林卓瓊，彭顯剛

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000；2.廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院，廣東 廣州 510000)

配電系統(tǒng)是聯(lián)系用戶和發(fā)輸電系統(tǒng)的紐帶，是保證可靠供電的重要環(huán)節(jié)。配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運行，直接影響到人民生活水平質(zhì)量的提高、城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及投資環(huán)境的優(yōu)化。近年來，隨著電力需求的不斷攀增，國家對于電網(wǎng)的投資建設(shè)額越來越大，而配電網(wǎng)作為電力傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，如何在新形勢下對其實現(xiàn)靶向精準(zhǔn)投資，對構(gòu)建安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效的世界一流配電網(wǎng)有著重要的作用[1]。在進(jìn)行配電網(wǎng)建設(shè)投資決策時，配電網(wǎng)規(guī)劃是重要的參考依據(jù)之一，所以有必要對規(guī)劃方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價，通過對擬選方案的主要技術(shù)影響指標(biāo)進(jìn)行評估，確定最優(yōu)方案，并考慮方案投資對其實施主體的影響，最終確定方案的可行性[2-3]。

對規(guī)劃方案進(jìn)行比選評估可選擇不同的評估方法，常見的有最小費用評估法、收益成本評估法以及收益增量成本增量評估法，每一種評估方法的適用范圍有所不同[4-6]。目前國內(nèi)外許多研究學(xué)者對于電網(wǎng)規(guī)劃方案比選評估都進(jìn)行了相關(guān)的研究，并在實際電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著引導(dǎo)作用。文獻(xiàn)[7]在綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，提出了全壽命周期凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值率等動態(tài)指標(biāo)的投資成本效益分析。文獻(xiàn)[8]針對目前電網(wǎng)存在的合理投資規(guī)劃難確定、資金分配不合理等問題，提出了構(gòu)建配電網(wǎng)規(guī)劃項目評價指標(biāo)體系，在經(jīng)濟(jì)評估中，提出了配電網(wǎng)規(guī)劃投資規(guī)模和計及評估項目屬性投資分配比例的確定方法。文獻(xiàn)[9]在電網(wǎng)規(guī)劃成本中引入資產(chǎn)全壽命周期管理的概念，通過分析資產(chǎn)全壽命周期管理的特點，對典型地區(qū)規(guī)劃方案進(jìn)行規(guī)劃方案全壽命計算和方案比選，以此達(dá)到為企業(yè)節(jié)約成本提升效益的目的。文獻(xiàn)[10]在綜合考慮經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃評價的特點和指標(biāo)的適用性基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種適應(yīng)于經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)配電網(wǎng)當(dāng)前發(fā)展水平和前一年投資效益的綜合評價指標(biāo)體系，通過所建的配電網(wǎng)指標(biāo)投資優(yōu)先度評判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行投資分析。

以上文獻(xiàn)通過構(gòu)建不同的評價模型，采用不同的分析方法對配電網(wǎng)規(guī)劃方案針對性地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評估，雖然有效地規(guī)避了方案比選中存在的指標(biāo)不全面、偏向性明顯等問題，但都忽略了方案比選決策時除了考慮運行中涉及的滿足高可靠性外，還應(yīng)兼顧其他方面如供電能力等對評估對象的綜合效益的影響；此外，本文認(rèn)為對規(guī)劃方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價時，還應(yīng)以企業(yè)為整體作為分析對象，綜合考慮評估期間方案實施前后的經(jīng)濟(jì)輸入輸出變化，以此分析規(guī)劃方案對企業(yè)整體經(jīng)營狀況的影響。按照以上的思路，本文提出一種中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選決策新方法,該方法在遵循電網(wǎng)規(guī)劃的全面性、科學(xué)性、獨特性原則基礎(chǔ)上，結(jié)合規(guī)劃多屬性多目標(biāo)的特點，構(gòu)建了涵蓋供電能力評價指標(biāo)、運行水平評價指標(biāo)以及建設(shè)與運行成本指標(biāo)的中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選評價模型；并從方案經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，構(gòu)建了以規(guī)劃方案全壽命周期內(nèi)投資成本最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，在權(quán)衡方案經(jīng)濟(jì)費用與技術(shù)可靠關(guān)系上，采用帕累托最優(yōu)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法求解得到最優(yōu)解，以期對中壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選決策提供參考。

1 考慮多屬性影響因子的中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選評價指標(biāo)

方案比選是分析各擬定備選方案實施后，綜合比較各方案并確定最優(yōu)方案的過程。為了在多個配電網(wǎng)規(guī)劃方案中得到最優(yōu)的方案，需要結(jié)合規(guī)劃年投資額度對各規(guī)劃方案實施后的影響指標(biāo)進(jìn)行分析，并根據(jù)企業(yè)規(guī)劃重點計算確定評估指標(biāo)的最佳平衡點，在此基礎(chǔ)上獲得最符合企業(yè)投資策略的規(guī)劃方案[10]。

本文在分析規(guī)劃方案投運前后各指標(biāo)的綜合效益變化后，提出了一種以供電能力、運行水平、建設(shè)及運行成本為一級評價指標(biāo)，以負(fù)載能力、轉(zhuǎn)供能力、供電可靠率、投資水平、運行費用為二級評價指標(biāo)的規(guī)劃方案比選評價模型，如圖1所示。各一級指標(biāo)的評價結(jié)果由相應(yīng)的二級指標(biāo)綜合評價后獲取。

圖1 中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選評價指標(biāo)模型Fig.1 Comparison and selection evaluation index model of medium and low voltage distribution network planning project

1.1 供電能力評價指標(biāo)

電網(wǎng)供電能力是指在一定區(qū)域內(nèi)，電網(wǎng)中所有饋線“N-1”校驗和變電站主變壓器(以下簡稱“主變”)“N-1”校驗均滿足時，該電網(wǎng)所能帶的最大負(fù)荷。配電系統(tǒng)最大供電能力與輸電系統(tǒng)輸電能力是相互對應(yīng)的，配電網(wǎng)供電能力評價主要由負(fù)載能力指標(biāo)和轉(zhuǎn)供能力指標(biāo)2部分構(gòu)成[11]，即：

a)負(fù)載能力指標(biāo)。負(fù)載能力指標(biāo)主要通過容載比、規(guī)劃方案投運后線路的重載比例以及配電變壓器重載比例體現(xiàn)[12]。容載比RS是指某一供電區(qū)內(nèi)變電設(shè)備總?cè)萘颗c供電區(qū)最大負(fù)荷(網(wǎng)供負(fù)荷)之比，它表明該地區(qū)、該站或該變壓器的安裝容量與最高實際運行容量的關(guān)系，是反映電網(wǎng)供電能力的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，其計算式為

(1)

(2)

式中：Vσ為離散系數(shù)；βi為站間負(fù)載率；cosφi為變電站的功率因數(shù)；ε為變電站數(shù)量,i=1,2,…,ε；kT為變壓器過載倍數(shù)；ρ為負(fù)荷增長率；y為儲備年限；Ni為i變電站的變壓器數(shù)量;Si為i變電站的單臺變壓器容量 ；Pi為i變電站的有功負(fù)荷；K1為負(fù)荷分散系數(shù),其取值與地區(qū)站變負(fù)載率之間的差異有關(guān)，可通過差異離散系數(shù)進(jìn)行表示；K2為平均功率因數(shù)；K3為變壓器運行率,即系統(tǒng)最大負(fù)荷時刻該變壓器的負(fù)荷與其額定容量之比，取值范圍一般在0.95～0.98之間；K4為儲備系數(shù)。

由式(1)、(2)可知：當(dāng)容載比取值增加時，在相同負(fù)荷水平下，變壓器總?cè)萘吭黾訒闺娋W(wǎng)建設(shè)投資增加，同時電網(wǎng)運行成本也將增加，因此容載比不宜取值過大。實際中對于相應(yīng)電壓等級的配電網(wǎng)，其容載比指導(dǎo)值應(yīng)區(qū)別設(shè)置：220 kV等級的配電網(wǎng)容載比一般為1.6～1.9；35 kV～110 kV等級的配電網(wǎng)容載比宜取1.8～2.1。在進(jìn)行規(guī)劃方案評價中，應(yīng)考核項目所接變電站的容載比是否能滿足準(zhǔn)入條件，避免導(dǎo)致電網(wǎng)適應(yīng)性差等問題。此外，線路重載比例和配電變壓器重載比例主要從配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行角度，考慮規(guī)劃方案投運后解決實際負(fù)荷問題的同時是否滿足經(jīng)濟(jì)可靠要求，方案投運3年內(nèi)配電變壓器重載比例若超過投運變壓器總數(shù)的5%～10%，表示規(guī)劃方案沒有考慮區(qū)域負(fù)荷增長，并且不能滿足經(jīng)濟(jì)可靠最優(yōu)要求。

b)轉(zhuǎn)供能力指標(biāo)。電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力指一定供電區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)通過增加站間聯(lián)絡(luò)而新獲得的供電能力，中壓配電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力一般考核中壓配電線路互聯(lián)率、10 kV線路“N-1”通過率和不同變電站聯(lián)絡(luò)線路的比例。中壓配電線路互聯(lián)率反映規(guī)劃方案中10 kV配電網(wǎng)中電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的可靠性，線路互聯(lián)數(shù)越多，說明線路間的聯(lián)絡(luò)較頻繁，在電網(wǎng)故障發(fā)生時能轉(zhuǎn)供負(fù)荷，供電可靠性高。電網(wǎng)設(shè)備“N-1”通過率是反映電網(wǎng)中某個特定范圍內(nèi)某種類型供電設(shè)備的冗余程度。10 kV線路“N-1”通過率是指最大負(fù)荷運行方式下,在變電站出線開關(guān)停運后,10 kV某一線路全部負(fù)荷可通過不超過2次操作就能轉(zhuǎn)移到其他線路供電的線路占比數(shù),其計算式如式(3)所示。不同變電站聯(lián)絡(luò)線路的比例是評估與不同變電站有聯(lián)絡(luò)的線路條數(shù)與線路總數(shù)的比例，比例數(shù)越大，說明電網(wǎng)站間聯(lián)絡(luò)越多，電網(wǎng)可靠性越高。

(3)

式中：θ為10 kV線路“N-1”通過率；l為滿足“N-1”線路條數(shù)；L為線路總數(shù)。

1.2 運行水平評價指標(biāo)

配電網(wǎng)運行水平受多方面因素影響，在規(guī)劃方案比選評價中，應(yīng)側(cè)重考核規(guī)劃方案設(shè)計內(nèi)容對方案投運后電網(wǎng)運行水平提升的程度，該指標(biāo)主要包括：

a)供電可靠性。供電可靠性是指配電網(wǎng)向用戶持續(xù)供電的能力，是考核供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，反映了電力對國民經(jīng)濟(jì)電能需求的滿足程度[13]。在對配電網(wǎng)運行水平指標(biāo)進(jìn)行評價時，一般使用RS-3指標(biāo)fRS-3進(jìn)行考核，根據(jù)方案中完善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提升線路間的轉(zhuǎn)供能力，通過配電自動化改造降低用戶停電時間及故障搶修時間[14]，對擬接入新方案的供電系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃、建設(shè)改造起指導(dǎo)作用。RS-3指標(biāo)定義為，在統(tǒng)計期間內(nèi)不計及系統(tǒng)電源不足限電影響時，對用戶有效供電時間與統(tǒng)計時間的比值，即

(4)

式中：t1i,j為第i個用戶的第j次停電持續(xù)時間；t2i,k第i個用戶的第k次限電停電持續(xù)時間；M為用戶總個數(shù)；γ1、γ2分別為統(tǒng)計期時間內(nèi)用戶平均停電次數(shù)和用戶平均限電停電次數(shù)；T為統(tǒng)計期時間。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，計算過程中式(4)的邏輯約束條件需滿足:

(5)

提高供電可靠性意味著縮短停電時間、減少停電范圍、提高企業(yè)效益,規(guī)劃方案比選中應(yīng)充分考慮供電可靠性的影響[15]。

b)綜合線損率。配電網(wǎng)中壓線路的功率損耗包括導(dǎo)線交流阻抗產(chǎn)生的損耗和配電變壓器的運行損耗，而線損率是指電流通過線路中的導(dǎo)線和公用配電變壓器時所產(chǎn)生的各類功率損耗占線路首端總有功功率之比，是反映供電企業(yè)管理水平的一項重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[16]。實際中綜合線路率一般通過將供電量與售電量的差值與供電量之比得到，規(guī)劃方案比選評價階段的綜合線損率fXS，是主要根據(jù)規(guī)劃方案中涉及的規(guī)劃措施降低線損效果分析，從而對擬接入新方案的供電系統(tǒng)的線損情況進(jìn)行預(yù)測[17]，即

(6)

式中：PTloss為計量自動化系統(tǒng)采集時間內(nèi)線路的總有功損耗電量;PLloss為計量自動化系統(tǒng)采集時間內(nèi)線路變壓器的總有功損耗電量;∑P為計量自動化系統(tǒng)采集時間內(nèi)線路的售電量。

1.3 建設(shè)與運行成本指標(biāo)

建設(shè)與運行成本指標(biāo)主要評價對規(guī)劃方案投運后可能帶來的總投資及運行成本降低效果的分析，它包括：

a)投資水平指標(biāo)。配電網(wǎng)規(guī)劃方案中的投資水平指標(biāo)主要分析線路和配電設(shè)備的投資量占比，一般采用單位生產(chǎn)能力投資概率指標(biāo)進(jìn)行估算，其中單位線路投資指標(biāo)C11X和單位配電設(shè)備投資指標(biāo)C11S分別為：

(7)

(8)

式中：Xt為線路總投資；Xc為線路總長度；Pt為配電設(shè)備的總投資；Pr為配電總?cè)萘?。根?jù)式(7)、(8)計算各投資指標(biāo)，將指標(biāo)值與工程綜合概預(yù)算或者歷史投資數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)性。

b)運行費用指標(biāo)。規(guī)劃方案投運后的運行費用Yloss包括電能損耗費Dloss、維護(hù)修理費Wloss、大修技改費Xloss，其關(guān)系如式(9)所示。運行費用評估是衡量企業(yè)經(jīng)營效果的一項重要指標(biāo)，對規(guī)劃方案比選決策有重大影響。實際方案規(guī)劃中，在滿足技術(shù)要求前提下應(yīng)根據(jù)歷史經(jīng)驗提出有效的降低運行費用的方案，并在比選評價中對其進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測。

Yloss=Dloss+Wloss+Xloss.

(9)

2 構(gòu)建配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選模型

2.1 構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)

本文從規(guī)劃方案項目長期投資經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，全面考慮規(guī)劃方案在規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備購置、建設(shè)安裝、運行維護(hù)、損耗維修、擴建更新直至報廢壽命終止的全管控過程[18]，以規(guī)劃方案全壽命周期內(nèi)投資成本最小為目標(biāo)函數(shù)，在滿足既定多屬性影響指標(biāo)的約束下，確定規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)項[19]。規(guī)劃方案最優(yōu)全壽命周期內(nèi)總費用

(10)

式中：Ctotal為全壽命周期內(nèi)總費用；z為規(guī)劃階段；Cinit(z)為工程初期靜態(tài)投資成本費用，主要包括前期規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備的購置費、安裝調(diào)試費和其他工程投入前的一次性投入費用；COM(z)為運行維護(hù)成本費用，包括設(shè)備能耗費、日常巡視檢查費、周期性檢修費用等；Closs(z)為電能損耗成本費用；Coutage(z)為設(shè)備停電損失費用，主要由單位電量停電損失成本與損耗電量組成，屬于持續(xù)性費用，包括售電損失費、設(shè)備性能及壽命損失費以及間接損失費。

運行維護(hù)成本費用COM(z)是在考慮固定資產(chǎn)值的基礎(chǔ)上進(jìn)行逐年折現(xiàn)，規(guī)劃n年的COM(z)為

(11)

式中：α為運維系數(shù)；γ為折現(xiàn)率；Cinti為設(shè)備第n年的運行成本費用；Csris為設(shè)備第n年的檢修成本費用。

電能損耗成本費用Closs(z)是按照年度最大負(fù)荷下的功率損耗進(jìn)行逐年折現(xiàn)，規(guī)劃n年的Closs(z)為

(12)

式中：ΔPi為第i年度最大負(fù)荷下的功率損耗；Ti為第i年損耗時間;fi為第i年電價。

設(shè)備停電損失費用Coutage(z)是綜合考慮供電可靠率fRS以及單位電量收益Vout后進(jìn)行費用統(tǒng)計的，規(guī)劃n年的Coutage為

(13)

式中：Pi為第i年度最大負(fù)荷;Tmax-i為第i年度最大負(fù)荷利用時間。

2.2 約束條件

以上分析了不同指標(biāo)對于規(guī)劃方案比選的影響，除了在構(gòu)建比選模型中需將各指標(biāo)轉(zhuǎn)化成約束條件進(jìn)行綜合評估外，在實際方案評估中，還應(yīng)考慮規(guī)劃區(qū)塊負(fù)荷需求、規(guī)劃線路電壓均衡、容量限制等實際因素，即應(yīng)滿足下列條件約束：

(14)

式中：Umax為規(guī)劃方案中所涉及變電站側(cè)的最大電壓；Ug為節(jié)點g的電壓；Umin為規(guī)劃方案中所涉及線路側(cè)的最小電壓；Sq為規(guī)劃期內(nèi)變電容量需求值;S0為現(xiàn)狀年變電容量。通過網(wǎng)供負(fù)荷預(yù)測可得到規(guī)劃期內(nèi)各水平年內(nèi)區(qū)域的最大網(wǎng)供負(fù)荷P，進(jìn)而可得到規(guī)劃期內(nèi)變電容量需求值，即

Sq=PRS=(∑DW)ηRS.

(15)

式中：D為規(guī)劃方案涉及的區(qū)域網(wǎng)供面積對應(yīng)的負(fù)荷密度；W為規(guī)劃方案涉及的區(qū)域網(wǎng)供用地面積；η為同時率。

3 帕累托最優(yōu)法求解模型最優(yōu)

帕累托最優(yōu)是經(jīng)濟(jì)學(xué)中的重要概念，是指資源分配的一種理想狀態(tài)，求解“帕累托最優(yōu)”的過程就是管理決策的過程，其目的是充分利用有限的人力、物力、財力，優(yōu)化資源配置，爭取實現(xiàn)以最小的成本創(chuàng)造最大的效益和效率[20]。一個多屬性優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型為：

(16)

式中：min()為最小函數(shù)；fmin(x)為最小目標(biāo)函數(shù)；f1(x),f2(x),…，fb(x)為b個模型中的目標(biāo)函數(shù)；X?Rm是其變量的約束集合，若對于X空間中2個可行解x1和x2對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)fi(x1)和fi(x2)，存在對應(yīng)的fi(x1)≥fi(x2)，i=1,2,…,b，且存在值j,j∈{1,2，…，b}，使得fj(x1)>fj(x2)，則稱可行解x1優(yōu)于可行解x2，也稱可行解x1強帕累托支配可行解x2。

配電網(wǎng)規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析需確定不同方案費用與可靠性的最優(yōu)組合，屬于多屬性規(guī)劃比選。本文基于帕累托最優(yōu)的多目標(biāo)規(guī)劃，在求解中需進(jìn)行優(yōu)化比較，目的是搜索出滿足各評價指標(biāo)最優(yōu)、規(guī)劃方案全壽命周期內(nèi)投資成本最小的帕累托前沿最優(yōu)方案。

4 實例驗證

結(jié)合當(dāng)前廣東省某鎮(zhèn)街工業(yè)園“十四五”開發(fā)規(guī)劃工作部署要求，采用本文所提方法對園區(qū)電力網(wǎng)架進(jìn)行規(guī)劃評估，根據(jù)不同備選方案比選決策排序，為下一階段規(guī)劃方案投資決策提供指導(dǎo)依據(jù)。

4.1 擬評估方案基本信息

本文評估對象位于某市西南部珠江口東岸，地處廣深港經(jīng)濟(jì)走廊的中部，是某港口的主港區(qū)、石化港區(qū)和物流工業(yè)園區(qū)。 該區(qū)域用地面積約9 km2，是一個集機械、冶金、電鍍等中型及重型工業(yè)為一體的工業(yè)園，園內(nèi)用電需求量大，供電可靠性要求高。

園區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀未配置變電站，由距離區(qū)域2 km以外的變電站提供用電。截止2019年底，工業(yè)園區(qū)主供的110 kV變電站3臺主變負(fù)荷均超過80%，且無10 kV出線間隔可延伸使用；隨著用戶報裝需求量的增加，未來3年該區(qū)域預(yù)計最大負(fù)荷為149 MW，屆時預(yù)測主供的110 kV變電站將過載；目前區(qū)域內(nèi)10 kV公用線路共20回，總長94.33 km,均為電纜架空混合線路；公用線路掛接配電變壓器256臺，總?cè)萘?06 MVA，其中公共變壓器85臺，總?cè)萘?7 MVA，各線路所在環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)架現(xiàn)狀見表1。

表1 工業(yè)區(qū)中壓公用線路基本信息Tab.1 Basic information of medium voltage utility lines in industrial areas

根據(jù)現(xiàn)狀網(wǎng)架診斷結(jié)果，通過對工業(yè)園區(qū)域進(jìn)行負(fù)荷密度預(yù)測，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀最大負(fù)荷為158 MVA，未來飽和負(fù)荷預(yù)測為177 MVA，需投入1個站點才能滿足區(qū)域負(fù)荷增長需求。

4.2 確定規(guī)劃比選方案

規(guī)劃建設(shè)1座110 kV變電站，運營期為30年，新站主配電網(wǎng)同時新敷設(shè)10 kV線路延伸至園區(qū)內(nèi)各環(huán)網(wǎng)組所在網(wǎng)格片區(qū)內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)架完善，按照式(1)—(2)，根據(jù)投運變壓器臺數(shù)及配置容量的不同，得到各方案容載比數(shù)值，結(jié)合基礎(chǔ)負(fù)荷及水平負(fù)荷增長率確定終期變電站規(guī)劃，提出3種比選方案，見表2。

表2 規(guī)劃比選初始方案基礎(chǔ)信息Tab.2 Basic information of initial comparison and selection planning project

4.3 考慮多屬性影響因子的評價指標(biāo)計算分析

結(jié)合前文所提中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案，比選各影響因子評價分析，搜集整理園區(qū)內(nèi)各計算基礎(chǔ)參數(shù)，得到各比選方案評價指標(biāo)值,見表3。

表3中：A12和A13指標(biāo)僅考慮變壓器初投臺數(shù)占比；B12指標(biāo)考慮所有10 kV饋線的綜合線損平均率；C11指標(biāo)參考電網(wǎng)規(guī)劃投資估算單位造價費用，按照距離110 kV上級電源點2.5 km、2回進(jìn)線數(shù)、進(jìn)線截面積800 mm2計算。由表2可知受限于原有網(wǎng)架基礎(chǔ)薄弱、供電半徑長等原因，園區(qū)內(nèi)比選方案的轉(zhuǎn)供能力未達(dá)到100%。

表3 比選方案規(guī)劃評價指標(biāo)Tab.3 Evaluation index of comparison and selection planning project

4.4 比選方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

4.4.1 基于全壽命周期投資的規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)分析

基于全壽命周期投資思路，結(jié)合表2基礎(chǔ)信息，綜合考核約束條件，取折現(xiàn)率為2.5%、線路最大利用時間3 500 h、損耗時間1 900 h、單回10 kV線路負(fù)荷4 MW、平均供電價0.46元/kWh、停電損失時供售電價差0.249元/kWh、Vout為10元/kWh進(jìn)行分析測算，綜合后得到各比選方案的投資費用見表4。

表4 全壽命周期投資規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)分析Tab.4 Economic analysis of life cycle investment planning project 萬元

由表4可以看出：僅考慮初始投資方案時，方案3明顯優(yōu)于方案1和方案2，但綜合考慮運行維護(hù)成本和總耗能成本后，方案2成本效益高于方案1和方案3。已設(shè)參數(shù)下3個比選方案在總運營期內(nèi)歷年的費用變化如圖2所示。

圖2 3個比選方案在總運營期內(nèi)歷年的費用變化Fig.2 Cost changes of three comparison and selection projects in the whole operation period over the years

4.4.2 帕累托最優(yōu)法求解備選最優(yōu)方案

考慮評價指標(biāo)表2以及全壽命周期投資表4結(jié)果對3個備選方案的綜合影響，基于帕累托最優(yōu)法對各屬性進(jìn)行綜合評判，結(jié)果見表5。

表5 基于帕累托最優(yōu)的規(guī)劃方案比選分析Tab.5 Comparison analysis of planning project based on Pareto optimality

由表5可知：在基于帕累托最優(yōu)的多目標(biāo)規(guī)劃中求解最優(yōu)方案，理想程度越接近1，說明方案在評估模型中優(yōu)勢更突出。本文綜合可靠性技術(shù)評估與經(jīng)濟(jì)費用指標(biāo)關(guān)系，最終得到方案1優(yōu)于方案2和方案3，為最優(yōu)方案。

5 結(jié)束語

本文借助經(jīng)濟(jì)學(xué)中的帕累托最優(yōu)法，通過分析配電網(wǎng)滿足供電能力、運行水平、建設(shè)投資等約束條件情況，提出了一種以規(guī)劃方案全壽命周期內(nèi)投資成本最經(jīng)濟(jì)的配電網(wǎng)規(guī)劃方案比選評估方法，最終可搜索出完整和均勻分布的帕累托前沿備選方案集，得到滿足擬評估規(guī)劃方案中各屬性之間最優(yōu)的價值關(guān)系解，能夠為規(guī)劃方案比選提供參考依據(jù)。