馬俊

【摘 ?要】大型電力系統(tǒng)的可靠性和安全性至關重要。實時電力系統(tǒng)的運行由于結構的增加、負荷需求的增加等問題而變得更加困難和復雜。實施基于智能調度系統(tǒng)的動態(tài)安全評估和基于能量管理系統(tǒng)采集的實時數據的計算分析對保證電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性起著重要作用。建立基于電網項目協(xié)同優(yōu)化效率評價的評價模型，用于指導電網規(guī)劃方案的選擇，從而提高了區(qū)域電網規(guī)劃的綜合效益。

【Abstract】The reliability and security of large power system are very important. The operation of real time power system becomes more difficult and complex due to the increase of structure and load demand. The implementation of dynamic security assessment based on intelligent dispatching system and calculation and analysis of real time data collected by energy management system plays an important role in ensuring the security and stability of power system. An evaluation model based on the efficiency evaluation of power grid project collaborative optimization is established to guide the selection of power grid planning scheme. Thus， the comprehensive benefits of regional power grid planning are improved.

【關鍵詞】電網;可靠性;模型參數;電網規(guī)劃

【Keywords】power grid; reliability; model parameters; power grid planning

【中圖分類號】TM71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）05-0120-02

1 引言

隨著規(guī)模的不斷擴大，現代互聯(lián)電力系統(tǒng)在優(yōu)化配置電力資源方面發(fā)揮著重要作用，為經濟發(fā)展提供了強有力的支撐，同時也給電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行帶來了新的挑戰(zhàn)。為確保電力系統(tǒng)足夠可靠，通常有兩個方面：系統(tǒng)必須以安全為首要考慮進行適當的設計，然后在實際運行期間進行監(jiān)測和控制，以確保在任何時候都有足夠的安全余量。最近幾年全世界發(fā)生的幾次停電事故表明，幾乎所有的重大事故都與失去穩(wěn)定有關。因此，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。

2 電網規(guī)劃概述

近年來，全球經濟快速發(fā)展，對能源的需求日益增加，導致資源緊張、環(huán)境污染等諸多全球性問題。特別是近年來，我國大范圍出現的霧霾天氣給人民群眾的正常生活和經濟發(fā)展帶來了嚴重影響，電能等清潔能源逐漸取代化石能源成為大勢所趨。在此背景下，如何更加有效地加強電網規(guī)劃建設，提高管理水平，將直接關系到電網的發(fā)展水平，也關系到現代能源供應體系的建設是否具有經濟效益。從區(qū)域電網規(guī)劃現狀來看，在規(guī)劃方案的具體實施過程中的經濟技術比較中，沒有系統(tǒng)完整的體系和標準來保證。在經濟和技術優(yōu)化中很難發(fā)揮適當的引導作用。這影響了電網的整體建設，造成了不必要的成本投入。因此，有必要在電網規(guī)劃中采用科學合理的經濟技術優(yōu)化方法，提高配電網規(guī)劃的科學性和合理性。

傳統(tǒng)上，年運行方式、年檢方式和穩(wěn)定控制策略的制定一般采用離線計算方式，電力系統(tǒng)運行人員嚴重依賴離線計算方式的計算結果來指導日常運行，但離線計算結果與實際情況存在差異，離線計算采用典型的運行方式，負荷估算精度往往不夠精確，從而使離線計算結果在大多數情況下趨于守恒，制約了電力系統(tǒng)的運行，不利于充分發(fā)揮互聯(lián)電網的優(yōu)勢。因此，聯(lián)機安全分析在國內外都受到廣泛關注，其中對實際情況進行快照，并以足夠快的速度進行全面的安全分析，以啟動自動控制或允許操作員采取補救措施，確保維持充分的安全。積極推進在線動態(tài)安全評估和預警系統(tǒng)建設，開發(fā)實時監(jiān)測和高性能安全穩(wěn)定分析工具，對于增強電力調度人員的科學決策能力，提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性具有重要意義。

3 電網可靠性供電方案設計的必要性分析

規(guī)劃是電網發(fā)展的主導，電網規(guī)劃的水平將直接影響電網的整體發(fā)展水平。高層次的電網規(guī)劃以大量的基礎數據和科學合理的規(guī)劃方法為基礎。然而，當前電網規(guī)劃業(yè)務中存在著許多問題。一是電網規(guī)劃系統(tǒng)業(yè)務持續(xù)增加，但技術裝備和信息化基礎相對薄弱，技術支撐能力相對較低。電網規(guī)劃支持系統(tǒng)從原有的電網規(guī)劃、電網項目評估、工程設計等功能，逐步擴展到承擔綜合研究和信息化、市場營銷、技術改造、大修項目評審，負責為規(guī)劃、投資、統(tǒng)計等開發(fā)業(yè)務提供支持。業(yè)務不斷增加，但缺乏必要的應用支持手段，或者缺乏全過程的監(jiān)控和管理工具，則難以滿足工作需求。二是現有規(guī)劃支撐資源缺乏有效整合和統(tǒng)一規(guī)劃。電網規(guī)劃業(yè)務信息資源目前缺乏有效的整合，信息技術應用大多處于業(yè)務流程層面，尚未與電網專業(yè)數據相連接，存在著信息口徑大、重復進入、共享程度低、利用率低、中間信息交換困難、筒倉嚴重等問題。數據集成、協(xié)同辦公、智能分析、決策支持等方面的深度挖掘和利用分析不夠，精益管理水平較低。在區(qū)域電網規(guī)劃和改造過程中，在選擇具體的供電方案時，必須考慮供電、基礎設施投資和供電效率的基本要求。在區(qū)域電網規(guī)劃中，設計人員應根據規(guī)劃區(qū)域經濟條件和負荷條件，合理選擇和具體規(guī)劃方案，電網電壓等級序列網架結構，負荷比等技術原則。在保證供電的前提下，有必要對其可靠性和經濟性進行評估。目前大多數規(guī)劃方案評價都是針對地區(qū)電網規(guī)劃方案（如經濟效益、供電可靠性等）進行的。這種規(guī)劃評價方法的應用很難充分考慮技術經濟手段。對區(qū)域電網規(guī)劃方案進行綜合定量的經濟技術比較計算，建立基于電網項目協(xié)同優(yōu)化效率評價的評價模型，從而指導電網規(guī)劃方案的選擇，對提高電網綜合效益具有重要意義。

4 協(xié)同優(yōu)化供電模型的建立

4.1 評價指標的建立

綜合考慮容量比、負荷密度、變電站容量、供電面積、功率因數、繞組系數、負荷點平均年停電時間等因素，建立了機組供電面積的建設投資、供電容量、土地資源利用率和可靠性水平模型，提出了效率評價系數。

以單位面積建設投資XS作為約束指標，若高于上限，則電網規(guī)劃方案無效。規(guī)劃年度負荷密度相同或經專家決定確定的供電區(qū)域單位面積投資，上限值應高出投資20%。以單位土地面積供電能力YS為約束指標。規(guī)劃年度負荷密度相同或由專家決定的供電區(qū)單位面積供電能力，下限值應低20%。以供電可靠性率（ASAI）為約束指標。在規(guī)劃年度供電區(qū)域內負荷密度相同或由專家決定的情況下，選擇低于供電可靠率5%的供電下限。

4.2 具體方案比選方法

選擇規(guī)劃區(qū)域的某個區(qū)域，并查找要計劃的負載密度。在每個負荷密度下給出了不同的規(guī)劃方案，確定多個不同額定電壓序列的規(guī)劃方案，收集上述規(guī)劃方案的基本資料，計算各電網規(guī)劃方案的效率評價系數，識別多個區(qū)域電網規(guī)劃方案參與選擇，收集了上述規(guī)劃方案的基本數據，建立了基于協(xié)同優(yōu)化的電網項目效率評價比較模型。根據收集到的數據，計算了不同電網規(guī)劃方案所需的變電站數、線路數和電壓等級長度。所需的基本數據還包括負荷容量比、負荷密度、變電站容量、供電面積、功率因數、線路繞組系數、負荷點平均年停電時間。每個電壓等級N的變電站數目按以下公式計算：

NBt為變電站電壓等級數;ABt為變壓器相應的電壓等級;S為變電站建設投資;LXt為電壓等級線長;AXt為電壓等級線路長度;L表示相應單位的建設投資。在此基礎上，根據采集到的數據，計算了不同電壓等級電網規(guī)劃方案的單位土地面積的供電能力。同時根據采集的數據計算了不同電壓等級的電網規(guī)劃方案的供電可靠性?？煽啃怨╇娐蔄SAI是以實際供電用戶總數與所需供電機組總數之比表示的。最后將上述各電網規(guī)劃方案的供電容量YS和供電可靠性率ASAI代入所建立的比較模型。

4.3 實例分析

在供電面積100km2的情況下，針對每平方公里負荷密度20MW的情況，比較了不同電網規(guī)劃方案條件下的效率評價系數。電網邊界條件的計算保持不變，給定不同的區(qū)域電網投資。不同格式的邊界條件計算結果基本相同。

5 結語

本文研究了配電網規(guī)劃方案的經濟技術優(yōu)選方法，可用于指導電網規(guī)劃方案的選擇。配電網規(guī)劃設計的科學性和合理性得到了極大的提高。網格規(guī)劃的作用可以更加有效，可以提高電網綜合效益。在項目儲備、科研、設計和具體施工中體現指導作用，確保實現項目計劃的科學儲備，從總體上提高了電網規(guī)劃設計的指揮和引導功能，保證了供電系統(tǒng)的正常運行。

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