多階段配電網最大供電能力精準規劃

孫德瑋

摘要：本文針對傳統多階段配電網規劃方案在供電可靠率、線損率、電壓合格率方面存在的問題，提出基于最大供電能力的多階段配電網精準規劃方案。該方案是對傳統多階段配電網規劃方案的優化，首先對當前配電網精準方案及存在的問題進行分析，然后計算電網總負荷并以此作為衡量標準，為后續精準規劃做準備，最后根據上述配電網規劃方案存在的問題，建立多階段配電網精準規劃模型。

關鍵詞：最大供電能力; 配電網; 精準規劃; 模型;

1供電能力最大狀態下配電網的多階段精準規劃

以往配電網規劃方法全部需要提前計算出的實際電力系統負荷，然后結合負荷計算所得結果來驗證配電網現行規劃方案的合理性，并以此為基礎對配電網規劃展開調整。據此可得，利用以往方法對配電網展開規劃，直接受負荷計算結果的影響，其計算不太準確。而本次在供電能力最大狀態下研究配電網多階段規劃方法，在沿用以往規劃方法主要步驟的前提下，展開整改，盡量將其中不是很合理的部分去除，針對快要完成或者是已經完成的，且位于人口密集度比較高、土地資源相對較少的那些大中型城市當中的配電網工程，其關鍵在于怎么樣結合現狀展開近期規劃以及優化，需要不斷探索更好、更新的規劃方法，對電力系統而言，最大供電能力作為一個衡量其輸出性能的基本指標，是對配電網進行規劃的一個關鍵性條件，其定義指的是配電網在一定供電范圍內，在符合當地準則的前提下，其變電站內主變壓器和配電網具備的轉供電能力，以及具體運行狀態下所能夠負荷的最大供電能力。這一次研究的配電網多階段精準規劃就是以最大供電能力指標作為約束條件，對整個配電網分階段的進行合理規劃，以使結果達成最優狀態。

1.1現行配電網方案及發現的問題

以我國某一城市的配電網為例，該城市截止到當前的用電量已經達到478.53億千瓦，供電負荷最大可為800萬千瓦。結合該城市的上述定位以及地理位置等相關信息，結合該城市內的電網特點，及其發展現狀、人口密度、需求電量經實踐檢驗該城市配電網以往的規劃方案發現問題如下：（1）當電網整個運行起來時，電力系統很容易出現短路;（2）變電總容量無法符合實際需求;（3）配電線上面的

負荷過大;（4）建設資金短缺。

1.2計算電網總負荷

從以上章節可知，在配電網現行的規劃方案中發現了嚴重缺陷，顯然無法符合不斷增大的電能需求，故而應該對其方案展開調整。對整個電網的總負荷展開準確計算作為精準規劃的主要依據。其計算公式如下：

1.3精準規劃模型

1.3.1 確定目標函數

這里以最小成本為目標函數，即???（2）

是總成本，其中投資成本

運行成本

其中，表示的是現值系數，C，C分別是單位長度、容量待建線路所需費用，d是代建線路工程量，C?是變電站費用，C?是某時期電價，C是某時期DSM電價，e是規劃年數，G是貼現率。

1.3.2相關約束條件

（1）電力需求方面

對該城市配電網進行精準規劃有一個最基本的約束條件，就是對其范圍內的實際電力需求展開預測，這也是編制規劃的依據。電力需求預測需要以該區域內連續幾年來消耗電量作為參考，再結合經濟發展的目前狀況（主要是第二產業，第一產業比重最小，第三產業占比降低），根據電力系統實際運行狀況，以及投資效益等多項因素推斷得出來的。這一次研究中電力需求預測的展開用的是回歸模型。

這里面的x是一個自變量（對電力輸出量存在影響的因素）;a、b均是回歸系數;c則是隨機誤差。

（2）潮流

潮流需要結合電網給定的結構、發電機、參數和元件負荷等，計算電力系統各部分能夠在穩態狀態下運行的參數。這一次研究用的是BPA軟件計算潮流。

（3）節點i上的電壓

（4）節點i處的容量

這里面P是初始容量， Q則是補償值。

1.3.3 求解模型

通過非支配排序遺傳法利用模型求解供電能力最大值，?????????????????????（8）

跟分別是最大供電能力和經濟投資的適應度函數;是總違限量;是懲罰因子。從其解集中挑選出一個最適合的作為規劃方案

1.3.4結果驗證與方案調整

（1）結果驗證

（2）方案調整

在以上流程圖中所提及的A、B、C類措施詳情見表1。

配電網以最大供電能力為基礎進行調整后的多階段精準規劃方案見圖3所示。

2實驗分析

為驗證調整后的方案是否有效，根據供電可靠率、電網線損率和輸出電壓合格率幾個指標跟調整前方案展開了對比分析。配電網調整前后的主要情況見表2。

由上表可知，調整后的方案中添上了一座變電站，故而變電總容量也增大了一些，且其余指標均有所改善。

2.1供電可靠率

調整后方案的供電可靠率即使輸出電力增大到在150千伏時，仍然保持為 98.97%;而未調整前方案的供電可靠率卻在輸出電力量增大時逐漸降低，等到輸出電力等于150千伏時，已經降至85.56%。由此可見，調整后的方案更為合理，有更利于配電網的規劃。

2.2電網線損率

調整后方案的線損率并未在電力輸出量增大時出現明顯增高情況，線損率在輸出電量等于150千伏時，仍可維持在3.23%上下;而調整前方案的線損率卻在電力輸出量增大時隨之明顯增大，在電力輸出等于150千伏時，線損率已提升至10.56%。通過對比可知，線損率在調整后降低了7.326%。

2.3電壓合格率

最后計算配電網電壓調整規劃前后的合格率，由于電力輸出量一直在增大，配電網規劃調整后，以最大供電能力為基礎的多階段精準方案中在輸出電量等于150千伏時，其電壓合格率最終恒定在99.5%左右;而調整前的配電網方案，其電壓合格率卻在電力輸出量增大時而隨之降低，且降幅明顯，當電力輸出最后等于150千伏時，電壓合格率也已降到60.54%。通過對比可知，調整后的規劃方案中電壓合格率超過調整前規劃方案38.96%。通過以上三組實驗結果可知，以最大供電能力為約束條件對配電網按照多階段進行精準規劃的方案經過調整后要明顯優于沒有調整前的規劃方案，而且也更能滿足規劃的需求目標。

3結束語

總體而論，由于科技的發展，社會的進步，電力供應為符合生產需要，變得越來越緊張，但以往的配電網規劃方案卻不能達成這一目標，因此不得不對配電網展開精準規劃。在以往規劃方案的前提下，通過一個規劃模型，對以往配電網規劃方案展開調整。經過本文所做實驗分析，調整后的方案以最大供電能力為基礎對配電網進行多階段的精準規劃，無論在供電可靠率方面、線損率方面還是在電壓合格率方面均明顯優于調整前方案。這一次研究是對配電網日后建設、運行模式的一次成功探索，為這一類研究提供了一個新方向。

參考文獻

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