淺談電網(wǎng)規(guī)劃評價與決策

王文珍

摘 要：電網(wǎng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)發(fā)展的基礎，其規(guī)劃水平的高低直接影響到未來電網(wǎng)的安全性、可靠性與經(jīng)濟性等方面。電網(wǎng)規(guī)劃評價與決策工作是其中的重要內(nèi)容，關系到電網(wǎng)規(guī)劃的質(zhì)量與水平。因此，電網(wǎng)規(guī)劃評價與決策研究工作就顯得尤為重要，文章針對電網(wǎng)規(guī)劃評價與決策方法進行了研究，以期給同行參考。

關鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；評價；決策

引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，電能已經(jīng)觸及到了人類生活的各個方面。只有通過電力工業(yè)本身的基本建設從而不斷擴大電力系統(tǒng)的規(guī)模才能滿足社會對電能的需求。因此做好電力工程建設的前期工作，落實發(fā)、送、變電本體工程的建設條件，協(xié)調(diào)其建設進度，優(yōu)化其設計方案，其意義尤為重大。而電網(wǎng)規(guī)劃正是其中一個重要的環(huán)節(jié)，一個規(guī)劃方案的好壞直接關系到電能能否從發(fā)電廠順利送到用戶。因此，提高電網(wǎng)規(guī)劃的質(zhì)量具有重大的理論與現(xiàn)實意義。

1 電網(wǎng)規(guī)劃研究

電網(wǎng)規(guī)劃研究主要有兩個方面的任務：一是確定電網(wǎng)未來安裝設備規(guī)格，如導線電壓等級及型號、變壓器規(guī)格等；二是確定電網(wǎng)中增加新設備的地點及時刻。電網(wǎng)規(guī)劃的目的是確定電網(wǎng)合理擴展網(wǎng)架，尋找最優(yōu)的擴展方案，且滿足負荷、用戶供電質(zhì)量、城市規(guī)劃協(xié)調(diào)一致、經(jīng)濟發(fā)展四個方面的要求。因此電網(wǎng)規(guī)劃是一個多目標、多變量、多約束的混合非線性規(guī)劃問題。國內(nèi)外研究人員針對其特點進行了大量的研究，并取得了一定成果。人們對電網(wǎng)規(guī)劃問題研究的不同之處主要表現(xiàn)在數(shù)學模型和優(yōu)化方法兩方面。

2 規(guī)劃模型的建立

由于電網(wǎng)規(guī)劃的復雜性與系統(tǒng)性，需要考慮的因素多種多樣，建立合理與完整的規(guī)劃模型是一個重要的課題。文獻[1]針對傳統(tǒng)規(guī)劃中未考慮各線路負荷水平問題，將輸電線路投資和網(wǎng)絡剩余輸電容量作為目標函數(shù)，求取投資最小下剩余輸電容量最大的方案。文獻[2]在模型中加入了發(fā)電備用容量以滿足電力系統(tǒng)實際運行要求。文獻[3]同時考慮了電力市場阻塞和線路剩余容量建立新的電網(wǎng)規(guī)劃模型，并采用粒子群算法進行求解。文獻[4]建立了主網(wǎng)與配網(wǎng)相協(xié)調(diào)的電網(wǎng)規(guī)劃模型，并將地理信息系統(tǒng)和圖論應用到規(guī)劃中。

3 優(yōu)化算法的選擇

除了提出不同的電網(wǎng)規(guī)劃模型外，電網(wǎng)規(guī)劃研究者也對優(yōu)化算法展開大量的研究，以期提高計算速度和改善算法收斂性。目前，用于電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化算法主要包括兩類：數(shù)學優(yōu)化方法和智能優(yōu)化方法。

3.1 數(shù)學優(yōu)化方法

傳統(tǒng)的數(shù)學優(yōu)化方法包括線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法、整數(shù)規(guī)劃法等。

3.2 智能優(yōu)化方法

近年來，科研工作者基于對自然界的觀察而得到啟示，提出了諸多智能方法，如遺傳算法、粒子群算法、人工魚群算法、蟻群算法等。

（1）遺傳算法。遺傳算法是電網(wǎng)規(guī)劃中廣泛應用的智能優(yōu)化算法。它模擬生態(tài)系統(tǒng)中的生物遺傳功能，通過遺傳、交叉、變異等操作進行優(yōu)化，最終得到最優(yōu)解。遺傳算法存在計算速度慢且易陷入局部收斂情況，因此專家學者對其進行了相應的改進。例如文獻[5]在遺傳算法中加入倒位算子、最優(yōu)保存策略及適應度記錄器，并將其應用到輸電網(wǎng)動態(tài)規(guī)劃中，提高了計算效率。（2）粒子群算法。粒子群算法廣泛應用于電網(wǎng)規(guī)劃、無功優(yōu)化和變電站規(guī)劃當中。它是一種種群優(yōu)化算法，但不存在遺傳、交叉、變異等操作，因此其具備簡單高效的特點。它模擬鳥類的捕食過程，通過更新粒子的速度和方位實現(xiàn)尋優(yōu)。文獻[6]將非線性單純體應用到粒子群初始化中，使得粒子在初始化中能夠合理的分布，從而加速了算法的收斂性。并提出一種交叉迭代方法，克服了適應度函數(shù)的振蕩現(xiàn)象。（3）人工魚群算法。人工魚群算法是一種基于魚群行為進行全局搜索的最優(yōu)算法，該算法具有克服局部最優(yōu)解、尋求全局最優(yōu)等特點，對其搜索空間具有一定的自適應能力。文獻[7]將人工魚群算法應用到配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃中，建立了以年最小費用為目標函數(shù)的數(shù)學模型。（4）蟻群算法。蟻群算法是一種新型的仿生啟發(fā)式尋優(yōu)算法，該算法模擬螞蟻的覓食機理，構造人工蟻群，每個螞蟻根據(jù)覓食路徑上的信息進行路徑選擇，并在選擇路徑上留下自己的信息，如此往復迭代完成尋優(yōu)過程。

與傳統(tǒng)數(shù)學優(yōu)化方法不同，人工智能優(yōu)化方法對數(shù)學優(yōu)化模型沒有非常嚴格的要求，可以很好地處理離散、非凸、非線性問題。目前，這些方法已廣泛應用到電網(wǎng)規(guī)劃當中，在一定程度上提高了計算的收斂性和速度，彌補了傳統(tǒng)數(shù)學優(yōu)化方法的一些不足。

4 對規(guī)劃方案的評價與決策

電網(wǎng)規(guī)劃方案的形成是一項巨大的系統(tǒng)工程，內(nèi)容涉及繁多，包括：社會經(jīng)濟發(fā)展及現(xiàn)狀電網(wǎng)分析、電力需求預測、規(guī)劃目標及技術原則、電網(wǎng)規(guī)劃方案、投資估算、規(guī)劃成效分析等內(nèi)容。此外，電網(wǎng)規(guī)劃設計帶有明顯的不確定性與模糊性特點，與電網(wǎng)的歷史與未來都有密切的關系。在規(guī)劃方案實施之前，必須對方案進行綜合全面的分析，以期得到滿足社會發(fā)展需求的電力網(wǎng)絡。因此，如何對規(guī)劃方案進行評價與決策是一個不容忽視的問題。

電網(wǎng)規(guī)劃評價問題主要由評價指標體系和評價方法組成。傳統(tǒng)的電網(wǎng)評價工作主要包括經(jīng)濟性、可靠性、適應性、電能質(zhì)量等評價，或者綜合考慮經(jīng)濟性與可靠性的評價。這些工作從不同的方面評價了電網(wǎng)水平，但缺乏整體性的評價，對電網(wǎng)建設的指導意義不強。文獻[8]根據(jù)輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)特點不同，以及規(guī)劃與運行對數(shù)據(jù)的要求不同分別建立了輸電網(wǎng)規(guī)劃評價指標體系、輸電網(wǎng)后評估指標體系、配電網(wǎng)規(guī)劃評價指標體系、配電網(wǎng)后評估指標體系等四個電網(wǎng)評估指標體系框架。上述文獻屬于電網(wǎng)規(guī)劃方案決策，而電網(wǎng)規(guī)劃后評估也是電網(wǎng)規(guī)劃評價中的一項重要內(nèi)容，文獻[9]采用模糊區(qū)間層次分析法對電網(wǎng)改造項目進行后評估，以檢驗改造項目的成效，并為下一步的電網(wǎng)建設提供科學依據(jù)。

5 結束語

近年來，電網(wǎng)規(guī)劃評價問題出現(xiàn)復雜化、不確定性因素增加等新的特點，需要分析各種評價與決策方法理論特點的基礎上，取長補短，根據(jù)實際情況采取一種適合于輸電網(wǎng)規(guī)劃特點的評價方法，并將其應用于實際項目工程中。

參考文獻

[1]屈剛，程浩忠，歐陽武.考慮線路剩余輸電容量的多目標電網(wǎng)規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，32（10）：27-31.

[2]武鵬，程浩忠，刑潔，等.考慮發(fā)電備用容量的輸電網(wǎng)規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（7）：22-26.

[3]金義雄，程浩忠，嚴健勇，等.計及阻塞管理及剩余容量的并行粒子群電網(wǎng)規(guī)劃方法[J].電網(wǎng)技術，2005，29（23）：18-23.

[4]梁錦照，夏清，鄭建平.基于GIS和圖論分析的電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（8）：99-103.

[5]吉興全，王成山.計入需求彈性的輸電網(wǎng)動態(tài)規(guī)劃方法[J].中國電機工程學報，2002，22（11）：23-27.

[6]金義雄，程浩忠，嚴健勇，等.改進粒子群算法及其在輸電網(wǎng)規(guī)劃中的應用[J].中國電機工程學報，2005，25（4）：46-50.

[7]盧志剛，劉健，吳杰.人工魚群算法在配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃中的應用[J].高電壓技術，2008，34（3）：565-568.

[8]萬衛(wèi)，王淳，程虹，等.電網(wǎng)評價指標體系的初步框架[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2008，36（24）：14-18.

[9]楊衛(wèi)紅，何永秀，李德智，等.模糊區(qū)間評價與層次分析相結合的電網(wǎng)改造項目綜合后評估方法[J].電網(wǎng)技術，2009，33（5）：33-37.