基于全壽命周期的配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架接線形式比選應(yīng)用

王喜梅

摘 要：合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、可靠、運(yùn)行的基礎(chǔ)，目前對(duì)城市配電網(wǎng)接線模式的選擇帶有很強(qiáng)的主觀色彩，不利于電網(wǎng)公司對(duì)規(guī)劃進(jìn)行科學(xué)、合理、客觀地管理。因此現(xiàn)今就如何構(gòu)建更為經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的電網(wǎng)網(wǎng)架、對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選更加具有實(shí)際價(jià)值。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)規(guī)劃；全壽命周期；目標(biāo)網(wǎng)架

中圖分類號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 片區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃

傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方法多以110kV及以上電網(wǎng)為主，10kV配網(wǎng)規(guī)劃主要依據(jù)上級(jí)電網(wǎng)的安排，配網(wǎng)隨用戶需求建設(shè)，與區(qū)域規(guī)劃銜接不足，部分規(guī)劃內(nèi)容存在規(guī)劃依據(jù)不實(shí)、負(fù)荷預(yù)測(cè)不細(xì)等問題。因此，為適應(yīng)當(dāng)前配網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，越來越多新城區(qū)配網(wǎng)規(guī)劃以區(qū)域控規(guī)為基礎(chǔ)，以用電需求為導(dǎo)向，以實(shí)測(cè)負(fù)荷為模型，開展差異化負(fù)荷預(yù)測(cè)、完善規(guī)劃方法，做實(shí)、做細(xì)、做深配網(wǎng)規(guī)劃以支撐配網(wǎng)未來發(fā)展。

1.1 南川水墨塊區(qū)現(xiàn)狀

南川水墨塊區(qū)現(xiàn)狀為老城區(qū)，按照城市規(guī)劃，到2020年，南川片區(qū)成為西寧市具有較強(qiáng)輻射力的區(qū)域性現(xiàn)代服務(wù)業(yè)聚集區(qū)，建成總體布局合理、生態(tài)環(huán)境良好、各種資源高效配置、人與自然和諧統(tǒng)一的宜居宜業(yè)宜游的西寧活力新市區(qū)。屆時(shí)南川水墨塊區(qū)東至規(guī)劃區(qū)東界線，西至規(guī)劃區(qū)西界線，南至南新路，北至春暉路，占地面積7.21 km2 ，人口10.9萬，居住、商業(yè)金融、教育科研用地。

1.2 片區(qū)配網(wǎng)規(guī)劃方案

方案一是根據(jù)上級(jí)電源規(guī)劃，兩座變電站在負(fù)荷密集中心沿主干線形成5組雙環(huán)網(wǎng)。方案二是形成10個(gè)單環(huán)網(wǎng)。方案三是形成網(wǎng)格化。

1.3 工程量及技術(shù)參數(shù)

方案一、二及三均采用YJV22-3×300，載流量533A；條數(shù)均為20條，環(huán)網(wǎng)柜為94座、94座、102座；負(fù)載率為75%、50%及67%。

2 基于全壽命周期的多層次評(píng)價(jià)模型

2.1 全壽命周期簡(jiǎn)介

全壽命周期LCC管理是經(jīng)濟(jì)分析的一種方法，即從項(xiàng)目的長(zhǎng)期效益出發(fā)，全面考慮設(shè)備或系統(tǒng)的規(guī)劃、建造、運(yùn)行和維護(hù)，直至報(bào)廢的全過程，從系統(tǒng)最優(yōu)的角度考慮成本管理問題。全壽命周期成本在配電工程中的數(shù)學(xué)模型

ICC=CI+CO+CF+CD （1）

其中，CI指初始投資；CO指運(yùn)行成本；CF指故障損失成本；CD指設(shè)備退役處置成本。

年費(fèi)用的計(jì)算公式為：

（2）

式中：n為線路經(jīng)濟(jì)使用年限；r0為折現(xiàn)率。

2.2 多層評(píng)價(jià)模型

多層次分析法，將與決策始終相關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則約束、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析。配電網(wǎng)不同方面有不同發(fā)展目標(biāo)，影響配電網(wǎng)未來發(fā)展的因素（指標(biāo)）也有很多，配電網(wǎng)屬于綜合評(píng)價(jià)。對(duì)于配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)這種多屬性，層次分析法可以將配電網(wǎng)影響因素條理化，較好的處理了眾多屬性或影響因素之間的關(guān)系。

本文對(duì)配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架采用多層分析，首先每個(gè)供電方案都必須滿足城網(wǎng)電力需求，即從技術(shù)角度制定方案的約束層。其次，采用基于全壽命周期成本理論的規(guī)劃綜合成本法，計(jì)算各方案費(fèi)用，比較經(jīng)濟(jì)性。最終根據(jù)年費(fèi)用大小判定其經(jīng)濟(jì)性，得出最優(yōu)的目標(biāo)方案。模型如圖1所示。

3 不確定信息的盲數(shù)處理

影響電網(wǎng)規(guī)劃的一些不確定性信息同時(shí)具有多種特點(diǎn)和性質(zhì)，例如：負(fù)荷的增長(zhǎng)除與本身性質(zhì)有關(guān)，還與國(guó)家國(guó)際形勢(shì)等影響因素的不確定性有關(guān)，這些不確定性即具有隨機(jī)性及模糊性。因此，電網(wǎng)規(guī)劃中的不確定性增加了規(guī)劃的難度。

從多層目標(biāo)模型看，對(duì)于電網(wǎng)接線形式的選取，飽和負(fù)荷密度、最大利用小時(shí)數(shù)、建設(shè)成本和電價(jià)等不確定信息對(duì)目標(biāo)值影響最大，需要詳細(xì)綜合處理增強(qiáng)規(guī)劃目標(biāo)值的準(zhǔn)確性。不確定性信息的綜合處理實(shí)質(zhì)是盲信息的數(shù)學(xué)表達(dá)和處理問題。首先構(gòu)建各項(xiàng)指標(biāo)的盲數(shù)表達(dá)式，其次，基于全壽命周期對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，從而得到最優(yōu)方案。

3.1 各項(xiàng)指標(biāo)的盲數(shù)表達(dá)式

片區(qū)負(fù)荷，依據(jù)南川片區(qū)控規(guī)采用空間預(yù)測(cè)法對(duì)片區(qū)進(jìn)行遠(yuǎn)景負(fù)荷預(yù)測(cè)。采用不同的需用系數(shù)，得出片區(qū)遠(yuǎn)景負(fù)荷約高中低3個(gè)密度。最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)的盲數(shù)表達(dá)式為

3.2 方案必選

3.2.1 約束條件

根據(jù)各方案的接線形式以及工程量得出技術(shù)指標(biāo)：方案一、二、三的供電能力分別為139.9MW、96.7MW及124.2MW；轉(zhuǎn)供能力N-1均為20條；供電可靠率分別為99.992%、99.9831%及99.995%；理論線損0.39、0.39及0.41。以上方案均滿足對(duì)城市供電的技術(shù)要求（供電能力92MW；轉(zhuǎn)供能力100%；供電可靠率大于99.98%；理論線損小于0.6）的約束條件。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

各方案部分指標(biāo)盲數(shù)計(jì)算結(jié)果見表1。

最后得出方案一年費(fèi)用809萬，方案二年費(fèi)用830萬，方案3年費(fèi)用859萬。故推薦南川片區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)架為采用方案一雙環(huán)網(wǎng)。

結(jié)論

為了科學(xué)合理規(guī)劃目標(biāo)網(wǎng)架，本文對(duì)南川水墨配電網(wǎng)接線模式進(jìn)行系統(tǒng)的研究，從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面人手，首先構(gòu)建技術(shù)約束指標(biāo)，選用全壽命周期年費(fèi)用最小為目標(biāo)值。針對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃中的不確定性，采用盲數(shù)理論算法對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)特性評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得出技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案，指導(dǎo)了電網(wǎng)下一步建設(shè)方向。

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