變電站選址的方法和在電網建設中的作用

聶建春

(內蒙古電力勘測設計院，內蒙古 呼和浩特010020)

電力行業(yè)作為我國重要基礎能源產業(yè)是保證各行各業(yè)正常運行和發(fā)展的基礎，隨著電力行業(yè)的近年來迅猛發(fā)展，電網作為整個電力系統(tǒng)的基礎，其建設和規(guī)劃關系到電力產業(yè)的健康可持續(xù)長遠發(fā)展，對整個地區(qū)的電網經濟和穩(wěn)定運行有著直接影響，與此同時，隨著城市建設的加速，對電網線路的規(guī)劃增加了更多的限制，從而大大增加了對電網規(guī)劃的難度，而在對電網的規(guī)劃、建設中，變電站的建設是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其中變電站位置的確定又是整個變電站建設工程中至關重要的環(huán)節(jié)，變電站的位置對整個電網的網絡結構、供電的安全可靠性以及電網運行的經濟效益性都有決定性影響，變電站站址的選擇應當建立在科學、符合客觀實際、綜合考慮各種因素的基礎之上，科學合理的確定變電站的站址將有助于提高工程的投資效益，同時有助于土地資源利用率的提高和生態(tài)環(huán)境的改善。

變電站站址的選址和確定應在對變電站工程整體規(guī)劃進行深入、全面的了解之上，在符合變電站的需求以及變電站選址相關決策理論的基礎上對影響變電站站址選擇的因素進行綜合考慮，其中包括地形地貌、氣象條件、交通運輸、負荷分布、電網結構、城市規(guī)劃等主要因素，變電站的選址工作具有較強的技術性，同時還要符合某些政策的要求。通過對具體的技術指標以及經濟、環(huán)境指標的對比分析，從初步擬定的站址方案中優(yōu)選出最佳的站址方案。由于變電站科學合理的規(guī)劃不但可以降低整體工程造價，而且還將會極大程度的降低電網損耗，從而保證電力系統(tǒng)的安全運行，使得管理水平以及調度的靈活性有明顯提高，進而直接影響電力企業(yè)的經濟效益和整個電網的結構。因此通過對影響變電站站址選址的因素進行全面科學的總結分析和歸納，建立一個全面合理的變電站站址優(yōu)選模型對變電站進行科學的選址工作有重要的指導意義。

我國內蒙古自治區(qū)的電網地理位置是在華北電網的北部，該電網作為華北電網重要部分是整個電網的主要送電端，因此有著舉足輕重的重要作用。

通過分析影響變電站站址選擇的因素，在滿足其技術要求和規(guī)范的基礎上，結合相關現有的國內外研究資料，針對具體實際建立較為全面系統(tǒng)的變電站選址評價指標體系，對變電站項目進行站址選擇，為變電站選址提供了決策依據，對變電站工程具有現實指導意義。

對變電站的規(guī)劃與設計是整個電網系統(tǒng)的重要組成部分，由于變電站的規(guī)劃問題具有變量多、目標多、規(guī)模大的特點，是大規(guī)模組合優(yōu)化問題，是為了滿足規(guī)劃目標年分布負荷需求，涉及了大量不確定因素。在了解電源情況及用電量需求的基礎之上，運用科學、先進的研究成果和方法，建立合理的電網結構，一方面大大減輕了電力設計人員的工作量，另一方面也使得電網規(guī)劃、設計結果更加科學、合理，提高了電網輸送電的安全可靠性也降低了工程總體投資，若要確定合理的電網結構，確定變電站的站址是首要環(huán)節(jié)，是確保變電站規(guī)模和供電范圍最佳的關鍵因素，在傳統(tǒng)的變電站規(guī)劃中，通常是對大量數據進行統(tǒng)計以確定出水平年的負荷量，再對原有變電站的結構布局進行考察，通過對技術經濟等條件進行分析比較，最終確定出所建變電站的具體位置。傳統(tǒng)的方法基本都是規(guī)劃設計人員依靠經驗進行判斷來確定變電站位置，沒有對量的概念，此方法不僅工作量大、工期長，還會受到很多主觀因素的較大影響，以致很難全面的考慮影響變電站選址的因素，這就使得變電站的選址工作難度很大。

隨著計算機技術的應用以及優(yōu)化理論的快速發(fā)展，眾多國內外電力專家對變電站選址問題進行了深入研究，建立了很多變電站選址模型，將先進的科學技術應用于變電站選址中。E.Masud在1974年通過利用數學的優(yōu)化算法提出了新的優(yōu)化模型—兩階段模型，主要用于對電力配網的規(guī)劃，該方法通過利用線性整數規(guī)劃的方法對變電站的站址和變電站的容量進行了優(yōu)化規(guī)劃，從而在一定程度上解決了變電站增容的規(guī)模和時間以及待建變電站的投建時間等技術問題。此外，如遺傳算法、粒子群算法、神經網絡算法、交替定位分配法、禁忌搜索法等許多新的優(yōu)化方法也得以運用[1-4]。

粒子群算法利用記憶和反饋原理，高效的完成尋優(yōu)，對于處理龐大的數學優(yōu)化問題具有計算速度快、全局尋優(yōu)能力強的特點，對于解決電網規(guī)劃這類大規(guī)模、受較多條件限制的以及涉及離散變量的非線性整數規(guī)劃問題效果較為明顯。Thompson and Wall在文獻[6]中提出采用分支定界優(yōu)化技術進行變電站選址，即通過固定費用運輸模型來尋找最優(yōu)變電站站址，該方法涉及到主干線網絡與電力負荷分布不均勻。D.L.Sun等學者在文獻[7]中闡述了使用固定分支定界算法對變電站的位置以及輻射狀饋線進行規(guī)劃設計的方法，然而該方法卻忽視了變電站和網絡選擇均都會受到網損的影響。

近年來電網設計規(guī)劃專家們將地理信息系統(tǒng)（GIS）技術應用于對電網的設計和規(guī)劃中，用于實現對尋找最佳的變電站的站址。GIS技術是計算機、地理學、測量學已及地圖學等多門學科相結合的技術，GIS技術以計算機科學為重要核心部分，數據庫、地理位置圖像可視化已經對具體空間的分析是該技術的基礎，其主要作用是數據的輸入、輸出，還有對數據的管理和查詢，以及對地理數據進行分析，并實現輔助決策功能，該技術的應用有效提高了選址工作的科學性和有效性，同時有助于提高變電站選址的綜合決策量化水平[5-8]。

近些年來，國內外研究者關于變電站站址優(yōu)化方面做了很多研究工作，提出了很多科學的分析方法并構建了與之相對應的數學優(yōu)化模型，對優(yōu)化決策的科學性、實用性有了大幅度的提升，對變電站選址的科學性和理論性具有很好的設計依據。

［1］申巍.基于模擬退火的混合遺傳算法在變電站選址中的應用[D].保定:華北電力大學，2007.

［2］徐青,吳捷.模糊綜合評判在變電站選址中的應用[J].電力建設,2004,25(7):1-3.

［3］余貽鑫,張永伍,嚴雪飛.高壓配電變電站的優(yōu)化規(guī)劃[J].天津大學學報,2006(8):889-894.

［4］齊文斌,南志遠.綜合評判模型在變電站選址中的應用[J].現代電力,1999,16(1):1-7.

［5］黎夏,劉小平,李少英.智能式GIS與空間優(yōu)化[M].北京：科學出版社,2010.

［6］G.L.Thompson，D.L.Wall，A branch and bound model for choosing optimal[Z].

［7］D.M.Crawford，S.B.Holt.A mathematical optimization technique for locating and sizing distribution substations and deriving their optimal service areas[J].Transactions on Power Apparatus and Systems,1975,V94(2):230-235.

［8］楊麗徙,賈德峰,任群,陳根永.數據融合技術在變電站選址中的應用[J].電力自動化設備,2003(8):57-59.