一种配电网滚动规划后评价模型建模方法与流程

本发明涉及一种配电网滚动规划后评价模型建模方法，属于配电网规划
技术领域：
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背景技术：
：科学合理的配电网规划是电网发展的基础。至今，配电网规划已在我国普遍开展超过十年，相关理论体系与技术方法日趋成熟。但是，围绕“战略导向、问题导向和需求导向”而开展的配电网规划，特别是近中期配电网滚动规划，仍存在如下需要解决的问题：对一个地区的配电网规划的策略指定、计划实施以及执行效果的优劣，缺乏量化的“后评价”模型和方法。配电网规划后评价是指电网在按照规划方案建设、运行一定时间后，对配电网在技术经济上进行全面评价，对投资项目的实施效果进行系统分析，把当初的规划决策效果与项目实施后的实际结果进行全面、科学、综合的对比，找出实际情况与最初规划预测情况的差距，分析原因，吸取经验教训。同时，可以通过后评价的反馈信息，及时调整规划投资策略，充分发挥配电网建设项目的预期技术经济效果，提高未来决策的科学化水平。传统上，相关技术往往集中于单个输变电工程的后评价问题，有根据配电网的特点，在经济效益评价中引入生命周期成本(LifeCycleCost，LCC)理论进行分析，使用区间层次分析法(IntervalAnalyticHierarchyProcess，IAHP)计算权重，对经济效益进行了实证研究；有为了考虑配电网规划评价中的不确定性，提出了一种基于线性规划模型和ELECTREIII的新型配电网规划评价方法，通过案例证明了其可行性；也有以主成分聚类为理论基础，对电网建设工程进行了综合评价。近年来，部分文献对配电网规划后评价的体系进行了研究，有从安全性、经济性、灵活性、可靠性和协调性五个方面进行了评价，但体系中未对电源规划和电力需求进行分析和评价，评价不准确和不合理。也有从供电可靠性、供电能力、短路电流、电能质量、经济性五个方面进行了评价，但经济性指标中，未将规划投资与实际投资进行全面对比分析，从而导致评价的不准确和不科学。前两者中都未对设备利用率进行评价，更未考虑其对量化评价值的影响系数。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：提供一种配电网滚动规划后评价模型建模方法，为后期配电网规划和投资决策提供科学的量化分析依据，同时也有利于各地区配电网规划工作的量化横向比较。本发明的技术方案：一种配电网滚动规划后评价模型建模方法，该方法包括以下步骤：(1)建立评价模型指标，包括配电网滚动规划后评价的一级指标和二级指标；(2)采用层次分析法分别确定步骤(1)中一级指标和二级指标的权重：(3)根据设备利用率利用情况计算设备利用率影响因子：为避免仅考虑规划规模完成率高导致后评价分值高的情况，从投入产出效果的角度出发，在相关的二级指标上建立反映实绩产出效率的设备利用率因子，定义如式(1)所示：式中λ1为110kV影响因子，λ2为35kV影响因子，λ3为综合影响因子，是一级指标Y6i在各个滚动修编版本规划中完成率的平均值，其中i＝1，2，3或4；(4)根据一级指标和二级指标的权重，计算一级指标量化值和总量化值：根据步骤(2)-(3)所得的指标权重和设备利用率影响因子，计算得到一级量化值和总量化值，定义如式(2)所示，计算流程如图2所示：式中Si为第i个一级指标Yi的量化评价值，Wi为一级指标Yi的权重系数，Wij为二级指标Yij的权重系数，为二级指标Yij在各个滚动修编版本规划中完成率的平均值。上述步骤(2)中一级指标和二级指标的权重计算，首先，利用九级标度法对同一级中的指标中进行两两比较，然后得到各级指标的一个判断矩阵A，算出判断矩阵A的最大特征值以及其对应的正规化特征向量ξ，然后将ξ进行归一化处理，所得到的向量就为同一级指标相对于上层对应指标的相对重要性排序权值；其次，开展一致性检验，即由获得的矩阵A的阶数n算出一致性指标CI，由一致性指标CI和同阶的平均随机一致性指标RI共同确定一致性比例CR，如式(3)所示；式中λmax和n分别为矩阵A的最大特征值和阶数，RI为同阶平均随机一致性指标；再次，若一致性比例CR<0.01，则判断矩阵的一致性良好，正规化特征向量ξ的值就为对应指标的权重值，否则，需对矩阵A中第i元素相对第j元素重要性进行调整，直到满足条件为止。步骤(1)中一级指标有6个，具体包括：电源规划、电力需求预测、电网规划执行情况、投资执行情况、电网发展水平、设备利用率；与一级指标相对应的二级指标有26个，具体包括：110kV电源规划分析、35kV电源规划分析、10kV电源规划分析、全社会用电量预测与实绩对比、全社会最高负荷与实绩对比、供电量预测与实绩对比、供电最高负荷预测与实绩对比、最大负荷利用小时数分析、110kV总体规模评价、35kV总体规模评价、中压总体规模评价、低压总体规模评价、110kV投资及完成率、35kV投资及完成率、10kV及以下投资及完成率、一二次侧总投资及完成率、容载比、“N-1”通过率、线路可转供电率、供电可靠率、综合电压合格率、线损率、110kV线路平均负载率、35kV线路平均负载率、110kV变电站平均负载率、35kV变电站平均负载率。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明有如下效果：1)本发明通过建立评价的一级指标和与一级指标对应的二级指标，计算一级指标和二级指标的权重以及设备利用率影响因子，然后根据计算的权重和设备利用率影响因子得到一级指标的量化值的总量化值，通过各级指标评价量化值以及总量化值，实现配电网滚动规划后的评价，为后期配电网规划和投资决策提供科学的量化分析依据，本发明建立的评价模型有效解决了现有配电网滚动规划后评价模型的缺失、评价不准确和不科学的问题，能够针对配电网滚动规划后评价提供有力依据，从而进行规划调整，调整更加科学，同时也有利于各地区配电网规划工作的量化横向比较；2)量化的评价模型借助设备利用率影响因子，引入投入产出效果反馈信息，避免了仅考虑规划规模完成率高导致后评价分值高的问题，评价模型更加科学合理，评价更加准确；3)量化的评价模型不但可应用于单版配电网规划的后评价，还可应用于多版配电网滚动修编规划综合后评价，应用范围广。附图说明图1为本发明涉及的配电网滚动规划后评价模型结构图；图2为本发明涉及的总体计算流程图；图3为本发明涉及的权重指标确定流程图；图4为本发明中的电源规划与实绩比较图；图5为本发明中的全社会用电量规划值与实绩值比较图；图6为本发明中的规划投资图；图7为本发明中的容载比与实绩比较图；图8为本发明中的变电站平均负载率图。具体实施方式以下结合附图和实例详细描述本发明的具体实施方式，但本发明不受所述具体实施例所限。实施例：一种配电网滚动规划后评价模型建模方法，该方法包括以下步骤：(1)建立评价模型指标，包括配电网滚动规划后评价的一级指标和二级指标，如图1所示；步骤(1)中一级指标有6个，具体包括：电源规划、电力需求预测、电网规划执行情况、投资执行情况、电网发展水平、设备利用率；与一级指标相对应的二级指标有26个，具体包括：110kV电源规划分析、35kV电源规划分析、10kV电源规划分析、全社会用电量预测与实绩对比、全社会最高负荷与实绩对比、供电量预测与实绩对比、供电最高负荷预测与实绩对比、最大负荷利用小时数分析、110kV总体规模评价、35kV总体规模评价、中压总体规模评价、低压总体规模评价、110kV投资及完成率、35kV投资及完成率、10kV及以下投资及完成率、一二次侧总投资及完成率、容载比、“N-1”通过率、线路可转供电率、供电可靠率、综合电压合格率、线损率、110kV线路平均负载率、35kV线路平均负载率、110kV变电站平均负载率、35kV变电站平均负载率；(2)采用层次分析法分别确定步骤(1)中一级指标和二级指标的权重；如图3所示：首先，利用九级标度法对同一级中的指标中进行两两比较，然后得到各级指标的一个判断矩阵A，算出判断矩阵A的最大特征值以及其对应的正规化特征向量ξ，然后将ξ进行归一化处理，所得到的向量就为同一级指标相对于上层对应指标的相对重要性排序权值；其次，开展一致性检验，即由获得的矩阵A的阶数n算出一致性指标CI，由一致性指标CI和同阶的平均随机一致性指标RI共同确定一致性比例CR，如式(3)所示；式中λmax和n分别为矩阵A的最大特征值和阶数，RI为同阶平均随机一致性指标；再次，若一致性比例CR<0.01，则判断矩阵的一致性良好，正规化特征向量ξ的值就为对应指标的权重值，否则，需对矩阵A中第i元素相对第j元素重要性进行调整，直到满足条件为止；(3)计算设备利用率影响因子：为避免仅考虑规划规模完成率高导致后评价分值高的情况，从投入产出效果的角度出发，在相关的二级指标上建立反映实绩产出效率的设备利用率因子，定义如式(1)所示：式中λ1为110kV影响因子，λ2为35kV影响因子，λ3为综合影响因子，是一级指标Y6i在各个滚动修编版本规划中完成率的平均值，其中i＝1，2，3或4；(4)根据一级指标和二级指标的权重，计算一级指标量化值：根据步骤(2)-(3)所得的指标权重和设备利用率影响因子，计算得到一级量化评价值和总量化值，计算流程如图2所示，计算公式如式(2)所示：式中Si为第i个一级指标Yi的量化评价值，Wi为一级指标Yi的权重系数，Wij为二级指标Yij的权重系数，为二级指标Yij在各个滚动修编版本规划中完成率的平均值。为了进一步说明本发明的有益效果，通过如下案例测试验证：以贵州省某地级市“十二五”配电网滚动规划为例，根据上述指标评价模型，具体调查并分析了2010年配电网规划(简称“规划”)、2011年配电网规划修编(简称“修编”)、2012年配电网规划细化(简称“细化”)、2013年配电网规划项目库优化(简称“优化”)多项规划及其后续规划项目实施情况，开展了该地区配电网滚动规划后评价研究，部分二级指标评价如下所示。电源规划评价分别从110kV电源、35kV电源、10kV及以下电源进行了分析，其中110kV电源规划及其完成率如图4和表1所示。由图4可见，每年规划容量值都高于实际值，原因在于部分规划电源未如期实施。表1电源规划完成率20112012201320142015规划78.2％58.1％58.1％83.8％83.8％修编73.2％47.9％47.9％69.1％69.1％细化/55.8％36.5％46.2％43.6％优化//65.0％79.4％36.0％由图4和表1可见，该地区电源规划与实绩的差异较小，说明电网规划的及时修编能较好地反映出近期电源投建情况，但对于中长期电源建设情况较难准确反映，这一点可从2015年优化值与实绩值中看出，特别是110kV电压等级电源。全社会用电量规划值及其完成率如图5和表2所示。表2全社会用电量完成率201020112012201320142015规划120.0％114.8％107.6％99.1％92.5％71.1％修编/104.2％103.4％93.2％88.2％65.9％细化//95.3％89.8％83.1％66.1％优化///91.1％87.4％68.1％由图5和表2可见，各版规划的全社会用电量预测值与实绩值的差异主要出现在2015年，规划预测值明细偏高于实绩值，电量预测差异达29％～34.2％，预测值过于乐观。产生此类差异主要是由于：(1)规划方法选择因素影响由于该地区电力负荷中大用户占比较大，大用户预测结果的准确性对于最终预测结果影响很大，受累加效应的影响，导致2015年预测结果出现较大误差；(2)外部环境变化因素影响从外部环境中经济运行情况的角度来看，主要因为该地区工业硅产品市场需求不振，开工面、开工率严重不足，导致差异产生；(3)国家政策影响该地区受国家产业结构调整政策和节能减排政策的推进，该地区电力电量水平增长率将显著低于“十二五”初期发展态势，这一点如今已初步显现；总体来看，2010年至2013年，该地区全社会口径和供电口径电力电量保持较快增长态势，预测值与实绩之间的差异不大，偏差率基本控制在5％左右，较为合理。但2014年和2015年，电力电量增速显著下降，甚至2015年较2014年还有略为回落，预测偏差率分别达16％和26％左右，这主要与该地区用电负荷中占比较大的高载能大用户生产调整有关，也与国内宏观经济发展增速预期下降和产业结构调整趋势有显著的内联关系。通过统计电网建设实绩，从总体规模的角度对高压、中压和低压项目进行了差异评价。其中110kV总体规模及其完成率如表3和表4所示。表3110kV总体规模项目实绩规划修编细化优化变电站数量4161645854变压器台数6079878076变电容量(万kVA)255316339325316线路条数749195100106线路长度(km)14371730175918101903表4110kV总体规模完成率项目规划修编细化优化变电站数量67.2％64.1％70.7％75.9％变压器台数76.0％69.0％75.0％79.0％变电容量80.6％75.2％78.4％80.7％线路条数81.3％77.9％74.0％69.8％线路长度83.1％81.7％95.2％75.5％根据相关统计及表3和表4可得，该地区各电压等级项目实绩与规划建设规模、形式、时序、投资基本一致，但110kV项目实绩与规划建设规模差异较大，部分输变电新建和扩建工程以及网架完善工程受电力电量低于预期的影响，延迟至“十三五”建设。“十二五”期电网实际投资和资金完成率分别如图6和表5所示。表5资金完成率电压等级规划修编细化优化110kV86.5％81.1％59.7％44.5％35kV40.2％46.1％76.7％48.8％10kV及以下51.6％55.5％58.7％52.3％合计60.2％62.5％59.9％49.2％根据图6和表5可见，电网实际投资约19.3亿元。由各版规划以及实际情况可得电网投资执行情况结论有：(1)从各版规划投资估算的同期比较来看，“规划”、“修编”基本一致，“细化”的投资估算规模略有小幅下降调整。“优化”的投资估算规模略有小幅回升性调整；(2)从投资规模实绩及完成情况来看，实际投资一定程度上低于规划投资。主要在于“十二五”后期该地区电力需求发展情况显著低于规划预测值，导致部分高压变电站新建和主变增容扩建工程、中压配电线路和台区新建工程延迟或取消；电网发展水平评价中的容载比及其完成率如图7和表6所示。表6容载比完成率项目201020112012201320142015规划53.6％71.9％80.9％85.0％88.6％102.9％修编/87.8％78.8％88.3％84.6％105.9％细化//94.4％98.6％93.5％118.7％优化///94.9％82.3％105.4％从图7、表6以及相关统计可得：(1)从电网协调发展水平以及全市角度来看，实绩与各版规划容载比差异不大。但2015年全市口径容载比实绩达到2.16，这与该地区高压配电网最大供电负荷预测值低于实际值，同时电网建设导致地区变电容量显著增加的情况是相符的；(2)总体来看，110kV主变“N-1”通过率(％)和110kV线路“N-1”通过率(％)与各版规划的偏差不大，这与配电网110kV输变电工程建设和投运进度是基本一致的。35kV主变“N-1”通过率(％)和35kV线路“N-1”通过率(％)与各版规划的偏差有一定波动性变化，这与配电网35kV变电工程扩建工程受负荷增速影响延迟以及农网升级改造工程规划建设进度是基本一致的。设备利用率评价分别从变电站平均负载率和线路平均负载率进行分析，其中变电站平均负载率及其完成率如图8和表7所示。表7变电站平均负载率完成率年份201020112012201320142015110kV82.8％78.0％78.6％76.1％69.8％64.7％35kV77.8％70.9％78.7％77.3％77.4％76.8％表7中，完成率为平均负载率除以平均最佳负载率。变电站主变的最佳平均负载率取40％，线路的最佳平均负载率取30％。由图8、表7和相关统计可得，110kV变电站数量和规模得到了显著的提升，站点分布更为合理，变电能力更为充裕，整体变电站负载率保持了较为平稳的分布。但部分变电站仍存在重载问题，建议在“十三五”期应加强110kV变电站增容扩建类以及中压出线负荷调整类的投资，有效缓解该类问题。35kV公用线路得到了一定程度的发展，输电能力有了较大提升，网络分布更为合理，随着乡镇农村用电需求增长，整体线路利用率有了较为明显的提升。总体来看，变电站利用率和线路利用率略微偏低，高中压线路和主变最大负载率偏高问题线路解决效果并不明显，这与该地区高载能行业生产调整以及工业园负荷发展变化有关。建议在后期应加强110kV和35kV高压网架改善类的投资，有效解决该类问题。由本发明所构建的配电网滚动规划后评价模型和方法可得到各一级指标得分和总得分如表8所示。表8后评价结果S1S2S3S4S5S6Ssum分数2.7838.685.874.2916.2313.2981.14由表8可见，该地区使用本发明提出的配电网滚动规划后评价方法后，总得分为81.14分。此外，将本发明所构建的配电网滚动规划后评价模型和方法用于另外的A、B两个地区“十二五”配电网滚动规划，可得到后评价结果如表9和表10所示。表9A地区后评价结果S1S2S3S4S5S6Ssum分数2.6235.735.983.6718.318.2684.56表10B地区后评价结果S1S2S3S4S5S6Ssum分数2.3432.654.953.5217.3614.2475.06综上所述，本发明提出了一种配电网滚动规划后评价模型建模方法，上述实施例计算结果表明：1)本发明通过建立评价的一级指标和与一级指标对应的二级指标，通过计算一级指标和二级指标的权重以及设备利用率影响因子，最后根据计算的权重和设备利用率影响因子计算一级指标和二级指标的量化评价值以及一级指标的量化评价值的总评值，通过各级指标评价值以及总评值，实现配电网滚动规划后的评价，为后期配电网规划和投资决策提供科学的量化分析依据，本发明建立的评价模型的有效解决了现有配电网滚动规划后评价模型的缺失、评价不准确和不科学的问题，能够针对配电网滚动规划后评价提供有力依据，从而进行规划调整，调整更加科学；2)评价模型借助设备利用率影响因子，引入投入产出效果反馈信息，避免了仅考虑规划规模完成率高导致后评价分值高的问题，评价模型更加科学合理，评价更加准确；3)评价模型不但可应用于单版配电网规划的后评价，还可应用于多版配电网滚动修编规划综合后评价，应用范围广。以上所述，仅是本发明的一个实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页1 2 3