法有效的對(duì)各種方案進(jìn)行輕松的比較。具體的算法主要包括以下幾點(diǎn)：①形成初始可行規(guī)劃方案集；②計(jì)算開(kāi)發(fā)成本，包括線路投資成本、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本；③計(jì)算缺電成本；④確定系統(tǒng)可靠系數(shù)，計(jì)算綜合成本；⑤給出最優(yōu)方案，結(jié)束求解。

3 電網(wǎng)規(guī)劃的缺電成本計(jì)算

3.1 可靠性評(píng)價(jià)和缺電成本分類(lèi)。針對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，要注意充分考慮到充足方面的因素以及安全方面的因素。所謂的安全因素就是要表現(xiàn)為電網(wǎng)所具有的承受能力。充足方面的因素則是指代的用戶所能夠提供的最大電力。電網(wǎng)在進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)的過(guò)程中，充足性和安全性分別指代了不同的指標(biāo)，安全性代表動(dòng)態(tài)指標(biāo)，而充足性則代表了靜態(tài)指標(biāo)。從這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)缺電成本也可以被劃分為兩個(gè)方面的內(nèi)容：其一就是靜態(tài)缺電成本，其二就是動(dòng)態(tài)缺電成本。在對(duì)缺電成本進(jìn)行詳細(xì)的分析后，就可以有效的將經(jīng)濟(jì)性和可靠性結(jié)合在一起，而目前應(yīng)用的缺電成本計(jì)算方法主要為統(tǒng)計(jì)法以及調(diào)查法。其中，靜態(tài)缺電成本計(jì)算公式為

而動(dòng)態(tài)缺電成本計(jì)算公式為

4 算例分析

本文在進(jìn)行算例分析的時(shí)候，主要是以Garver-6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為依據(jù)，針對(duì)規(guī)劃主程序中所生成的兩個(gè)不同的電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)劃進(jìn)行合理的成本計(jì)算，從而得出相應(yīng)的缺電成本數(shù)據(jù)，依據(jù)算例分析，可以得出，可靠性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)具有一定的必要性，并且轉(zhuǎn)化的方式也具有實(shí)用性。

Garver-6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中的規(guī)劃方案，主要分為兩種，可以看做是方案一和方案二。無(wú)論是哪種方案，其中都會(huì)出現(xiàn)一定的故障情況，也會(huì)造成缺電損失，依據(jù)兩者所產(chǎn)生的缺電損失，來(lái)分別計(jì)算出該系統(tǒng)在靜態(tài)狀態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下，所產(chǎn)生的缺電成本，其中動(dòng)態(tài)缺電成本可達(dá)到7.0元/kWh，而靜態(tài)缺電成本則也會(huì)達(dá)到5.0元/kWh。一般來(lái)說(shuō)，線路在建設(shè)的過(guò)程中，所需要投入的資金成本就達(dá)到了40萬(wàn)元/km，兩種方案中，對(duì)線路的總投資金額就達(dá)到了7000萬(wàn)以上，如果不將系統(tǒng)所造成的缺電損失計(jì)算在內(nèi)，那么就兩方案的缺電損失來(lái)說(shuō)，兩方案的金額都在7000萬(wàn)以上。從這點(diǎn)可以了解到，是否計(jì)及缺電成本即系統(tǒng)可靠性因素對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的結(jié)果有很大影響，根據(jù)兩種方案所得的最終規(guī)劃方案也不同。

結(jié)語(yǔ)

將可靠性轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性，具有一定的必要性和可靠性，本文將電力系統(tǒng)的綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)引入計(jì)算，根據(jù)設(shè)備維修、退出運(yùn)行以及設(shè)備或線路故障的概率，采用蒙特卡羅法模擬系統(tǒng)的不同狀態(tài)和事故以計(jì)算系統(tǒng)缺電成本，且計(jì)算量受系統(tǒng)規(guī)模的影響不大，所以本文方法同樣適合于多節(jié)點(diǎn)的大系統(tǒng)。

[1]程浩忠，高賜威，馬則良，朱忠烈，許進(jìn)，王曉暉.多目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)劃的分層最優(yōu)化方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003（10）.