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    重庆时时彩不倍投玩法: 基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化方法.pdf

    关 键 词:
    基于 可靠性 经济 协调 配电网 规划 投资 优化 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510078491.6

    申请日:

    2015.02.13

    公开号:

    CN104680253A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 10/04申请日:20150213|||公开
    IPC分类号: G06Q10/04(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q10/04
    申请人: 国家电网公司; 国网江西省电力公司经济技术研究院
    发明人: 熊宁; 王伟; 舒娇; 王洁; 聂更生; 谢鹏
    地址: 100761北京市西城区西长安街86号
    优先权:
    专利代理机构: 南昌市平凡知识产权代理事务所36122 代理人: 姚伯川
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510078491.6

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.02.09|||2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化方法,该方法首先确定单位负荷可靠性提升成本和单位负荷增加成本,然后确定相应分区的投资效益,最后以投资效益最大为目标,建立配电网投资优化分配模型。所述方法包括:(1)投资费用估算,估算出可靠性提升投资成本,增加单位负荷成本,和综合投资成本。(2)投资效益估算,提出综合产电比的概念,衡量该地区单位电能产生的经济效益。(3)目标合理性评估,根据投资总费用和预算之间的关系确定目标年供电可靠性设置的合理性。(4)建立可靠性-经济性相协调的投资优化模型,将各地区不同供电类型负荷作为优化变量,以全区投资效益最大作为优化目标,投资预算作为约束。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化方法,其特征在 于,所述方法首先通过数据拟合确定单位负荷可靠性提升成本和设定可靠性水 平下增加单位负荷成本;然后通过不同类型分区的用户构成及其停电损失,确 定相应分区的投资效益;最后以投资效益最大为目标,建立配电网投资优化分 配模型,实现规划投资份额的最优分配,提高资本运作效率;
    所述方法包括(1)投资费用估算;(2)投资效益估算;(3)目标合理性评 估(4)建立配电网投资优化模型。

    2.  根据权利要求1所述基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化 方法,其特征在于,所述投资费用估算包括可靠性提升投资成本估算,增加单 位负荷成本估算、综合考虑负荷增长和电网可靠性的投资成本估算;
    所述可靠性提升投资成本估算:
    通过采样多地电网特征数据,取单位负荷投资和可靠性指标数据关系,多 项式拟合方法可得出在不考虑负荷变化情况下,提升供电可靠性所需的投资成 本与可靠性指标之间的变化关系,其形式如下:
    C rui = a ( r ei 3 - r ci 3 ) - b ( r ei 2 - r ci 2 ) - c ( r ei 1 - r ci 1 ) - d - - - ( 1 ) ]]>
    式中:Crui为区域i单位负荷可靠性提升成本;rei和rci分别为区域i目标年和现 状年供电可靠性水平。
    利用式(1),即可求出供电区域i可靠性提升所需成本,如式(2)所示:
    Cri=LciCrui  (2)
    式中:Cri为供电区域i可靠性提升所需成本;Lci为供电区域i现状年负荷 水平;
    所述增加单位负荷成本估算:
    通过采样多地电网特征数据,取单位负荷投资和可靠性指标数据关系,多 项式拟合方法可得出在不考虑负荷变化情况下,提升供电可靠性所需的投资成 本与可靠性指标之间的变化关系,其形式如式(3):
    C lui = a r ei 3 + b r ei 2 + c r ei 1 + d - - - ( 3 ) ]]>
    根据式(3),即可求出供电区域i负荷增长所需成本Cli,如式(4)所示:
    Cli=(Lei-Lci)Clui  (4)
    式中:Lei为区域i目标年负荷水平;
    所述综合考虑负荷增长和电网可靠性的投资成本估算:
    在已知各供电区域可靠性提升成本和负荷增长成本的条件下,即可估算和 规范整个供电区域所需投资总费用,如式(5)所示;
    C=Σi∈G(Cri+Cli)  (5)
    式中:C为整个供电区域所需投资总费用;G为供电区域分区构成的集合。

    3.  根据权利要求1所述基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化 方法,其特征在于,所述投资效益估算采用综合产电比法进行估算停电损失OC, 计算公式如式(6):
    OC=AOC×L×K  (6)
    式中:K为综合产电比,AOC为户均停电时间,L为负荷水平;
    综合产电比K由各类用户产电比进行加权计算而成,计算方法由式(7)给 出:
    K=kj×dj+kc1×dc1+kc2×dc2+kc3×dc3+kx×dx  (7)
    其中:kj为居民用户的产电比、kc1为商业金融的产电比、kc2为工业的产电 比、kc3为公用事业的产电比、kx为农业的产电比;dj为居民用户的用电比例、 dc1为商业金融的用电比例、dc2为工业的用电比例、dc3为公用事业的用电比例、 dx为农业的用电比例。

    4.  根据权利要求1所述基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化 方法,其特征在于,所述目标合理性评估根据估算所得的投资总费用C和投资 预算Y之间的关系,可以确定目标年供电可靠性设置的合理性:
    1)当Y=C,表明预算与所需投资费用相符,供电区域可以达到设定的可靠 性目标,按式(5-5)分配各分区投资;
    2)当Y<C,表明预算不足,需重新设定目标年可靠性目标,具体可通过在 rci和rei之间设定增长步长的方式,画出可靠性与投资费用之间的关系曲线,选 取与预算最近的一个点作为该预算条件下的可靠性目标;
    3)当Y>C,表明预算较为充足,可通过优化投资分配方案,在保证各分区 达到设定可靠性目标的前提下,考虑负荷密度、GDP和经济发达程度对供电可 靠性的影响,即对于负荷密度达到要求、投资效益好的地区允许其可靠性水平 上靠一级,突出重点,提升投资效益。

    5.  根据权利要求1所述基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化 方法,其特征在于,所述建立配电网投资优化模型:
    优化目标: MAX ( Σ i &Element; G k i L pi ) - - - ( 8 ) ]]>
    约束条件: 0 L pi L pi max C r = Σ i &Element; G ( L ci C rui ) C pr = Σ i &Element; G L pi C prui C l = Σ i &Element; G d i L ci C lui C pl = Σ iG d i L pi ( C plui - C lui ) C r + C pr + C l + C pl Y - - - ( 9 ) ]]>
    其中,G为供电分区集合;k为投资效益评估指标;Lp为待优化变量,表示现状 年投资效益好的分区可进一步提升供电可靠性的负荷量;Lpmax为可提升供电可 靠性分区的负荷上限;Lc为现状年负荷;Cr为不考虑负荷增长,仅因目标年供 电可靠性提升所需的成本,Cru为该条件下供电可靠性提升所需的单位负荷成本; Cpr为可靠性提升分区因可靠性提升所需的额外成本;Cpru为供电可靠性提升所 需的单位负荷成本;Cl为现状年负荷增加所需的成本;d为目标年负荷增长率; Clu为现状年可靠性水平下增加单位负荷所需的成本;Cpl为可靠性提升分区负荷 增加所需的成本,Cplu为可靠性提升分区目标年可靠性水平下增加单位负荷所需 的成本;Y为投资预算。

    说明书

    说明书基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化方法
    技术领域
    本发明涉及一种基于可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化方法, 属电力规划技术领域。
    背景技术
    配电网是电网的重要组成部分,直接面向电力用户,是保障电力“落得下、 用得上”的关键环节,是改善民生的重要基础设施。仍有地区电网依然存在降低 供电半径、提高用户供电可靠性与设备利用率低,农村地区低电压和高电压同 时存在,配变平时轻载与春节期间过载之间的矛盾。在技术上,风电、小水电、 分布式能源并网的研究工作滞后,难以科学指导网源协调发展;配电网可靠性 计算和发展诊断分析尚未全面展开,配电网规划目标的制定和投资额度的分配 仍依靠经验,不少地区还存在规划不实、导向不清、项目投资不合理,甚至说 不清楚的局面,整个配电网研究还存在定性分析阶段。在管理上,部分地区对 配电网远景目标网架的构建不够重视,典型供电模式和标准化建设尚未全面开 展,业扩和用户接入工程尚未规范,存在低层次反复改造和重复建设等问题; 配电网规划引领作用尚不突出,对计划指导性较差。在人员力量上,相关院所 所普遍缺乏配电网研究人员,人才队伍也相对年轻,缺乏经验,对本省配电网 技术支撑作用非常有限。在配电网信息化支撑上,缺乏配电网规划支撑技术平 台,海量数据散布于PMS、SCADA、营销SG186等专业系统内,统计口径不 一,且数据管理颗粒度、频度要求不一致,难以适应配电网规划工作需要。
    发明内容
    本发明的目的是,为了解决配电网规划存在的问题,本发明提出一种基于 可靠性与经济性相协调的配电网规划投资优化方法。
    本发明的技术方案是,本发明方法以可靠性与经济性之间的协调性作为实 现差异化规划设计的要点,从公用资源与用户资源相协调、发展需求与投资能 力相协调、农村电压等级协调发展等三方面进行投资优化配置。
    本发明首先通过数据拟合确定单位负荷可靠性提升成本和设定可靠性水平 下增加单位负荷成本;然后通过不同类型分区的用户构成及其停电损失,确定 相应分区的投资效益;最后以投资效益最大为目标,建立配电网投资优化分配 模型,实现规划投资份额的最优分配,提高资本运作效率。
    本发明包含以下几个步骤:
    第一步,电网投资费用估算,估算出可靠性提升投资成本,增加单位负荷 成本,和综合投资成本。
    根据规划年的负荷增量和可靠性提升水平,可估算出该地区的投资费用, 本发明需算出三个方面的投资值,即可靠性提升投资成本,增加单位负荷成本, 综合考虑负荷增长和电网可靠性的投资成本。三个计算指标之间关系与差异如 下表述:
    可靠性提升成本估算
    通过采样多地电网特征数据,取单位负荷投资和可靠性指标数据关系,多 项式拟合方法可得出在不考虑负荷变化情况下,提升供电可靠性所需的投资成 本与可靠性指标之间的变化关系,其形式为:
    C rui = a ( r ei 3 - r ci 3 ) - b ( r ei 2 - r ci 2 ) - c ( r ei 1 - r ci 1 ) - d - - - ( 1 ) ]]>
    式中:Crui为区域i单位负荷可靠性提升成本;rei和rci分别为区域i目标年和现 状年供电可靠性水平。
    根据式(1),即可求出供电区域i可靠性提升所需成本Cri,如式(2)所示:
    Cri=LciCrui  (2)
    式中:Lci为供电区域i现状年负荷水平。
    增加单位负荷成本估算
    通过采样多地电网特征数据,取单位负荷投资和可靠性指标数据关系,多 项式拟合方法可得出在不考虑负荷变化情况下,提升供电可靠性所需的投资成 本与可靠性指标之间的变化关系,其形式如式(3):
    C lui = a r ei 3 + b r ei 2 + c r ei 1 + d - - - ( 3 ) ]]>
    根据式(3),即可求出供电区域i负荷增长所需成本Cli,如式(4)所示:
    Cli=(Lei-Lci)Clui  (4)
    式中:Lei为区域i目标年负荷水平。
    综合考虑负荷增长和电网可靠性的投资成本估算
    在已知各供电区域可靠性提升成本和负荷增长成本的条件下,即可估算和 规范整个供电区域所需投资总费用,如式(5)所示。
    C=∑i∈G(Cri+Cli)  (5)
    式中:C为整个供电区域所需投资总费用;G为供电区域分区构成的集合。
    第二步,投资效益估算,提出综合产电比的概念,衡量该地区单位电能产 生的经济效益。
    产电比即某地区年度国内生产总值与消耗电能量之比,描述某一地区每年 单位电能所创造的经济效益。本发明提出综合产电比的概念,以明确的实际含 义,结合不同地区的产业结构特点,综合衡量该地区每年每单位电能能够产生 的经济效益。采用综合产电比法进行估算停电损失OC(outage cost),计算公式如 式(6):
    OC=AOC×L×K  (6)
    式中:K为综合产电比,AOC(average outage time)为户均停电时间,L为负荷水 平。
    综合产电比K由各类用户产电比进行加权计算而成,计算方法由式(7)给 出:
    K=kj×dj+kc1×dc1+kc2×dc2+kc3×dc3+kx×dx  (7)
    其中:kj、kc1、kc2、kc3、kx分别为居民用户、商业金融、工业、公用事业和农业 的产电比;dj、dc1、dc2、dc3、dx分别为居民用户、商业金融、工业、公用事业 和农业的用电比例。
    投资效益指标计算
    取单位投资增供电量、单位投资增供负荷、政策导向、社会停电损失、单 位投资减少停电时间、低电压用户数作为地区投资效益的参考指标。
    第三步,目标合理性评估,根据投资总费用和预算之间的关系确定目标年 供电可靠性设置的合理性。
    根据估算所得的投资总费用C和投资预算Y之间的关系,可以确定目标年 供电可靠性设置的合理性:
    1)当Y=C,表明预算与所需投资费用相符,供电区域可以达到设定的可靠 性目标,按式(5-5)分配各分区投资;
    2)当Y<C,表明预算不足,需重新设定目标年可靠性目标,具体可通过在 rci和rei之间设定增长步长的方式,画出可靠性与投资费用之间的关系曲线,选 取与预算最近的一个点作为该预算条件下的可靠性目标。
    3)当Y>C,表明预算较为充足,可通过优化投资分配方案,在保证各分区 达到设定可靠性目标的前提下,考虑负荷密度、GDP和经济发达程度对供电可 靠性的影响,即对于负荷密度达到要求、投资效益好的地区允许其可靠性水平 上靠一级,突出重点,提升投资效益。
    第四步,建立配电网投资优化模型,将各地区不同供电类型负荷作为优化 变量,以全区投资效益最大作为优化目标,投资预算作为约束。
    如式(8)~(9),计算综合考虑可靠性和经济性后的配电网投资优化方案。
    优化目标: MAX ( Σ i &Element; G k i L pi ) - - - ( 8 ) ]]>
    约束条件: 0 L pi L pi max C r = Σ i &Element; G ( L ci C rui ) C pr = Σ i &Element; G L pi C prui C l = Σ i &Element; G d i L ci C lui C pl = Σ iG d i L pi ( C plui - C lui ) C r + C pr + C l + C pl Y - - - ( 9 ) ]]>
    其中,G为供电分区集合;k为投资效益评估指标;Lp为待优化变量,表示 现状年投资效益好的分区可进一步提升供电可靠性的负荷量;Lpmax为可提升供 电可靠性分区的负荷上限;Lc为现状年负荷;Cr为不考虑负荷增长,仅因目标 年供电可靠性提升所需的成本,Cru为该条件下供电可靠性提升所需的单位负荷 成本;Cpr为可靠性提升分区因可靠性提升所需的额外成本;Cpru为供电可靠性 提升所需的单位负荷成本;Cl为现状年负荷增加所需的成本;d为目标年负荷增 长率;Clu为现状年可靠性水平下增加单位负荷所需的成本;Cpl为可靠性提升分 区负荷增加所需的成本,Cplu为可靠性提升分区目标年可靠性水平下增加单位负 荷所需的成本;Y为投资预算。
    本发明的有益效果是,本发明从公用资源与用户资源相协调、发展需求与 投资能力相协调、农村电压等级协调发展等三方面进行投资优化配置,较好地 解决了配电网规划存在的问题。本发明通过数据拟合确定单位负荷可靠性提升 成本和设定可靠性水平下增加单位负荷成本;然后通过不同类型分区的用户构 成及其停电损失,确定相应分区的投资效益;最后以投资效益最大为目标,建 立配电网投资优化分配模型,实现了规划投资份额的最优分配,提高了资本运 作效率。
    本发明适用于配电网的投资规划。
    附图说明
    图1为本发明方法投资优化步骤流程图;
    图2为单位负荷投资与供电可靠性曲线图;
    图3为增加单位负荷投资与供电可靠性曲线图;
    图4为投资效益综合评价过程图。
    具体实施方式
    本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式 和具体的操作过程。本实施例投资优化步骤如图1所示,投资效益综合评价过 程如图4所示。
    本发明实例以某市某年实际电网结构为基础,分析当年下地区经济结构特 点,并参考配电网规划设计导则推荐的分区域可靠性目标,以确定停电相关的 经济损失指标,再结合统计数据得出单位投资增供电量、单位投资增供负荷、 政策导向、社会停电损失等指标的权重,利用配电网优化投资模型计算出最终 优化后的投资分配。待分析地区电网与经济性数据见表1和表2。
    表1 某市电网规划目标年各类供电区可靠性目标(%)
    供电类型 A B C D 2015年 99.983 99.954 99.897 99.828
    表2 某市各供电类型区域各产业单位电量所占比例
      居民 商业金融 工业 公用事业 农业 A 42% 35.4% 5% 17.6% 0% B 31% 13.5% 48% 7% 0.5% C 42% 14% 36% 5% 3% D 45% 2% 14% 2% 37%
    本实施例通过以下步骤进行实施。
    第一步,通过式拟合出可靠性提升投资成本,增加单位负荷成本,综合考 虑负荷增长和电网可靠性的投资成本与可靠性之间的函数关系,如图2~图3。
    C rui = 80128.5583051816 ( r ei 3 - r ci 3 ) - 23984923.2822767 ( r ei 2 - r ci 2 ) + 2393140077.40188 ( r ei - r ci ) - 7959332250.063 ]]>
    C lui = 6134.5991381183 r ei 3 - 20107483.8569366 r ei 2 + 207464227.69024 r ei - 668061892949.9496 ]]>
    Cri=15100Crui
    Cli=400Clui
    C=∑i∈G(Cri+Cli)
    第二步,通过电网运行数据,统计出各类产业产电比,如表3所示。利用 本发明所提出的式计算各供电类型区域停电损失(综合产电比),如表4所示。 本实例使用德尔菲法对单位投资增供电量,单位投资增供负荷等指标赋权重, 德尔菲法使用8个不同来源的指标评价意见,结果如表5。
    表3 各类负荷产电比(单位:元/kWh)
      居民 商业金融 工业 公用事业 农业 产电比 11.5 220 150 413 4.65
    表4 各供电类型区域停电损失(单位:元/kWh)
      居民 商业金融 工业 公用事业 农业 合计 A 4.83 77.88 7.5 72.688 0 162.898 B 3.565 29.7 72 28.91 0.02325 134.1983 C 4.83 30.8 54 20.65 0.1395 110.4195 D 5.175 4.4 21 8.26 1.7205 40.5555
    表5 各指标权重

    第四步,根据估算所得的投资总费用C和投资预算Y之间的关系,可以确 定目标年供电可靠性设置的合理性,计算过程中需要用到前两步所得的各项指 标数值,并得各供电分区配电网投资效益综合评价结果如表6。
    表6 某地区现状年各供电分区配电网投资效益综合评价结果

    第三步,根据式建立配电网投资优化模型,计算综合考虑可靠性和经济性 后的配电网投资优化方案;最终投资分配方案如表7。
    表7 某地区规划期各供电分区投资分配方案(单位:亿元)
      R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 A 19.565 - - - - - - - - - - - B 7.147 1.082 25.582 2.289 1.740 0.982 - 0.097 0.306 0.003 2.785 1.259 C 5.954 8.333 5.443 9.408 0.729 1.358 1.532 0.790 5.509 3.910 1.203 2.262 D 1.397 1.990 5.400 5.317 0.749 0.969 0.964 2.019 1.756 0.362 0.589 1.221 合计 34.062 11.405 36.425 17.014 3.218 3.309 2.496 2.906 7.571 4.275 4.577 4.742
    。

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