基于網(wǎng)格用電需求特征的差異化規(guī)劃目標(biāo)管理體系

國網(wǎng)甘肅蘭州市供電有限公司 王巍俊 何 峰 魏光明 杭州鴻晟電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司 王 凱

在電力市場化改革、新能源大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用及新技術(shù)快速發(fā)展的新形態(tài)下，在電網(wǎng)公司全面實(shí)施配電網(wǎng)網(wǎng)格化管理，全面貫徹差異化、標(biāo)準(zhǔn)化、精益化、精細(xì)化、信息化經(jīng)營管理理念的發(fā)展趨勢下，規(guī)范地區(qū)配電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)及改造工作尤為重要。

文獻(xiàn)[1]為強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)作用，提升配電網(wǎng)精準(zhǔn)規(guī)劃水平，促進(jìn)電網(wǎng)精準(zhǔn)投資，促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展由重“速度、規(guī)?！毕蛑亍百|(zhì)量、效益”轉(zhuǎn)變，制定了差異化網(wǎng)格化規(guī)劃體系，以各類功能區(qū)的差異化分類為基礎(chǔ)，從多個(gè)維度提出提升目標(biāo)，通過網(wǎng)格化分解和優(yōu)選項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)精準(zhǔn)投資和項(xiàng)目精益管理；文獻(xiàn)[2]提出了配電網(wǎng)差異化規(guī)劃能夠提高電力資源的使用效率，必須要充分了解地區(qū)發(fā)展趨勢特征，有針對(duì)性的做好配電網(wǎng)規(guī)劃，最終讓電網(wǎng)配置可與社會(huì)發(fā)展需求相匹配，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展；文獻(xiàn)[3]基于不同地區(qū)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀水平，建立了一套中壓配電網(wǎng)設(shè)備利用率差異化的評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

本研究以面向用戶供電可靠性設(shè)計(jì)的現(xiàn)代配電網(wǎng)規(guī)劃理念為指導(dǎo)，全面應(yīng)用配電網(wǎng)格化規(guī)劃方法，科學(xué)劃分供電網(wǎng)格，貫徹落實(shí)“差異化、標(biāo)準(zhǔn)化”建設(shè)改造標(biāo)準(zhǔn)，提高配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、精準(zhǔn)化投資以及精益化管理水平。

1 網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理基本要求

1.1 網(wǎng)格用電需求特征編碼

網(wǎng)格（Grid）是一個(gè)區(qū)域（Area），網(wǎng)格劃分可把復(fù)雜的實(shí)體模型分成若干簡單實(shí)體模型，而后者之間相互聯(lián)系、相互約束，求解這些簡單的結(jié)構(gòu)就能得到整體的變化趨勢。為進(jìn)一步深化配電網(wǎng)格化應(yīng)用，參照DSMT 多維度多層級(jí)配電網(wǎng)格模型[4]，形成與目前國網(wǎng)兩部配電網(wǎng)格模型全兼容的配電網(wǎng)格管理側(cè)（擴(kuò)展）模型（圖1）。

圖1 DSMT 配電網(wǎng)格（擴(kuò)展模型）

與電網(wǎng)建設(shè)相關(guān)最大的配電網(wǎng)分區(qū)（單元）特征包括供電區(qū)域類型、景觀要求、飽和負(fù)荷密度、發(fā)展成熟度四個(gè)方面；其次用地性質(zhì)、重要用戶數(shù)量、防災(zāi)要求三個(gè)方面也相關(guān)密切，由此形成由7個(gè)屬性組成的8位網(wǎng)格用電需求特征編碼結(jié)構(gòu)“ABnnC[─D[m][E]]”，其中前4個(gè)屬性為基本屬性，后3個(gè)屬性為擴(kuò)展（可選屬性）[4]。各屬性含義為：基本編碼。A供電區(qū)域類型（A+.A.B.C.D.E）、B 景觀要求（A.B.C）、nn 飽和負(fù)荷密度（0～99）、C 發(fā)展階段（A.B.C.D）；擴(kuò)展（可選）編碼。D 用地性質(zhì)（G.S.J.W.H）、m 重要用戶數(shù)（0～9）、E 防災(zāi)要求（S.F.Z……）。

1.2 網(wǎng)格差異化總體目標(biāo)

網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理總目標(biāo)系基于網(wǎng)格用電需求關(guān)鍵特征及編碼結(jié)構(gòu)，形成基于網(wǎng)格特征編碼的網(wǎng)格特征分類體系，再據(jù)此形成基于“差異化”目標(biāo)的網(wǎng)格劃分及建設(shè)成效目標(biāo)管理體系，使考核指標(biāo)充分體現(xiàn)網(wǎng)格的差異，引導(dǎo)指標(biāo)考核合理回歸。網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理主要是對(duì)供電網(wǎng)格、供電單元二級(jí)網(wǎng)格進(jìn)行“差異化”目標(biāo)管理。

供電網(wǎng)格：基于行政區(qū)劃、地理隔離、運(yùn)行維護(hù)邊界進(jìn)行劃分的、中壓網(wǎng)架相對(duì)獨(dú)立的、規(guī)模適度的供電區(qū)域，是配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備裝備運(yùn)行水平及工程建設(shè)成效管理的基本單位，可以整體上體現(xiàn)區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的“達(dá)成”水平；供電單元：基于用戶用電需求、變電站分布、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、線路利用率等因素劃分的邊界清晰、規(guī)模適度的、面向中壓線路的實(shí)際供電區(qū)域，是配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃及工程建設(shè)改造的基本單位，可更具體地體現(xiàn)配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架的“建成”狀態(tài)，真實(shí)體現(xiàn)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)受區(qū)域周邊電源分布及區(qū)域內(nèi)部地形地貌的約束情形，尊重規(guī)劃，體現(xiàn)“差異化”規(guī)劃的本質(zhì)，引導(dǎo)指標(biāo)考核合理回歸。

圖2 網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理體系

圖3 正向型指標(biāo)評(píng)分示意圖

1.3 網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理內(nèi)容

作為整體上體現(xiàn)區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的“達(dá)成”水平的供電網(wǎng)格，目標(biāo)管理內(nèi)容應(yīng)主要著眼于網(wǎng)格的配電網(wǎng)關(guān)鍵指標(biāo)的達(dá)成水平；而作為更具體地體現(xiàn)配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架“建成”狀態(tài)的供電單元，目標(biāo)管理內(nèi)容應(yīng)主要著眼于單元的規(guī)劃目標(biāo)的建成狀態(tài)上。網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理應(yīng)能全面反映配電網(wǎng)運(yùn)營水平、供電能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、裝備水平、智能化水平等方面的內(nèi)容?；诰W(wǎng)格“用電需求特征”分類體系，“差異化”特征因素包括供電區(qū)域類型、景觀要求、飽和負(fù)荷密度、發(fā)展成熟度四個(gè)維度：供電區(qū)域類型。A+、A、B、C、D、E 六類；景觀要求。高（全電纜）、中（電纜為主）、低（架空線為主）三類；飽和負(fù)荷密度。兩位整數(shù)；發(fā)展階段。發(fā)展成熟區(qū)、規(guī)劃建成區(qū)、規(guī)劃建設(shè)區(qū)、規(guī)劃新建區(qū)四類。

1.4 網(wǎng)格差異化規(guī)劃目標(biāo)管理體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述差異化目標(biāo)管理的基本要求，定義網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理的體系結(jié)構(gòu)如圖2。根據(jù)差異化目標(biāo)管理的基本要求及網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理體系，得出網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理綜合評(píng)價(jià)要素為：網(wǎng)格特征（供電區(qū)域類型、景觀要求、飽和負(fù)荷密度、區(qū)域發(fā)展成熟度），目標(biāo)管理因素（運(yùn)營水平、供電能力、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、裝備水平、智能化水平），管理對(duì)象（供電網(wǎng)格、供電單元）。

表1 網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理指標(biāo)分類

2 網(wǎng)格差異化規(guī)劃目標(biāo)管理指標(biāo)體系研究

2.1 指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

網(wǎng)格差異化目標(biāo)管理指標(biāo)分為運(yùn)營水平、供電能力、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、裝備水平、智能化水平5類，共43個(gè)指標(biāo)，指標(biāo)分類定義如表1。

表1中，正向、負(fù)向、區(qū)間三類指標(biāo)的評(píng)分計(jì)算公式如下：正向指標(biāo)是數(shù)值越大越好，一般最大值設(shè)置為100，評(píng)分計(jì)算公式F(x)=100×x；負(fù)向指標(biāo)是數(shù)值越小越好，一般最大值設(shè)置為100，評(píng)分計(jì)算公式F(x)=100×(1-x)；區(qū)間指標(biāo)是數(shù)值在一個(gè)合理的區(qū)間范圍（a，b）為最優(yōu)，其中a 為最小區(qū)間值，b 為最大區(qū)間值，評(píng)分計(jì)算公式如下：

2.2 指標(biāo)權(quán)重設(shè)置

權(quán)重設(shè)置方法有重要性對(duì)比法和關(guān)聯(lián)性對(duì)比法兩種，其中，重要性對(duì)比法按重要性強(qiáng)弱打分，關(guān)聯(lián)性對(duì)比法根據(jù)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱打分，得分均為1～5分。

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算公式如下：

上式中：i 為各指標(biāo)（參數(shù)）權(quán)重；p 為各指標(biāo)（參數(shù)）重要性打分；g 為各指標(biāo)（參數(shù)）關(guān)聯(lián)性打分；n 為指標(biāo)總數(shù)量。

經(jīng)專家討論設(shè)定各指標(biāo)重要性及關(guān)聯(lián)性，并按照公式（4）計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重如表2所示。

表2 差異化目標(biāo)管理指標(biāo)權(quán)重設(shè)置

表3 差異化目標(biāo)管理指標(biāo)（參數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置

圖4 負(fù)向型指標(biāo)評(píng)分示意圖

圖5 區(qū)間型指標(biāo)評(píng)分示意圖

2.3 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置

標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置方法根據(jù)供電區(qū)域類型（包含A+、A、B、C、D、E）、區(qū)域發(fā)展階段（包含發(fā)展成熟區(qū)、規(guī)劃建成區(qū)、規(guī)劃建設(shè)區(qū)、規(guī)劃新建區(qū)），因地制宜，設(shè)置各個(gè)指標(biāo)（參數(shù)）的標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算各地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃得分，以驗(yàn)證規(guī)劃成效。指標(biāo)規(guī)劃得分計(jì)算公式為，區(qū)域規(guī)劃總得分計(jì)算公式為Q=∑q，式中q 為各指標(biāo)（參數(shù)）規(guī)劃情況的得分；a為各指標(biāo)（參數(shù)）實(shí)際值；b 為各指標(biāo)（參數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)值；i 為各指標(biāo)（參數(shù)）權(quán)重；Q 為區(qū)域規(guī)劃總得分。經(jīng)專家討論設(shè)定各指標(biāo)（參數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)值如表3。

2.4 網(wǎng)格特征分類及差異化規(guī)劃目標(biāo)設(shè)置

根據(jù)國家、行業(yè)及企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合各地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際，因地制宜建立基于網(wǎng)格特征編碼的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)體系，充分體現(xiàn)不同網(wǎng)格在供電區(qū)域類型、景觀要求、飽和負(fù)荷密度、發(fā)展成熟度四個(gè)維度的差異特征。網(wǎng)格特征分類按“網(wǎng)格特征”等級(jí)由高到低排序，網(wǎng)格特征中可包含通配符“X”，標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性按“網(wǎng)格特征”等級(jí)“不低于”標(biāo)準(zhǔn)特征為原則，其中A＞B＞C＞D。根據(jù)網(wǎng)格特征分類，確定供電網(wǎng)格（單元）的規(guī)劃目標(biāo)，規(guī)劃目標(biāo)與負(fù)荷成熟度（發(fā)展不確定性）無關(guān)，是目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃的依據(jù)，如表5。

表4 規(guī)劃目標(biāo)（用電需求特征分類）

3 實(shí)例分析

示范區(qū)地處某市區(qū)盆地東部，是某市的中心區(qū)，東西長20.02公里、南北寬22.6公里，區(qū)位優(yōu)勢得天獨(dú)厚。全區(qū)總面積210平方公里，其中城區(qū)面積60平方公里，行政管轄5個(gè)鄉(xiāng)、24個(gè)街道辦事處，總?cè)丝?80萬人，其中常住人口130萬。

圖6 供電網(wǎng)格用電需求特征

供電網(wǎng)格特征編碼。根據(jù)網(wǎng)格劃分的基本要求和原則，該示范區(qū)供電網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖6。根據(jù)供電網(wǎng)格的負(fù)荷預(yù)測及網(wǎng)格特征分析結(jié)果（指常規(guī)負(fù)荷，包括各電壓等級(jí)大用戶但不包括充電樁及分布式能源），按網(wǎng)格特征編碼格式要求得到各供電網(wǎng)格的基本特征如表5所示，表格數(shù)據(jù)采用了A、B 類不同供電區(qū)域類型的兩個(gè)供電網(wǎng)格，形成對(duì)比。

表5 供電網(wǎng)格用電需求特征

表6 規(guī)劃目標(biāo)（目標(biāo)年：2025年）

表7 配電網(wǎng)建設(shè)改造目標(biāo)（目標(biāo)年：2025年）

規(guī)劃目標(biāo)（供電網(wǎng)格）。結(jié)合示范區(qū)現(xiàn)狀年的電網(wǎng)建設(shè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際，制定各網(wǎng)格的近中期建設(shè)改造目標(biāo)如表6；建設(shè)改造目標(biāo)（供電網(wǎng)格）。根據(jù)配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)實(shí)施細(xì)則，按照標(biāo)準(zhǔn)化、差異化、可升級(jí)的規(guī)劃建設(shè)原則，結(jié)合示范區(qū)現(xiàn)狀年的具體發(fā)展建設(shè)情況，可制定各網(wǎng)格的近中期建設(shè)改造目標(biāo)如表7。表中例舉的兩個(gè)網(wǎng)格從網(wǎng)格特征分析，其中GS-LZ-CG-JJW 為B 類供電區(qū)域，其發(fā)展階段從現(xiàn)狀年的規(guī)劃新建區(qū)（D）發(fā)展成目標(biāo)年的規(guī)劃建設(shè)區(qū)（C）階段；GS-LZ-CGGC 為A 類供電區(qū)域，其發(fā)展階段從現(xiàn)狀年的規(guī)劃建成區(qū)（B）發(fā)展成目標(biāo)年的發(fā)展成熟區(qū)（A）階段。

根據(jù)各網(wǎng)格近中期建設(shè)改造規(guī)劃結(jié)果，按照專家設(shè)置的各指標(biāo)權(quán)重及網(wǎng)格特征相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，可計(jì)算得出該區(qū)域各網(wǎng)格現(xiàn)狀年及目標(biāo)年（示例為2025年）的規(guī)劃總得分，總分為100分。根據(jù)各網(wǎng)格現(xiàn)狀情況及各網(wǎng)格發(fā)展?fàn)顩r，具有不同網(wǎng)格特征的網(wǎng)格判斷合理性的得分標(biāo)準(zhǔn)不同。如示范區(qū)GSLZ-CG-JJW 網(wǎng)格的現(xiàn)狀年規(guī)劃得分為80.43分，目標(biāo)年規(guī)劃得分為95.65分，目標(biāo)年規(guī)劃得分相對(duì)于該網(wǎng)格現(xiàn)狀已經(jīng)有很大改善且目標(biāo)年完成規(guī)劃目標(biāo)可能性大，說明該網(wǎng)格建設(shè)改造目標(biāo)設(shè)置得當(dāng)，GSLZ-CG-GC 網(wǎng)格同理。

4 結(jié)語

通過用電需求分析、網(wǎng)格劃分結(jié)果，按網(wǎng)格用電需求特征編碼結(jié)構(gòu)（供電區(qū)域分類、景觀要求、飽和負(fù)荷密度、負(fù)荷成熟度），對(duì)網(wǎng)格用電需求特征進(jìn)行編碼，并據(jù)此形成可量化的、精準(zhǔn)的用電需求特征分類體系，為配電網(wǎng)差異化建設(shè)改造提供分類支撐，并以區(qū)域?qū)嶋H劃分的網(wǎng)格及其用電需求特征編碼的結(jié)果為依據(jù)，在“不同類則差異化、同類則標(biāo)準(zhǔn)化”的原則指導(dǎo)下，通過適當(dāng)?shù)牧６瓤刂茖?duì)網(wǎng)格用電需求特征進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍w并，并設(shè)定相應(yīng)的規(guī)劃目標(biāo)，形成基于網(wǎng)格化方法及用電需求特征編碼的配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)及建設(shè)改造目標(biāo)，最后計(jì)算規(guī)劃指標(biāo)總得分，分析網(wǎng)格建設(shè)改造目標(biāo)的合理性。