多階段配電網(wǎng)最大供電能力精準(zhǔn)規(guī)劃

孫德瑋

摘要：本文針對傳統(tǒng)多階段配電網(wǎng)規(guī)劃方案在供電可靠率、線損率、電壓合格率方面存在的問題，提出基于最大供電能力的多階段配電網(wǎng)精準(zhǔn)規(guī)劃方案。該方案是對傳統(tǒng)多階段配電網(wǎng)規(guī)劃方案的優(yōu)化，首先對當(dāng)前配電網(wǎng)精準(zhǔn)方案及存在的問題進(jìn)行分析，然后計算電網(wǎng)總負(fù)荷并以此作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)精準(zhǔn)規(guī)劃做準(zhǔn)備，最后根據(jù)上述配電網(wǎng)規(guī)劃方案存在的問題，建立多階段配電網(wǎng)精準(zhǔn)規(guī)劃模型。

關(guān)鍵詞：最大供電能力; 配電網(wǎng); 精準(zhǔn)規(guī)劃; 模型;

1供電能力最大狀態(tài)下配電網(wǎng)的多階段精準(zhǔn)規(guī)劃

以往配電網(wǎng)規(guī)劃方法全部需要提前計算出的實際電力系統(tǒng)負(fù)荷，然后結(jié)合負(fù)荷計算所得結(jié)果來驗證配電網(wǎng)現(xiàn)行規(guī)劃方案的合理性，并以此為基礎(chǔ)對配電網(wǎng)規(guī)劃展開調(diào)整。據(jù)此可得，利用以往方法對配電網(wǎng)展開規(guī)劃，直接受負(fù)荷計算結(jié)果的影響，其計算不太準(zhǔn)確。而本次在供電能力最大狀態(tài)下研究配電網(wǎng)多階段規(guī)劃方法，在沿用以往規(guī)劃方法主要步驟的前提下，展開整改，盡量將其中不是很合理的部分去除，針對快要完成或者是已經(jīng)完成的，且位于人口密集度比較高、土地資源相對較少的那些大中型城市當(dāng)中的配電網(wǎng)工程，其關(guān)鍵在于怎么樣結(jié)合現(xiàn)狀展開近期規(guī)劃以及優(yōu)化，需要不斷探索更好、更新的規(guī)劃方法，對電力系統(tǒng)而言，最大供電能力作為一個衡量其輸出性能的基本指標(biāo)，是對配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃的一個關(guān)鍵性條件，其定義指的是配電網(wǎng)在一定供電范圍內(nèi)，在符合當(dāng)?shù)販?zhǔn)則的前提下，其變電站內(nèi)主變壓器和配電網(wǎng)具備的轉(zhuǎn)供電能力，以及具體運(yùn)行狀態(tài)下所能夠負(fù)荷的最大供電能力。這一次研究的配電網(wǎng)多階段精準(zhǔn)規(guī)劃就是以最大供電能力指標(biāo)作為約束條件，對整個配電網(wǎng)分階段的進(jìn)行合理規(guī)劃，以使結(jié)果達(dá)成最優(yōu)狀態(tài)。

1.1現(xiàn)行配電網(wǎng)方案及發(fā)現(xiàn)的問題

以我國某一城市的配電網(wǎng)為例，該城市截止到當(dāng)前的用電量已經(jīng)達(dá)到478.53億千瓦，供電負(fù)荷最大可為800萬千瓦。結(jié)合該城市的上述定位以及地理位置等相關(guān)信息，結(jié)合該城市內(nèi)的電網(wǎng)特點，及其發(fā)展現(xiàn)狀、人口密度、需求電量經(jīng)實踐檢驗該城市配電網(wǎng)以往的規(guī)劃方案發(fā)現(xiàn)問題如下：（1）當(dāng)電網(wǎng)整個運(yùn)行起來時，電力系統(tǒng)很容易出現(xiàn)短路;（2）變電總?cè)萘繜o法符合實際需求;（3）配電線上面的

負(fù)荷過大;（4）建設(shè)資金短缺。

1.2計算電網(wǎng)總負(fù)荷

從以上章節(jié)可知，在配電網(wǎng)現(xiàn)行的規(guī)劃方案中發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重缺陷，顯然無法符合不斷增大的電能需求，故而應(yīng)該對其方案展開調(diào)整。對整個電網(wǎng)的總負(fù)荷展開準(zhǔn)確計算作為精準(zhǔn)規(guī)劃的主要依據(jù)。其計算公式如下：

1.3精準(zhǔn)規(guī)劃模型

1.3.1 確定目標(biāo)函數(shù)

這里以最小成本為目標(biāo)函數(shù)，即???（2）

是總成本，其中投資成本

運(yùn)行成本

其中，表示的是現(xiàn)值系數(shù)，C，C分別是單位長度、容量待建線路所需費(fèi)用，d是代建線路工程量，C?是變電站費(fèi)用，C?是某時期電價，C是某時期DSM電價，e是規(guī)劃年數(shù)，G是貼現(xiàn)率。

1.3.2相關(guān)約束條件

（1）電力需求方面

對該城市配電網(wǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)規(guī)劃有一個最基本的約束條件，就是對其范圍內(nèi)的實際電力需求展開預(yù)測，這也是編制規(guī)劃的依據(jù)。電力需求預(yù)測需要以該區(qū)域內(nèi)連續(xù)幾年來消耗電量作為參考，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目前狀況（主要是第二產(chǎn)業(yè)，第一產(chǎn)業(yè)比重最小，第三產(chǎn)業(yè)占比降低），根據(jù)電力系統(tǒng)實際運(yùn)行狀況，以及投資效益等多項因素推斷得出來的。這一次研究中電力需求預(yù)測的展開用的是回歸模型。

這里面的x是一個自變量（對電力輸出量存在影響的因素）;a、b均是回歸系數(shù);c則是隨機(jī)誤差。

（2）潮流

潮流需要結(jié)合電網(wǎng)給定的結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、參數(shù)和元件負(fù)荷等，計算電力系統(tǒng)各部分能夠在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下運(yùn)行的參數(shù)。這一次研究用的是BPA軟件計算潮流。

（3）節(jié)點i上的電壓

（4）節(jié)點i處的容量

這里面P是初始容量， Q則是補(bǔ)償值。

1.3.3 求解模型

通過非支配排序遺傳法利用模型求解供電能力最大值，?????????????????????（8）

跟分別是最大供電能力和經(jīng)濟(jì)投資的適應(yīng)度函數(shù);是總違限量;是懲罰因子。從其解集中挑選出一個最適合的作為規(guī)劃方案

1.3.4結(jié)果驗證與方案調(diào)整

（1）結(jié)果驗證

（2）方案調(diào)整

在以上流程圖中所提及的A、B、C類措施詳情見表1。

配電網(wǎng)以最大供電能力為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整后的多階段精準(zhǔn)規(guī)劃方案見圖3所示。

2實驗分析

為驗證調(diào)整后的方案是否有效，根據(jù)供電可靠率、電網(wǎng)線損率和輸出電壓合格率幾個指標(biāo)跟調(diào)整前方案展開了對比分析。配電網(wǎng)調(diào)整前后的主要情況見表2。

由上表可知，調(diào)整后的方案中添上了一座變電站，故而變電總?cè)萘恳苍龃罅艘恍?，且其余指?biāo)均有所改善。

2.1供電可靠率

調(diào)整后方案的供電可靠率即使輸出電力增大到在150千伏時，仍然保持為 98.97%;而未調(diào)整前方案的供電可靠率卻在輸出電力量增大時逐漸降低，等到輸出電力等于150千伏時，已經(jīng)降至85.56%。由此可見，調(diào)整后的方案更為合理，有更利于配電網(wǎng)的規(guī)劃。

2.2電網(wǎng)線損率

調(diào)整后方案的線損率并未在電力輸出量增大時出現(xiàn)明顯增高情況，線損率在輸出電量等于150千伏時，仍可維持在3.23%上下;而調(diào)整前方案的線損率卻在電力輸出量增大時隨之明顯增大，在電力輸出等于150千伏時，線損率已提升至10.56%。通過對比可知，線損率在調(diào)整后降低了7.326%。

2.3電壓合格率

最后計算配電網(wǎng)電壓調(diào)整規(guī)劃前后的合格率，由于電力輸出量一直在增大，配電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整后，以最大供電能力為基礎(chǔ)的多階段精準(zhǔn)方案中在輸出電量等于150千伏時，其電壓合格率最終恒定在99.5%左右;而調(diào)整前的配電網(wǎng)方案，其電壓合格率卻在電力輸出量增大時而隨之降低，且降幅明顯，當(dāng)電力輸出最后等于150千伏時，電壓合格率也已降到60.54%。通過對比可知，調(diào)整后的規(guī)劃方案中電壓合格率超過調(diào)整前規(guī)劃方案38.96%。通過以上三組實驗結(jié)果可知，以最大供電能力為約束條件對配電網(wǎng)按照多階段進(jìn)行精準(zhǔn)規(guī)劃的方案經(jīng)過調(diào)整后要明顯優(yōu)于沒有調(diào)整前的規(guī)劃方案，而且也更能滿足規(guī)劃的需求目標(biāo)。

3結(jié)束語

總體而論，由于科技的發(fā)展，社會的進(jìn)步，電力供應(yīng)為符合生產(chǎn)需要，變得越來越緊張，但以往的配電網(wǎng)規(guī)劃方案卻不能達(dá)成這一目標(biāo)，因此不得不對配電網(wǎng)展開精準(zhǔn)規(guī)劃。在以往規(guī)劃方案的前提下，通過一個規(guī)劃模型，對以往配電網(wǎng)規(guī)劃方案展開調(diào)整。經(jīng)過本文所做實驗分析，調(diào)整后的方案以最大供電能力為基礎(chǔ)對配電網(wǎng)進(jìn)行多階段的精準(zhǔn)規(guī)劃，無論在供電可靠率方面、線損率方面還是在電壓合格率方面均明顯優(yōu)于調(diào)整前方案。這一次研究是對配電網(wǎng)日后建設(shè)、運(yùn)行模式的一次成功探索，為這一類研究提供了一個新方向。

參考文獻(xiàn)

[1]一種配電網(wǎng)層間供電能力匹配度評價方法[J].張林垚，吳桂聯(lián)，賈雙瑞，楊敬元，張巍，孫偉卿.電測與儀表.2018（14）

[2]計及變電站低壓側(cè)接線的配電網(wǎng)最大供電能力計算與分析[J].肖峻，龍夢皓，程敏，祖國強(qiáng).電力自動化設(shè)備.2018（02）

[3]大規(guī)模配電網(wǎng)電力系統(tǒng)配置合理規(guī)劃仿真[J].劉勝利.計算機(jī)仿真. 2017（12）