尋求最優(yōu)可靠性方案的電網(wǎng)規(guī)劃新方法

黃佳珍

摘要：高供電可靠性要求加大設(shè)備投入、開展可靠性技術(shù)研究，這與降低用戶側(cè)的缺點(diǎn)成本形成對立統(tǒng)一。如何尋求供電可靠性與降低可靠性成本的最佳融合點(diǎn)，文章結(jié)合對電網(wǎng)可靠性成本和缺電成本的研究，闡述了新時期的配電網(wǎng)規(guī)劃新方法，實(shí)例證明了該方法能有效確定規(guī)劃中的最優(yōu)可靠性方案。

關(guān)鍵詞：缺電成本；電網(wǎng)規(guī)劃；智能電網(wǎng)

中圖分類號：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0039-04

新時期智能電網(wǎng)建設(shè)中，更加注重在傳統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)可靠的電網(wǎng)基礎(chǔ)上，構(gòu)建“節(jié)能、高效、綠色”的電網(wǎng)，這就給可靠性和缺電成本的相互協(xié)調(diào)帶來了新的課題。

國家電網(wǎng)公司在建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的過程中，將逐步加大對配電網(wǎng)的投資，淘汰落后的高損耗配電網(wǎng)設(shè)備，進(jìn)而降低配電網(wǎng)損耗，提高配電網(wǎng)用戶側(cè)因停電而帶來的損失，進(jìn)而加強(qiáng)配電網(wǎng)的可靠性。但同時也可以看出，提高電網(wǎng)的可靠性，必然需要加大投資更新設(shè)備，這與降低用戶的缺電成本成為矛盾。

同時，傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃中，僅將配電網(wǎng)投資成本和運(yùn)行成本計(jì)入電網(wǎng)供電總成本，隨著電力體制改革的深入和電網(wǎng)技術(shù)的更新，配電網(wǎng)運(yùn)行的成本概念也隨之更新，電網(wǎng)供電總成本應(yīng)不僅僅考慮電網(wǎng)的投資和運(yùn)行成本，還應(yīng)將因配電網(wǎng)故障帶來的電力供應(yīng)中斷和缺電的損失考慮入電網(wǎng)的供電總成本，即將用戶側(cè)的缺電成本計(jì)入總成本。

隨著電力體制改革的深入，“政企分開、主輔分離”的不斷推進(jìn)，電力作為一種商品，已經(jīng)逐漸打破壟斷特征，融入市場化進(jìn)程。在競價上網(wǎng)的規(guī)則下，電價應(yīng)能準(zhǔn)確地反映缺電成本的大小，并綜合考慮供發(fā)、用配的需求，下文中，將基于上述考慮，建立配電網(wǎng)的考慮到可靠性和缺電成本的回歸模型，并通過實(shí)例分析來論證，力求尋找高可靠性和低投資的最佳融合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)完美平衡。

1 電網(wǎng)可靠性相關(guān)概念簡介

1.1 電網(wǎng)的可靠性成本

對電網(wǎng)用戶來說，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。為使電網(wǎng)能夠達(dá)到規(guī)定的供電可靠性水平，供電部門所投入的投資和運(yùn)行成本，即為電網(wǎng)的可靠性成本。當(dāng)電網(wǎng)達(dá)到規(guī)定的供電可靠性水平后，使用戶獲得的效益，成為電網(wǎng)的可靠性效益。

1.2 電網(wǎng)的缺電成本

電網(wǎng)的可靠性效益可以用缺電成本來表征。電網(wǎng)的缺電成本是指由于缺電或停電而帶來的經(jīng)濟(jì)損失。在某供電可靠性水平下，其產(chǎn)生的可靠性效益較難估算，而用戶缺電成本由于可以用缺電發(fā)生時間、預(yù)通知時間、所缺電量、缺電總時間等參數(shù)來表征，所以獲得了廣泛的使用。

用戶的缺電成本Rbenefit（元/期間）計(jì)算公式如下：

（1）

式（1）中：IEARi指節(jié)點(diǎn)i的缺電損失評價率，EENSi指節(jié)點(diǎn)i的電量不足期望值，n指電網(wǎng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)，m指造成缺電的故障總次數(shù)，Lik指第k種故障下節(jié)點(diǎn)i的缺負(fù)荷總量，fk指第k種故障出現(xiàn)的頻率，dk指第k種故障的持續(xù)時間，Cik（dk）指單位缺電損失。

結(jié)合可靠性-效益分析曲線知識，電網(wǎng)供電總成本一般只有在電網(wǎng)可靠性成本和用戶缺電成本相交處最低，達(dá)到最佳電網(wǎng)可靠性水平。依據(jù)實(shí)際情況，電網(wǎng)供電總成本是電網(wǎng)可靠性成本與電網(wǎng)可靠性效益的總和，如公式（2）所示：

4 可靠性成本效益回歸模型的論證

4.1 確定最佳可靠性方案方法

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，利用可靠性成本效益回歸模型來分析最佳可靠性方案時，應(yīng)根據(jù)規(guī)劃區(qū)域要達(dá)到的目標(biāo)，首先選擇一系列的備選方案，再對各個備選方案進(jìn)行計(jì)算，得出其可靠性指標(biāo)、可靠性效益、缺電成本以及相關(guān)的可靠性成本效益回歸模型，進(jìn)行分析對比，得出該地區(qū)配電網(wǎng)的最優(yōu)可靠度和供電成本，選擇出最佳的可靠性

方案。

4.2 可靠性成本效益回歸模型的論證

某地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃中，確定了7個不同可靠度的規(guī)劃方案，具體情況見表2。

表3為7種不同可靠度規(guī)劃方案的可靠性投資成本。

每個節(jié)點(diǎn)的綜合停電損失列于表4。

結(jié)合表4中的統(tǒng)計(jì)以及上述7個方案中，各個節(jié)點(diǎn)的不同故障類型、缺負(fù)荷量、停電次數(shù)、停電持續(xù)時間，使用公式（2）進(jìn)行計(jì)算，最終得出7個方案每個節(jié)點(diǎn)各自的缺電成本和方案的總?cè)彪姵杀尽１?即為7個方案的供電可靠性、可靠性成本、總?cè)彪姵杀竞凸╇娍偝杀尽?/p>

從表5的數(shù)據(jù)可以分析得：

一是當(dāng)可靠度水平提高時，配電網(wǎng)的缺電總成本呈現(xiàn)先減少后增加的變化。

二是配電網(wǎng)的可靠性水平越高，所需的可靠性成本也越大，用戶側(cè)的缺電損失越低。

三是對配電網(wǎng)來說，可靠性水平高并不意味著社會效益就好，任何電網(wǎng)的可靠性水平都不可能達(dá)到100%，只能無限接近。當(dāng)接近100%時，配電網(wǎng)的可靠性投資成本將急劇增大，而此時用戶缺電成本的降低卻不多。

四是對配電網(wǎng)來說，供電可靠性水平越低，發(fā)供電部門的可靠性投資成本越少，但此時，用戶缺電成本增加的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可靠性投資成本的降低，進(jìn)而導(dǎo)致供電總成本的增加。

所以，在進(jìn)行輸電網(wǎng)的規(guī)劃中，怎樣尋求最佳可靠性水平的融合點(diǎn)，是目前電網(wǎng)規(guī)劃工作的熱點(diǎn)問題。

根據(jù)表5中7個方案提供的關(guān)于供電可靠性、可靠性投資成本和總?cè)彪姵杀緮?shù)據(jù)以及上文所述的可靠性成本效益回歸模型的求解，求得該模型的參數(shù)值為：

K=37.0330、r=0.3085、F=4839、g=0.7699

因此，該配電網(wǎng)的可靠性成本效益回歸模型可以表

示為：

由公式（8）求得最優(yōu)供電可靠性為Rm=0.9954

由公式（9）求得最小供電總成本Tmin=271.64億元。

在上述7個備選方案中，方案四的供電可靠性R=0.9962，供電總成本T=275.21億元，與可靠性成本效益回歸模型理論計(jì)算的最優(yōu)供電可靠性和最小供電總成本最接近。所以，在7個備選方案中，方案四為最終選擇的最佳可靠性方案。

5 結(jié)語

在智能電網(wǎng)興起的背景下，隨著電力體制改革的進(jìn)一步推進(jìn)，電網(wǎng)呈現(xiàn)特高壓電網(wǎng)的建設(shè)、新能源并網(wǎng)等新特征，電網(wǎng)規(guī)劃對電網(wǎng)的安全、可靠性以及缺電成本控制要求也越來越高。本文經(jīng)過理論計(jì)算，建立了可靠性成本效益的回歸模型，并進(jìn)行了算法求解，最后結(jié)合具體實(shí)例，論證了模型的正確性和有效性。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）