配电网优化规划及其方案综合决策方法的研究

李俊江

（国网四川都江堰市供电有限责任公司 四川成都市都江堰 611830）

配电网优化规划及其方案综合决策方法的研究

李俊江

（国网四川都江堰市供电有限责任公司 四川成都市都江堰 611830）

本文简要介绍了配电网优化规划的研究现状，从时间、物理结构、经济性、可靠性四个角度分析配电网规划模型，将规划模型分为两大类，在此基础上分析配电网优化方法，最后提出配电网优化规划研究的问题，以供相关人员参考。

配电网；优化规划；规划算法；分布式电源

引言

配电网优化规划是指在分析现有电网及预测未来负荷分布的基础上，认真分析并确定变电站位置和容量、接线模式、馈线、路径及型号，制定一个优化规划方案，以此来提高配电网运行效率及可靠性，降低检修及网损费用，满足未来用户容量和电能质量。目前，国内外在配电网规划研究方面已取得了可观的成绩，本文对配电网优化规划展开深入探讨。

1 配电网规划模型分类

1.1 从时间及物理结构角度

从时间的角度出发，可以将配电网规划分为静态和动态模型两种；从物理结构角度出发，既可以将配电网看作一个整体，也可将其分为变电站和配电线路来进行分别规划。从时间及物理结构角度，则可以将配电网规划模型分为静态负荷子系统、动态负荷子系统、静态负荷整体系统、动态负荷整体系统四类。①静态负荷子系统规划模型。该规划模型分为两类：变电站子系统规划与馈线子系统规划，前者是在现有及预期未来变电站位置及供选容量确定的基础上，通过最短路径算法及运输模型来进行规划设计；后者则是在现有变电站位置及容量后，合理分布配电线路。②动态负荷子系统规划模型，利用动态规划来模拟负荷增长，综合配电变电站大小、位置、电压、容量等因素来进行规划。③静态负荷整体系统规划模型。该规划模型将变电站和馈线结合起来进行优化计算，以实现配电线路及变电器最优设计。④动态负荷整体系统规划模型。该规划模型主要将能够优化设计配电变电站的位置与容量、配电线路的路径及导线截面等方面的因素，充分协调各时段方案，最终实现整体最优。

1.2 从经济性及可靠性角度

根据经济性及可靠性的相关指标，可以将配电网优化规划模型分为三类：经济性、可靠性及综合性。经济性模型，即在配电网优化规划中只考虑经济性指标。可靠性模型，即基于一定的经济水平，以提高可靠性为最终目标。综合性模型，则是综合考虑可靠性成本及可靠性效益，在两者平衡的情况下进行配电网优化规划，切实提高规划方案的综合效益，降低配电网规划成本。

1.3 从单目标与多目标角度

根据目标函数的个数，可以将配电网优化规划模型分为两种：单目标模型及多目标模型。配电网优化规划目标较多，例如投资费用、年网损费、载荷力、环保性等等，这些目标的重要性不同、考量要求不同，因而容易引起冲突，多目标规划则能够解决这一问题。单目标规划分别从模型与算法上提出两种求解办法：根据不同层次先后对各目标函数进行最优化，这样能够有效减少计算量。目前多目标电网规划已经取得了一定进展，但在实际应用过程中也存在一些问题，这些问题都有待后期解决。

1.4 从确定性角度

配电网规划涉及的不确定性因素较多，例如未来负荷增长率、配电网的扩展费等等，这些不确定性都直接影响到规划方案的优化效果。配电网规划涉及的不确定性信息包括随机信息、模糊信息、灰色信息及未确知信息，根据此类信息的处理方法，又可以将配电网优化规划模型分为确定性及不确定性两类。

由于配电网规划具有多目标性、非线性、不确定性、动态性、整数性等特征，因此配电网优化规划具有复杂性，规划模型的种类也较多。规划人员需要根据实际情况，选择相应的规划模型来进行合理规划。

2 配电网优化规划方案分析

2.1 基于GIS的配电网规划

随着科学技术的发展，与地理信息系统相结合成为配电网规划发展的主要趋势。在配电网优化规划中应用GIS的空间分析功能及网络分析功能，能够提高配电网规划的准确性及经济性，提高配电网规划效率，使规划方案更加标准化。配电网规模大、负荷点分散，在优化规划过程中涉及到许多复杂的地理信息，地理信息的处理极为复杂，如果处理不好，那么将直接影响到配电网规划方案的优化效果。目前，基于GIS的配电网规划的研究还处于起步阶段，还有待后期信息论、智能优化领域的深入研究。

2.2 基于接线模式的配电网规划

目前，配电网优化规划比较重视网架辐射性约束条件，即约束配电网的接线模式。配电网的接线模式比较多，主要包括：完全放射状、树枝状、普通环式、手拉手环式、中介点放射状、T接线、4×6接线、多网孔复杂网等等。配电网接线模式的选择至关重要，涉及到电网供电的稳定性、电网建设的经济性，还会对电力企业及电力用户造成直接影响。因此，在电力企业可以以地理信息系统为平台，这样能够实现辐射接线模式、多分段多联络接线模式、带开闭所接线模式的配电网架自动布局，最终创造良好的效益。需要注意的是，配电网接线模式的选择是一个动态的过程，选择何种接线模式、接线模式如何变化等等，这些都需要在优化过程中加以研究。

2.3 中压配电网的电压等级过渡

我国部分地区电力需求量较大、电力负荷增长速度较快、电力用户分布相对集中，这就导致该区域的负荷密度较高，原有的10kV配电电压已无法满足当地电力负荷增长的要求，甚至严重阻碍电网功率传送到电压层。除此之外，我国土地资源紧张与配变电设备急速增长之间的矛盾也逐渐尖锐，这就给配电网建设工程增加了难度。与10kV电压等级相比，20kV电压等级在输送容量、供电稳定性、线损、站点数目、线路通道等方面都有着一定优势。目前，我国部分地区都开始建设20kV配电网，相信在不久的将来，20kV等级配电网将会在我国得到大规模推广。需要注意的是，从10kV配电网升压过渡到20kV配电网，将会消耗大量的时间、人力、物力及资金，这需要规划人员结合区域用电实际情况，来对变电站、开关站及相关线路的建设进行系统性规划，可以确信的是，20kV配电网建设，将会切实提高配电网的经济性、可靠性及稳定性，这也是配电网优化规划的重点方向。

2.4 电力市场下的配电网规划

随着电力市场的发展与成熟，电力市场及配电领域的市场竞争也日趋激烈，传统配电网规划方法将发生了改变，具体表现在以下几个方面：①规划模型发生改变。“需求侧管理”相关理论的兴起，给配电网规划带来了理论指导，尤其是可靠性成本概念的应用，为配电网优化规划提供了指导思路。②提高电力市场需求预测的准确性。随着电力市场的发展，电价会出现不同程度的变化，电价变动具有阶段性、时期性，再加上电力用户需求的不同，电价变动也更为频繁，负荷水平也会随之波动。这就对负荷预测准确性提出了较高要求，规划设计人员要能够在规划过程中利用现有的技术来改进预测模型，完善统计指标体系。③规划人员在规划配电网的过程中，需要考虑未来各种不确定性因素。配电网规划涉及的不确定影响因素较多，例如负荷变化的不确定性、工程造价、经济参数的不确定性、政策的不确定性等等，规划人员在规划配电网时，要综合考虑这些因素。

2.5 含分布式电源的配电网规划

分布式电源（简称DG）通常与配电系统直接连接，如果在配电系统中大规模使用，那么将会直接对配电网设计、配电网运行安全造成一定影响。规划人员在优化包含DG的配电网规划过程中，也遇到一些问题：①DG布置的位置及使用规模都会直接影响到配电网的节点电压、短路电流及电网运行的可靠性，这就要求规划人员来合理设计DG的位置及规模，以提高配电网运行的可靠性。②如果DG被大规模应用，那么将会给规划人员预测负荷的增长工作增加难度，最终影响到整个电力系统的负荷增长模式及配电网的未来规划。这就要求规划人员深入研究传统与非传统增容方法的配合问题，掌握DG与配电网负荷增长模式之间的关系，总结规律并应用到配电网规划中来。③部分DG的输出情况与气候条件密切相关且具有较强的易变性。规划人员要能够总结出此类DG与气候变化之间的关系，做好统计分析工作，有必要研究这类分布式能源随气象条件变化的规律和统计特性，最后通过模型分析来优化配电网规划。

3 结束语

综上所述，我国目前对配电网优化规划的相关研究较多，各种优化方法也层出不穷，这些都为配电网优化规划工作提供了宝贵的理论支撑。但是，配电网优化规划具有一定的复杂性，再加上新情况、新技术的出现，优化方法还需要不断改进，这些都直接影响到配电网规划的优化效果。规划人员要能够结合实际情况，深入研究配电网优化规划相关模型、方法及寻优策略，最终切实提高配电网规划效果。

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TM715

A

1004-7344（2016）25-0054-02

2016-8-22

李俊江（1963-），男，汉族，本科，主要从事电力调度、调度运行技术管理工作。