崔宇輝，李建輝，邊建偉

1.輝縣市電業(yè)局，河南新鄉(xiāng) 453600

2.封丘縣電業(yè)局，河南新鄉(xiāng) 453600

0 引言

電網(wǎng)建設(shè)是我國(guó)在21世紀(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域和新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)基礎(chǔ)工業(yè)，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)的重要組成部分，其上是發(fā)電廠電源點(diǎn)、電網(wǎng)電源點(diǎn)，其下是電力客戶。電力的輸變配在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)過(guò)程中，與購(gòu)電、輸電配送、無(wú)功管理、電能質(zhì)量管理、線損管理和電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)環(huán)節(jié)一樣，成為電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)的基本功能之一，起到承上啟下的作用。電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)規(guī)模龐大，地處要塞，其建設(shè)和經(jīng)營(yíng)不僅會(huì)影響到周邊地區(qū)，甚至影響到整個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且對(duì)所處區(qū)域的生態(tài)環(huán)境等都會(huì)帶來(lái)重大影響。如何綜合考慮地理位置、道路狀況、輸電配送距離、輸電配送環(huán)節(jié)、輸電配送線路選擇、輸電配送時(shí)效、輸電配送成本等因素，科學(xué)選擇規(guī)劃電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量與位置將直接影響電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)成本與電力輸電配送服務(wù)質(zhì)量。

因此，在電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的投資建設(shè)之前進(jìn)行周密詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)十分必要，而電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的選址則在其規(guī)劃設(shè)計(jì)中占據(jù)核心地位，它不僅影響著電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)營(yíng)方式，而且也對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)布局、經(jīng)營(yíng)收益率有著至關(guān)重要的決定性作用。從某種程度上來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的優(yōu)劣，影響著電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)經(jīng)營(yíng)的成敗。

1 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址基礎(chǔ)概述

電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址問(wèn)題是電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)配送研究的核心問(wèn)題。傳統(tǒng)的選擇一般只是粗略考慮離負(fù)荷中心的遠(yuǎn)近、進(jìn)出線方便、地形地貌、電網(wǎng)負(fù)荷容量等因素，缺乏科學(xué)有效的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)方法與工具。

關(guān)于這方面的研究，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多專家學(xué)者提出了很多模型。其中重心法模型屬于連續(xù)選址模型，它計(jì)算簡(jiǎn)單，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)地點(diǎn)的選址是不加特定限制，有自由選擇的長(zhǎng)處。與此同時(shí)，重心法模型的自由度過(guò)多，它認(rèn)為輸送費(fèi)用只與電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與低壓臺(tái)區(qū)分配點(diǎn)之間的直線距離成正比，而且假定不同地點(diǎn)的建設(shè)、管理與輸送費(fèi)用相同，這顯然與電力生產(chǎn)的實(shí)際不符。得到的選址結(jié)果往往不是最優(yōu)的。針對(duì)這些問(wèn)題，在考慮這些因素的情況下建立電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址模型。

在普通的模型構(gòu)建中，通常采用“費(fèi)用”一詞，而在日常的電力工作中，主要使用“成本”一詞。在本文中，主要使用電力研究中常見(jiàn)的“成本”來(lái)替代費(fèi)用，在某些模型敘述中，仍沿用“費(fèi)用”一詞。

2 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址方法

2.1 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的一般方法

1）解析方法；2）最優(yōu)化規(guī)劃方法；3）啟發(fā)式方法；4）仿真方法；5）綜合因素評(píng)價(jià)法；6）專家選擇法；7）模擬法。

2.2 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的重心法

對(duì)于單一電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選址時(shí)，重心法是一種有效的方法。按重心法的表面意義理解，是將各分銷點(diǎn)視為重量的質(zhì)點(diǎn)，令運(yùn)輸量與運(yùn)輸費(fèi)率之積為各質(zhì)點(diǎn)的等效重量，重心是到各點(diǎn)距離最短的點(diǎn)，從而將尋求電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的選址問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求重心坐標(biāo)的問(wèn)題。

2.3 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的CFLP法

當(dāng)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的能力有限制，這里我們可以看做電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的已完全確定的情況下，可采用CFLP法，從電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的備選地點(diǎn)中選出總費(fèi)用最小的由多個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（此處數(shù)值為假設(shè)值）組成的配電輸送系統(tǒng)。

2.4 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的Baumol - Wolfe 法

Baumol-Wolfe 模型是在CFLP 模型的基礎(chǔ)上，綜合考慮了電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)無(wú)功空載等損耗成本。該方法假定電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的候選位置及其變動(dòng)、固定存儲(chǔ)成本已知，求解電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)、大小和位置，以使輸電配送成本和無(wú)功管理成本之和最小。實(shí)際上在原始的CFLP模型中，存在存儲(chǔ)成本這一概念，基于商品的特性與共性，我們可以看到電網(wǎng)無(wú)功具有與靜置的商品基本類似的特點(diǎn)，因此在這里我們將無(wú)功損耗成本替換掉存儲(chǔ)成本。

3 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址重心法模型改進(jìn)

3.1 模型的假設(shè)

設(shè)有n個(gè)用戶端,它們各自的坐標(biāo)是(xi,yi),(i=1,2…n )，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是（x,y），假設(shè)如下：1）運(yùn)輸費(fèi)用只與電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和輸送目標(biāo)客戶的直線距離有關(guān)，不考慮電網(wǎng)潮流方向與運(yùn)行方式；2）選擇電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，不考慮電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)所處地理位置的物業(yè)建設(shè)費(fèi)用；3）各需求點(diǎn)的需求量已知；4）可以估計(jì)各個(gè)備選電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的固定費(fèi)用（包括基本建設(shè)費(fèi)和固定經(jīng)營(yíng)費(fèi)）；5）可以估計(jì)經(jīng)營(yíng)管理產(chǎn)生的可變費(fèi)用，并在總費(fèi)用中加以考慮。

3.2 模型的建立

建立如下模型：

在這個(gè)模型中，考慮了各個(gè)備選電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的固定費(fèi)用（包括基本建設(shè)費(fèi)和固定經(jīng)營(yíng)費(fèi)）以及輸配電過(guò)程中的可變費(fèi)用，這樣與實(shí)際情況更加接近。第一個(gè)式子是普通的重心法模型，第二個(gè)式子將電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的輸電配送費(fèi)用分成了三部分，即輸送費(fèi)用、固定費(fèi)用和可變費(fèi)用，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分別賦予它們一定的權(quán)數(shù)，這樣計(jì)算比較得到的最優(yōu)解更具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.3 模型的計(jì)算

采用迭代法，通過(guò)迭代，得到各個(gè)備選的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)Ii。迭代法（Iterative Method）是數(shù)值分析的過(guò)程中，以一個(gè)初始估計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，尋找一系列近似解來(lái)解決問(wèn)題（一般是解方程或者方程組）的整個(gè)方法。一般來(lái)說(shuō)，迭代法的算法定義可以表述為：在已給定的線性方程組x=Bx+f中（方程組中的x、B、f同是矩陣，而任意線性方程組都可以變換成此形式），用公式x(k+1）=Bx(k)+f（括號(hào)中為“Bx”的上標(biāo)，代表迭代k次得到的x，初始時(shí)k=0)逐步帶入求近似解的方法稱為迭代法（或稱一階定常迭代法）。如果k趨向無(wú)窮大時(shí)limx（k）存在，記為x*，稱此迭代法收斂。由此可以得出此方程組的解就是x*，否則稱為迭代法發(fā)散。

3.4 重心坐標(biāo)的求解

按重心法，將各配送點(diǎn)視為有質(zhì)量的點(diǎn)為各質(zhì)點(diǎn)的等效重量，中心是到各質(zhì)點(diǎn)距離最短的點(diǎn)。這樣，尋求電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的地址問(wèn)題，轉(zhuǎn)化成求重心坐標(biāo)的問(wèn)題。根據(jù)重心法的思路，可以容易求出重心坐標(biāo)。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的講，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要有一定的供電半徑，大城市城區(qū)里的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的供電半徑一般都在2km～3km以內(nèi)，小城市一般在5km以內(nèi)。在建設(shè)時(shí)還需要有進(jìn)出線的線路走廊 需要有相應(yīng)的空地。諸多不同情況的存在使得選址的設(shè)計(jì)與施工面臨諸多非標(biāo)準(zhǔn)化的困惑，通過(guò)建立一個(gè)科學(xué)的模型，使用重心法，僅需考慮電力用戶端總體覆蓋區(qū)域，即可計(jì)算得到具有重要參考價(jià)值的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在今后的電力生產(chǎn)中，可以作為一條科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)得到應(yīng)用。

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