基于風險評判的城市電網規劃方法

邱燦

摘 要：完善電力市場是大勢所趨，電力市場環境下城市電網規劃面臨的不確定因素更多、更復雜。文章在參閱大量文獻的基礎上，提出基于風險評判的電網規劃新方法，而風險的量化采用遺憾值計算。算例表明，在負荷預測基礎上，綜合衡量不同負荷狀態下的規劃網絡的風險水平，能科學提升市場環境下的電網投資成效，具有一定應用價值。

關鍵詞：風險評判 電網規劃 電力市場

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0017-02

隨著電力市場的推進，電力系統面臨的不確定因素不但在數量上不斷增加，在復雜程度上也有所提升。電網規劃作為頂層設計，更充滿著風險。為有效指導電網投資，必須在追求多目標協調的同時，對規劃風險進行量化，以使決策趨于最優。

1 電網規劃中的不確定性

電網規劃基于負荷預測、電源規劃和網絡現狀等環節，受制于政策、環境、經濟、資源等因素，可謂充滿不確定性。在電力市場和智能電網蓬勃推進的當下，由于電價和配電側放開、分布式能源接入等變化，使得電網規劃的難度不斷加大。為了改善這種情況，首先要具備對事物變化的有效響應能力。文章在參閱文獻[1]的基礎上，認為鑒于市場的公平交易性，可假想不確定因素有界（對概率分布不做假設）。

文獻[2]提出用“遺憾值”來表征特定網絡對特定負荷的風險程度，詳見式（1）所示。

其中，al，j為對應于“負荷模式fj-規劃方案pl”組合的評價值；poptimal為fj下的最理想方案；aoptimal，j為對應于“fj-poptimal”組合的評價值；rl，j為fj下pl的遺憾值。（1）遺憾值可表征特定方案對特定負荷的適應性（遺憾值越大，損失越大）；（2）若某方案在任何負荷模式下的遺憾值均為零，則可稱該方案“堅固”；（3）若找不到“堅固”方案，可尋求遺憾值極小化方案。

2 城市電網多目標優化建模

城市電網規劃是一個多目標、變權重問題。而從數學上講，多目標問題可表述為相同約束條件下追求不同目標函數極值的問題。因電網規劃中不同目標之間往往有沖突，導致不存在使所有目標均處于最理想狀態的最優解）。為保證方案選擇的客觀、公正，就需要尋找一個妥協解，一般可用遺傳算法來完成。

2.1 多目標建模

根據當前電力系統的主要特征，建立如式（2）所示的多目標城市電網規劃模型。其中：B為正常態下網絡的節點導納陣，δ為正常態下節點電壓相角向量，PG、PL分別為節點進、出功率向量，A為節點支路關聯陣，Z為支路電抗對角陣，Pmax為線路功率上限，Bl、δ1分別為斷開線路l后的節點電納陣和節點電壓相角向量，xj·max為j走廊允許增建回數，Ce為“N-1”時線路允許過載率的列向量，NL為需經受“N-1”檢驗的線路集。

f1、f2、f3的計算見式（3）。其中，M為支路集，Lk為k支路增建路數集，k1、k2分別為資金回收率和工程運行費率，Ckl、Alk、rkl、Pkl分別為線路費用、走廊征地費用、電阻及潮流，CLoss為基于單位功率的年運行費。

2.2 目標之間權重分配

上文模型中f1、f2、f3之間的權重分配可參照文獻[3]中的熵權法進行，結果為{0.8，0.1，0.1}。

3 算例

3.1 算例參數

以Garver-6節點系統作為算例[4]，其原始網架見圖1所示。假設：（1）走廊征地費用10萬元/km；（2）線路建設25萬元/km；（3）理論上任意節點之間可連通；（4）同桿架設回路的上限是4回。

各節點的發電與負荷預測情況見表1所示。電價為（模擬市場供需關系制定）：負荷適中情況0.8元/kW·h，負荷樂觀情況1.0元/kW·h，負荷保守情況0.5元/kW·h。

3.2 產生規劃方案集

針對負荷預測結果，設計3種典型的概率組合來給出水平年的規劃方案集。各方案的預測網架見圖2、圖3、圖4所示，各方案的投資評價比較見表2所示。

3.3 基于遺憾值的方案評判

水平年實際負荷受諸多不確定因素影響，其可能與方案1、2、3的負荷組合均不一致。為了量化方案選擇的風險，首先利用前文中提及的不確定模擬方法隨機模擬出四種模式，并對這些模式進行投資評價計算；然后根據遺憾值定義，求取四種模式對參考方案的遺憾值，見表3所示。

對表3，可求取每個方案在各隨機模式下的遺憾值均值，見表4。顯然，均值最小的方案（方案3）在很大程度上表示風險最小、最合理。

4 結語

城市電網規劃不確定因素多，在方案選擇上需要充分評價方案的風險。文章構建的模型經受算例的檢驗，在這方面起到拋磚引玉的作用，值得推廣。

參考文獻

[1] 戴彥，文福栓，韓禎祥.電力市場改革對電網規劃的影響[J].浙江電力，2002（3）：1-5.

[2] 熊信銀，吳耀武.遺傳算法及其在電力系統中的應用[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[3] 劉凱瀅，蔡述濤，張堯.基于風險評判的電網規劃方法[J].中國電機工程學報，2007，27（22）：53-58.

[4] 賴亞寧，薛禹勝，王海風.電力市場穩定性及其風險管理[J].電力系統自動化，2003，27（12）：18-24.