黃平，李暉，馮建雷，劉學(xué)，張炯平

(1.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市 100052;2.上海欣能信息科技發(fā)展有限公司，上海市 200025)

0 引言

電網(wǎng)規(guī)劃研究平臺(tái)(power grid planning research platform，PGPRP)是我國(guó)首個(gè)面向輸電網(wǎng)規(guī)劃的一體化平臺(tái)系統(tǒng)［1-3］。該平臺(tái)于2009年初完成立項(xiàng)開始建設(shè)，期間經(jīng)歷了總體實(shí)施方案制定、需求分析、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、部署實(shí)施、試運(yùn)行和正式運(yùn)行等階段，于2011年底完成全部建設(shè)任務(wù)，2012年完成項(xiàng)目驗(yàn)收。應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)公司總部、國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院、江蘇和重慶等省級(jí)公司的規(guī)劃分析研究業(yè)務(wù)中，取得了初步應(yīng)用成果和豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)前，國(guó)家電網(wǎng)公司正在深入進(jìn)行“2個(gè)轉(zhuǎn)變”和“三集五大”體系建設(shè)。大規(guī)劃體系建設(shè)方案明確提出要建設(shè)公司級(jí)的一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)［4］，作為國(guó)家電網(wǎng)公司大規(guī)劃體系的技術(shù)支撐平臺(tái)，對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)和大規(guī)劃平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)提出了更高要求。平臺(tái)將成為國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)劃設(shè)計(jì)體系的管理組織平臺(tái)、業(yè)務(wù)技術(shù)平臺(tái)、研究開發(fā)平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)規(guī)劃管理和業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)變提供技術(shù)基礎(chǔ)。

PGPRP是全面開展大規(guī)劃平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)的前期基礎(chǔ)，完成了大量的設(shè)計(jì)研究和技術(shù)儲(chǔ)備工作。PGPRP為開放式、多用戶系統(tǒng)，按國(guó)家電網(wǎng)公司總部、網(wǎng)省公司2級(jí)應(yīng)用設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用Oracle商用數(shù)據(jù)庫，在地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上基于B/S (browser/server)和C/S(client/server)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。采用規(guī)范化原則進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，初步建立了電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型。功能設(shè)計(jì)貫穿了規(guī)劃的所有流程，保證了平臺(tái)的實(shí)用性，同時(shí)將技術(shù)應(yīng)用功能和管理功能相結(jié)合。

本文總結(jié)了平臺(tái)整個(gè)建設(shè)過程的經(jīng)驗(yàn)，展望了未來發(fā)展方向，提出了下一步建設(shè)工作的原則思路。

1 總體設(shè)計(jì)

規(guī)劃設(shè)計(jì)的平臺(tái)系統(tǒng)已經(jīng)存在大量研究成果，但都主要針對(duì)規(guī)劃工作中某些局部問題進(jìn)行研究，并未形成覆蓋實(shí)際規(guī)劃業(yè)務(wù)全流程的全局應(yīng)用。PGPRP建設(shè)沒有成熟經(jīng)驗(yàn)，需要對(duì)平臺(tái)建設(shè)的組織管理方式、系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)施方案、運(yùn)行應(yīng)用方案進(jìn)行總設(shè)計(jì)，并需要考慮以下原則問題。

(1)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè):電力系統(tǒng)工業(yè)是成熟工業(yè)，本質(zhì)沒有變化，電力系統(tǒng)技術(shù)和運(yùn)行模式進(jìn)一步提升的潛力不大。隨著信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)和具體工業(yè)的深層次結(jié)合是生產(chǎn)力增長(zhǎng)的突破點(diǎn)。規(guī)劃平臺(tái)作為信息技術(shù)和規(guī)劃研究的結(jié)合，既是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要方面，又是國(guó)家電網(wǎng)公司的需要，是未來電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展的必然方向。

規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)參與者眾多、技術(shù)難度極大、影響面廣、意義重大。涉及規(guī)劃平臺(tái)和大規(guī)劃體系建設(shè)的有總部、省級(jí)、地市公司以及國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院等相關(guān)單位。同時(shí)平臺(tái)的建設(shè)也需要信息通信以及系統(tǒng)開發(fā)單位的大力參與。平臺(tái)建設(shè)并非一勞永逸，而是伴隨著規(guī)劃模式的提升不斷發(fā)展，其發(fā)展的主力最終仍將是電力系統(tǒng)專業(yè)研究人員。

(2)建設(shè)工作的組織:規(guī)劃研究工作涉及的領(lǐng)域廣泛、專業(yè)要求深，兼有管理和技術(shù)2個(gè)方面的內(nèi)容。因此平臺(tái)建設(shè)的組織管理不宜采用常用的機(jī)械化組織結(jié)構(gòu)，而應(yīng)積極考慮創(chuàng)業(yè)者或?qū)I(yè)化模式［5-6］，為技術(shù)合理發(fā)揮創(chuàng)造條件。

在實(shí)際建設(shè)初期，基本實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)業(yè)者模式。以總設(shè)計(jì)為核心，各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的制定過程簡(jiǎn)單高效，僅用4個(gè)月即完成了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的核心框架，得到了廣泛認(rèn)可。隨著建設(shè)進(jìn)展，組織管理轉(zhuǎn)為常規(guī)的機(jī)械式部門化管理，進(jìn)展過程有所減緩。

(3)選擇正確的技術(shù)路線:正確的技術(shù)路線是平臺(tái)成功的關(guān)鍵。規(guī)劃相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)沒有達(dá)到預(yù)期效果的直接原因，是技術(shù)路線不恰當(dāng)、導(dǎo)致系統(tǒng)失去進(jìn)一步發(fā)展的可能。技術(shù)路線的選擇，需要對(duì)當(dāng)前規(guī)劃發(fā)展方向的深刻理解，將各類技術(shù)有機(jī)結(jié)合。

PGPRP基于地理信息系統(tǒng)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研發(fā)，在數(shù)模設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)中以規(guī)劃網(wǎng)架設(shè)計(jì)為核心，充分考慮規(guī)劃各項(xiàng)細(xì)化工作、結(jié)構(gòu)清晰、可拓展性強(qiáng)。

(4)設(shè)計(jì)應(yīng)用管理模式:規(guī)劃平臺(tái)作為多層級(jí)規(guī)劃體系的技術(shù)支撐平臺(tái)，需考慮相應(yīng)的應(yīng)用模式。多層級(jí)分布式的應(yīng)用模式與電力系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算的結(jié)合，將生成大量技術(shù)難題。

實(shí)踐表明，在完成對(duì)平臺(tái)定位、管理組織、技術(shù)路線和應(yīng)用模式的總體設(shè)計(jì)之后，平臺(tái)建設(shè)的科學(xué)性和合理性才能得到保證。

2 建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)

規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)是龐大的系統(tǒng)工程，建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)主要有:

(1)電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)。合理的電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)是規(guī)劃平臺(tái)的核心和生命力所在，需要進(jìn)行專門、長(zhǎng)期的研究。電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)模型的核心是規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型。目前調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)廣泛采用的IEC 61968和IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)分別描述了DMS和EMS的數(shù)據(jù)模型和應(yīng)用接口［2，7-8］，但難以直接應(yīng)用于規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)中。這是因?yàn)橐?guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型具有自身粒度、專業(yè)性、時(shí)態(tài)一致性和版本一致性的要求。時(shí)態(tài)一致性是指規(guī)劃數(shù)據(jù)在電網(wǎng)未來演變過程中保持的一致性，要求不僅僅將當(dāng)前時(shí)間斷面的電網(wǎng)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，而應(yīng)將整個(gè)網(wǎng)架演變過程作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。版本一致性是指不同規(guī)劃版本之間的規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)的一致性，以滿足電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)流程反復(fù)論證、滾動(dòng)更新的特點(diǎn)。

實(shí)踐表明，由于調(diào)度、生產(chǎn)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，存在大量對(duì)現(xiàn)狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)庫，使得電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)容易被忽視。規(guī)劃專業(yè)技術(shù)人員往往認(rèn)為可以進(jìn)行接口建設(shè)獲取調(diào)度生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，信息通信專業(yè)人員認(rèn)為可以脫離電力系統(tǒng)專業(yè)進(jìn)行數(shù)模設(shè)計(jì)。這2種思路在實(shí)踐中均不可行。

PGPRP數(shù)模設(shè)計(jì)以電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，采用從核心到外圍的數(shù)據(jù)組織模式，逐步擴(kuò)展設(shè)備、工程、經(jīng)濟(jì)、能源等信息。網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型主要描述電網(wǎng)各類對(duì)象的數(shù)據(jù)模型，包括站點(diǎn)(變電站、換流站、發(fā)電廠、開關(guān)站等)、線路、母線、發(fā)電機(jī)組、變壓器、電容電抗器、負(fù)荷等元件設(shè)備對(duì)象，支撐詳細(xì)負(fù)荷預(yù)測(cè)、電氣計(jì)算、規(guī)劃投資分析、基于地理信息系統(tǒng)展示、工程項(xiàng)目管理等功能應(yīng)用。

(2)貫穿規(guī)劃全流程的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。電網(wǎng)規(guī)劃工作流程本質(zhì)上是從裝機(jī)、負(fù)荷等邊界數(shù)據(jù)到規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)，再到規(guī)劃項(xiàng)目庫等成果的數(shù)據(jù)流。需要全局考慮貫穿規(guī)劃全流程的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，為各規(guī)劃功能預(yù)留發(fā)展空間。

PGPRP實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)規(guī)劃必需的負(fù)荷預(yù)測(cè)分析、電力電量平衡、方案設(shè)計(jì)、電氣計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性分析等流程功能的研發(fā)、建設(shè)和綜合集成，形成了涵蓋數(shù)據(jù)綜合分析、方案輔助設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估、報(bào)告輔助編制等方面的智能輔助規(guī)劃系統(tǒng)技術(shù)，建成了面向國(guó)家電網(wǎng)公司多級(jí)應(yīng)用、貫穿規(guī)劃全流程的一體化平臺(tái)，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)工作模式得到階段性提升。

(3)分布式規(guī)劃計(jì)算模式。分布式計(jì)算技術(shù)是指通過網(wǎng)絡(luò)組織空間分布的計(jì)算資源完成統(tǒng)一計(jì)算任務(wù)的計(jì)算技術(shù)［9］，包括現(xiàn)在得到廣泛關(guān)注和研究的網(wǎng)格計(jì)算和云計(jì)算。電網(wǎng)規(guī)劃工作遵循統(tǒng)一規(guī)劃、分級(jí)管理的原則，意味著能源電力規(guī)劃需要保證統(tǒng)一性和完整性，同時(shí)各單位需要保持相對(duì)獨(dú)立性。因此規(guī)劃平臺(tái)建設(shè)需研究分布式計(jì)算模式和任務(wù)組織方式。

以電網(wǎng)規(guī)劃電氣計(jì)算為例。長(zhǎng)期以來，對(duì)電網(wǎng)邊界的處理主要采用電網(wǎng)邊界等值為恒功率節(jié)點(diǎn)的方式。在這種處理方式下，規(guī)劃中220 kV及以下規(guī)劃網(wǎng)架情況往往難以得到及時(shí)更新。同時(shí)在網(wǎng)省公司規(guī)劃中，只能對(duì)本地區(qū)網(wǎng)架規(guī)劃情況進(jìn)行精確描述，而難以獲取其他地區(qū)網(wǎng)架數(shù)據(jù)。隨著全國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，地區(qū)之間的聯(lián)系更加密切，這種處理方式必然導(dǎo)致安全計(jì)算校核結(jié)果存在不可忽視的偏差。負(fù)荷預(yù)測(cè)分析、電力電量平衡計(jì)算、輸電工程經(jīng)濟(jì)性分析等規(guī)劃計(jì)算存在同樣的情況。

電力系統(tǒng)分布式計(jì)算近年來取得了眾多研究成果［10-11］。在保證數(shù)據(jù)有效性的基礎(chǔ)上，采用分布式計(jì)算技術(shù)能夠在適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)劃分級(jí)管理、分頭開展方式的同時(shí)，有效提高規(guī)劃的科學(xué)性。

(4)電網(wǎng)規(guī)劃地理信息系統(tǒng)的建設(shè)。在傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行管理過程中，由于技術(shù)人員主要關(guān)注網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，地理信息沒有受到很大關(guān)注。隨著電網(wǎng)向智能化方向發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。

空間信息技術(shù)的應(yīng)用和地理信息系統(tǒng)的建立［12-13］，對(duì)實(shí)際運(yùn)行電網(wǎng)的描述大大豐富，為規(guī)劃工作提供充足的地理、地質(zhì)、氣象信息。同時(shí)地理信息系統(tǒng)為PGPRP提供了功能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，為智能化選址選線、輸電走廊設(shè)計(jì)、設(shè)備選型提供基礎(chǔ)。

(5)管理組織保障。信息系統(tǒng)技術(shù)會(huì)對(duì)現(xiàn)有管理模式產(chǎn)生巨大影響［6］，決定了系統(tǒng)建設(shè)必須是“一把手”工程，才能達(dá)到預(yù)定效果。實(shí)踐表明，如果缺乏領(lǐng)導(dǎo)力，即使各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到要求，規(guī)劃平臺(tái)的建設(shè)也不可能成功。缺乏領(lǐng)導(dǎo)力的常見原因主要有:1)對(duì)平臺(tái)建設(shè)難度估計(jì)不足，輕視管理方式的選擇，對(duì)技術(shù)路線和細(xì)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致項(xiàng)目失敗;2)對(duì)平臺(tái)的重視不夠，管理手段簡(jiǎn)單，配備的資源力量薄弱，導(dǎo)致未達(dá)到理想效果。

規(guī)劃研究具有專業(yè)要求深的特點(diǎn)，需要精通電網(wǎng)規(guī)劃實(shí)際業(yè)務(wù)和理論、數(shù)模設(shè)計(jì)、組織管理的復(fù)合型人才。與調(diào)度體系相似，平臺(tái)應(yīng)用要達(dá)到理想狀態(tài)，更需要一整套技術(shù)、管理、研究支撐體系，保證平臺(tái)的可持續(xù)發(fā)展。

3 未來發(fā)展方向

我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃始于20世紀(jì)50年代［14］，前蘇聯(lián)專家貝可夫指導(dǎo)開展了“京津唐”、華東、東北等電網(wǎng)的電力系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作機(jī)制流程是由甲方(電業(yè)管理局)提供負(fù)荷資料，乙方(設(shè)計(jì)院)從審查負(fù)荷開始，最后提出地理接線圖和單線圖。綜合我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作50多年的發(fā)展歷史可見，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃思路和工作管理體制基本上沿襲了前蘇聯(lián)的模式。隨著電力體制改革的不斷深入，傳統(tǒng)的確定性的電網(wǎng)規(guī)劃方法、理念越來越不適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)的管理體系和發(fā)展形勢(shì)。

21世紀(jì)初美國(guó)首先提出建設(shè)智能電網(wǎng)，已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的共識(shí)。智能電網(wǎng)是將信息技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)。與此同時(shí)，國(guó)家電網(wǎng)公司開展了智能電網(wǎng)和“五大體系”建設(shè)，信息技術(shù)與電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、檢修各業(yè)務(wù)流程的高度結(jié)合是我國(guó)電力系統(tǒng)最新發(fā)展方向。

PGPRP未來發(fā)展方向是智能規(guī)劃系統(tǒng)［3］。智能規(guī)劃系統(tǒng)不是單純著眼于局部問題的算法研究和實(shí)現(xiàn)，而是結(jié)合數(shù)據(jù)信息、智能規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)和支撐技術(shù)三大類要素，實(shí)現(xiàn)管理、工程應(yīng)用、研究開發(fā)一體化交互的智能系統(tǒng)，具有信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的基本特征，整體架構(gòu)如圖1所示。其中智能規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)鍵為電網(wǎng)規(guī)劃涉及的各類關(guān)系對(duì)象進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)建模，保證各類開發(fā)應(yīng)用的無縫集成，為電網(wǎng)規(guī)劃理論成果轉(zhuǎn)化和功能實(shí)現(xiàn)提供標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)平臺(tái)。同時(shí)智能規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)也是保證與智能電網(wǎng)各系統(tǒng)銜接的基礎(chǔ)。

智能規(guī)劃系統(tǒng)為管理部門、工程應(yīng)用單位和研究開發(fā)單位3類規(guī)劃設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)主要參與者提供了一體化交互平臺(tái):為管理部門提供權(quán)威的信息服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)流管理體系，保證數(shù)據(jù)的有效性;為工程應(yīng)用部門提供成熟的功能應(yīng)用，以取代、提升現(xiàn)有的電網(wǎng)規(guī)劃的各項(xiàng)實(shí)際工作;為研究開發(fā)單位提供標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各類成果的轉(zhuǎn)換和集成，同時(shí)研究改進(jìn)智能規(guī)劃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，形成電網(wǎng)規(guī)劃新模式。

4 結(jié)語

PGPRP是我國(guó)首個(gè)面向輸電網(wǎng)規(guī)劃的一體化平臺(tái)系統(tǒng)，完成了大量的設(shè)計(jì)研究和技術(shù)儲(chǔ)備工作，是建設(shè)國(guó)家電網(wǎng)公司大規(guī)劃體系應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文回顧了平臺(tái)建設(shè)歷程，總結(jié)了規(guī)劃平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出了總設(shè)計(jì)應(yīng)分析的原則問題，總結(jié)了管理關(guān)鍵點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)規(guī)劃平臺(tái)系統(tǒng)的未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

圖1 電網(wǎng)智能規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1Architecture of Smart Planning System of Power Grid

為保證一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)取得預(yù)期效果，提出以下建議:1)重視規(guī)劃平臺(tái)系統(tǒng)的意義和難度，建立全面穩(wěn)定的管理機(jī)制和人才隊(duì)伍;2)重點(diǎn)突破電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)等技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，為平臺(tái)建設(shè)科學(xué)性奠定基礎(chǔ);3)以規(guī)劃平臺(tái)為核心，全面梳理規(guī)劃設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程，建立規(guī)劃平臺(tái)應(yīng)用和開發(fā)模式。

［1］Huang P，Li H，Han F，et al.Research＆development of power grid planning research platform［C］//Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference.Shanghai，2012:111-115.

［2］黃平，李暉，韓豐，等.基于水平年時(shí)態(tài)的電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)［J］.華東電力，2011，39(5):711-715.

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(編輯:張磊)