计及电网实时可靠性模型参数的电网规划研究

马俊

【摘  要】大型电力系统的可靠性和安全性至关重要。实时电力系统的运行由于结构的增加、负荷需求的增加等问题而变得更加困难和复杂。实施基于智能调度系统的动态安全评估和基于能量管理系统采集的实时数据的计算分析对保证电力系统的安全和稳定性起着重要作用。建立基于电网项目协同优化效率评价的评价模型，用于指导电网规划方案的选择，从而提高了区域电网规划的综合效益。

【Abstract】The reliability and security of large power system are very important. The operation of real time power system becomes more difficult and complex due to the increase of structure and load demand. The implementation of dynamic security assessment based on intelligent dispatching system and calculation and analysis of real time data collected by energy management system plays an important role in ensuring the security and stability of power system. An evaluation model based on the efficiency evaluation of power grid project collaborative optimization is established to guide the selection of power grid planning scheme. Thus， the comprehensive benefits of regional power grid planning are improved.

【關键词】电网;可靠性;模型参数;电网规划

【Keywords】power grid; reliability; model parameters; power grid planning

【中图分类号】TM71                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）05-0120-02

1 引言

随着规模的不断扩大，现代互联电力系统在优化配置电力资源方面发挥着重要作用，为经济发展提供了强有力的支撑，同时也给电力系统的安全、稳定和可靠运行带来了新的挑战。为确保电力系统足够可靠，通常有两个方面：系统必须以安全为首要考虑进行适当的设计，然后在实际运行期间进行监测和控制，以确保在任何时候都有足够的安全余量。最近几年全世界发生的几次停电事故表明，几乎所有的重大事故都与失去稳定有关。因此，保证电力系统的稳定运行是电力系统安全运行的必要条件。

2 电网规划概述

近年来，全球经济快速发展，对能源的需求日益增加，导致资源紧张、环境污染等诸多全球性问题。特别是近年来，我国大范围出现的雾霾天气给人民群众的正常生活和经济发展带来了严重影响，电能等清洁能源逐渐取代化石能源成为大势所趋。在此背景下，如何更加有效地加强电网规划建设，提高管理水平，将直接关系到电网的发展水平，也关系到现代能源供应体系的建设是否具有经济效益。从区域电网规划现状来看，在规划方案的具体实施过程中的经济技术比较中，没有系统完整的体系和标准来保证。在经济和技术优化中很难发挥适当的引导作用。这影响了电网的整体建设，造成了不必要的成本投入。因此，有必要在电网规划中采用科学合理的经济技术优化方法，提高配电网规划的科学性和合理性。

传统上，年运行方式、年检方式和稳定控制策略的制定一般采用离线计算方式，电力系统运行人员严重依赖离线计算方式的计算结果来指导日常运行，但离线计算结果与实际情况存在差异，离线计算采用典型的运行方式，负荷估算精度往往不够精确，从而使离线计算结果在大多数情况下趋于守恒，制约了电力系统的运行，不利于充分发挥互联电网的优势。因此，联机安全分析在国内外都受到广泛关注，其中对实际情况进行快照，并以足够快的速度进行全面的安全分析，以启动自动控制或允许操作员采取补救措施，确保维持充分的安全。积极推进在线动态安全评估和预警系统建设，开发实时监测和高性能安全稳定分析工具，对于增强电力调度人员的科学决策能力，提高电力系统的安全稳定性具有重要意义。

3 电网可靠性供电方案设计的必要性分析

规划是电网发展的主导，电网规划的水平将直接影响电网的整体发展水平。高层次的电网规划以大量的基础数据和科学合理的规划方法为基础。然而，当前电网规划业务中存在着许多问题。一是电网规划系统业务持续增加，但技术装备和信息化基础相对薄弱，技术支撑能力相对较低。电网规划支持系统从原有的电网规划、电网项目评估、工程设计等功能，逐步扩展到承担综合研究和信息化、市场营销、技术改造、大修项目评审，负责为规划、投资、统计等开发业务提供支持。业务不断增加，但缺乏必要的应用支持手段，或者缺乏全过程的监控和管理工具，则难以满足工作需求。二是现有规划支撑资源缺乏有效整合和统一规划。电网规划业务信息资源目前缺乏有效的整合，信息技术应用大多处于业务流程层面，尚未与电网专业数据相连接，存在着信息口径大、重复进入、共享程度低、利用率低、中间信息交换困难、筒仓严重等问题。数据集成、协同办公、智能分析、决策支持等方面的深度挖掘和利用分析不够，精益管理水平较低。在区域电网规划和改造过程中，在选择具体的供电方案时，必须考虑供电、基础设施投资和供电效率的基本要求。在区域电网规划中，设计人员应根据规划区域经济条件和负荷条件，合理选择和具体规划方案，电网电压等级序列网架结构，负荷比等技术原则。在保证供电的前提下，有必要对其可靠性和经济性进行评估。目前大多数规划方案评价都是针对地区电网规划方案（如经济效益、供电可靠性等）进行的。这种规划评价方法的应用很难充分考虑技术经济手段。对区域电网规划方案进行综合定量的经济技术比较计算，建立基于电网项目协同优化效率评价的评价模型，从而指导电网规划方案的选择，对提高电网综合效益具有重要意义。

4 协同优化供电模型的建立

4.1 评价指标的建立

综合考虑容量比、负荷密度、变电站容量、供电面积、功率因数、绕组系数、负荷点平均年停电时间等因素，建立了机组供电面积的建设投资、供电容量、土地资源利用率和可靠性水平模型，提出了效率评价系数。

以单位面积建设投资XS作为约束指标，若高于上限，则电网规划方案无效。规划年度负荷密度相同或经专家决定确定的供电区域单位面积投资，上限值应高出投资20%。以单位土地面积供电能力YS为约束指标。规划年度负荷密度相同或由专家决定的供电区单位面积供电能力，下限值应低20%。以供电可靠性率（ASAI）为约束指标。在规划年度供电区域内负荷密度相同或由专家决定的情况下，选择低于供电可靠率5%的供电下限。

4.2 具体方案比选方法

选择规划区域的某个区域，并查找要计划的负载密度。在每个负荷密度下给出了不同的规划方案，确定多个不同额定电压序列的规划方案，收集上述规划方案的基本资料，计算各电网规划方案的效率评价系数，识别多个区域电网规划方案参与选择，收集了上述规划方案的基本数据，建立了基于协同优化的电网项目效率评价比较模型。根据收集到的数据，计算了不同电网规划方案所需的变电站数、线路数和电压等级长度。所需的基本数据还包括负荷容量比、负荷密度、变电站容量、供电面积、功率因数、线路绕组系数、负荷点平均年停电时间。每个电压等级N的变电站数目按以下公式计算：

NBt為变电站电压等级数;ABt为变压器相应的电压等级;S为变电站建设投资;LXt为电压等级线长;AXt为电压等级线路长度;L表示相应单位的建设投资。在此基础上，根据采集到的数据，计算了不同电压等级电网规划方案的单位土地面积的供电能力。同时根据采集的数据计算了不同电压等级的电网规划方案的供电可靠性。可靠性供电率ASAI是以实际供电用户总数与所需供电机组总数之比表示的。最后将上述各电网规划方案的供电容量YS和供电可靠性率ASAI代入所建立的比较模型。

4.3 实例分析

在供电面积100km2的情况下，针对每平方公里负荷密度20MW的情况，比较了不同电网规划方案条件下的效率评价系数。电网边界条件的计算保持不变，给定不同的区域电网投资。不同格式的边界条件计算结果基本相同。

5 结语

本文研究了配电网规划方案的经济技术优选方法，可用于指导电网规划方案的选择。配电网规划设计的科学性和合理性得到了极大的提高。网格规划的作用可以更加有效，可以提高电网综合效益。在项目储备、科研、设计和具体施工中体现指导作用，确保实现项目计划的科学储备，从总体上提高了电网规划设计的指挥和引导功能，保证了供电系统的正常运行。

【参考文献】

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