方 祺
(上海交通大學,上海200030)
智能電網(wǎng)多適應性規(guī)劃體系的設計對構建堅強電網(wǎng)具有重要的實際意義。本文詳細介紹了面向智能電網(wǎng)多適應性規(guī)劃體系設計的基本思路,包括技術體系、組織體系和評價體系,通過對面向智能電網(wǎng)的規(guī)劃體系設計的研究,引入生產(chǎn)函數(shù)理念,建立全系統(tǒng)綜合效益指數(shù)(SEITENS)模型,采用多因素三級CES模型,對電網(wǎng)性能、電網(wǎng)效率、社會效益、成本等四大目標因素的替代關系進行分析,多適應性智能電網(wǎng)的規(guī)劃體系建設取得了良好的效果。
設計多適應性智能電網(wǎng)的規(guī)劃體系,不僅逐步完善了原有的規(guī)劃體系,也推動了現(xiàn)行規(guī)劃體系的發(fā)展。多適應性規(guī)劃體系主要體現(xiàn)在技術、組織和評價3個方面,下面逐一進行分析:
(1)技術體系。這是智能電網(wǎng)規(guī)劃體系的重要組成部分,不僅影響著電網(wǎng)性能及工作效率,也影響著社會效益和建設成本。其中,電網(wǎng)性能是電網(wǎng)規(guī)劃的根本任務,必須對電網(wǎng)進行資源優(yōu)化配置;創(chuàng)造社會效益是電網(wǎng)企業(yè)的社會責任,包括用戶效益、環(huán)境效益及宏觀效益等;減少建設成本是智能電網(wǎng)的基本工作,也是電網(wǎng)規(guī)劃方案需重點考慮的因素。根據(jù)電網(wǎng)性能、效率、成本及社會效益等因素,可以將全系統(tǒng)電網(wǎng)綜合效益分為15個二級因素[1]。
(2)組織體系。這是從多目標、多階段來實現(xiàn)的,在組織體系中,首先必須滿足電網(wǎng)的使用性能和工作效率,在此前提下,對智能電網(wǎng)產(chǎn)生的社會效益進行優(yōu)化。對電網(wǎng)性能、社會效益及電網(wǎng)效率等3個目標進行優(yōu)化后,再進行成本優(yōu)化,在整個規(guī)劃過程中,不斷將規(guī)劃結果反饋至上一階段目標,并進行核對校驗,最終形成一個多目標、多階段的組織體系。
(3)評價體系。這是基于經(jīng)濟管理學理論中的CES函數(shù)模型來實現(xiàn)的,全稱為“生產(chǎn)函數(shù)三級固定替代彈性函數(shù)模型”,即以規(guī)劃體制中電網(wǎng)性能、效率、成本及社會效益等四大目標因素作為變量的SEITENS模型[2]。通過全面評估,可以對區(qū)域電網(wǎng)進行優(yōu)化規(guī)劃。
面向智能電網(wǎng)的多適應性規(guī)劃體系,是一個多目標、多階段,有完善的反饋機制和規(guī)劃流程的體系,通過引入多目標管理的理念,提出SEITENS模型,從而充分體現(xiàn)出電網(wǎng)性能、效率、成本和社會效益四大目標之間相互制約、相互依存的關系。
生產(chǎn)函數(shù)模型的核心理念是以評估效益指數(shù)來建立多適應性的智能電網(wǎng)規(guī)劃體系。針對生產(chǎn)函數(shù)的確定,為了滿足智能電網(wǎng)規(guī)劃多目標、多適應性的要求,在綜合效益評價方面,需包含多個因素。由于電網(wǎng)性能、效率、成本和社會效益四大目標因素的替代關系各不相同,因此,采用多因素三級CES模型,建立SEITENS模型,從而全面地反映出智能電網(wǎng)多目標、多因素的函數(shù)關系[3]。對于SEITENS模型的建立,具體可以描述為:
其中,Y代表SEITENS模型的最終結果,A(t)>0代表電網(wǎng)效率系數(shù),P為電網(wǎng)性能,E為電網(wǎng)效率,S為社會效益,C表示成本,分配系數(shù)分別為c1、c2、a1、a2、b1、b2;YPE代表在滿足電網(wǎng)性能和電網(wǎng)效率前提下的第1級CES函數(shù),在第2級函數(shù)中作為一個組合因素;YPES代表在滿足電網(wǎng)性能、電網(wǎng)效率和社會效益前提下的第2級CES函數(shù),在第3級函數(shù)中其作為一個組合因素。而ρ1代表電網(wǎng)性能和電網(wǎng)效率之間的替代參數(shù),ρ2代表電網(wǎng)效率、電網(wǎng)性能組合與社會效益之間的替代參數(shù),ρ3代表電網(wǎng)效率、電網(wǎng)性能、社會效益組合與成本之間的替代參數(shù);m代表規(guī)模報酬參數(shù)。根據(jù)SEITENS模型的動態(tài)分析,可以得知因素的邊際影響力、產(chǎn)出彈性、替代彈性都會對總績效產(chǎn)生影響[4]。
研究SEITENS模型的評價功能,主要用于智能電網(wǎng)規(guī)劃的評估,由于四大目標因素通過綜合構成目標函數(shù),最終目標函數(shù)將指數(shù)化。因此,采用SEITENS模型對智能電網(wǎng)的四大目標因素進行動態(tài)規(guī)劃評價,一般每個目標的評價系統(tǒng)主要由目標函數(shù)、限制條件2部分組成,其中,目標函數(shù)的變量和因素有預測性、可靠性、全面性、穩(wěn)定性、靈活性等特點,對智能電網(wǎng)來說,可靠性確定電網(wǎng)性能目標函數(shù)的限定條件,穩(wěn)定性確定目標函數(shù)必須考慮的內(nèi)容。而限制條件涉及的因素與變量有電源分布、電網(wǎng)布局、短路電流等。
通過不斷探索可知,SEITENS規(guī)劃體系的研究主要由電網(wǎng)性能、電網(wǎng)效率、社會效益及成本4個模塊來實現(xiàn)。第一,電網(wǎng)性能模塊主要是基于預想事故集,以可靠性為限定條件的電網(wǎng)規(guī)劃研究,以原有的規(guī)劃體系為依據(jù),逐步完善現(xiàn)有的規(guī)劃體系,從而構建多適應性的堅強智能電網(wǎng)。第二,電網(wǎng)效率模塊是基于電網(wǎng)靈活規(guī)劃體系、節(jié)能調(diào)度及區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃等3個課題群的研究,然而新形勢下必須將多適應性區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的研究作為重點內(nèi)容,尤其是特高壓電網(wǎng)的投入運營,探索在電網(wǎng)不斷發(fā)展的新形勢下如何提高調(diào)峰資源利用率,從而實現(xiàn)調(diào)峰資源的統(tǒng)籌建設和統(tǒng)一調(diào)度。第三,社會效益模塊主要包括節(jié)能減排電網(wǎng)規(guī)劃和新能源的開發(fā)利用對電網(wǎng)規(guī)劃的影響,研究電網(wǎng)規(guī)劃的對策及產(chǎn)生的社會效益等內(nèi)容,其中,新能源的開發(fā)利用對電網(wǎng)規(guī)劃有重要影響,例如風力發(fā)電屬于可再生新能源,在風電、主流風力發(fā)電機仿真模型的原理上研究風電等新能源接入對智能電網(wǎng)的影響,構建堅強電網(wǎng),使社會效益成為面向智能電網(wǎng)多適應性規(guī)劃體系設計研究的重要內(nèi)容。第四,成本模塊將電網(wǎng)的可靠性、經(jīng)濟性作為電網(wǎng)規(guī)劃體系設計研究的重要內(nèi)容,構建LLC成本管理的電網(wǎng)規(guī)劃方案,主要從多目標、多階段、有完善反饋機制的規(guī)劃流程來實現(xiàn)。
本文通過建立SEITENS模型來研究電網(wǎng)性能、效率、成本和社會效益四大目標函數(shù)之間的關系,確保模型的準確性和科學性,從而構建堅強的智能電網(wǎng)。
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