【摘 要】針對我國電網(wǎng)規(guī)劃中出現(xiàn)分層次、多目標(biāo)的特點，本文對多目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃方式，目標(biāo)電網(wǎng)的分層最優(yōu)模型，并用數(shù)學(xué)模型加以總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】多目標(biāo)電網(wǎng) 規(guī)劃 分層

為了積極適應(yīng)我國日益繁榮的國民經(jīng)濟(jì)和不斷進(jìn)步的社會水平，我國在電網(wǎng)規(guī)劃方面也做出了相應(yīng)的改革。雖然我國目前的電網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)接近了國際水平，但為了適應(yīng)發(fā)展的潮流，我國決定將我們的電網(wǎng)建設(shè)成國際一流的電網(wǎng)系統(tǒng)。以電源的接入和負(fù)荷供給為主導(dǎo)的傳統(tǒng)的規(guī)劃電網(wǎng)目標(biāo)的方式是很難將電網(wǎng)規(guī)劃的效益發(fā)揮至最大。

一、幾種常用的多目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃方式

（一）在我國傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃方式中，逐步倒推法和逐步擴(kuò)展法的應(yīng)用最為廣泛，但這些方法都是基于保證經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的前提，無法做到擴(kuò)展經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的目的，此外，這類方法中可靠性分析不夠嚴(yán)謹(jǐn)，只是為了驗證計算結(jié)果而存在的。因此，逐步倒推法和逐步擴(kuò)展法雖然在規(guī)劃中被廣泛應(yīng)用，但卻在可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面略有欠缺。

（二）以可靠性為目標(biāo)的電網(wǎng)規(guī)劃通常分為兩種，首先是將負(fù)荷的消減以及系統(tǒng)供電能力的變化作為分析的依據(jù)的靈敏度辨析法。這種靈敏度分析法會再借助一些啟發(fā)式方法，最終制定一些符合可靠性目標(biāo)的方案。另一方面，還有一些以可靠性為基礎(chǔ)的規(guī)劃是以經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)而進(jìn)行的。例如，一些北美的電力系統(tǒng)，采用一些雖不是很實用，但可以協(xié)調(diào)資金的投入與可靠性之間的關(guān)系。這事因為他們將電網(wǎng)的規(guī)劃目標(biāo)定位為可靠性目標(biāo)的優(yōu)化，并據(jù)此制定電力設(shè)備的投入方案。這類的方式只適用于小范圍的電網(wǎng)構(gòu)建，而不適用大型的多目標(biāo)電網(wǎng)構(gòu)建。

（三）為了使可靠性規(guī)劃方式更加優(yōu)化，我們從中加入了約束性條件，普遍使用的約束性條件是N一1規(guī)則，如果是為了更加嚴(yán)格約束條件，也可使用N一2規(guī)則，但是這種方式很難將可靠性方案與經(jīng)濟(jì)效益相協(xié)調(diào)，因此不能達(dá)到綜合效益的更好優(yōu)化。

（四）綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與可靠性的結(jié)合情況，我們可以將其在函數(shù)中有所體現(xiàn)。這種規(guī)劃方式是將可靠性指標(biāo)帶入函數(shù)中，以達(dá)到最低成本架設(shè)網(wǎng)絡(luò)的方案。將可靠性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合。這種方式雖然有一定的成果，但出于綜合考慮，這種方式仍然存在著一些例如使用適用性差和應(yīng)用規(guī)模小的問題。

二、目標(biāo)電網(wǎng)的分層最優(yōu)化模型

（一）目標(biāo)電網(wǎng)的分層最優(yōu)化模型的理論基礎(chǔ)

它的基本目標(biāo)是函數(shù)的極小化。這個過程實施首先要將第一優(yōu)先層的目標(biāo)函數(shù)極小化，隨后在第一優(yōu)先層中解出最優(yōu)解，并在此基礎(chǔ)上將第二目標(biāo)層的函數(shù)極小化。以此類推，解至最后一層，如果在運算的過程中，在某一層中率先得到了唯一的優(yōu)先解，其后面的任意一層的目標(biāo)函數(shù)都無法再起到作用。要改善這種情況，我們可以適當(dāng)?shù)膶⒚恳粚拥慕夥艑?，然后將下一層的域也適當(dāng)放寬（如圖1所示）。

（二）分層最優(yōu)化模型的優(yōu)勢分析

分層的優(yōu)化方式對于電網(wǎng)來說無疑是適合的，雖然安全性指標(biāo)與建設(shè)成本已經(jīng)有了相同的效果，但二者卻沒有一個具體的量化標(biāo)準(zhǔn)來體現(xiàn)。在現(xiàn)實的操作中，對于電網(wǎng)的優(yōu)化，其成本的約束力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于了其安全性的約束力。這一方法被廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)的分層規(guī)劃中。這一規(guī)劃方式成功避免了建設(shè)成本與安全性之間的權(quán)衡問題。這種方式在缺點方面的費用相對也是較低的。N一2的故障概率在整個多種規(guī)劃方式中也是最低的。所以我們在規(guī)劃的過程中要將第一優(yōu)先層的目標(biāo)函數(shù)當(dāng)做運行的成本費用。然后找到與N一1的可靠性驗證最符合的，隨后進(jìn)行第二層的目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化，這種方式最終可以將整體的運算量降至最低。

（三）數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型中的決策變量的選擇是較為重要的，經(jīng)過多次研究，我們發(fā)現(xiàn)可以在多目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃中的將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案設(shè)為決策變量。用函數(shù)表示時就可以將函數(shù)x（k）設(shè)為網(wǎng)絡(luò)在k階段時的狀態(tài)，也表示該階段的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)或者是一些擴(kuò)展方案。例如我們表示k階段到第k+l的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案，而這種擴(kuò)展方案就是u（k），所以我們可以用式子X（k+l）=x（k）+u（k）表示第k+l階段的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。若將多層次電網(wǎng)的規(guī)劃中的階段數(shù)設(shè)為Np，在網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展過程中，找到了一些可行性的方案。u（k），（k=O，…，Np一1一），并且看到了x（k+l）的過程。

（四）多目標(biāo)電網(wǎng)分層最優(yōu)化模型的向量表示形式

我們將分層的最優(yōu)模型用向量的方式表示成為：在這個式子中，Ps（s=1. A，L）表示是優(yōu)先層的記號=（s=1，A，L）是表示我們所研究的目標(biāo)函數(shù)屬于第s最優(yōu)層，而且各個Ps之間還存在著，Ps >>Ps+l.s=1 A .L的關(guān)系。這表示目標(biāo)函數(shù)的第s層是優(yōu)先于第S+l層的。這一向量模型也可以稱為字典分層模型。英文縮寫是LSP，在這種模型中，我們將依照字典順序進(jìn)行最小化，并用L一min表示。另外，我們還應(yīng)用記號PS的順序分層進(jìn)行極小化，由于我們將第一優(yōu)先層的目標(biāo)函數(shù)視為建設(shè)成本，并用以下公式表示，

（五）求解

將優(yōu)先層進(jìn)行分層的求解也是對多層優(yōu)化模型的求解。但是當(dāng)我們遇到一些特殊的模型時，我們也可以采用一些特殊的方法，例如完全分層法，單純分層法或是分層評價法。而這些特殊的方法中，又可以體現(xiàn)寬容分層法和簡單分層法。而在多層次電網(wǎng)的優(yōu)化中我們選擇采用寬容分層法，具體的計算步驟如下，經(jīng)過多次檢驗，如果k=m，那么輸出的結(jié)果是

（六）算法

遺傳算法在多目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃中的應(yīng)用最常見，在求最優(yōu)解的過程中，將每一優(yōu)先層的評價函數(shù)設(shè)為這一層的目標(biāo)函數(shù)，然后與N一1在正常情況下校驗時的不過負(fù)荷的量相比較，并與約束的懲罰項共同構(gòu)成了下式中的增廣目標(biāo)函數(shù)， ，C1、C2代表正常運行與N一1校驗時的、過負(fù)荷值；是相應(yīng)的懲罰因子。

三、多目標(biāo)電網(wǎng)分層規(guī)劃中存在的問題

（一）目標(biāo)函數(shù)的問題

多目標(biāo)電網(wǎng)的分層規(guī)劃注重的是安全性與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)，因此我們需要將安全性目標(biāo)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，這在換算的過程中能夠形成缺點損失費這一要素。這一要素可以作為經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)形式被直接帶入到目標(biāo)函數(shù)之中。雖然從理論上看，這一規(guī)劃方式并無缺點，但在實際應(yīng)用中，我們不難發(fā)現(xiàn)在研究的過程中，我們比較綜合成本可以看出，損失的費用在投資的總費用中占有較小的比例，在整個過程中也處于次要的地位，因此也導(dǎo)致了在全面的反映安全性和經(jīng)濟(jì)性時做的不夠好。

（二）約束條件帶來的問題

多目標(biāo)電網(wǎng)的分層管理較為注重的還是安全性的分析，因為只有將安全性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合后，才能將可靠性指標(biāo)有效的轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)形式，從而將其帶入目標(biāo)函數(shù)之中。但現(xiàn)實中的安全性指標(biāo)過多，能夠被應(yīng)用在目標(biāo)函數(shù)的計算中的卻少之又少，剩余的那些指標(biāo)只能當(dāng)作約束條件。這也導(dǎo)致了在整個分層優(yōu)化的過程中，約束的條件變得更加復(fù)雜。以至于對整個算法都有不計的影響。所以我們在選取安全性指標(biāo)的時候，要做到適當(dāng)?shù)谋鎰e，使選取的目標(biāo)既能進(jìn)行安全性問題的處理，又不影響整體的算法。

（三）研究的對象規(guī)模的有限性

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)算法很難達(dá)到對大規(guī)模的電網(wǎng)的多層次的規(guī)劃，因此，我們經(jīng)過研究總結(jié)出了例如遺傳算法的新型算法，在某種程度上能達(dá)到令人滿意的成果。這些算法雖然能克服傳統(tǒng)算法中的不利影響，但在成熟發(fā)展的過程中，仍有許多阻礙，例如面臨大規(guī)模的電網(wǎng)分層優(yōu)化時，這種算法仍有不足之處。

四、總結(jié)

多目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)劃的分層最優(yōu)目標(biāo)的方法是將安全性與經(jīng)濟(jì)性有效的結(jié)合在一起，只有這樣綜合考慮才能達(dá)到目標(biāo)的最優(yōu)化。對于多層次的電網(wǎng)規(guī)劃，我們可以還應(yīng)根據(jù)面臨的實際情況，選擇最優(yōu)的算法，冷靜的分析，建立數(shù)學(xué)模型，在實踐中不斷積累經(jīng)驗，不斷取得進(jìn)步。

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