电网线路利用率评估技术研究

[摘 要]随着电网规划发展由粗放型向集约化的转变，电网利用效率因与经济性密切相关，越来越受到广泛关注。我国电力体制改革的不断深入及市场化机制的引入，电网规划项目的经济评估已受到电网公司越来越高的重视。我国随着“西电东送”工程、特高压远距离输电工程等不断开展以及电力市场的不断开放，与经济收益联系密切的新建输电线路过网流量也受到更广泛的关注。在传统电网规划经济评估中也很少考虑未来电网中各类不确定性因素。对推进电网精益化管理具有重要意义。

[关键词]电网规划 线路评估

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0391-01

国内外研究水平：随着经济全球化与工业化进程的推进，能源短缺问题与环境问题已成为制约全球可持续发展的主要问题。近几年来，我国加大了电力监管和节能减排力度，提高电网运行效率和电网供电能力成为电网公司提高自身经营管理水平的重要组成部分。节能降损首先必须从合理规划电源、电网结构入手，超前谋划、统一布局、解决电网发展的深层次问题。而对运行中的电力设备，要降低损耗需从优化系统运行方式人手，因为这些措施不仅不需要增加投资，而且在降低损耗的技术措施中，是最合理和最经济的。通过适当提高电网的运行电压；合理组织变压器的经济运行；调整用户的负荷曲线；安排好设备检修计划等措施来加强电网的运行管理，才能实现电网的经济运行，从而达到降低系统损耗的目的。目前，概率潮流（probabilistic load flow，PLF）在输电网规划领域的应用多限于计算概率指标，查找电网瓶颈等可靠性评估。本项目提出一套考虑未来负荷概率分布、负荷相关性、发电机停运概率和经济调度等多种不确定性因素的输电线路未来流量计算模型，采用蒙特卡罗仿真，估算新建输电线路的未来过网流量，进而确定输电线路收益，计算经济指标，辅助电网规划经济性评估。

理论研究

输电网扩展规划时要对方案的经济性进行评估，而输电网的收益主要取决于过网费和输电线路上通过的功率量。提出了一种估算未来输电线路流量的概率潮流方法，帮助电网规划人员评价方案的经济效益。该方法充分考虑未来负荷。概率分布、负荷间相关性、发电机停运概率以及机组经济调度等不确定性因素，采用蒙特卡罗抽样方法，建立了未来线路过网流量的计算模型。基于该方法，可有效分析线路过网收入，进而更准确地计算出规划方案的经济效益指标，如净现值、内部收益率、投资回报期等，指导电网规划方案的经济评估。

・电网线路运行数据管理

提供数据模型标准、数据交换标准和数据编码标准的管理和控制，以IEC61970标准和国网SG-CIM标准为基础，提供数据标准的定义、修订和服务，对数据标准新内容的增加和现有内容变更的过程进行严格的控制，保证数据标准的全局统一，避免因数据标准的随意变动带来的数据兼容性问题。

・电网设备运行数据质量监测

面向结构化数据提供数据质量监测工具，定义数据质量诊断的业务规则，定期扫描数据的内容，及时发现数据缺失、数据重复和数据错误等质量问题，将数据问题控制在初发阶段，防止数据问题的扩散和失控。

・输电网安全经济特性评价分析报告

对电网运行数据进行汇总分析，及时发现电网设备运行情况，指导管理人员优化电网设备运行策略，提高电网设备运行的效能，自动生成评价分析报告：主要包括变电站主变基本参数，年输送电量、年度最大负荷、最大负载率、等效平均负载率等运行数据。线路基本参数，最大功率、输电电量、平均功率、经济输送功率、稳定控制限额等运行数据。自动统计主变、线路负载情况，包括重载、轻载情况。

基于概率潮流方法辅助评估

评估方法中考虑系统的负荷概率分布和发电机经济分配等情况，同时还要计及相关设备的运行限值。

1）建立未来第N年负荷分布模型（来源于负荷预测）和发电机停运模型。

2）根据负荷概率分布和发电机停运概率分布进行蒙特卡罗抽样，生成随机负荷和发电机组随机停运状态。

3）根据系统总负荷值、总网损值以及各台发电机停运状态，按发电机组总出力成本最低进行发电机经济调度。

4）根据负荷值和发电机组经济出力情况，计算线路潮流值。

5）记录线路每次仿真得到的线路潮流值，获得线路潮流概率分布，估算过网流量。

6）根据线路过网流量确定输电收益。

7）计算净现值、内部收益率、投资回报期等经济指标，辅助电网经济评估。

输电线路利用率评估模型

通过对蒙特卡罗仿真中计算得到的线路有功潮流值分级处理，建立潮流概率分布，估算运行期内过网流量。设仿真次数为Nos，具体步骤如下：

1）取输电线路Nos次仿真中所有有功潮流的最大值Pflowmax 和最小值Pflowmin，将区间[Pflowmin，Pflowmax]平均分成Z 个子区间，并用其中值代表功率水平：Pflow1， Pflow2， …， PflowZ。

2）遍历仿真中线路所有有功功率，记录有功潮流值落在每个子区间的个数，即Lnum1， Lnum2， …，LnumZ，则第i 个区间（功率水平Pflowi）的功率分布概率pi可表示为：pi=Lnumi/Nos。

3）根据未来线路潮流的概率分布，利用如下公式估算过网流量Qflow。

式中T 为运行期，单位为h。

项目研究处理电网规划经济性评估中不确定因素的系统性解决方案。充分考虑未来负荷概率分布、负荷间相关性、发电机停运概率及机组经济分配等影响，建立一套基于蒙特卡罗仿真的概率潮流算法，更准确地估算未来新建输电线路过网流量，并将其用于计算输电线路过网收益，进而分析规划项目净现值、内部收益率、投资回收期等经济评估指标。

随着我国电力市场逐步开放，电网投资建设的经济效益正受到越来越高的重视。本项目将概率潮流方法应用于新建输电线路经济性评估，估算未来线路流量，计算经济指标，帮助规划人员解决在经济评估中如何考虑不确定性因素的问题，实现投资方案比选，发挥规划在电网线路利用率管理的龙头作用。

参考文献

[1] 郭经红；张浩；刘亚新；刘鸿斌；王萍，智能输电网线路状态监测系统数据传输技术研究；中国电机工程学报

[2] 韩柳；庄博；王智冬；张琳，电网利用效率指标研究；华东电力