一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法
【專利摘要】一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，該方法包括：（1）采用區(qū)縣級規(guī)劃單元作為本方法計算體系中的最小單位，利用分供系數(shù)解決互聯(lián)區(qū)域容載比計算的問題。（2）基于本方法建立的計算體系，定量求取目標區(qū)域內(nèi)各指標不平衡程度，如最大負荷不平衡度、同時率不平衡度、容載比不平衡度。（3）容載比對項目的敏感性分析，方法提出敏感性系數(shù)的概念，以衡量項目投產(chǎn)對區(qū)域容載比的影響。（4）新的規(guī)劃期內(nèi)負荷預測方法，子方法利用層級式模塊化分析思想，首先將整個負荷預測工作按照一定規(guī)則分成不同層次負荷預測，再逐層求取各層負荷自然增長率，最后自下而上地求取各層電網(wǎng)在規(guī)劃期末的最大負荷。
【專利說明】—種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃類指標計算方法，屬于電氣工程規(guī)劃【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)規(guī)劃類指標是規(guī)劃方案制定的基礎(chǔ)，也是規(guī)劃工作面臨的最根本問題。隨著電網(wǎng)建設(shè)資金的長期緊張，電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)外部管理要求的日漸提高，特別是隨著，大規(guī)劃體系，探討和實踐的深入，要求電網(wǎng)規(guī)劃必須對未來2年的電網(wǎng)項目做到精益化規(guī)劃，電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)的信息化也由此被提上日程。要實現(xiàn)規(guī)劃業(yè)務(wù)信息化，就必須保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準確性和規(guī)范性。因此，加強對一些基礎(chǔ)而經(jīng)典的定義進行梳理是十分有必要的。
[0003]比如，負荷預測作為整個電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)工作，流程如圖一所示。其中頗有一些概念是模棱兩可存在爭議的，負荷預測兩個基本因素是負荷現(xiàn)狀和負荷增長率，負荷現(xiàn)狀即年最大負荷，又分變電站年最大負荷和區(qū)域年最大負荷，其中變電站年最大負荷并不具備穩(wěn)定性。當年來看，可能由于其他電氣元件故障導致某一時段該站負荷激增。長期來看，區(qū)域內(nèi)新建變電站會分流重載變電站的負荷導致其年最大負荷下降之后再重新增長，考慮到這一特性，因此電網(wǎng)規(guī)劃通常采用的是區(qū)域年最大負荷作為負荷現(xiàn)狀。本方法重點對區(qū)域年最大負荷這一基礎(chǔ)而經(jīng)典的定義做研究分析。
[0004]傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃更多的是側(cè)重于框架性和戰(zhàn)略性，因此對于區(qū)域年最大負荷的精細度要求并不高，《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導則》和《農(nóng)村電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導則》，均未給出科學合理的準確定義，技術(shù)人員在實際的電網(wǎng)規(guī)劃實踐中，由于認識的差異會產(chǎn)生不少偏差和混亂，在規(guī)劃業(yè)務(wù)信息化和管理精益化的要求下，這些問題尤為放大，如果不能規(guī)范區(qū)域年最大負荷的定義，那么，大規(guī)劃，體系及規(guī)劃業(yè)務(wù)信息化自起點開始就會處于一個混沌爭議的狀態(tài)。從而影響到，大規(guī)劃，體系及規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計與實施。具體來說，區(qū)域年最大負荷至少在以下五個方面存著爭議。
[0005]I)層級少。區(qū)域年最大定義是分層次定義的，省級電網(wǎng)傳統(tǒng)規(guī)劃是將年最大負荷分為省、市、縣，3個層次進行定義，并在此基礎(chǔ)上進行容載比分析，作為變電站布點的重要依據(jù)。實際上，由于地域廣大、發(fā)展不平衡，整體容載比合格并不能說明局部沒有容載比過低的情況。如贛州供電區(qū)某年220kV容載比為1.86，而其南部220kV容載比僅有1.54 ;吉安城網(wǎng)某年IlOkV容載比為1.68，而其青原區(qū)IlOkV容載比僅有1.25。由此可以看到，僅3層體系的容載比分析無法準確表征江西變電容量缺額的全貌，在規(guī)劃評審和投資安排中，極容易引起爭議。因此，近年江西電網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)開始將年最大負荷由3層細化為5層。在省與市之間，增加，分部，的概念，如中部、東部、南部、西部、北部。在市與縣之間，增加分片的概念，如贛州供電區(qū)分為中西片、東片(南片)城市電網(wǎng)繼續(xù)細分至分區(qū)，如吉安市分為吉州區(qū)、青原區(qū)、井開區(qū)，最終形成省、分部、市、分片、縣域(城網(wǎng)分區(qū))等5個層次的年最大負荷。
[0006]2)缺乏分電壓等級的描述。區(qū)域年最大負荷并不像某一區(qū)域的土地面積那樣是一個固定不變的單純數(shù)學量，它是一個與電壓等級息息相關(guān)的物理量。一方面，域年最大負荷與總加模式有關(guān)，各電壓等級計算出來的年最大負荷結(jié)果并不一樣。對同一區(qū)域，如市級的年最大負荷總加模式得出的取值結(jié)果是不一樣的，產(chǎn)生差異的主要原因在于專用變電站負荷和電源出力的計入規(guī)則不一樣。另一方面，描述區(qū)域年最大負荷，所采用的某電壓等級的結(jié)果，必須與其供電區(qū)域范圍大小相適應(yīng)，只有這樣相應(yīng)計算得出的容載比才有意義。
[0007]3)電源出力計入原則不清晰。年最大負荷的總加模式中，電源出力也是因子之一。省內(nèi)電源分為網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)。500kV電源由網(wǎng)調(diào)調(diào)度，220kV及少部分重要IlOkV電源由省調(diào)調(diào)度。1101^及少部分重要351^電源由地調(diào)調(diào)度，35kV及以下重要電源由縣調(diào)調(diào)度。
[0008]目前爭議頗大的是市(分片)年最大負荷總加模式。市(分片)年最大負荷總加模式為“區(qū)域內(nèi)220kV變電站負荷+IlOkV聯(lián)絡(luò)斷面+IlOkV電源出力”。爭議即在IlOkV電源出力。過去，由于數(shù)據(jù)采集手段的限制，省調(diào)只能采集省調(diào)IlOkV電源出力，從而在負荷總加模式中忽略了地調(diào)IlOkV電源出力。年最大負荷是計算容載比的重要依據(jù)。從理論上說，如果總加模式納入了 IlOkV電源出力，計算網(wǎng)供負荷時再相應(yīng)減去之，那么與不將其納入的容載比計算結(jié)果基本一致；2種總加模式的應(yīng)用差別只是在于后者計算得出的同時率會比前者偏小。但在實際工作中，由于概念混淆，原理不清楚，常有地市公司規(guī)劃工程師在編制規(guī)劃報告時，年最大負荷取值包含IlOkV地調(diào)電源出力，容載比計算時又未將之扣除，出現(xiàn)網(wǎng)供負荷偏大、變電容量缺額過大的計算結(jié)果。
[0009]4)專用變負荷計入原則不清晰。年最大負荷是否需要納入專用變電站負荷，這個問題各類導則同樣沒有一個明確的定義，年最大負荷不僅是一個電壓等級與供電范圍相適應(yīng)的物理量，上下級之間還有著清晰明確的邏輯關(guān)系，上一級的公用變電站負荷中包括了下一級的專用電站變負荷，所以專用變電站計入年最大負荷的方式與電壓等級、供電范圍有關(guān)。具體來說，縣域年最大負荷必須計入IlOkv專用電站變負荷，但不能計入220kV專用變電站負荷；市、分片的年最大分負荷必須計入220kV專用變電站負荷。否則，計算結(jié)果無法與上一級的年最大負荷匹配。
[0010]5)縣公司資產(chǎn)變電站負荷易被漏算。根據(jù)國家電網(wǎng)公司對于規(guī)劃業(yè)務(wù)“縱到底，橫到邊”的要求，縣公司資產(chǎn)變電站負荷必須計入縣域年最大負荷。這是毫無疑義的，但是在規(guī)劃實踐中，仍然經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)各市、縣公司此類問題理解模糊，或者習慣性地漏算。有的時候市公司做統(tǒng)計計算時，會漏算縣公司資產(chǎn)的變電站負荷。反過來縣公司做統(tǒng)計計算時，也會漏算省公司資產(chǎn)的變電站負荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是，根據(jù)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃存在的問題，本發(fā)明給出了當前年和規(guī)劃期內(nèi)區(qū)域同時率、計算負荷峰值、區(qū)域容載比、區(qū)域負荷增長率的計算方法，使電網(wǎng)規(guī)劃方案比選可考慮負荷年均增長、地區(qū)差異和公用/專用變壓器產(chǎn)生的影響，然后結(jié)合項目對區(qū)域電網(wǎng)容載比進行敏感性分析，并結(jié)合現(xiàn)狀簡要計算規(guī)劃期末區(qū)域電網(wǎng)負荷發(fā)展情況，最后實現(xiàn)對不同區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案的經(jīng)濟性、可靠性比較。
[0012]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明方法基于能量管理系統(tǒng)(EMS)中數(shù)據(jù)，求取省、分部、市、分片、區(qū)縣級五個層次規(guī)劃單元下的最大負荷，結(jié)合規(guī)劃方案分別計算電網(wǎng)規(guī)劃類指標同時率、容載比、增長率、不平衡度，最后將規(guī)劃項目按照容載比超標關(guān)聯(lián)度劃分，分析項目對容載比改善的敏感性，優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃方案。
[0013]本發(fā)明包含以下步驟:
[0014]第一步,區(qū)域內(nèi)各層級最大負荷的確定
[0015]分片最大負荷=Σ區(qū)縣級規(guī)劃單元最大負荷+區(qū)內(nèi)220kV專變所帶負荷(I)；
[0016]市公司最大負荷=Σ分片最大負荷+區(qū)內(nèi)220kV專變所帶負荷
[0017]=Σ區(qū)縣級規(guī)劃單元最大負荷+區(qū)內(nèi)220kV專變所帶負荷(2)；
[0018]分部最大負荷=Σ市公司最大負荷一 Σ區(qū)外IIOkV聯(lián)絡(luò)線一 IlOkV電源出力(3);
[0019]全省最大負荷=Σ市公司最大負荷一 IlOkV電源出力(4)；
[0020]第二步，區(qū)域內(nèi)各層級同時率、容載比的確定
[0021]同時率:
[0022]區(qū)縣級規(guī)劃單元同時率=1 (5)；
[0023]分片級同時率=(分片最大負荷一 220kV專變)/Σ縣公司最大負荷(6)；
[0024]市級同時率=(市公司最大負荷一 220kV專變)/Σ縣公司最大負荷(7);
[0025]分部級同時率=分部最大負荷/Σ市公司最大負荷 (8);
[0026]省級同時率=全省最大負荷/Σ市公司最大負荷 (9);
[0027]容載比:
[0028]利用分供系數(shù)解決區(qū)域容載比難以計算的問題，分供系數(shù)表征某變電站對本區(qū)域和相鄰區(qū)域供電的現(xiàn)象和解決單一變電站內(nèi)容量分配的問題。
[0029]假設(shè)變電站A同時給區(qū)域I和區(qū)域2供電，那么變電站A對區(qū)域I的分供系數(shù)由
下計算:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法基于能量管理系統(tǒng)(EMS)中數(shù)據(jù)，求取省、分部、市、分片、區(qū)縣級五個層次規(guī)劃單元下的最大負荷，結(jié)合規(guī)劃方案分別計算電網(wǎng)規(guī)劃類指標同時率、容載比、增長率、不平衡度，最后將規(guī)劃項目按照容載比超標關(guān)聯(lián)度劃分，分析項目對容載比改善的敏感性，優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃方案；所述方法的步驟為: (1)區(qū)域內(nèi)各層級最大負荷的確定； (2)區(qū)域內(nèi)各層級同時率、容載比的確定； (3)區(qū)域內(nèi)各層級下不平衡度類指標的確定； (4)區(qū)域內(nèi)各層級規(guī)劃期末負荷規(guī)模預測值的確定； (5)規(guī)劃項目排序、歸類，進行敏感性分析，以優(yōu)化原規(guī)劃方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述五個層次規(guī)劃單元下的最大負荷為: 分片最大負荷=Σ區(qū)縣級規(guī)劃單元最大負荷+區(qū)內(nèi)220kV專變所帶負荷； 市公司最大負荷=Σ分片最大負荷+區(qū)內(nèi)220kV專變所帶負荷 =Σ區(qū)縣級規(guī)劃單元最大負荷+區(qū)內(nèi)220kV專變所帶負荷； 分部最大負荷=Σ市公司最大負荷一 Σ區(qū)外IlOkV聯(lián)絡(luò)線一 IlOkV電源出力； 全省最大負荷=Σ市公司最大負荷一 IlOkV電源出力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)各層級的同時率為: 區(qū)縣級規(guī)劃單元同時率=1 ; 分片級同時率=(分片最大負荷一 220kV專變)/Σ縣公司最大負荷； 市級同時率=(市公司最大負荷一 220kV專變)/Σ縣公司最大負荷； 分部級同時率=分部最大負荷/Σ市公司最大負荷； 省級同時率=全省最大負荷/Σ市公司最大負荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)各層級的容載比的確定采用區(qū)縣級規(guī)劃單元作為計算體系中的最小單位，利用分供系數(shù)解決互聯(lián)區(qū)域容載比計算的問題；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述各層級下不平衡度類指標為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)各層級規(guī)劃期末負荷規(guī)模預測值為: 縣公司規(guī)劃水平年最大負荷=(現(xiàn)狀最大負荷一專變負荷)x公網(wǎng)增長率+IlOkV專變負荷；分片規(guī)劃水平年最大負荷=(Σ縣公司規(guī)劃水平年最大負荷)X分片級同時率+220kV專變； 市公司規(guī)劃水平年最大負荷=(Σ縣公司規(guī)劃水平年最大負荷)X市級同時率+220kV專變； 分部規(guī)劃水平年最大負荷=(Σ市公司規(guī)劃水平年最大負荷)X分部級同時率； 全省規(guī)劃水平年最大負荷=(Σ市公司規(guī)劃水平年最大負荷)X省級同時率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述敏感性分析，用敏感性系數(shù)來衡量規(guī)劃期項目建設(shè)與區(qū)域容載比超標之間的可能性，地區(qū)內(nèi)某項目的敏感性系統(tǒng)公式為:

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種層級式模塊化電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)化方法，其特征在于，所述分供系數(shù)表征某變電站對本區(qū)域和相鄰區(qū)域供電的現(xiàn)象和解決單一變電站內(nèi)容量分配的問題；假設(shè)變電站A同時給區(qū)域I和區(qū)域2供電，那么變電站A對區(qū)域I的分供系數(shù)由下計算:
【文檔編號】G06Q10/04GK103793757SQ201410031028
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】章力, 程虹, 周天暉, 王偉, 楊超, 鐘士元, 羅路平, 熊寧 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院