電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址優(yōu)化法探究

1、電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址優(yōu)化法探究摘要在通行的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址中，缺乏有效的標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué) 評(píng)價(jià)工具。本文通過(guò)對(duì)成型模型的分析，并用重心法結(jié)合實(shí) 際電力生產(chǎn)中的情況，進(jìn)行了電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址優(yōu)化的分析與探 討，證明了重心法在該類問(wèn)題上具有獨(dú)特而有效的作用。關(guān)鍵詞輸電配送；選址方法；重心法中圖分類號(hào)tm7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào)1674-6708(2012) 80-0031-020引言電網(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

2、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)

3、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。1電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址基礎(chǔ)概述電網(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

4、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。2電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址方法2.1電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的一般方法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。2.2電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的重心法對(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

5、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。重心法模型：設(shè)有n個(gè)電力用戶，它們各自的坐標(biāo)是， 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是（x, y）,則有：，式中：h、hi、wi、di 分別是從電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)到用戶端的總輸送費(fèi)用成本、從電網(wǎng)節(jié)點(diǎn) 到用戶端的輸送費(fèi)率、從電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)到用戶端的輸送量和從電 網(wǎng)節(jié)點(diǎn)到用戶端的輸送距離。其中：2. 3電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的cflp法當(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）

6、組成的配電輸送系統(tǒng)。2. 4電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址的baumol - wolfe法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。3電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選址重心法模型改進(jìn)3. 1模型的假設(shè)設(shè)有n個(gè)用戶端，它們各自的坐標(biāo)是，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo) 是（x, y）,假設(shè)如下：1

7、）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。3.2模型的建立建立如下模型: ,minf (x) =p lhij+p lvij+p2fij；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

8、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。3.3模型的計(jì) 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

9、)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。3.4重心坐標(biāo)的求解按重心法，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)。4結(jié)論傳統(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2km3km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。參考文獻(xiàn)1 徐珍霞，顧潔.離散粒子群優(yōu)化算法在變電