關(guān)于配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化思路

黃凡

（國網(wǎng)福建晉江市供電有限公司）

關(guān)于配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化思路

黃凡

（國網(wǎng)福建晉江市供電有限公司）

本文詳細(xì)介紹和分析了當(dāng)前國內(nèi)外配電網(wǎng)的發(fā)展和動態(tài)，對關(guān)于配電網(wǎng)的優(yōu)化方法進行了總結(jié)。目前，配電網(wǎng)的優(yōu)化方法分為兩大類，一類是數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，另一類是啟發(fā)式方法。其中，數(shù)學(xué)類優(yōu)化方法又分為確定性方法和不確定性方法；啟發(fā)式方法分為傳統(tǒng)啟發(fā)式方法、專家啟發(fā)式方法和現(xiàn)代啟發(fā)式方法。本文分別介紹了各種優(yōu)化方法的優(yōu)點和缺點，以及配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃中的新課題。

配電網(wǎng)規(guī)劃；優(yōu)化思路；數(shù)學(xué)優(yōu)化法；啟發(fā)式方法

引言

配電網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃任務(wù)是指在已經(jīng)確定好的配電網(wǎng)中，對供電站或變電站的布點、范圍、產(chǎn)值等一系列的參數(shù)進行提升的過程，使能夠滿足未來用戶對電力的需求和所供電的質(zhì)量，針對這種情況下，通過對線路進行優(yōu)化從而達(dá)到目的，進而得到一種能夠使投資、運行、檢修以及可靠性的費用累計值和最小的配電網(wǎng)規(guī)劃方案。一個優(yōu)化非常好的配電網(wǎng)規(guī)劃不僅能夠給點力企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟上的效益，還能給用戶或投資者帶來很好的服務(wù)。那么在競爭激烈的電力市場經(jīng)濟下，電力公司對配電網(wǎng)規(guī)劃進行優(yōu)化相當(dāng)?shù)钠惹小?/p>

傳統(tǒng)的電網(wǎng)的優(yōu)化方案都是非常簡單的，沒有什么技術(shù)含量，一般情況下都是從給出的多項方案中選出一套相對來說經(jīng)濟成本較低的方案即可，很少有去追求技術(shù)上的問題的。通常情況下這些方案都是相關(guān)的工作人員提出來的，并不一定是最優(yōu)的方案。因此采用這種方案具有一定的局限性和主觀因素在內(nèi)。最近幾年來，隨著計算機功能的不斷發(fā)展，各個領(lǐng)域幾乎都能涉及到，對配電網(wǎng)的優(yōu)化也有很大的促進作用。采用計算機技術(shù)后，配電網(wǎng)的優(yōu)化方案更加的精確，同時也減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作的效率。本文就將對電力系統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化問題進行詳細(xì)的探討。

1 配電網(wǎng)經(jīng)典的數(shù)學(xué)優(yōu)化方案

所謂的數(shù)學(xué)優(yōu)化就是使電網(wǎng)的規(guī)劃問題采用數(shù)學(xué)模型的方法，然后通過一定的數(shù)學(xué)計算，從而獲得滿足條件的最優(yōu)的方案，在配電網(wǎng)的規(guī)劃中經(jīng)典的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法可分為確定性方法和不確定性方法，二者相對來說，確定性方法所應(yīng)用的時間比較久，問題的解決方法相對來說更加的完美，但是它所存在的不足之處就是它不能解決不確定性的問題。對于不確定性方法來說，它出現(xiàn)的比較晚，但是能夠解決一些隨機性因素的問題。

1.1 確定性方法

1.1.1 線形規(guī)劃法

線形規(guī)劃法早在很久之前就有人提出并且給出了求解的方法，在后期經(jīng)過人們的改進。線形規(guī)劃就是將原來的實際問題轉(zhuǎn)化為簡單的線形問題，可以采用理論的分析方法來解決實際的問題。線形規(guī)劃法的優(yōu)點是：由于使用的時間就很遠(yuǎn)，這種方法比較成熟，計算也相對簡單；可以采用與計算機的結(jié)合，這樣可以使用計算機來進行求解，提高了計算效率和精確度。但是他也存在著一定的缺點：一般我們都知道，數(shù)學(xué)的函數(shù)表達(dá)式一般都是只能解決連續(xù)性函數(shù)的問題，對于一些離散型的問題，數(shù)學(xué)的線形規(guī)劃法不能解決；一般情況下，當(dāng)我們把實際問題在轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題的過程中，有很多時候都必須采用近似的方法，這樣給計算的結(jié)果帶來了很大的誤差。為了解決這樣的問題，有些學(xué)者們就將線形規(guī)劃法和一些分解的技術(shù)作了相結(jié)合，這樣可以有效地縮小了誤差的存在。

1.1.2 動態(tài)規(guī)劃法

動態(tài)規(guī)劃法是指將一個大的整體的問題進行分解，對每個階段進行單獨考慮。動態(tài)規(guī)劃的模型中，自變量在各個階段是相互影響、相互制約的，自變量在不同的范圍內(nèi)變化將會有不同的函數(shù)值與之對應(yīng)。這些值域即為方案優(yōu)化的最優(yōu)解。動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)點：能夠解決上述中數(shù)學(xué)線形規(guī)劃法所不能解決的問題，它可以解決非連續(xù)的問題，只需要采取分段即可；這種方法有效地避免的應(yīng)近似而導(dǎo)致的誤差問題。不足之處：需要長時間的計算、如果遇到了大規(guī)模的問題時，變量較多、變量的范圍復(fù)雜這些都將導(dǎo)致計算相當(dāng)?shù)睦щy等問題。

1.2 不確定性方案

配電網(wǎng)的規(guī)劃還需要考慮到許多各種不確定因素的影響，這樣的方案才能夠更好地適應(yīng)未來國家配電網(wǎng)的要求，在整體上達(dá)到最優(yōu)。不確定因素分為兩類：①多場景分析方法；②基于不確定性信息數(shù)學(xué)建模的電網(wǎng)規(guī)劃方法。

1.2.1 多場景分析方法

多場景分析方法是對未來可能出現(xiàn)的各種不確定性的因素進行了分析，通過總結(jié)和分析，得到一系列的有可能的取值，這種不確定因素是完全的對未來的場景包括環(huán)境進行模擬。對于不同的環(huán)境都會有不同的相對應(yīng)的數(shù)值。那么通過一系列的計算，模擬環(huán)境等不同的因素，找出一個具有最好適應(yīng)性和靈活性的優(yōu)化規(guī)劃方案。那么這種方案就是最優(yōu)方案。多場景分析方法在很大程度上降低了不確定性建模以及計算求解的麻煩。那么這種方法也有它自己的難點，其難點主要存在于怎樣才能做到真正的合理的分析、如何能夠模擬出各種各樣的場景來、以及如何來判斷自己的方法就是最優(yōu)的方案。當(dāng)然它也存在著不足之處，這樣方法的結(jié)果缺乏理論上的合理性，也有可能對于變量或者多場景的情況下造成求解上的困難。

1.2.2 不確定信息數(shù)學(xué)建模規(guī)劃方法

采用數(shù)學(xué)建模的方法具有理論嚴(yán)密和對不確定因素處理很精確的有點，目前已經(jīng)成為了一種重要的研究方法，并且取得了相應(yīng)的成果。

（1）隨機規(guī)劃法

隨機規(guī)劃法是對電力系統(tǒng)中不確定因素的考慮和處理的方法之一，采用概率論來大致的計算出這些不確定因素所發(fā)生的概率。有一個詞語叫做概率潮流，它是采用概率統(tǒng)計的知識能夠計算出線路中過載的概率、系統(tǒng)出現(xiàn)問題的概率、節(jié)點電壓超限的概率等，他為隨機規(guī)劃提供了重要的數(shù)據(jù)參數(shù)。這些方法都是需要進行很多次的實驗進行驗證才能夠得出隨機分布的規(guī)律的，當(dāng)然有很多的不確定因素也不符合隨機性的特征，這些種種的因素都限制了電網(wǎng)靈活規(guī)劃中的廣泛應(yīng)用。

（2）灰色規(guī)劃法

灰色規(guī)劃法是以灰色動態(tài)建模為核心。其原理是將隨時將變化的一組數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為微分方程來表示，建立成一個能夠隨時間變化的動態(tài)模型，對未來的數(shù)據(jù)進行預(yù)測具有很大的意義。

（3）模糊規(guī)劃法

模糊規(guī)劃法是處理一些主觀因素較重的數(shù)據(jù)、資料不完整的、包含有不確定因素的數(shù)據(jù)的重要方法之一，模糊規(guī)劃法目前已經(jīng)成為配電網(wǎng)中用于處理一些不確定因素的有力工具。

2 配電網(wǎng)啟發(fā)式優(yōu)化方法

啟發(fā)式方法是以實際的數(shù)據(jù)為依據(jù)，通常根據(jù)某一個性能指標(biāo)來進行線路上一些參數(shù)的測定，根據(jù)相關(guān)的公式，逐步的調(diào)整，知道滿足要求為止。與經(jīng)典數(shù)學(xué)優(yōu)化相比較啟發(fā)式優(yōu)化方法更加的靈活、計算的速度的精確度都要比經(jīng)典數(shù)學(xué)優(yōu)化方法還，算法也相對的直觀，除此之外，更重要的是它既能考慮到規(guī)劃的效率又能考慮到規(guī)劃的效果這兩項重要的指標(biāo)。目前，在實踐中，采用現(xiàn)代啟發(fā)式方法常常會給我們帶來令人滿意的答案。

2.1 傳統(tǒng)啟發(fā)式方法

傳統(tǒng)啟發(fā)式方法的基本思想是建立某種方案與相對應(yīng)的指標(biāo)之間的關(guān)系，在實際的實驗過程中不斷地通過調(diào)試的方法刪除或者是增加一些相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后確定一條最優(yōu)的方案，組成電力網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)啟發(fā)式算法主要由逐步擴展法和逐步倒退法組成，但是隨著電力市場的不斷發(fā)展，又提出了信息化的啟發(fā)式電網(wǎng)規(guī)劃方案。

2.2 專家啟發(fā)式系統(tǒng)

專家啟發(fā)式方法是在規(guī)劃的過程中摻入了有豐富經(jīng)驗的相關(guān)的專家的意見，最后把這些所有的方案集中在一個知識庫中，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)會自動的匹配出一些方案，但是最后的選擇還是要經(jīng)過規(guī)劃人員進行篩選。這種方案的優(yōu)點在于它可以解決一些難以用數(shù)學(xué)方式所表達(dá)的約束條件，比如政治和一些相關(guān)的技術(shù)等問題。但是通過專家的經(jīng)驗結(jié)合啟發(fā)式方法可以有效地簡化問題，降低計算量，同時還可以提高工作效率，有助于規(guī)劃人員進行決策。但是他也存在著一些不足之處：比如難以收集到大量的信息進行集中；專家系統(tǒng)不能解決大量的定性信息。

3 配電網(wǎng)規(guī)劃面對的新課題

目前，配電網(wǎng)所面臨著三大新課題：①目前的配電網(wǎng)的接線模式種類很多，常見的有樹枝狀接線模式、手拉環(huán)式接線模式、T線接線模式等多種復(fù)雜的模式。而配電網(wǎng)接線模式的選擇以及形成是一個動態(tài)變化的過程。比如從一種接線模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N接線模式時，怎樣才能夠準(zhǔn)確的確定邊界的條件，如何應(yīng)對各種動態(tài)的變換的步驟，這些問題都是一個值得去研究和解決的問題。②隨著人們對電力的足球不斷地增長，一些常見的10kV配電網(wǎng)所提供的電壓已經(jīng)不能夠滿足人們對電力的需求，那么該如何提高10kV配電網(wǎng)的配電問題，這也是一個需要考慮的問題。③隨著電力市場的不斷發(fā)展，對于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)配電模式也應(yīng)該作出相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)束語

就以上所討論到的一些方案來說，首先數(shù)學(xué)方法在理論上的確要比啟發(fā)式方法要求的更加嚴(yán)格，但是由于在電網(wǎng)的規(guī)劃過程中所涉及的變量較多、約束條件相當(dāng)?shù)姆爆?，這使得在使用數(shù)學(xué)方法在建立模型的過程中必須做大量的簡化過程。除此之外，由于多因素的影響，即使采用了數(shù)學(xué)模型的方法所得出的方案也未必就是最有方案，因此為了提高實用性，應(yīng)將數(shù)學(xué)模型方法和啟發(fā)式方法結(jié)合起來充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。只有這樣，才能充分的規(guī)劃出與當(dāng)今社會發(fā)展相適應(yīng)的配電網(wǎng)配電系統(tǒng)，才能更好的促進電力企業(yè)的發(fā)展。

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2016-8-1