綜合考慮可靠性因素的電網規劃新方法

張敏

（國網哈爾濱供電公司經濟技術研究所，黑龍江 哈爾濱 150000）

電力系統要想能夠保障運行的平穩性，就需要對電網結構進行有效的完善，由于電網結構不合理所導致的電力系統故障問題屢見不鮮，這一問題的存在，不僅會影響到電力系統的運行，而且還會造成重大電力事故的出現。因此，要充分的考慮到電網在運行過程中的可靠性指標，將其轉化為經濟性指標，從而可以更好的防止電網火災事故的發生，為社會的發展減少不必要的經濟損失。

1 電網規劃方法

1.1 在優化問題中，加入可靠性指標，利用這一指標對優化問題進行約束，從而得出相關的可靠性規劃方案，然而，這種方法無法有效的平衡經濟性和可靠性兩者之間的關系，也無法幫助指定出合理的規劃方案。

1.2 可以將可靠性指標轉化為經濟性指標之后，再加入到所確定的函數中，從而選取出最佳的規劃方案。從這兩種方法中可以看出，在電網規劃方案的制定中，都融合的供應方與需求方的要求，在滿足供應方的同時，也要滿足需求方，也就是說，供電方的投入成本少，則需求方的損失也就會越小，從而可以最大限度的凸顯出社會效益和經濟效益。過去我國所采用的電網規劃方法，在供電的可靠性上，只是單純的采用過負荷校驗法進行校驗處理，并沒有對其他的一些穩定性因素進行綜合的考慮，雖然也會在一定的時期考慮到其他的穩定性因素，但是采用的校驗方法也沒有改變，這樣的情況就會使得校驗結果的準確度下降，而在所制定的函數中，也沒有對這些綜合因素的體現。為此，本文就在綜合考慮可靠性因素的基礎上，衍生出電網規劃新方法。

2 電網規劃的數學模型

2.1 數學模型。電網規劃數學模型的建立，主要是通過將可靠性指標轉化為經濟性指標所實現的，并將轉化得來的經濟性指標加入到所定的函數中，具體的模型公式為：

在公式（1）中，在K年的時間中，電網規劃所產生的總費用就以Z來表示，而Z包括三相內容，其一就是電網在建設中所需要花費的費用，其二就是在電網運行的過程中所消耗的費用，其三是缺電成本費用。而在公式（2）和（3）中，對電網結構的優化進行了約束，清楚的限定了線路所能夠設定的回路數量以及導線所具有的截面面積等。而在公式（4）中，則主要對電網的運行進行了適當的限制，針對電廠的發電情況以及相關機械的出力情況進行了約束，將系統的平穩運行控制在了限定的范圍內。

2.2 規劃模型的求解。根據上述的四個公式，并利用相應的模擬算法來求得最終的規劃模型結果，在對設備進行維修以及對設備的運行進行限制的時候，要通過模擬分析的方式，進行系統的模擬故障分析以及運行狀態分析，從而將各個階段所需要應用到的電量進行有效的計算，并得出電量不足的限定值。第一個公式是對其他三項公式可靠性的體現，雖然利用前兩項公式可以有效的計算出開發所需要的成本費用，但是在利用第三方案的計算時，卻無法有效的對各種方案進行輕松的比較。具體的算法主要包括以下幾點：①形成初始可行規劃方案集；②計算開發成本，包括線路投資成本、系統運營成本；③計算缺電成本；④確定系統可靠系數，計算綜合成本；⑤給出最優方案，結束求解。

3 電網規劃的缺電成本計算

3.1 可靠性評價和缺電成本分類。針對電網進行可靠性進行評價的時候，要注意充分考慮到充足方面的因素以及安全方面的因素。所謂的安全因素就是要表現為電網所具有的承受能力。充足方面的因素則是指代的用戶所能夠提供的最大電力。電網在進行可靠性評價的過程中，充足性和安全性分別指代了不同的指標，安全性代表動態指標，而充足性則代表了靜態指標。從這兩個指標來說，電網缺電成本也可以被劃分為兩個方面的內容：其一就是靜態缺電成本，其二就是動態缺電成本。在對缺電成本進行詳細的分析后，就可以有效的將經濟性和可靠性結合在一起，而目前應用的缺電成本計算方法主要為統計法以及調查法。其中，靜態缺電成本計算公式為

而動態缺電成本計算公式為

4 算例分析

本文在進行算例分析的時候，主要是以Garver-6節點系統為依據，針對規劃主程序中所生成的兩個不同的電網規劃計劃進行合理的成本計算，從而得出相應的缺電成本數據，依據算例分析，可以得出，可靠性指標轉化為經濟性指標具有一定的必要性，并且轉化的方式也具有實用性。

Garver-6節點系統中的規劃方案，主要分為兩種，可以看做是方案一和方案二。無論是哪種方案，其中都會出現一定的故障情況，也會造成缺電損失，依據兩者所產生的缺電損失，來分別計算出該系統在靜態狀態和動態條件下，所產生的缺電成本，其中動態缺電成本可達到7.0元/kWh，而靜態缺電成本則也會達到5.0元/kWh。一般來說，線路在建設的過程中，所需要投入的資金成本就達到了40萬元/km，兩種方案中，對線路的總投資金額就達到了7000萬以上，如果不將系統所造成的缺電損失計算在內，那么就兩方案的缺電損失來說，兩方案的金額都在7000萬以上。從這點可以了解到，是否計及缺電成本即系統可靠性因素對電網規劃的結果有很大影響，根據兩種方案所得的最終規劃方案也不同。

結語

將可靠性轉化為經濟性，具有一定的必要性和可靠性，本文將電力系統的綜合統計數據引入計算，根據設備維修、退出運行以及設備或線路故障的概率，采用蒙特卡羅法模擬系統的不同狀態和事故以計算系統缺電成本，且計算量受系統規模的影響不大，所以本文方法同樣適合于多節點的大系統。

[1]程浩忠，高賜威，馬則良，朱忠烈，許進，王曉暉.多目標電網規劃的分層最優化方法[J].中國電機工程學報，2003（10）.