【唐铭浩】浅议配电网优2化规划的研究与应用.doc

浅议配电网优化规划的研究与应用 摘要：配电网优化规划是当前电力分配和运输领域里的一个重要话题，怎样使配电网的规划方案设计的最优仍然是一个难题。本文简单介绍了当前的配电网优化规划的研究现状，对配电网优化规划的模型从时间和物理结构、经济性和可靠性角度来进行分类讨论，并归结为从输入或输出角度进行考虑的两大类模型；介绍了配电网经典数学优化方法、配电网启发式优化方法和传统启发式方法。配电网规划面对的新课题和配电网优化规划在矿井配电网中的应用。 关键词：配电网规划；接线模式；模型；算法；接线模式；电力市场 1、前言 配电网规划是在满足用户电能质量和用户容量的情况下，从可能的接线模式、路径和型号、变电站位置和容量、馈线数目中，寻找一个最佳方案作为规划的改造方案，使得投资、检修、运行、可靠性损失和网损的费用之和最小。配电网规划的研究基础是未来负荷分布预测及现状电网分析。对于配电网规划的研究国内外已经取得了一些成果，本文简单的介绍了配电网规划的研究和应用。 2、配电网规划的模型分类 2.1从时间和物理结构角度 从物理结构上分析，配电网可以作为一个整体来分析，也可分为配电线路和变电站两个子系统分别规划。从时间上分析，配电网规划可划分为动态模型和静态模型：动态模型是在长期配电网的规划中，动态地考虑不同时间段的负荷变动情况，一般可分为若干个阶段分别进行；而静态模型假设规划水平年内负荷需求不变。因此，从物理和时间的角度来考虑，可将规划模型分为四大类：动态负荷整体系统、动态负荷子系统、静态负荷整体系统和静态负荷子系统。 2.2从经济性和可靠性角度 2.2.1经济性模型 经济性模型只考虑经济指标，可靠性指标只作为约束条件，加入到优化问题。经济性模型又可分为最小费用模型和运输模型。最小费用模型以电能损耗费用、设备折旧维修费用和投资回收费用之和作为主要指标，以辐射运行和输送功率 为约束。运输模型认为所有负荷矩的总和最小时接线方式最短。运输模型的主要指标是线路功率，以功率平衡及一些运行和网络参数限制为约束条件，它们都是线性的，所以运输模型下电网规划就变成了一个线性规划问题。最小费用模型相对运输模型更符合工程上的经济要求。但最小费用模型是一个混合整体规划问题，相对运输模型要复杂许多。 2.2.2可靠性模型 可靠性模型是在一定的经济水平上，以可靠性为主要目标的规划模型。 2.2.3综合性模型 综合性模型综合考虑了可靠性效益和可靠性成本。可靠性效益可用缺电成本表示。可靠性成本包括电网建设投资成本和运行成本。 以上三种模型中，经济性模型可以得到一个具有一定经济价值的电网规划方案，可是其没有考虑到可靠性效益和可靠性成本的关系。可靠性模型能够反映出 资金投入和可靠性指标的改善，但其实用性较差，一般只应用于网架的局部扩展设计。综合性模型中在可靠性效益和可靠性成本取得平衡处配电网规划达到最优，提高了配电网优化规划的综合效益，使配电网规划的成本计算更加的准确，为今后合理的制定电价埋下了基础。但综合性模型若要准确计算缺电成本很困难。 3、配电网规划的求解方法 3.1配电网经典数学优化方法 配电网规划中应用到的优化方法的种类有很多，如：混合整数规划、非线性规划、线性规划、网络流法及最短路径法。一般情况下，由于电网规划问题属于大规模组合数学问题，计算时间长，占用了较大的计算机内存，对于比较大的上了一定规模的系统，采用经典数学优化方法来进行配电网规划，其难度很大，因为它很容易造成计算机的计算维数过大，引发“维数灾”。因此，经典数学优化方法比较适合于小型系统。若大型系统采用此类方法则需要对原问题的数学模型进行简化处理，但这有可能导致最优解的丢失。 3.2配电网启发式优化方法 经典数学优化规划方法存在着许多不足，启发式算法的优势就显得比较突出，以为启发式算法综合考虑了规划效果和规划效率两个指标。在实践操作过程中，许多配电网启发式优化方法，特别是现代配电网启发式优化方法常能给出许多让人比较满意的解答。启发式方法的优点是计算速度快、灵活、直观，有利于规划人员在规划过程中参与具体决策。 图1 多目标的优化和结果图 3.3传统启发式方法 传统启发式方法的依据是直观分析，结合规划人员的以往经验，能够将实际电力行为模拟的非常准确，相对于经典数学方法传统启发式方法的优势更加明显。配电网规划传统启发式方法是基于系统某一性能指标对可行路径上线路参数的灵敏度，根据一定原则逐步迭代，直到获得满足要求的方案为止。这种方法在配电网规划中主要是结合“支路交换”技术进行的。 4、配电网规划面对的新课题 通常配电网的优化规划都很注重网架辐射性约束条件。辐射性约束实质上是一种对配电网接线模式约束的简单表达。配电网的接线模式多种多样、种类繁多，包括：普通