電網(wǎng)規(guī)劃評價業(yè)務(wù)的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)過程研究

馮建雷，魏芳，曹世亮，邵曉萌

（1.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京　102209；2.上海欣能信息科技發(fā)展有限公司，上?！?00025）

電網(wǎng)規(guī)劃評價業(yè)務(wù)的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)過程研究

馮建雷1，魏芳2，曹世亮2，邵曉萌2

（1.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京102209；2.上海欣能信息科技發(fā)展有限公司，上海200025）

在開展電網(wǎng)規(guī)劃理論研究時，有必要建立科學(xué)、高效的規(guī)劃評估手段和實(shí)現(xiàn)方式。通過對現(xiàn)有的電網(wǎng)規(guī)劃評價指標(biāo)體系進(jìn)行分析，以一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計平臺為基礎(chǔ)，構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃評價指標(biāo)庫，分析其對評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)支撐程度，結(jié)合數(shù)據(jù)抽取的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，提出一種新的電網(wǎng)規(guī)劃評價方法。該方法有利于摸清電網(wǎng)的狀況和電網(wǎng)特點(diǎn)、衡量不同方案的優(yōu)劣并有助于把握電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，對提高電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和有效性有重要作用。

電網(wǎng)規(guī)劃；指標(biāo)體系；評價業(yè)務(wù)

電力行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著城市化進(jìn)程的加速，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動供電需求不斷增大，而公眾對供電安全性的期望卻在不斷提升，電力系統(tǒng)規(guī)劃正面臨著一系列亟需解決的新問題新矛盾［1-2］。因此，在開展電網(wǎng)規(guī)劃理論研究時，需要建立科學(xué)、高效的規(guī)劃評估手段和實(shí)現(xiàn)方式。

1　電網(wǎng)規(guī)劃評價指標(biāo)體系

評價電網(wǎng)規(guī)劃方案是否最優(yōu)、城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否合理，需要依據(jù)評價指標(biāo)體系［1-3］來實(shí)現(xiàn)。電網(wǎng)規(guī)劃評價指標(biāo)分為發(fā)展速度與規(guī)模、電網(wǎng)安全與質(zhì)量、電網(wǎng)發(fā)展效率與效益、資產(chǎn)效益、成本控制、電價政策、低碳化、其他政策等幾類。這些指標(biāo)從不同的角度加以量化，真實(shí)有效地評估各種電網(wǎng)規(guī)劃方案的優(yōu)劣。

2　一體化規(guī)劃設(shè)計平臺現(xiàn)狀

一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計平臺將數(shù)據(jù)分為社會經(jīng)濟(jì)、能源數(shù)據(jù)、電力供需、電網(wǎng)設(shè)備、電源設(shè)備、電網(wǎng)運(yùn)行、典型參數(shù)、地理信息共八大類數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立了規(guī)劃數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃過程庫和規(guī)劃成果庫?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫主要包括社會經(jīng)濟(jì)、能源資源等八類數(shù)據(jù)，規(guī)劃過程庫主要包括規(guī)劃項(xiàng)目涉及的社會經(jīng)濟(jì)、電網(wǎng)設(shè)備等數(shù)據(jù)，規(guī)劃成果庫主要包括規(guī)劃項(xiàng)目投資數(shù)據(jù)。

3　電網(wǎng)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)方法

電網(wǎng)規(guī)劃評價實(shí)施流程如圖1所示。由圖1可知，電網(wǎng)規(guī)劃評價實(shí)施過程包括評價指標(biāo)設(shè)置和評價2部分內(nèi)容。在評價指標(biāo)設(shè)置階段，主要完成評價指標(biāo)選擇、指標(biāo)評價判據(jù)和評分標(biāo)準(zhǔn)選擇以及指標(biāo)權(quán)重設(shè)定等任務(wù)。在評價階段，先導(dǎo)入電網(wǎng)規(guī)劃評價原始數(shù)據(jù)，再對指標(biāo)的設(shè)置進(jìn)行單項(xiàng)評價和綜合評價。

圖1　電網(wǎng)規(guī)劃評價實(shí)施流程Fig.1　Realization process of network planning evaluation

3.1構(gòu)建評價指標(biāo)體系

需要構(gòu)建評價指標(biāo)庫。評價指標(biāo)可分為單項(xiàng)指標(biāo)和復(fù)合指標(biāo)。對于單項(xiàng)指標(biāo)，分析其計算所需的原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)來源；對于復(fù)合指標(biāo)，利用單項(xiàng)指標(biāo)或已有復(fù)合指標(biāo)設(shè)置指標(biāo)計算公式。

基于評價指標(biāo)庫，在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃評價前，依據(jù)評價側(cè)重方向選取指標(biāo)庫中的一部分指標(biāo)構(gòu)建本次評價的指標(biāo)體系［3］。具體步驟如下。

3.1.1選擇評價指標(biāo)

在評價指標(biāo)設(shè)置階段需分析影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的城市特點(diǎn)和負(fù)荷特性，根據(jù)城市特點(diǎn)和負(fù)荷特性確定該城市需采取什么樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，得到對該城市進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃需滿足的原則。

3.1.2確定指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)

在對電網(wǎng)進(jìn)行評價的過程中，需要確定指標(biāo)數(shù)值的合理范圍。當(dāng)某參數(shù)位于這個合理范圍之內(nèi)時，表明從這個角度而言，電網(wǎng)的參數(shù)或其表征的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)基本滿足要求；反之則不然。指標(biāo)的這個“合理范圍”即指標(biāo)的評價判據(jù)。

指標(biāo)評價判據(jù)有2種表現(xiàn)形式，即點(diǎn)值和區(qū)間。對于前者，只要指標(biāo)數(shù)值超過或不超過這個點(diǎn)值，指標(biāo)數(shù)值即合乎要求；對于后者，指標(biāo)數(shù)值只有在這個區(qū)間之內(nèi)或者區(qū)間之外才合乎要求。指標(biāo)評價判據(jù)的確定，不僅要考慮相關(guān)專業(yè)技術(shù)導(dǎo)則的規(guī)定，還要結(jié)合專家的長期運(yùn)行或工作經(jīng)驗(yàn)。

評分標(biāo)準(zhǔn)指通過一定的標(biāo)度體系，將各種原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的可直接比較的規(guī)范化格式。評分標(biāo)度多采用百分制、十分制和五分制。確定指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)的方法有很多，例如，可采用模糊隸屬度方法［4-5］。模糊隸屬度方法用隸屬程度而非絕對的“屬于”或“不屬于”來描述因素差異的中介程度，是用精確的數(shù)學(xué)語言對模糊性的一種描述。

3.1.3設(shè)置指標(biāo)權(quán)重

評估指標(biāo)體系還需要確定指標(biāo)之間的重要程度，即為指標(biāo)權(quán)重。指標(biāo)權(quán)重用歸一化的向量來表示。權(quán)重的大小反映了該指標(biāo)相對于其他指標(biāo)重要性的高低。假設(shè)有2個指標(biāo)參與比較，二者若具有同等重要性，則可用向量｛0.5，0.5｝來表示其權(quán)重；若前者較后者重要性更強(qiáng)，則前者權(quán)重值比后者權(quán)重值大，例如權(quán)重向量為｛0.6，0.4｝。

在設(shè)定過程中，需要考慮指標(biāo)的重要程度和發(fā)生概率的大?。?］，且同一層指標(biāo)的權(quán)重之和為1。例如，“‘N－1’通過率”、“‘N－1’最大負(fù)荷損失率”和“‘N－1’平均負(fù)荷損失率”為3個同層指標(biāo)，設(shè)定其權(quán)重分別為0.2，0.4和0.4，三者權(quán)重之和為1。

3.2電網(wǎng)規(guī)劃評價實(shí)現(xiàn)過程

電網(wǎng)規(guī)劃評價實(shí)現(xiàn)過程如圖2所示。由圖2可以看出，構(gòu)建指標(biāo)體系后，還需完成數(shù)據(jù)抽取及校驗(yàn)、指標(biāo)計算以及指標(biāo)評價。

圖2　電網(wǎng)規(guī)劃評價過程Fig.2　Evaluation process of network planning

3.2.1數(shù)據(jù)抽取及校驗(yàn)

構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享平臺，將指標(biāo)計算所需的原始數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的公共數(shù)據(jù)模型進(jìn)行集中存儲和統(tǒng)一管理。其構(gòu)成如圖3所示。

各數(shù)據(jù)層的具體功能如下：

1）數(shù)據(jù)加載層（ETL）。ETL平臺負(fù)責(zé)接入抽取各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的公共數(shù)據(jù)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，加載到數(shù)據(jù)中心。

2）數(shù)據(jù)共享層（ODS）。ODS按照統(tǒng)一的公共數(shù)據(jù)模型，整合存儲了企業(yè)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏡像。同時，提供了企業(yè)數(shù)據(jù)共享交換平臺，為各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換提供統(tǒng)一的支撐。

圖3　數(shù)據(jù)抽取及整合機(jī)制Fig.3　Data extraction and integration mechanism

3）數(shù)據(jù)存儲層（EDW）。包括數(shù)據(jù)倉庫（DW）和數(shù)據(jù)集市（DM）。DW依據(jù)統(tǒng)一的公共數(shù)據(jù)模型，按照數(shù)據(jù)主題對ODS數(shù)據(jù)進(jìn)行輕量匯總加工并按期別存儲。DM以DW數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為滿足特定業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，按照多維方式進(jìn)行存儲，生成面向決策分析的數(shù)據(jù)立方體。

4）應(yīng)用功能層。利用OLAP及BI展示技術(shù)，提供主題分析、指標(biāo)監(jiān)控分析、報表管理、查詢統(tǒng)計及自定義功能區(qū)等功能，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)核心業(yè)務(wù)應(yīng)用分析，滿足公司決策層、管理層的數(shù)據(jù)應(yīng)用分析需要。

再根據(jù)選取的指標(biāo)確定需要抽取的原始數(shù)據(jù)，依照該方案進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取，同時根據(jù)指標(biāo)庫中設(shè)置的指標(biāo)值合理區(qū)間進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

3.2.2指標(biāo)計算

數(shù)據(jù)抽取完成后，先根據(jù)指標(biāo)依賴關(guān)系，確定指標(biāo)計算順序，再根據(jù)計算公式按序?qū)χ笜?biāo)進(jìn)行計算。

3.2.3指標(biāo)分析及評價

電話響起，“媽，小文懷孕了，你準(zhǔn)備好，我后天去接您。媽，小文真聽話，二胎政策剛下來，她就懷孕了。哈哈，媽你高興不？”

對評價對象的綜合評價過程［8-10］，首先，以指標(biāo)的評價判據(jù)為判斷標(biāo)準(zhǔn)計算指標(biāo)數(shù)值；其次，將指標(biāo)數(shù)值對照指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)計算其評分；最后，根據(jù)指標(biāo)權(quán)重大小計算評價對象的總體評分。指標(biāo)評價流程如圖4所示。圖中，實(shí)線箭頭表示對單項(xiàng)指標(biāo)的操作，虛線箭頭表示對指標(biāo)體系的操作。

圖4　指標(biāo)評價流程Fig.4　Evaluation process of index

3.2.3.1評價所需數(shù)據(jù)

從一體化電網(wǎng)規(guī)劃平臺中讀取電網(wǎng)的規(guī)劃基本信息，包括現(xiàn)狀電網(wǎng)和規(guī)劃電網(wǎng)的地理接線圖、電氣接線圖以及電網(wǎng)基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)，讀取指標(biāo)底層數(shù)據(jù)。電網(wǎng)規(guī)劃評價指標(biāo)體系底層指標(biāo)計算所需數(shù)據(jù)，包括：

1）規(guī)劃邊界數(shù)據(jù)。

2）現(xiàn)狀電網(wǎng)和各規(guī)劃方案的地理接線圖與電氣接線圖。

3）220 kV和110（35）kV變電站及110（35）kV線路“N－1”、“N－2”等。

4）校驗(yàn)通過率、負(fù)荷損失大小及損失率。

6）各等級電網(wǎng)的初投資、階段投資、階段經(jīng)濟(jì)收益等。

7）各等級電網(wǎng)階段供電能力、電量和負(fù)荷。

8）各等級電網(wǎng)線損值和線損率。

9）各等級電網(wǎng)中設(shè)備（如變壓器和線路）的負(fù)載值和負(fù)載率。

10）電網(wǎng)總體數(shù)據(jù)，如負(fù)荷水平、設(shè)備參數(shù)和設(shè)備屬性等數(shù)據(jù)。

3.2.3.2評價過程

現(xiàn)狀電網(wǎng)和單一規(guī)劃方案的評價方法類似，其評價過程具體如下：

1）單項(xiàng)指標(biāo)評分。完成規(guī)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入之后，對照指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)，將指標(biāo)底層數(shù)據(jù)規(guī)范化為百分制評分。

2）綜合評分。根據(jù)指標(biāo)之間的上下級和平級關(guān)系以及指標(biāo)權(quán)重大小，計算整個評價指標(biāo)體系的評分。為說明電網(wǎng)的整體狀況，在計算完成各個底層指標(biāo)的基礎(chǔ)上，可以利用層次分析法逐層向上計算，直至計算得出整個電網(wǎng)的綜合評分。

式中：S為層次結(jié)構(gòu)中任一非低層指標(biāo)的評分；n（n≥1）為指標(biāo)S的下層指標(biāo)個數(shù)；Si為下層指標(biāo)i（1≤i≤n）的評分；Wi為下層指標(biāo)i的權(quán)重。通過下層指標(biāo)評分和權(quán)重加權(quán)求和，計算得出指標(biāo)評分。如此逐層向上計算，可以得出規(guī)劃方案A的綜合評分。

3）評價結(jié)果。單方案（包括現(xiàn)狀電網(wǎng)）評價是電網(wǎng)規(guī)劃評價的基礎(chǔ)。采用相同的方法，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)狀電網(wǎng)、中間年各個規(guī)劃方案和目標(biāo)年各個規(guī)劃方案的評價。

對于多個方案的評價［11-13］，可對多個規(guī)劃方案逐一評價，將評價結(jié)果進(jìn)行橫向比較，包括對應(yīng)指標(biāo)的數(shù)值和評分大小，再對比較結(jié)果進(jìn)行分析。按照評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，逐層向上對照不同方案的指標(biāo)數(shù)值和評分，采用主導(dǎo)因素分析方法，可以按照影響程度的高低順序，列出致使不同方案評分存在差距的前X（X=1，2，…）項(xiàng)指標(biāo)，從而給出導(dǎo)致方案存在差異的主導(dǎo)指標(biāo)，為電網(wǎng)管理者的決策提供依據(jù)。

4　結(jié)語

在對單一電網(wǎng)進(jìn)行綜合評價的基礎(chǔ)上，通過采取不同的比較分析方式，可以摸清單一電網(wǎng)的狀況和電網(wǎng)特點(diǎn)，衡量不同方案的優(yōu)劣并有助于把握電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，對提高電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和有效性有重要作用。

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（編輯董小兵）

Study on Realization Process of Network Planning Evaluation by PC

FENG Jianlei1，WEI Fang2，CAO Shiliang2，SHAO Xiaomeng2
（1.State Power Economic Research Institute，Beijing 102209，China；2.Shanghai Shineenergy Information Technology Development Co.，Ltd.，Shanghai 200025，China）

In the research on grid planning theory，it is necessary to establish scientific and efficient planning evaluation means and methods.Based on the analysis of the present evaluation index system of grid planning and the integration network planning design platform，the paper builds an evaluation index database and analyzes the data support level of the evaluation index，and combined with the realization of the data extraction technology，finally，it puts forward a new realization method for network planning evaluation.The method proposed in this paper helps to find out the situation and the characteristics of the power grid，and to measure the pros and cons of different schemes and to grasp the development trend of the grid，and it plays an important role in improving the scientific and effective power grid planning.

grid planning；index system；planning evaluation

1674-3814（2015）11-0041-04

TM715

A

2015-03-26。

馮建雷（1984—），男，碩士，副教授，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、電力系統(tǒng)軟件設(shè)計開發(fā)和信息化管理；

魏芳（1980—），女，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)軟件設(shè)計開發(fā)。

國家自然基金資助項(xiàng)目（51207101）；國網(wǎng)上海市電力公司科技項(xiàng)目（524400140003）。

ProjectSupported by the NationalNaturalScience Fund（51207101）；Technology Project of State Grid Shanghai Electric Power Company（524400140003）.