一种基于规划项目综合评价的配电网规划方法及系统与流程

本发明属于配电网规划领域，尤其涉及一种基于规划项目综合评价的配电网规划方法及系统。

背景技术：

传统的配电网规划方法一般以负荷需求为导向，计及电网的供电能力及可靠性等技术指标约束，建立优化模型，并确定规划方案。考虑到配电网规划方案最终都是通过规划项目的选取投运来实现的，在实际进行项目组合优化时，仅仅考虑单一的资金约束、区域电网的可靠性约束或项目投运后对电网潮流的影响，并没有考虑项目之间的关联性，也没有将上述约束条件综合考虑，造成了电网规划方案不合理的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种基于规划项目综合评价的配电网规划方法及系统。本发明综合考虑项目的资金约束、项目之间的关联、区域电网的可靠性约束以及项目投运后对电网潮流的影响，以评分作为高压配电网项目的效益，建立配电网优化规划模型，对电网规划中的项目组合进行优化，得到的规划方案可以使得电网规划方案更加合理有效。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于规划项目综合评价的配电网规划方法，包括：

将高压配电网规划项目总评分作为项目的效益，以项目投资效益比之和最大为目标函数建立配电网规划模型；其中，项目投资效益比等于项目投资金额与项目的效益的比值；

考虑电网规划的技术及经济性约束条件外，将项目之间的关联关系纳入约束条件中，对项目进行优化组合，求解配电网规划模型的项目投资效益比之和最大时的项目组合方案。

所述项目之间的关联关系包括独立关系、依赖关系和互斥关系。

电网规划的技术及经济性约束条件包括：多项目组合的总投资不超过计划安排的总资金限制；以及配电网运行可靠性风险约束。

采用容载比指标量化配电网建设多项目投资组合所要满足的配电网运行可靠性风险约束。

电网规划的技术及经济性约束条件还包括：功率平衡约束和电压限值约束。

高压配电网规划项目总评分等于各个高压配电网规划项目预设指标的评分量化值之和。

一种基于规划项目综合评价的配电网规划系统，包括配电网规划服务器，所述配电网规划服务器，包括：

配电网规划模型建立模块，其用于将高压配电网规划项目总评分作为项目的效益，以项目投资效益比之和最大为目标函数建立配电网规划模型；其中，项目投资效益比等于项目投资金额与项目的效益的比值；

项目组合最佳方案计算模块，其用于考虑电网规划的技术及经济性约束条件外，将项目之间的关联关系纳入约束条件中，对项目进行优化组合，求解配电网规划模型的项目组合最佳方案。

所述项目之间的关联关系包括独立关系、依赖关系和互斥关系。

高压配电网规划项目总评分等于各个高压配电网规划项目预设指标的评分量化值之和。

该系统还包括显示装置，其用于显示配电网规划模型的项目组合最佳方案。

本发明的有益效果：

本发明以配电网规划项目的技术经济综合评价结果为依据，在满足传统的电网规划的技术经济性约束条件下，基于项目评价结果，综合考虑项目的资金约束、项目之间的关联、区域电网的可靠性约束以及项目投运后对电网潮流的影响，以评分作为高压配电网项目的效益，建立配电网优化规划模型，对电网规划中的项目组合进行优化，得到的规划方案可以使得电网规划方案更加合理有效，所提出配电网优化规划方法将是对传统方法的突破和拓展。

附图说明

图1是本发明的基于规划项目综合评价的配电网规划方法流程图；

图2是本发明的基于规划项目综合评价的配电网规划系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

基于规划项目综合评价的配电网优化规划模型构建的电网规划方案，应该满足电网的技术经济性能及负荷需求，同时需满足项目之间的关联及依赖关系。

电网规划项目的投资成本主要包括：建设成本(新建项目建设成本、扩建项目建设成本以及改造项目建设成本)、运行成本和维护成本。电网项目的主要效益有国民经济效益、投资财务效益、社会影响效益以及环境效益。考虑到电网项目综合评价中涉及到项目的技术性、经济性等多项指标，对电网项目的综合评分能够反映项目的效益程度。

图1是本发明的基于规划项目综合评价的配电网规划方法流程图。如图1所示的一种基于规划项目综合评价的配电网规划方法，包括：

步骤1：将高压配电网规划项目总评分作为项目的效益，以项目投资效益比之和最大为目标函数建立配电网规划模型；其中，项目投资效益比等于项目投资金额与项目的效益的比值。

采用配电网规划项目综合评分作为项目的效益，进而以项目投资效益比之和最大为目标函数建立配电网规划模型：

其中P为总的投资效益比，n为项目库中待选择的项目总数，i表示其中的第i个项目，F_i表示项目中第i个项目的投资效益比，x_i有0和1两个值，表示该项目是否选中。

其中，高压配电网规划项目总评分等于各个高压配电网规划项目预设指标的评分量化值之和。

步骤2：考虑电网规划的技术及经济性约束条件外，将项目之间的关联关系纳入约束条件中，对项目进行优化组合，求解配电网规划模型的项目投资效益比之和最大时的项目组合方案。

约束条件为：

1)多项目组合的总投资不应超过计划安排的总资金限制F，即在项目投资组合优化模型中用函数F(x)表示规划方案X对应的投资，具体公式表示为：

式中C_i—第i个配电网项目投资成本；

F—配电网规划项目总投资限额。

2)配电网运行可靠性风险约束。配电网规划方案应保证所服务区域系统容量在满足最大预测负荷的基础上，留有相应的合理裕度，以保证网络的安全经济运行。可以采用容载比指标量化配电网建设多项目投资组合所要满足的可靠性风险约束。具体公式表示为：

式中c_i—第i个项目为所在区域带来的新增供电容量；

c—项目所在区域原系统供电容量；

Q—系统供电最大负荷预测值；

α—根据配电网不同电压等级规划项目设置的可靠性要求下限值(即容载比限值)，例如35kV和110kV电压等级电网根据相关导则规定容载比下限为1.8；

β—根据配电网不同电压等级规划项目设置的可靠性要求上限值，例如35kV和110kV电压等级电网根据相关导则规定容载比上限为2.2。

3)将规划项目间的关联关系综合考虑进去，以保障规划方案的可行性和实用性。其中，项目之间的关联关系包括独立关系、依赖关系和互斥关系。

例如，项目i和j之间的关系为依赖，则约束条件可表达为x_i＝x_j，项目i和j之间的关系为互斥，则约束条件可表达为：x_i+x_j＝1。

4)功率平衡约束

P_load＝P_sys-P_loss

Q_load＝Q_sys-Q_loss

式中P_load、Q_load—系统有功、无功总负荷；

P_sys、Q_sys-该区域的有功、无功供给；

P_loss、Q_loss-系统有功、无功功率损耗。

5)电压限值约束：

根据相关规定，35kV以上电网中节点的电压上下限必须在1.07p.u.与0.93p.u.之间。

U_min≤U_i≤U_max(i＝1，2，...n)

其中U_i为项目i的节点电压；n为系统的节点数，U_min和U_max分别是项目i的节点电压的上限和下限值。在一天的任意时刻，各节点电压必须在允许范围内。

下面基于规划项目综合评价的潍坊主城区高压配电网规划实例分析：

以潍坊城区为例，采用所建立的规划模型，得到基于配电网项目评价的配电网规划方案。待规划区域内项目情况如表1和表2所示：

表1潍坊城区高压配电网规划项目情况(1)

表2潍坊城区高压配电网规划项目情况(2)

系统供电最大负荷预测值为1553.01MW，项目所在区域原系统容量为2790MVA，目标函数和约束条件如下：

max1.905821x₁+0.98381x₂+…+0.852617x₈+1.16953x₉

s.t.4476x₁+2972x₂+…+3451x₈+2972x₉≤b

P_load＝P_sys-P_loss

Q_load＝Q_sys-Q_loss

U_i＜U_max，U_i＞U_min(i＝1，2，...9)

其中，i表示其中的第i个项目，x_i有0和1两个值，表示该项目是否选中，i＝1，2，…9；b表示项目的资金总数上限；Q_load、Q_load分别为系统有功、无功总负荷；P_sys、Q_sys分别为该区域的有功、无功供给；P_loss、Q_loss分别为系统有功、无功功率损耗；U_i为项目i的节点电压；U_min和U_max分别是项目i的节点电压的上限和下限值。

使用0/1规划求解上述模型，在不同的资金约束条件下优化结果如表3所示。(表中0-代表项目未入选；1-代表项目被选中)

表3潍坊城区高压配电网项目不同资金约束下的优化组合方案

(基于规划项目综合评价的规划方法)

(1)优化结果表明，规划方案总资金投入都在所设定的约束资金之内，投资效益比数值随着约束资金的降低而减小，在优化过程中调用潮流程序使得电压条件、功率条件等均得到满足，得到的规划方案满足技术要求。

(2)在项目综合评价结果的基础上，综合考虑资金约束、项目间的关联、区域电网的可靠性约束以及项目投运后对电网潮流的影响，以评分作为高压配电网项目的效益，最终对电网规划中的项目组合进行优化，可以使得电网优化更加合理有效。

按照传统的电网规划思路，以总资金最小为目标函数，具体的目标函数和约束条件如下所示：

min4476x₁+2972x₂+…+3451x₈+2972x₉

s.t.4476x₁+2972x₂+…+3451x₈+2972x₉≤b

P_load＝P_sys-P_loss

Q_load＝Q_sys-Q_loss

U_i＜U_max，U_i＞U_min(i＝1，2，...9)

其中，i表示其中的第i个项目，x_i有0和1两个值，表示该项目是否选中，i＝1，2，…9；b表示项目的资金总数上限；P_load、Q_load分别为系统有功、无功总负荷；P_sys、Q_sys分别为该区域的有功、无功供给；P_loss、Q_loss分别为系统有功、无功功率损耗；U_i为项目i的节点电压；U_min和U_max分别是项目i的节点电压的上限和下限值。

使用0/1线性规划求解上述模型，在不同的资金约束条件下得到优化结果如表4所示。

表4潍坊城区高压配电网项目不同资金约束下的项目组合优化方案(传统规划方法)

传统的电网规划方法中，以资金需求最小为目标函数，在满足潮流约束的条件下，投资越大的项目越先被排除，与之前的投资效益比最大为目标函数的模型相比，以投资效益比为目标函数更能符合实际的要求；传统的电网规划单纯以投资作为目标函数具有片面性，不能兼顾效益与投资之间的共同作用，故本项目所建立的模型是一种更加有效的优化模型。两种方案结果对比如表5所示。

表5潍坊城区高压配电网项目不同的项目组合优化方案对比

本发明以配电网规划项目的技术经济综合评价结果为依据，在满足传统的电网规划的技术经济性约束条件下，基于项目评价结果，综合考虑项目的资金约束、项目之间的关联、区域电网的可靠性约束以及项目投运后对电网潮流的影响，以评分作为高压配电网项目的效益，建立配电网优化规划模型，对电网规划中的项目组合进行优化，得到的规划方案可以使得电网规划方案更加合理有效，所提出配电网优化规划方法将是对传统方法的突破和拓展。

图2是本发明的基于规划项目综合评价的配电网规划系统结构示意图。如图2所示，基于规划项目综合评价的配电网规划系统包括配电网规划服务器，所述配电网规划服务器，包括：

配电网规划模型建立模块，其用于将高压配电网规划项目总评分作为项目的效益，以项目投资效益比之和最大为目标函数建立配电网规划模型；其中，项目投资效益比等于项目投资金额与项目的效益的比值；

项目组合最佳方案计算模块，其用于考虑电网规划的技术及经济性约束条件外，将项目之间的关联关系纳入约束条件中，对项目进行优化组合，求解配电网规划模型的项目组合最佳方案。

其中，项目之间的关联关系包括独立关系、依赖关系和互斥关系。

高压配电网规划项目总评分等于各个高压配电网规划项目预设指标的评分量化值之和。

该系统还包括显示装置，其用于显示配电网规划模型的项目组合最佳方案。

本发明以配电网规划项目的技术经济综合评价结果为依据，在满足传统的电网规划的技术经济性约束条件下，基于项目评价结果，综合考虑项目的资金约束、项目之间的关联、区域电网的可靠性约束以及项目投运后对电网潮流的影响，以评分作为高压配电网项目的效益，建立配电网优化规划模型，对电网规划中的项目组合进行优化，得到的规划方案可以使得电网规划方案更加合理有效，所提出配电网优化规划方法将是对传统方法的突破和拓展。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。