浅析电力系统中电网规特点及常用方法

[摘 要]电力系统中电网规划以其庞大复杂性、多重约束、多目标性等特点在整体电网规划工作中占据着重要地位，是我国电网规划改革与发展的重点。因此，做好城市电网规划工作对整个电力系统的结构和运行优化有着重大的意义，变电站布点问题和输电网络扩展规划是其中的重点与难点工作，对它们进行优化规划可大大提高城市整体电网运行的可靠性、经济性和安全性。本文主要对电网规划进行了研究和探讨。

[关键词]电网规划;特点;方法

中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0273 -01

电网规划的目标是寻求最佳的电网投资决策，以保证整个电力系统的长期最优发展。其目的是根据电网发展及负荷增长情况合理地确定今后若干年的电网结构，使其既安全可靠又经济合理。电网规划的基本原则是在保证电力安全可靠地输送到负荷中心的前提下，使电网 建设和运行的费用最小。

1.电网规划的特点

电网规划是电力系统规划的重要组成部分，其任务是根据规划期间的负荷增长及电源规划方案确定相应的最佳电网结构，以满足经济、可靠地输送电力的要求。其研究的内容包括网架规划、无功规划、稳定性分析及短路电流分析。电网规划可分为输电网规划和配电网规划两类。另外，按规划期长 短可分为短期规划、远景规划和长期规划3种。短期规划研究主要用于制定较短水平年如5年的网络扩展计划，确定详细的网络结构方案;远景规划研究一般针对一个较长水平年如20～30年，它通过对未来各种发展情形的分析，给出根据环境参数进行技术选择的一般原则;长期规划研究介于两者之间，它用于电网10～20年发展规划方案的制定。

2. 电网规划的常规方法

2.1⒎⑹接呕方法。启发式优化方法是一种以直观分析为依据的算法，通常是基于系统某一性能指标对可行路径上的一些参数作灵敏度分析，并根据一定的原则选择要架设的线路。启发式方法又分为逐步扩展法和逐步倒推法。

2.1.1逐步扩展法是根据灵敏度分析的结果，以最有效的线路加入系统逐步扩展网络。逐步倒推法是将所有待 选线路全部加入系统，构成一个冗余的虚拟网络，然后根据灵敏度分析，逐步去掉有效性低的线路。启发式方法的优点是：①简单、直观、灵活、计算量小、计算时间短;②易于同规划人员的经验相结合;③应用方便，相对数学方法能够较为准确地数学模拟电力行为。缺点是：①无法严格保证解的最优性;②不能很好地考虑各阶段各架线决策间的相互影响。

2.1.2灵敏度方法。灵敏度方法是最早使用的启发式方法，基本思想是以某种有效性指标与决策变量的灵敏度关系作为启发式的准则，从待选线路中选出当前最有效的线路作为选中的架线。该方法的优点是：①原理简单，实现方便;②易于同规划人员的经验相结合;③不需要考虑收敛问题，简单易行。缺点是：①只计算一条线路的指标，没有计及线路之间的相互影响;②从全局的角度确定架线方案，无法得到全局最优;③需 要大量的灵敏度计算。

2.1.3遗传算法。遗传算法是电网规划采用的一种新的优化方法，它根据优胜劣汰的原则进行搜索和优化，可以考虑多种目标函数和约束条件，特别适合于整数型变量的优化问题。遗传算法利用简单的编码技术和进化机制将规划问题抽象为纯数学问题，便于同时处理整数变量和连续变量，对于大型电网规划问题不需要分解处理，直接将网络的运行计算结果计入评价值，避免了由于分解或线性化造成的误差。遗传算法的优点是：①操作简单，通过交叉和变异等逐步完成进化，最终逐步收敛到最优解完成进化，相对灵敏度分析、线性规划等数学方法更便于执行;②多点寻优，不受搜索空间 的限制性约束，不要求连续性、导数存在、单峰等假设，可以考虑多种目标函数和约束条件，使其在解决电网规划这种多目标、多约束、非线性、混合整数优化问题中得到广泛应用;③遗传算法在获得最优解的同时也能给出一些次优解，这为规划人员根据实际情况改变规划方案提供宝贵信息，弥补了数学规划只能求得单解的不足;④适于解决组合优化问题;⑤能以较大概率 找到全局最优解。缺点是：①和算法收敛有关的控制参数，如种群规模、交叉率和变异率等还有待于进一步研究;②在参数选取不当时，有收敛到局部最优点的可能性;③计算速度慢。

2.2数学优化方法

数学优化方法是对电网规划问题作数学描述，并处理成有约束的极值问题，然后利用最优化理论进行求解。数学优化方法虽然理论上可以保证解的最优性，但通常计算量过大，实际应用中有许多困难。主要原因是：第一，电网规划中要考虑的因素很多，而且问题的阶数也很大，因此建立模型十分困难，即使建立了模型，也很难求解;第二，实际中的许多因素不能完全形式化，通常需要对原问题的数学模型作简化处理，因而可能丢失最优解。

2.2.1整数规划法。1974年，Lee 等人把输电网络规划表述为一系列的0-1整数规划问题，并利用0-1隐枚举法进行求解。整数规划法的优点是：①对解决小规模的问题效果较好;②采用0-1隐枚举法，使得整数规划问题在0-1整数规划的基础上有了很大改进，并大大减小了整数规划的规模。缺点是：①当规划变量个数增加时，会遇到“维数灾”问题;②当待选 线较多时，计算时间较长。模糊规划是具有模糊参数的一类不确定性规划，它不仅涉及到非 线性规划的复杂算法，还用到模糊 数学的理论和方法。

2.2.2模糊规划法。模糊规划法采用严密的数学理论处理模糊性问题，较适合于求解不同量纲、相互冲突的多目标优化和综合评判问题，最后的目标通常不是某一指标达到最优，而是最大的综合满意度。在模糊规划模型中，通过模糊化处理各种不确定性数据，并通过模糊规则来描述输入输出之间的关系，为模糊规划提供数据。模糊规划法之所以能用于电网规划的原因在于规划中有许多不确定性的因素存在。该方法的优点是：①能够处理不具有随机性的不确定性问题;②提供了对研究对象多种属性的选择方案;③能够处理规划过程中现象和因原诸方面的表示模棱两可的问题;④算法简单易行，易于在计算机上实现。缺点是：①在线处理能力差;②需用其它模糊算子进行模糊优化，当引入其它模糊算子时，势必又导致其模型变成非线性，从而影响计算效率。模糊规划法是目前电网规划中研究的最充分的一种方法。灰色理论是描述信息不全造成 的不确定因素的工具。该理论最初 被应用于电网规划的负荷预测，后来用于变电站选址及规划方案的选择。

3.结语

电网规划是电力系统规划的重要组成部分，也是电网更新改造的依据。合理地进行规划可以获得巨大的社会效益和经济效益，因此，电网规划方法尤为重要。经过多年来不懈地研究和发展，智能优化算法发展十分迅速，在电网规划领域取得重大的进展。另外层次分析法以其能解决多准则、多目标决策问题的特点跻身电力行业，在电网规划的决策方面发挥了较好的作用。

参考文献：

[1] 李杰超 .电网规划方法探讨[J].广西电业，2009（3）.

[2] 许磊，张兰.电网规划算法的研究综述[J].大众科技，2009（9）.