寻求最优可靠性方案的电网规划新方法

黄佳珍

摘要：高供电可靠性要求加大设备投入、开展可靠性技术研究，这与降低用户侧的缺点成本形成对立统一。如何寻求供电可靠性与降低可靠性成本的最佳融合点，文章结合对电网可靠性成本和缺电成本的研究，阐述了新时期的配电网规划新方法，实例证明了该方法能有效确定规划中的最优可靠性方案。

关键词：缺电成本；电网规划；智能电网

中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0039-04

新时期智能电网建设中，更加注重在传统的安全经济可靠的电网基础上，构建“节能、高效、绿色”的电网，这就给可靠性和缺电成本的相互协调带来了新的课题。

国家电网公司在建设坚强智能电网的过程中，将逐步加大对配电网的投资，淘汰落后的高损耗配电网设备，进而降低配电网损耗，提高配电网用户侧因停电而带来的损失，进而加强配电网的可靠性。但同时也可以看出，提高电网的可靠性，必然需要加大投资更新设备，这与降低用户的缺电成本成为矛盾。

同时，传统的电网规划中，仅将配电网投资成本和运行成本计入电网供电总成本，随着电力体制改革的深入和电网技术的更新，配电网运行的成本概念也随之更新，电网供电总成本应不仅仅考虑电网的投资和运行成本，还应将因配电网故障带来的电力供应中断和缺电的损失考虑入电网的供电总成本，即将用户侧的缺电成本计入总成本。

随着电力体制改革的深入，“政企分开、主辅分离”的不断推进，电力作为一种商品，已经逐渐打破垄断特征，融入市场化进程。在竞价上网的规则下，电价应能准确地反映缺电成本的大小，并综合考虑供发、用配的需求，下文中，将基于上述考虑，建立配电网的考虑到可靠性和缺电成本的回归模型，并通过实例分析来论证，力求寻找高可靠性和低投资的最佳融合点，实现完美平衡。

1 电网可靠性相关概念简介

1.1 电网的可靠性成本

对电网用户来说，电网的安全稳定运行至关重要。为使电网能够达到规定的供电可靠性水平，供电部门所投入的投资和运行成本，即为电网的可靠性成本。当电网达到规定的供电可靠性水平后，使用户获得的效益，成为电网的可靠性效益。

1.2 电网的缺电成本

电网的可靠性效益可以用缺电成本来表征。电网的缺电成本是指由于缺电或停电而带来的经济损失。在某供电可靠性水平下，其产生的可靠性效益较难估算，而用户缺电成本由于可以用缺电发生时间、预通知时间、所缺电量、缺电总时间等参数来表征，所以获得了广泛的使用。

用户的缺电成本Rbenefit（元/期间）计算公式如下：

（1）

式（1）中：IEARi指节点i的缺电损失评价率，EENSi指节点i的电量不足期望值，n指电网负荷节点数，m指造成缺电的故障总次数，Lik指第k种故障下节点i的缺负荷总量，fk指第k种故障出现的频率，dk指第k种故障的持续时间，Cik（dk）指单位缺电损失。

结合可靠性-效益分析曲线知识，电网供电总成本一般只有在电网可靠性成本和用户缺电成本相交处最低，达到最佳电网可靠性水平。依据实际情况，电网供电总成本是电网可靠性成本与电网可靠性效益的总和，如公式（2）所示：

4 可靠性成本效益回归模型的论证

4.1 确定最佳可靠性方案方法

在配电网规划中，利用可靠性成本效益回归模型来分析最佳可靠性方案时，应根据规划区域要达到的目标，首先选择一系列的备选方案，再对各个备选方案进行计算，得出其可靠性指标、可靠性效益、缺电成本以及相关的可靠性成本效益回归模型，进行分析对比，得出该地区配电网的最优可靠度和供电成本，选择出最佳的可靠性

方案。

4.2 可靠性成本效益回归模型的论证

某地区配电网规划中，确定了7个不同可靠度的规划方案，具体情况见表2。

表3为7种不同可靠度规划方案的可靠性投资成本。

每个节点的综合停电损失列于表4。

结合表4中的统计以及上述7个方案中，各个节点的不同故障类型、缺负荷量、停电次数、停电持续时间，使用公式（2）进行计算，最终得出7个方案每个节点各自的缺电成本和方案的总缺电成本。表5即为7个方案的供电可靠性、可靠性成本、总缺电成本和供电总成本。

从表5的数据可以分析得：

一是当可靠度水平提高时，配电网的缺电总成本呈现先减少后增加的变化。

二是配电网的可靠性水平越高，所需的可靠性成本也越大，用户侧的缺电损失越低。

三是对配电网来说，可靠性水平高并不意味着社会效益就好，任何电网的可靠性水平都不可能达到100%，只能无限接近。当接近100%时，配电网的可靠性投资成本将急剧增大，而此时用户缺电成本的降低却不多。

四是对配电网来说，供电可靠性水平越低，发供电部门的可靠性投资成本越少，但此时，用户缺电成本增加的速度远远大于可靠性投资成本的降低，进而导致供电总成本的增加。

所以，在进行输电网的规划中，怎样寻求最佳可靠性水平的融合点，是目前电网规划工作的热点问题。

根据表5中7个方案提供的关于供电可靠性、可靠性投资成本和总缺电成本数据以及上文所述的可靠性成本效益回归模型的求解，求得该模型的参数值为：

K=37.0330、r=0.3085、F=4839、g=0.7699

因此，该配电网的可靠性成本效益回归模型可以表

示为：

由公式（8）求得最优供电可靠性为Rm=0.9954

由公式（9）求得最小供电总成本Tmin=271.64亿元。

在上述7个备选方案中，方案四的供电可靠性R=0.9962，供电总成本T=275.21亿元，与可靠性成本效益回归模型理论计算的最优供电可靠性和最小供电总成本最接近。所以，在7个备选方案中，方案四为最终选择的最佳可靠性方案。

5 结语

在智能电网兴起的背景下，随着电力体制改革的进一步推进，电网呈现特高压电网的建设、新能源并网等新特征，电网规划对电网的安全、可靠性以及缺电成本控制要求也越来越高。本文经过理论计算，建立了可靠性成本效益的回归模型，并进行了算法求解，最后结合具体实例，论证了模型的正确性和有效性。

参考文献

[1] 韦钢，吴伟力，张子阳，祖章庆.综合考虑可靠性成本与缺电成本的电网规划[J].继电器，2006，（17）.

[2] 朱旭凯，刘文颖，杨以涵.综合考虑可靠性成本的电网规划新方法[J].电网技术，2004，（21）.

[3] 何晓阳，康庆平，肖贵申.基于可靠性成本-效益的电网规划[J].继电器，2005，（10）.

（责任编辑：黄银芳）