配電網優化規劃及其方案綜合決策方法的研究

李俊江

（國網四川都江堰市供電有限責任公司 四川成都市都江堰 611830）

配電網優化規劃及其方案綜合決策方法的研究

李俊江

（國網四川都江堰市供電有限責任公司 四川成都市都江堰 611830）

本文簡要介紹了配電網優化規劃的研究現狀，從時間、物理結構、經濟性、可靠性四個角度分析配電網規劃模型，將規劃模型分為兩大類，在此基礎上分析配電網優化方法，最后提出配電網優化規劃研究的問題，以供相關人員參考。

配電網；優化規劃；規劃算法；分布式電源

引言

配電網優化規劃是指在分析現有電網及預測未來負荷分布的基礎上，認真分析并確定變電站位置和容量、接線模式、饋線、路徑及型號，制定一個優化規劃方案，以此來提高配電網運行效率及可靠性，降低檢修及網損費用，滿足未來用戶容量和電能質量。目前，國內外在配電網規劃研究方面已取得了可觀的成績，本文對配電網優化規劃展開深入探討。

1 配電網規劃模型分類

1.1 從時間及物理結構角度

從時間的角度出發，可以將配電網規劃分為靜態和動態模型兩種；從物理結構角度出發，既可以將配電網看作一個整體，也可將其分為變電站和配電線路來進行分別規劃。從時間及物理結構角度，則可以將配電網規劃模型分為靜態負荷子系統、動態負荷子系統、靜態負荷整體系統、動態負荷整體系統四類。①靜態負荷子系統規劃模型。該規劃模型分為兩類：變電站子系統規劃與饋線子系統規劃，前者是在現有及預期未來變電站位置及供選容量確定的基礎上，通過最短路徑算法及運輸模型來進行規劃設計；后者則是在現有變電站位置及容量后，合理分布配電線路。②動態負荷子系統規劃模型，利用動態規劃來模擬負荷增長，綜合配電變電站大小、位置、電壓、容量等因素來進行規劃。③靜態負荷整體系統規劃模型。該規劃模型將變電站和饋線結合起來進行優化計算，以實現配電線路及變電器最優設計。④動態負荷整體系統規劃模型。該規劃模型主要將能夠優化設計配電變電站的位置與容量、配電線路的路徑及導線截面等方面的因素，充分協調各時段方案，最終實現整體最優。

1.2 從經濟性及可靠性角度

根據經濟性及可靠性的相關指標，可以將配電網優化規劃模型分為三類：經濟性、可靠性及綜合性。經濟性模型，即在配電網優化規劃中只考慮經濟性指標。可靠性模型，即基于一定的經濟水平，以提高可靠性為最終目標。綜合性模型，則是綜合考慮可靠性成本及可靠性效益，在兩者平衡的情況下進行配電網優化規劃，切實提高規劃方案的綜合效益，降低配電網規劃成本。

1.3 從單目標與多目標角度

根據目標函數的個數，可以將配電網優化規劃模型分為兩種：單目標模型及多目標模型。配電網優化規劃目標較多，例如投資費用、年網損費、載荷力、環保性等等，這些目標的重要性不同、考量要求不同，因而容易引起沖突，多目標規劃則能夠解決這一問題。單目標規劃分別從模型與算法上提出兩種求解辦法：根據不同層次先后對各目標函數進行最優化，這樣能夠有效減少計算量。目前多目標電網規劃已經取得了一定進展，但在實際應用過程中也存在一些問題，這些問題都有待后期解決。

1.4 從確定性角度

配電網規劃涉及的不確定性因素較多，例如未來負荷增長率、配電網的擴展費等等，這些不確定性都直接影響到規劃方案的優化效果。配電網規劃涉及的不確定性信息包括隨機信息、模糊信息、灰色信息及未確知信息，根據此類信息的處理方法，又可以將配電網優化規劃模型分為確定性及不確定性兩類。

由于配電網規劃具有多目標性、非線性、不確定性、動態性、整數性等特征，因此配電網優化規劃具有復雜性，規劃模型的種類也較多。規劃人員需要根據實際情況，選擇相應的規劃模型來進行合理規劃。

2 配電網優化規劃方案分析

2.1 基于GIS的配電網規劃

隨著科學技術的發展，與地理信息系統相結合成為配電網規劃發展的主要趨勢。在配電網優化規劃中應用GIS的空間分析功能及網絡分析功能，能夠提高配電網規劃的準確性及經濟性，提高配電網規劃效率，使規劃方案更加標準化。配電網規模大、負荷點分散，在優化規劃過程中涉及到許多復雜的地理信息，地理信息的處理極為復雜，如果處理不好，那么將直接影響到配電網規劃方案的優化效果。目前，基于GIS的配電網規劃的研究還處于起步階段，還有待后期信息論、智能優化領域的深入研究。

2.2 基于接線模式的配電網規劃

目前，配電網優化規劃比較重視網架輻射性約束條件，即約束配電網的接線模式。配電網的接線模式比較多，主要包括：完全放射狀、樹枝狀、普通環式、手拉手環式、中介點放射狀、T接線、4×6接線、多網孔復雜網等等。配電網接線模式的選擇至關重要，涉及到電網供電的穩定性、電網建設的經濟性，還會對電力企業及電力用戶造成直接影響。因此，在電力企業可以以地理信息系統為平臺，這樣能夠實現輻射接線模式、多分段多聯絡接線模式、帶開閉所接線模式的配電網架自動布局，最終創造良好的效益。需要注意的是，配電網接線模式的選擇是一個動態的過程，選擇何種接線模式、接線模式如何變化等等，這些都需要在優化過程中加以研究。

2.3 中壓配電網的電壓等級過渡

我國部分地區電力需求量較大、電力負荷增長速度較快、電力用戶分布相對集中，這就導致該區域的負荷密度較高，原有的10kV配電電壓已無法滿足當地電力負荷增長的要求，甚至嚴重阻礙電網功率傳送到電壓層。除此之外，我國土地資源緊張與配變電設備急速增長之間的矛盾也逐漸尖銳，這就給配電網建設工程增加了難度。與10kV電壓等級相比，20kV電壓等級在輸送容量、供電穩定性、線損、站點數目、線路通道等方面都有著一定優勢。目前，我國部分地區都開始建設20kV配電網，相信在不久的將來，20kV等級配電網將會在我國得到大規模推廣。需要注意的是，從10kV配電網升壓過渡到20kV配電網，將會消耗大量的時間、人力、物力及資金，這需要規劃人員結合區域用電實際情況，來對變電站、開關站及相關線路的建設進行系統性規劃，可以確信的是，20kV配電網建設，將會切實提高配電網的經濟性、可靠性及穩定性，這也是配電網優化規劃的重點方向。

2.4 電力市場下的配電網規劃

隨著電力市場的發展與成熟，電力市場及配電領域的市場競爭也日趨激烈，傳統配電網規劃方法將發生了改變，具體表現在以下幾個方面：①規劃模型發生改變。“需求側管理”相關理論的興起，給配電網規劃帶來了理論指導，尤其是可靠性成本概念的應用，為配電網優化規劃提供了指導思路。②提高電力市場需求預測的準確性。隨著電力市場的發展，電價會出現不同程度的變化，電價變動具有階段性、時期性，再加上電力用戶需求的不同，電價變動也更為頻繁，負荷水平也會隨之波動。這就對負荷預測準確性提出了較高要求，規劃設計人員要能夠在規劃過程中利用現有的技術來改進預測模型，完善統計指標體系。③規劃人員在規劃配電網的過程中，需要考慮未來各種不確定性因素。配電網規劃涉及的不確定影響因素較多，例如負荷變化的不確定性、工程造價、經濟參數的不確定性、政策的不確定性等等，規劃人員在規劃配電網時，要綜合考慮這些因素。

2.5 含分布式電源的配電網規劃

分布式電源（簡稱DG）通常與配電系統直接連接，如果在配電系統中大規模使用，那么將會直接對配電網設計、配電網運行安全造成一定影響。規劃人員在優化包含DG的配電網規劃過程中，也遇到一些問題：①DG布置的位置及使用規模都會直接影響到配電網的節點電壓、短路電流及電網運行的可靠性，這就要求規劃人員來合理設計DG的位置及規模，以提高配電網運行的可靠性。②如果DG被大規模應用，那么將會給規劃人員預測負荷的增長工作增加難度，最終影響到整個電力系統的負荷增長模式及配電網的未來規劃。這就要求規劃人員深入研究傳統與非傳統增容方法的配合問題，掌握DG與配電網負荷增長模式之間的關系，總結規律并應用到配電網規劃中來。③部分DG的輸出情況與氣候條件密切相關且具有較強的易變性。規劃人員要能夠總結出此類DG與氣候變化之間的關系，做好統計分析工作，有必要研究這類分布式能源隨氣象條件變化的規律和統計特性，最后通過模型分析來優化配電網規劃。

3 結束語

綜上所述，我國目前對配電網優化規劃的相關研究較多，各種優化方法也層出不窮，這些都為配電網優化規劃工作提供了寶貴的理論支撐。但是，配電網優化規劃具有一定的復雜性，再加上新情況、新技術的出現，優化方法還需要不斷改進，這些都直接影響到配電網規劃的優化效果。規劃人員要能夠結合實際情況，深入研究配電網優化規劃相關模型、方法及尋優策略，最終切實提高配電網規劃效果。

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TM715

A

1004-7344（2016）25-0054-02

2016-8-22

李俊江（1963-），男，漢族，本科，主要從事電力調度、調度運行技術管理工作。