一种基于网格的配电网上下结合的投资方法与流程

本发明涉及一种基于网格的配电网上下结合的投资方法。

背景技术：

1、配电网作为电力系统重要的组成部分，是直接面向终端用户的一环，随着现代社会的发展和人民生活水平的提高，保障配电网的安全可靠运行显得尤为重要。配电网投资作为配电网发展的重要指引、电网建设的关键环节，不仅要适应电网发展建设智能化、精细化的趋势，还要满足用户可靠用电和用电质量的需求，配电网投资方案的优劣对配电网的运行水平、供电能力、可靠性和经济性等有重要影响。为了提高配电网各项运行指标水平，保障用户长期安全可靠用电，需要制定科学有效的配电网投资方案。

2、目前我国配电网投资建设存在项目数量众多、效益量化困难、描述结构性较差等难点，产生部分低效投资，导致局部配电网存在线路街道布局不合理、变电站之间互相联系复杂、部分供电区域过大、电源与负荷失调等诸多问题。这不仅增加了设备故障处理的难度，而且使供电主体对外优质服务形象大大受损。

3、随着配电网规划技术的不断发展，配电网网格化规划方法为制定配电网精准投资策略提供了重要的思路和技术手段。配电网采用网格规划的方法将庞大的复杂大区域划分成若干相对独立的网格，并以网格为单位进行规划和管理，大幅提高配电网的建设和维护效益。所划分出来的各个网格之间无论在地理上还是在电气上都相对比较独立，且每个供电网格内都是采用标准接线方式。该规划方法下每个网格独自承担着这个网格内的正常供电需求，保证用电可靠性的基本要求，并为日后可能出现的负荷增长需求提供备用容量，其表现出网络清晰、联络有序、负荷均衡等特点，与配网项目结合紧密，有利于配电网精益化管理。

4、配电网的投资分配是一项影响因素众多的复杂工程，如何科学合理地进行投资分配仍是一项需要解决的问题。目前配电网投资分配方面仍存在资源投入结构不平衡、资源配置手段不足等问题。目前大多数配电网投资相关研究主要对配电网整体或单个供电网格的规划进行分析，没有考虑网格规划与配电网规划之间的互相影响，无法实现《配电网设计技术导则》中“由下而上、上下结合”的发展要求，从而影响配电网投资的全面性、精准性和有效性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于网格的配电网上下结合的投资方法，该方法基于网格将自上而下的配电网投资分配模型和自下而上的配电网投资优选模型相结合，使得各项规划有机衔接，规划项目安排科学合理有序，不重不漏，精准解决电网薄弱问题，最终实现对配电网的精准投资。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于网格的配电网上下结合的投资方法，包括：

3、(1)构造自上而下的配电网投资分配模型；

4、(2)结合网格评分体系构造自下而上的配电网投资优选模型，并融合自上而下的配电网投资分配模型实现基于网格的配电网“上下结合”的精准投资。

5、在本发明一实施例中，所述(1)具体实现方式为：

6、(1.1)建立投入分配指标体系以及投入产出指标体系，并获取各受资单位的投入分配指标体系和投入产出指标体系中各三级指标的指标值；

7、(1.2)对于各受资单位，结合层次分析法和变异系数法，确定各三级指标的综合权重，并结合各三级指标的指标值和综合权重，计算投入产出系数和投入分配系数；

8、(1.3)根据各受资单位的所述投入产出系数和投入分配系数，进行配电网投资分配，得到各县的投资金额，作为各网格投资之和的上限约束。

9、在本发明一实施例中，所述(1.2)中，各三级指标的综合权重具体计算方式为：

10、通过层次分析法确定投入分配指标体系以及投入产出指标体系中各三级指标的主观权重；通过变异系数法确定投入分配指标体系以及投入产出指标体系中各三级指标的客观权重；根据主观权重与客观权重，计算各三级指标的综合权重。

11、在本发明一实施例中，所述(1.2)具体实现如下：

12、对于各受资单位，通过三角模糊隶属度算法计算投入产出指标体系中各三级指标的指标得分，并基于dea算法计算技术效率，与历史年限内的指标得分和技术效率进行比对分析；

13、基于dea算法计算技术效率包括：

14、基于dea算法的bcc模式，利用线性规划模型计算各三级指标的技术效率：

15、

16、其中，vp表示各三级指标的技术效率，ωt、μt分别表示三级投入指标x、三级产出指标y的权重参数，x0表示三级投入指标固定参数，y0表示三级产出指标固定参数，μ表示三级产出指标系数，ω表示三级投入指标系数，μ0表示dea算法的修正系数，n为三级指标数量；

17、对式(1)进行对偶规划：

18、

19、其中，vd为对偶规划后的技术效率，s-、s+分别表示三级投入指标x、三级产出指标y的松弛变量，λj表示三级投入产出指标的强度变量，σ表示投入产出技术效率；

20、对于每个三级指标，若预设年限内技术效率和指标得分均上升，则对于该三级指标给予第一奖励系数，若预设年限内技术效率和指标得分均下降，则对于该三级指标给予第二奖励系数，否则对于该三级指标给予第三奖励指数，得到各三级指标的奖励系数，第三奖励系数为1，第一奖励系数大于1，第二奖励系数小于1；在得到各三级指标的奖励系数后，通过三级指标奖励系数k3乘以三级指标权重得到二级指标奖励系数k2，再通过二级指标奖励系数k2乘以二级指标权重得到一级指标奖励系数，即该受资单位的奖励系数。

21、根据各受资单位的总奖励系数的排名，对排名在前预设范围内的各受资单位，设置投入产出系数为第一数值，否则为第二数值，第一数值大于1，第二数值为1，得到投入产出系数；

22、在投入分配指标体系中，通过topsis算法直接计算各受资单位的投入分配系数；

23、在本发明一实施例中，所述(1.3)中，根据各受资单位的投入产出系数和投入分配系数，进行配电网投资分配：

24、

25、zhm＝tzm×trm (13)

26、其中，rd表示刚性投入需求，qm为第m个受资单位的投入资源，q为该年总投入资源，m为受资单位总数，zhm为第m个受资单位的总和得分指标综合得分，tzm为第m个单位的投入分配系数，trm为第m个单位的投入产出系数。

27、在本发明一实施例中，所述(2)具体实现方式为：

28、(2.1)将配电网投资方向分为安全可靠性提升，绿色智能优化和经济效率提高三类，通过主成分分析法和灰色关联分析选出能够有效反映各类投资效果的关键指标，通过配电网历史投资数据及关键指标数据实现配电网投资与关键指标的量化分析，得出投资关系矩阵；

29、(2.2)建立网格评分体系，结合层次分析法和变异系数法，确定各级指标的综合权重，并结合topsis算法计算网格得分；

30、(2.3)建立网格投资多目标规划模型，同时考虑经济性和可靠性的优化目标，完成网格规划内各类投资的金额分配；

31、(2.4)建立配电网最优投资分配模型，针对各网格现状，完成各网格投资金额的金额分配。

32、在本发明一实施例中，所述(2.1)具体实现方式为：

33、通过配电网历史投资数据及关键指标数据，实现配电网投资与关键指标之间的量化分析，得出投资关系矩阵a，即：

34、

35、式中：

36、在本发明一实施例中，所述(2.3)具体实现方式为：

37、①在进行网格规划时，同时考虑可靠性和经济性目标，其中可靠性目标由户均停电时间e1表示：

38、

39、y2＝max(δe1,n)      (16)

40、式中：y1为经济性目标；y2为可靠性目标；wm,n为第n个供电网格中对第m类投资的投资额；δe1,n为第n个供电网格在投资改造前后户均停电时间的变化值；

41、②网格的规划问题需要考虑网格投资金额的约束及关键指标的约束，同时还需要考虑网格得分的约束，即：

42、

43、式中：wn_max,wn_min分别为本次网格规划的投资金额上下限；ei,n为规划后的配电网关键指标，其中，i＝1,2,...,9；为网格得分的期望值下限；为户均停电时间的期望值上限；分别为10kv线路重、过载率和10kv配变重、过载率的期望值上限；为10kv线路联络率的期望值下限；为10kv线路n-1通过率的期望值下限；为常用联络开关可控率的期望值下限；为光伏反向上网重载线路占比的期望值上限；分别为10kv线路轻载率和10kv配变轻载率的期望值下限；

44、③利用nsga-ⅱ算法求解所有网格的最优pareto投资曲线，对曲线进行多项式拟合，得到最优投资曲线方程：

45、

46、式中：为第n个网格的用户年平均停电时间下降值与总投资成本的最优函数关系；wn为第n个供电网格规划中的总投资值。

47、在本发明一实施例中，所述(2.4)具体实现方式为：

48、①在完成网格规划的基础上，配电网规划考虑其经济性目标；首先将各网格的投资金额相加即可得到配电网的规划成本，然后利用产电比法计算各网格户均停电时间减少产生的经济效益，最后得到配电网最优投资分配模型的目标函数为：

49、

50、式中：pn为第n个网格的平均负荷；ηn,βn分别为第n个网格的电价系数与产电比系数；

51、结合网格的最优投资曲线方程，得到新的目标函数：

52、

53、②配电网最优投资分配模型的约束条件为：

54、

55、式中：wmin、wmax分别为配电网规划的投资金额上下限；δe1_min为本次城市配电网规划对于户均停电时间减少的期望值下限，为户均停电时间的期望值上限；

56、wmax的值根据网格所在的各县(区)设为自上而下的配电网投资分配模型中得出的各县(区)投资金额计算结果；

57、③利用遗传算法对配电网最优投资分配模型进行求解，确定各网格投资金额，得到配电网最优投资方案。

58、相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法结合网格评分体系构造自下而上的配电网投资优选模型，基于供电网格评价标准建立网格评分体系，对网格进行评分，并将其纳入模型的约束条件中，更加充分地表现了模型所考虑到的经济性与可靠性。融合自上而下的配电网投资分配模型和自下而上的配电网投资优选模型构造基于网格化的配电网精准投资模型，实现“省到市，市到县”的投资分配和“网格到县”的资金需求的结合，得到配电网的精准化投资方案，有效提高了配电网投资的全面性、准确性和精准性。