基于潮流线性化的电力主网选址协同规划方法

李 阔 王 毅 潘海毅

（广东电网有限责任公司广州供电局，广东 广州 510000）

0 引言

传统的非线性协同规划方法主要是利用ATC指标以及其他电网参数的计算来搭建相对应的电网数据，但是近几年，由于社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，电器的使用量也逐渐增大[1-2]，这也就间接导致了国家整体的电力消耗量也在不断攀升；因此，传统的非线性协同规划选址方式已经很难满足电力传输的需求，在这样的背景下，需要设计更符合电力传输容量的协同规划选址方法，才能解决相关的电力问题 。潮流线性化规划是一种新型电力计算选址技术，通过电力传输因子的对应指标以及OPF的多种内置算法对电力主网的最佳运行地址进行选择。不仅如此，OPF的潮流线性规划法还会根据特定的约束条件对电力主网选择地址的问题进行分析，使分析结果的实际性最大化。另外，它还可以在电网运行的状态下，测试选择地址是否可以增加运行的灵活性，并对电力负荷误差进行预测，具有一定的综合性，可以满足配电网多方向调度的需求。因此，要对潮流线性化的协同选址规划方法进行分析探究，以提升我国电力网整体的调度标准和规划水平。

1 电力主网选址协同规划方法设计

1.1 构建电网选址的定容多层规划模型

在对电力主网进行协同规划之前，需要建立一组电网选址的定容双层规划模型。该模型主要涵盖了协同规划的相关数值、信息以及内容。另外，它同时也是规划设计的基础工作。传统的规划模型通常具有主体单一的缺点[3]，该缺点会导致电网最终的选址不具有全面性，也会对未来电网主体的稳定运行造成影响。因此，需要建立投资商的竞争关系，然后确定10个典型日，当然，该典型日的确立具有一定的主观性，但是对电网协同规划不会造成影响。协同规划模型共分为3层，分别为上层模型、中层模型以及基础层模型。基础模型一般是指对电网选址基本参数的计算设置，见表1。

表1 电网选址基础参数表

根据表1中的参数就可以进行规划模型的基础设置，以此建立基础层模型；接下来，同时建立中层模型和上层模型，因为两者之间具有一定的协同规划联系，所以共同建立更加有利于增强模型的真实性。确立过度函数，如公式（1）所示。

式中：A为规划模型的过度函数；b为协同距离；c为允许出现的协同误差数值。

通过计算，得出巨头的过度函数，将其代入模型；随后，构建模型的规划约束条件[4]。一般情况下，约束条件是设定在中层模型中，当规划选址同时满足平衡约束、节点电压约束以及线路载流量约束等条件时，才能完成对电网选址的基础性规划，进而最终建立定容多层规划模型。

1.2 建立电网线性化交替规划结构

在电网选址的定容多层规划模型建立后，要在该基础上，建立电网线性化交替规划结构。测量周围配电站的供能负荷量，如果供应的负荷需求达到峰值，那么说明电网主体的选址应该扩大范围，同时增加电力容量，控制成本[5]。反之，如果供应的负荷需求过低，那么说明选址时应该缩小范围，降低电力容量。将其作为规划结构的基层标准，并对周围配电站所产生的峰谷差进行监测。随后，建立主体结构，具体结构如图1所示。

从图1中可以看出，建立相对应的电网选址规划流程，根据该流程继续建立规划架构。当负荷供应距离最近时，将负荷点之间的建设长度设定为最小，并形成相对紧密的交替关系结构。另外，在该基础上，还需要选择范围内的复合能源站，利用线性化模式对其结构进行布置，使之均匀地分布于电网主体的选址周围，以此来降低能源管网建设的相关费用[6]。最后，为了给选址奠定基础，需要建立一定的循环机制，避免出现电网电力异常的现象。添加循环机制后，结构具有一体化的特点，包括管网布置、能源站供给分布以及电网设备优化等，更有利于保证定址之后电网主体安全、稳定地运行。

1.3 确定电力主网的初始站址

在完成电力主网线性化交替规则结构的建立工作之后，要进行电网的初始选址。首先，需要确定电网主体地址周围能源站的数量，以确保电网电力容量的设定。在综合电力网站的规划中，确定新建能源站和老能源站的总数量，然后计算其电力总容量。要尽快对电力控制系统作出具体规划，可以对其进行分区域控制，例如将配电站分为东、南、西和北4个方向，每个方向的区域由电力主体对应的部分对其进行控制，一旦出现异常现象，先通过对应部分进行处理，如果处理不了，再传输至总控制系统进行二次处理。其次，计算电力主体的规划半径，具体如公式（2）所示。

式中：M为电力主体的规划半径数值；s为规划条件；R为规划总面积；z为能源站的最远距离。

在得出规划半径之后，将选址区域规划为六边形。将选址区域确定为六边形的原因主要是狭长区域的空间有限，对周围电力的控制能力不足，而六边形的结构布置可以增加电力主网的控制范围，从而加强控制。完成上述工作之后，确定对应的狭长地带，以刚刚计算的半径为中心，在选址周围固定六边形的定点。具体如图2所示。

图2 六边形规划定点选址布置图

根据图2中的结构，建立六边形顶点。将完全覆盖的规划区域的半径缩小，当确定选址时，可以形成单环或者多环的电力控制模式，增加相应的使用范围。值得注意的是，当存在一定狭长区域时，应该缩小半径距离，且规划范围呈带状，相邻的2个能源站的间隔约为5 m，并且尽量减少覆盖区域的重叠程度。对电网主体的规划结构进行布置。最后，将布置中心点位置设定为电网主体规划的初始选址。

1.4 实现负荷平衡的电力主网选址规划

在确定了电力主网的初始站址之后，需要通过调整负荷平衡性来实现电力主网的最终选址规划。该部分需要考虑的主要有2个方面：1） 对选址周围能源站功能范围负荷平衡性的分析研究。2） 会使用减少设备扩建容量的方法来限制或者缓解负荷高峰的状况，以此来保证其运行的平衡性[7]。但是在现阶段，可以利用潮流线性方程计算出平衡点，再对其选址进行下一步规划，求解平衡点如公式（3）所示。

式中：L为负荷平衡点；v为平衡坐标的最远距离；h为加权因子指数。

通过计算，得出负荷平衡点，将其与能源站的距离指标相连接。为了使不同负荷的电能高峰错开，利用潮流线性化建设模式缩短能源站与距离坐标之间的距离，这样选址不仅可以加强电力站之间的联系和控制，同时也降低了建设成本。为了进一步平衡电力主网与能源站之间的距离点，需要关联定容规划模型的上层结构，使电力主网最终的选址规划具有更强的综合性和整体性，一定程度上扩大了检测范围，提升了电力负荷能力，也使电网运行变得更加安全、稳定，最终通过负荷平衡实现了电力主网的选址协同规划。

2 方法测试

2.1 测试准备

该文主要是对潮流线性化的电力主网选址的协同规划方法进行测试。对2组方法进行测试，一组为传统的非线性选址规划方法，可以将其设定为非线性传统规划组；另一组为该文所设计的协同规划方法，将其设定为潮流线性测试组。选取2个电力主网作为该测试的样本对象，并且保证电网附近不存在影响测试的其他因素。另外，还需要对电网的基础参数指标进行测试前的设定，保持其可以完成基础性的运行。完成之后，再检查其他详细参数，最后开始测试。

2.2 测试过程

在相同的环境下同时对2种规划方法进行测试。将电力主网分为上-中-下3个部分，并保证它们的运输功率处于稳定可控的状态。电力节点的数值调整至4～7个，随后，在电网中接入110 kW的倍数电力电压，并对相关的电网设备和线路贴现率进行计算，如公式（4）所示。

式中：Q为贴现率；k为电网线路总距离；f为倍数函数；d为设计的节点数。

通过计算，得到处理电网设备和线路的具体贴现率。将电网规划的无线单位成本修改至0.5元/kW· h，规划期为15 a，然后测量其他的规划参数，利用这些参数计算规划的潮流线性系数，如公式（5）所示。

式中：V为规划的线性系数；q为参照因子；m为线性可变率；e为扩展系数。

通过上述计算得出规划的线性系数。根据该系数，对电力主网的选址进行进一步规划，再次综合性地对电力主网的配电网线路、分布式电源以及协调指数进行分析考虑，作出完整的规划。最后，建立电网的规划模型，通过规划线性系数以及R2016b平台对其规划容载比率进行计算，如公式（6）所示。

式中：M为规划的容载比率；V为线性系数；w为规划实况比；g为线性指引指数。

通过计算，最终可以得出2组测试结果，接下来对2组测试结果进行对比。

2.3 测试结果

通过以上测试，得出2组规划容载比率，对其进行对比，如图3所示。

图3 电力主网选址协同规划测试结果对比图

通过图3可以得知，潮流线性测试组的规划容载比率高于非线性传统规划组，说明潮流线性组具有更强的时效性，且可以表明主力电网的容载率有了一定提升。因此，可以验证潮流线性化协同规划方法更加科学有效，具有一定的严谨性。

3 结语

该文是在潮流线性化下对电力主网选址的协同规划方法进行设计。该方法与传统的电网选址规划方法相比具有更强的整体性、多元性。可以更好地对电力资源进行传输和调配，以满足人们日常的用电需求。除此之外，它还有更强的控制性。ATC的多元结构选址法在一定程度上将零散的电力传输专线汇聚在一起，形成紧密的控制关系网，以此来完成潮流线性化下电力主网协同规划的最终选址。