城市配電網目標網架規劃及指標體系分析

國網冀北智能配電網中心 張振強 王宏波 武 浩 肖 赫 張 興

城市配網網絡接線方式主要有單環網和雙環網絡。電纜單環網通過末端線路間的直接連接實行環網接線、開環運行，其主要特點是接線簡單、清楚，運行方便、靈活。當環網線路中任一段電纜線路或環網單元故障時，可通過短時間的分段開關切換很快恢復環網單元供電，大大提高了配電網絡供電可靠性；電纜雙環網具有接線完善、運行靈活、供電可靠性高、建設投資大等特點，一般適用在城市（鎮）市中心區繁華地段、雙電源供電的重要用戶或供電可靠性要求較高的配電網絡。架空線路或架空電纜混合線路的方式也仍舊存在于城市配網中，接線方式較為復雜，主要依據了架空線路目標網架和電纜線路目標網絡，在有條件地區應逐步過渡到全電纜網絡。

城市配電網目標網架規劃方法

數據收集及現狀分析：結合某城市配網規劃的內容，編寫數據收集清單，開展原始數據調研收集工作，并對收集到的原始數據進行校核和分析。需要收集的原始數據包括社會經濟數據、電網規模數據、電網運行數據、負荷數據等、基于收集到的原始數據，針對上級電源、高壓配電網、中壓配電網，從電網規模、供電能力、裝備水平、電網結構、電網智能化等方面分析規劃區配電網現狀，總結配電網現狀存在問題。

網格劃分：確定網格劃分原則，并依據劃分原則確定規劃區網格劃分結果，編制網格劃分明細表。依據政治、經濟、交通、電力等因素，確定規劃區的階梯式分層分區空間布局（從小到大依次為小區、規劃網格、規劃片區、規劃區），并應以電網為導向，綜合地理信息、行政劃分、功能定位、發展階段等因素來確定網格劃分原則。基于網格劃分結果，介紹網格劃分依據，編制規劃區網格劃分明細表，明細表中需列出網格編號、網格供電面積、網格供電分區、網格簡介等信息。

電力需求預測：對規劃區范圍內的電力需求，選取合理適用的方法，開展近期負荷預測和遠景飽和負荷預測。遠景飽和負荷預測將采用“負荷密度指標法”，在深入調研規劃區負荷密度指標的基礎上，針對規劃區各行業典型用戶進行負荷特性的深入分析，從而提高規劃區負荷預測準確度。首先基于上述網格劃分結果，針對規劃區不同片區的不同發展定位和發展方向分別開展調研，確定出差異性負荷密度指標。其次基于對規劃區各行業典型用戶的負荷數據調研，通過數據統計分析等手段，分析規劃區各行業負荷特性和規劃區整體負荷特性，確定出同時率指標；近期負荷預測將采用“自然增長加大用戶法”，將近期負荷分為自然增長負荷和大用戶負荷兩部分，其中自然增長負荷基于歷史年負荷分析來預測，大用戶負荷基于近期大用戶報裝情況來預測，最后綜合兩部分預測結果，匯總得到近期負荷預測結果。

基于聚類分析的差異化規劃技術原則確定：規劃區聚類分析。針對某市B、C、D類供電區域，基于區塊用地性質、負荷密度等指標，采用聚類分析方法對B、C、D類供電區域進行數據分析，將B、C、D類供電區域進一步細分，獲得供電區塊的聚類結果，并分析每一個類別的區域特征；差異化規劃技術原則確定。基于供電區塊聚類結果，結合各類別區域特點，依據行業標準《配電網規劃設計技術導則》（DL/T 5729-2016)，國家電網公司導則《配電網規劃設計技術導則》（Q/GDW 1738-2012)、《配電網發展水平綜合評價導則》(Q/GDW 11433-2015)等行標導則，制定各類別區域的差異化規劃技術原則，包括規劃原則和目標、高壓配電網規劃技術原則、中壓配電網規劃技術原則等。

配電網網架規劃：結合配電網現狀存在問題和電力需求預測結果，依據規劃技術原則和網格劃分結果，開展配電網網架規劃。高壓配電網規劃。依據規劃區電力需求預測結果，開展高壓配電網電力電量平衡，確定出高壓配電網變電站規劃方案和網架規劃方案；中壓配電網網格化網架規劃。以遠景年規劃網格負荷預測結果為依據，結合各類區域的中壓配電網規劃技術原則，確定規劃網格的目標網架結構。在遠景目標網架的基礎上，以由遠及近、遠近結合的方式確定中間年過渡方案。近期方案應以解決現狀電網存在的問題為主要目標，同時應根據網格化規劃要求調整供電范圍，加強局部薄弱網架，簡化復雜的網架結構，并合理安排規劃項目，避免過度改造或重復建設。

投資估算及規劃成效分析：給出規劃項目單位工程綜合單價表，匯總網格化規劃工程量，完成規劃區配電網網格化規劃的投資估算并開展規劃成效分析。投資估算。首先基于規劃區規劃項目單位工程綜合單價的調研結果，確定規劃項目投資單價表。其次依據規劃區電網網格化規劃方案，統計匯總配電網規劃工程量，包括規劃區整體和各個規劃網格的規劃工程量。最后基于投資單價表和規劃工程量，計算得到規劃區各個規劃年度的整體規劃投資估算，以及各個規劃網格各個規劃年度的項目投資額；規劃成效分析。從現狀問題解決情況、供電能力校驗、目標網架接線統計、技術指標分析等方面，分析規劃區電網網格化規劃成效。

城市配電網規劃指標體系構建方法和指標劃分

為實現配電網規劃指標體系構建的量化分析，需構建合理的配電網規劃指標體系，其建立的配電網規劃指標體系需展現配電網宏觀層面，利用建立的指標體系規劃配電網。通常情況下，通過宏觀層面的戰略指標集指導配電網規劃較為不利，本文將可體現微觀層面的過程指標與可體現宏觀層面的戰略指標相結合，實現配電網規劃指標體系有效量化。配電網規劃指標體系指標集有助于評估配電網規劃，為薄弱環節提供可靠輔助決策，推進配電網的可持續發展及良好運行。

利用指標鏈方式關聯配電網規劃指標體系戰略指標以及過程指標，以戰略指標集作為出發點建立配電網規劃指標體系，其構建步驟為：綜合分析配電網規劃指標體系內全部需求指標，獲取其規劃的重要影響因素；分解以及轉化配電網規劃指標體系需求指標，建立多過程指標鏈；將獲取的全部指標鏈上指標整合后獲取過程指標集。

分解以及轉化戰略指標過程即為建立過程指標集過程。指標分解以及指標轉化分別指在對象維、時間維以及空間維分解指標，利用有效過程指標量化和評估影響指標的全部因素，獲取存在因果關系的一系列指標。通過指標分解與轉化可將長期、宏觀、整體的戰略目標轉變為可控制以及可評估的以具體配電網內業務部門在固定評估周期微觀指標。

分解戰略指標：依據考察點差異可將指標分解至空間維度、時間維度以及對象維度的不同尺度內。如所需評估指標體系為維修部門年網損率，該指標在空間維度、時間維度以及對象維度分別分解為區域、年月日時間段以及配電網內不同設備。對指標界進行分解時，需在不同維度分解基礎上獲取不同維度供分解對象的界。

戰略指標的轉化：依據分析業務流程以及數據挖掘方法挖掘影響因素，獲取指標影響因素。其可通過平均值替代法挖掘配電網的影響因素，則存在式，式中代表影響因素平均值，n代表配電網指標體系影響因素出現的次數，d代表配電網指標體系影響因素的權重，t代表配電網指標體系影響因素出現的時間。通過上述戰略指標的挖掘，確定指標的影響因素，將配電網戰略指標進行合理轉化。配電網指標體系的指標界依據挖掘的指標影響因素可分為影響因素的界。利用貝葉斯網絡、關聯分析以及聚類分析等方法，可明確不同指標與其影響因素的概率性因果關系，還可利用靈敏度分析方法建立如式(1)所示的最優潮流模型，式中P代表配電網節點，κ代表配電網戰略指標的影響因子，β代表配電網影響指標的參數變量。

對配電網節點進行最優潮流的計算，可獲取更為精準的指標，更好的完成配電網戰略指標的轉化。

配電網規劃指標的劃分：在配電網規劃指標體系構建基礎上明確配電網規劃指標。選擇具有代表性可體現電網規劃性能指標、利用建立的配電網規劃指標體系，作為有效的評估依據以及標準，通過評判決策方法評估所規劃配電網優劣。通過發電企業需求、電力用戶需求、電網企業需求、國家需求、社會需求、地區需求等因素，構建配電網規劃指標集，并將其分為技術性指標、經濟性指標、靈活性指標以及安全性指標等四個方向，技術性指標又包括網絡適應性、容載比、潮流分布、短路水平、統調最大負荷年均增長率、穩定水平共6項指標，經濟性指標包括動態投資回收期、財務內部收益率、電網投資增售電量、可避免電量成本、容量利用率提升共5項指標，靈活性指標包括配電網網架、帶電作業、配電自動化、配電網智能運維、建立示范性柔性化配電網、配電網裝備水平共6項指標，安全性指標包括主網網架架設、輸電線路智能化、變電站智能化、全壽命周期管理體系共4項指標。

城市配電網目標網架規劃后，需對規劃指標體系進行構建和分析，最后按照電網發展協調性影響因素分析結果，從網間、網荷兩部分內容著手，完成電網發展協調性指標體系構建，以將不同對象、不同環節協調性水平真實反映出來，從而實現城市配電網規劃的可持續性發展。