面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃模型研究

劉文娟，于冰濤

1.北京中恒博瑞數字電力科技有限公司，北京 100001

2.天津天智華研電力技術集團股份有限公司，天津 300001

0 引言

近年來，以5G網絡、數據中心、人工智能、互聯網、物聯網建設等為代表的“新基建”正改變著社會治理、生產制造、民眾生活等各個方面。2020年伊始至今，“新基建”更是站上“風口”，成為經濟熱詞。向云“遷徙”，實現零售轉型；數字“賦能”，提升制造效率；精細飼養，確保農牧質量；智慧管理，破解“大城市病”等，給“新基建”帶來了前所未有的機遇。“新基建”并非簡單指向個別企業、行業，而是廣泛面向經濟發展的內生動力和新動能[1]。

由“新基建”撬動的新規劃、新探索、新勢能正“多地開花”，構成一幅全新的經濟生態藍圖。“新基建”背景下人工智能將迎來新一輪快速發展，研究重心也由感知智能過渡到認知智能領域，知識圖譜作為認知智能的底層支撐發揮著越來越重要的作用，為政府和企業提供了有效的輔助決策支撐[2]。“互聯網+”代表一種新的經濟形態，是指依托互聯網信息技術實現互聯網與傳統產業的聯合，以優化生產要素、更新業務體系、重構商業模式等途徑來完成經濟轉型和升級，在“新基建”應用場景中發揮了重要作用。“十四五”規劃實施以來，對配電網的建設提出了更高的要求，智能配電網將得到更加快速的發展，加上“新基建”的發展，對于城市配電網的需求也越來越大。因此，在“互聯網+”的發展下，面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃變得極為重要。

1 面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃節點部署

為了實現面向“新基建”應用場景的城市配電網的精準規劃，構建城市配電網的節點優化部署模型，并結合路徑尋優方法進行城市配電網靈活規劃的最優路徑配置。

用5元組G=(V,E,W,C,M)為主動配電網任一個工作階段，其中V、E、W、C、M為該階段的5個組成單元，可以得到城市配電網的空間節點分布模型Sg的表達式[3]：

式中：i為空間中橫坐標的編號；Si為主動配電網的關聯節點；r為主動配電網的空間節點數量。

根據上述城市配電網的空間節點分布模型，得到城市配電網靈活規劃的節點適應度：

式中：E(x-elec)(l)、E(x-amp)(l,d)分別為電網規劃節點適應度的應用函數與約束函數；Ex(l,d)為電網靈活規劃的節點適應度。

通過模糊度檢測，得到城市配電網靈活規劃處理機的功率負載：

式中：Bij為城市配電網靈活規劃處理機的功率負載；Pn為功率負載特性指標；φj為電網規劃處理機的損耗；xij代表多直流饋入的參數融合空間；n代表配電網規劃的空間區域。

根據上述分析，結合稀疏篩選控制方法，得到城市配電網靈活規劃節點部署模型的F'表達式：

式中：j為空間中節點縱坐標的編號；T為對應的函數矩陣；N為顯著誤差分布集；U為城市配電網靈活規劃的信息特征量。

通過融合度特征檢測的方法，進行城市配電網靈活規劃的自適應控制，得到節點部署的輸出負載：

式中：L為節點部署的輸出負載；rk為城市配電網靈活規劃區域數。

根據構建面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃節點部署模型，對各組局部特征量進行量化處理，在此基礎上，結合輸出功耗的自適應分配方法進行節點部署。結合路徑尋優方法進行城市配電網靈活規劃的最優路徑配置，通過“互聯網+”將之間的信息聯絡在一起，從而提高面向“新基建”應用場景的配電網的規劃能力。

2 面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃參數解析模型構建

通過多維空間參數辨識的方法，引入“互聯網+”技術，進行面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃過程中的尋優控制，得到城市配電網靈活規劃參數解析模型D的表達式：

式中：n為配電網規劃的空間區域；ωk為主動配電網空間節點配置的任務集；Oij為任務集融合空間。

結合物理參數尋優控制的方法[4]，劃分城市配電網靈活規劃的空間區域，將其分成{n1,n2,...,ne}個等分的網格，其中e為城市配電網靈活規劃的網格數目。

設模擬退火算法的最優解析特征量為kS，且最優解析特征量的整數部分為α，則城市配電網靈活規劃的自回歸參數滿足：

結合空間映射和模糊度解析控制的方法[5]，得到城市配電網靈活規劃的優化子空間分布概率值pi：

式中：fi tn、fi ti為城市配電網分布節點n、i的適應值；S為最佳解的數量。

通過參數擬合控制和空間參數辨識，進行城市配電網靈活規劃的自適應迭代，得到參數解析模型Vij的表達式：

式中：φij為電網的交流頻率。

根據上述分析，為了實現面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃節點部署，需要構建城市配電網靈活規劃的參數解析模型，并通過“互聯網+”技術將數據聯系在一起，實現城市配電網的多維空間參數辨識，以及面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃過程中的尋優控制。

3 仿真實驗與結果分析

通過仿真實驗，驗證文章設計方法在面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃中的應用性能。假設某城市某區域的配電網區域分布的維數為13個，節點個數為200個，最大過渡電阻為500 ，特征采樣的時間間隔為1 s，城市配電網傳輸信道對應時間差為43 μs。

3.1 參數尋優結果

根據上述參數設定，采用文章設計的模型與基于物聯網技術的模型[6]、基于功率譜密度估計的模型[7]，進行實現面向“新基建”應用場景的城市配電網的參數尋優和規劃。得到三種方法的參數尋優結果，如表1所示。

從表1可以看出，文章設計的模型的尋優結果輸出精度始終保持較高水平，精度平均值達到0.957 7，而基于物聯網技術的模型與基于功率譜密度估計的模型的精度平均值分別為0.761 9與0.693 6。分析其原因，在于文章模型考慮了城市配電網靈活規劃的節點部署，并且引入了“互聯網+”技術，數據的傳輸更快、更準，從而使得城市配電網參數尋優結果精度更高。

表1 城市配電網參數尋優結果比較

3.2 數值擬合結果

對面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃進行測試，測試配電網規劃的數值模擬，結果如圖1所示。

圖1 數值擬合結果

分析圖1可知，文章設計的模型進行配電網規劃的數值擬合性較好，擬合精度始終高于兩種對比模型。主要是由于文章設計的模型充分考慮了城市配電網的空間節點分布，并且引入“互聯網+”技術，數據處理的速度更快，精度更高，從而使得配電網規劃的數值擬合有效精度更高。

3.3 收斂性結果

對面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃的參數尋優結果進行城市配電網靈活規劃的收斂性測試，得到的收斂誤差曲線如圖2所示。

圖2 收斂性測試結果

分析圖2得知，文章設計的模型進行面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃的收斂性較好，能夠在較短時間內將誤差降至最低；其他兩種方法雖然也能夠快速收斂誤差，但是收斂后的誤差仍然較高。主要是由于文章設計的模型構建了城市配電網靈活規劃參數解析模型，而且引入了“互聯網+”技術，規劃過程中各個數據之間的傳輸、識別更快、更準，從而減少了誤差的出現。

4 總結

隨著“新基建”應用場景的發展，對城市配電網提出了更高的要求，文章通過構建城市配電網的路徑尋優和節點優化部署模型，引入“互聯網+”技術，實現了城市配電網的優化規劃設計，提高了面向“新基建”應用場景的城市配電網的多維空間規劃和尋優控制能力。分析得知，文章設計的面向“新基建”應用場景的城市配電網靈活規劃模型的尋優結果輸出精度高，收斂性較好，對于推動城市配電網和“新基建”項目的發展具有重要作用。