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
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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)。
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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