浅谈电网规划评价与决策

王文珍

摘 要：电网规划是电力系统发展的基础，其规划水平的高低直接影响到未来电网的安全性、可靠性与经济性等方面。电网规划评价与决策工作是其中的重要内容，关系到电网规划的质量与水平。因此，电网规划评价与决策研究工作就显得尤为重要，文章针对电网规划评价与决策方法进行了研究，以期给同行参考。

关键词：电网规划；评价；决策

引言

随着社会经济的不断进步，电能已经触及到了人类生活的各个方面。只有通过电力工业本身的基本建设从而不断扩大电力系统的规模才能满足社会对电能的需求。因此做好电力工程建设的前期工作，落实发、送、变电本体工程的建设条件，协调其建设进度，优化其设计方案，其意义尤为重大。而电网规划正是其中一个重要的环节，一个规划方案的好坏直接关系到电能能否从发电厂顺利送到用户。因此，提高电网规划的质量具有重大的理论与现实意义。

1 电网规划研究

电网规划研究主要有两个方面的任务：一是确定电网未来安装设备规格，如导线电压等级及型号、变压器规格等；二是确定电网中增加新设备的地点及时刻。电网规划的目的是确定电网合理扩展网架，寻找最优的扩展方案，且满足负荷、用户供电质量、城市规划协调一致、经济发展四个方面的要求。因此电网规划是一个多目标、多变量、多约束的混合非线性规划问题。国内外研究人员针对其特点进行了大量的研究，并取得了一定成果。人们对电网规划问题研究的不同之处主要表现在数学模型和优化方法两方面。

2 规划模型的建立

由于电网规划的复杂性与系统性，需要考虑的因素多种多样，建立合理与完整的规划模型是一个重要的课题。文献[1]针对传统规划中未考虑各线路负荷水平问题，将输电线路投资和网络剩余输电容量作为目标函数，求取投资最小下剩余输电容量最大的方案。文献[2]在模型中加入了发电备用容量以满足电力系统实际运行要求。文献[3]同时考虑了电力市场阻塞和线路剩余容量建立新的电网规划模型，并采用粒子群算法进行求解。文献[4]建立了主网与配网相协调的电网规划模型，并将地理信息系统和图论应用到规划中。

3 优化算法的选择

除了提出不同的电网规划模型外，电网规划研究者也对优化算法展开大量的研究，以期提高计算速度和改善算法收敛性。目前，用于电网规划的优化算法主要包括两类：数学优化方法和智能优化方法。

3.1 数学优化方法

传统的数学优化方法包括线性规划法、非线性规划法、动态规划法、整数规划法等。

3.2 智能优化方法

近年来，科研工作者基于对自然界的观察而得到启示，提出了诸多智能方法，如遗传算法、粒子群算法、人工鱼群算法、蚁群算法等。

（1）遗传算法。遗传算法是电网规划中广泛应用的智能优化算法。它模拟生态系统中的生物遗传功能，通过遗传、交叉、变异等操作进行优化，最终得到最优解。遗传算法存在计算速度慢且易陷入局部收敛情况，因此专家学者对其进行了相应的改进。例如文献[5]在遗传算法中加入倒位算子、最优保存策略及适应度记录器，并将其应用到输电网动态规划中，提高了计算效率。（2）粒子群算法。粒子群算法广泛应用于电网规划、无功优化和变电站规划当中。它是一种种群优化算法，但不存在遗传、交叉、变异等操作，因此其具备简单高效的特点。它模拟鸟类的捕食过程，通过更新粒子的速度和方位实现寻优。文献[6]将非线性单纯体应用到粒子群初始化中，使得粒子在初始化中能够合理的分布，从而加速了算法的收敛性。并提出一种交叉迭代方法，克服了适应度函数的振荡现象。（3）人工鱼群算法。人工鱼群算法是一种基于鱼群行为进行全局搜索的最优算法，该算法具有克服局部最优解、寻求全局最优等特点，对其搜索空间具有一定的自适应能力。文献[7]将人工鱼群算法应用到配电网网架规划中，建立了以年最小费用为目标函数的数学模型。（4）蚁群算法。蚁群算法是一种新型的仿生启发式寻优算法，该算法模拟蚂蚁的觅食机理，构造人工蚁群，每个蚂蚁根据觅食路径上的信息进行路径选择，并在选择路径上留下自己的信息，如此往复迭代完成寻优过程。

与传统数学优化方法不同，人工智能优化方法对数学优化模型没有非常严格的要求，可以很好地处理离散、非凸、非线性问题。目前，这些方法已广泛应用到电网规划当中，在一定程度上提高了计算的收敛性和速度，弥补了传统数学优化方法的一些不足。

4 对规划方案的评价与决策

电网规划方案的形成是一项巨大的系统工程，内容涉及繁多，包括：社会经济发展及现状电网分析、电力需求预测、规划目标及技术原则、电网规划方案、投资估算、规划成效分析等内容。此外，电网规划设计带有明显的不确定性与模糊性特点，与电网的历史与未来都有密切的关系。在规划方案实施之前，必须对方案进行综合全面的分析，以期得到满足社会发展需求的电力网络。因此，如何对规划方案进行评价与决策是一个不容忽视的问题。

电网规划评价问题主要由评价指标体系和评价方法组成。传统的电网评价工作主要包括经济性、可靠性、适应性、电能质量等评价，或者综合考虑经济性与可靠性的评价。这些工作从不同的方面评价了电网水平，但缺乏整体性的评价，对电网建设的指导意义不强。文献[8]根据输电网和配电网特点不同，以及规划与运行对数据的要求不同分别建立了输电网规划评价指标体系、输电网后评估指标体系、配电网规划评价指标体系、配电网后评估指标体系等四个电网评估指标体系框架。上述文献属于电网规划方案决策，而电网规划后评估也是电网规划评价中的一项重要内容，文献[9]采用模糊区间层次分析法对电网改造项目进行后评估，以检验改造项目的成效，并为下一步的电网建设提供科学依据。

5 结束语

近年来，电网规划评价问题出现复杂化、不确定性因素增加等新的特点，需要分析各种评价与决策方法理论特点的基础上，取长补短，根据实际情况采取一种适合于输电网规划特点的评价方法，并将其应用于实际项目工程中。

参考文献

[1]屈刚，程浩忠，欧阳武.考虑线路剩余输电容量的多目标电网规划[J].电力系统自动化，2008，32（10）：27-31.

[2]武鹏，程浩忠，刑洁，等.考虑发电备用容量的输电网规划[J].电力系统自动化，2009，33（7）：22-26.

[3]金义雄，程浩忠，严健勇，等.计及阻塞管理及剩余容量的并行粒子群电网规划方法[J].电网技术，2005，29（23）：18-23.

[4]梁锦照，夏清，郑建平.基于GIS和图论分析的电网协调规划方法[J].电力系统自动化，2009，33（8）：99-103.

[5]吉兴全，王成山.计入需求弹性的输电网动态规划方法[J].中国电机工程学报，2002，22（11）：23-27.

[6]金义雄，程浩忠，严健勇，等.改进粒子群算法及其在输电网规划中的应用[J].中国电机工程学报，2005，25（4）：46-50.

[7]卢志刚，刘健，吴杰.人工鱼群算法在配电网网架规划中的应用[J].高电压技术，2008，34（3）：565-568.

[8]万卫，王淳，程虹，等.电网评价指标体系的初步框架[J].电力系统保护与控制，2008，36（24）：14-18.

[9]杨卫红，何永秀，李德智，等.模糊区间评价与层次分析相结合的电网改造项目综合后评估方法[J].电网技术，2009，33（5）：33-37.