多不確定性信息的多目標電網規劃研究

莫倩基

摘 要：在電網規劃過程中所存在的各類不確定信息，其處理結果直接關系到整體電網規劃效果，尤其是在經濟處于快速發展的區域內，科學處理不確定信息格外重要。電網規劃中存在不確定性的原因在于區域經濟發展的不確定性，通過對電網規劃中的多不確定信息處理，進行多目標電網規劃。本文對多不確定性信息的多目標電網規劃進行簡單分析。

關鍵詞：不確定信息；多目標；電網規劃；不確定性；不確定信息處理

科學合理的電力系統規劃時確保我國電力系統經濟、可靠、安全運行的重要前提。在當前的社會發展和國家經濟進步的背景下，如何實現科學合理的電力系統規劃是確保社會穩定、經濟快速發展的重要內容。電網規劃中存在的不確定性，導致電力規劃工作的難度提高。在電網規劃中，不確定性是突出特點之一，這也是在電網規劃中必須要考慮的重要因素。

1 多目標電網規劃的必要性

隨著我國經濟的快速發展，電能逐漸成為生產和生活中的重要能源，電力工業成為支撐我國經濟快速發展的重要命脈。合理的電網布局和結構能夠滿足人類對電能的基本需求，同時能夠最大限度減少電能損耗，因此在電力工業中電網規劃具有重要作用。電網規劃可以分為配電網規劃和輸電網規劃兩大類。輸電網規劃主要任務是要結合電網規劃期間的電源規劃方案及負荷增長水平，力爭在規劃期末能夠促使電力網絡成為較為理想的結構，從而滿足不斷增長的電能需求，通過靈活機動的運行方式變化，促進電網的深入發展。欠缺合理的電網規劃，不僅僅會導致經濟和資源的損耗，嚴重情況下回導致重大安全事故。

輸電網規劃主要目的是結合用電用戶需要，經濟、可靠、安全的將電能從發電中心輸送至各個負荷中心，需要能夠確保電能質量在能夠接受的范圍內。可靠的輸電系統，不僅僅要能夠承受各種類型的單一故障，在發生各類單一故障時，要求各個負荷中心都能夠始終處于合格電壓條件下，確保系統電力元件不出現過負荷現象。為了能夠達到越來越高的電網規劃要求，需要對全盤電網進行綜合考慮，將目標網架可靠性、經濟性，融入環境影響和社會等因素，選擇最佳目標。考慮多個目標時，當其中某個目標和最優較為接近時，此時另一個目標距離最優相對較遠，這就代表電網規劃的問題是具有矛盾性的多目標優化規劃問題。從數學角度來看，電網規劃模型的約束條件和目標函數都具有非線性，導致分析計算的難度加大。同時，在電網規劃過程中，涉及大量的不確定性因素。綜合考慮，可以將電網規劃作為一個包括多不確定性信息的多目標非線性規劃。解決如此復雜的優化規劃問題，必須要采用科學的條理來對規劃過程進行剖析，從而制定科學、合理的電網規劃方案，促進電網的進一步發展。

2 多不確定性信息的多目標電網規劃

2.1 基于云理論的多目標電網規劃模型

2.1.1 不確定性信息和云處理。目前，我國電網規劃中存在的不確定信息主要包括三種類型：第一是市場環境的不確定性。近幾年來，我國經濟快速發展，國民經濟水平不斷提高的同時，電力市場的環境也在發生變化，市場環境的變化導致電網負荷增長水平及電源情況都產生不確定性。第二是網絡結構的不確定性。市場環境變化導致的電網負荷增長水平和電源情況發生不確定性，導致網絡結構存在不確定性。第三是網絡狀態的不確定性。人為因素、環境影響因素及設備可用性因素等因素影響導致網絡狀態的不確定性。針對各類不確定性信息的處理，采用云處理方式主要是針對經濟性指標進行處理。從實際狀況出發，規劃人員利用云輪廓，分析已知數據的可能取值，利用統計原理、概率分布來分析數據取值范圍和確定經濟評價值，從而產生較為精確的投資費用數額，為電網進行合理規劃創造可靠條件。

2.1.2 多不確定信息的多目標函數。結合云處理的性質可以看出，論域U本身也存在一維和多維的特性，因此給多目標模型的建立提高了較大便利，結合我國電網規劃的實際目標，可以構造二維的綜合評價云。正向二維云發生器逐步包括三部算法：生產以（EN1和EN2）為期望值，以He21，He22為方差的二維正態隨機數，之后利用公式計算不確定度，第三部生產云滴。通過不斷重復以上三個步驟，一直到生成N個云滴為止。

2.1.3 電網規劃云理論模型建立。為了能夠確保基于云理論所建立的新模型能夠滿足電網規劃的實際需求，在實施規劃時，首先要求規劃人員充分考慮電網規劃中的各類不確定性信息，而后將可靠性目標和經濟性目標都分別輸入到逆向云發生器中。完成相關操作后，將具有數字特征表示的可靠性和經濟性目標都轉換為二維云形態，輸入線性加法器逆向云發生器后，產生目標函數的最終定性表示，然后利用波動因子來建立彈性的約束條件。根據云理論的特點，結合電網規劃中的多不確定性信息相關特性，利用基于云理論建立的模型分析，通過云發生器對各種不確定性信息進行定量分析處理，采用定性表達，選擇最關鍵的可靠性目標和經濟性目標作為目標函數，詳細的系統分析完全符合我國電網規劃的實際需要，可以判定為基于云理論的電網規劃方法切實可行。

2.2 輸電網規劃綜合評價和決策

通過利用不確定方法來解決電網規劃中的實際問題，采用尋優結果選擇優越方案集，產生可行性方案，這不僅僅需要確保不確定方法分析的科學性，同時需要具有合理的綜合評價方案以及科學的決策展開，這樣才能讓決策者從多種集中方案中選擇并評價最優方案。選擇的最優電網規劃方案，能夠產生理想的經濟效益和社會效益，因此在選擇最終規劃方案時，要從方案靈活性、可靠性、經濟性及社會影響和環境友好程度等方面進行綜合考量。要綜合考慮方案的經濟技術性能，同時兼顧投資政策和發展策略下的主觀要求來選擇合理的評價指標。通過運用決策準則對各個規劃方案進行定量或定性的評價指標分析，最后采取統一的測度來衡量各方案指標值的優劣，從而對各個規劃方案進行優劣排序，確定最佳方案。

在評價指標選擇時，要結合地區電網特點，考慮地區地域條件、決策者制定的政策及地區宏觀發展，堅持“掌握重點、突出細節，統籌兼顧、總覽全局”基本原則，從電網技術性能、社會效益、經濟效益和環境效益多方面來選擇完善、合理、科學的評價指標。對選擇的評價指標科學分配指標權重，而后建立綜合評價和決策模型。決策者從多方面指標對可行性方案進行考量，利用各個方案之間存在的細微差別來選擇優越方案，從而形成最終方案。

3 結語

隨著我國電力系統的不斷發展，多不確定性信息和多目標的多重結構已逐漸成為未來電網規劃的必然趨勢。在進行電網規劃時，要結合我國實際國情，采用合理的電網規劃模型和科學的綜合評價機制，選擇最優方案，從而實現最佳規劃，為我國日益增長的電能需求提供源源不斷的動力支撐，保障我國國民經濟的快速發展。

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