基于经济效益的配电网优化涉及的方面非常多,例如负荷预测,潮流计算,减少线损等,完成基于经济效益的配电网优化对完善配电网系统有重大的意义。
配电网规划[11]的主要内容有:负荷预测、变电站最优寻址和容量的确定、配电网潮流计算、配电网网架结构优化、正常和故障状态下的可靠性分析、短路容量校验、投资估算以及效益分析等。随着对配电网布局的研讨的注重,出现了很多新的研究思路和方法。接下来的章节粗略介绍了配电网规划的方式。
1、负荷预测
电力系统的规划和运行调度均应该以预测将来所需要的负荷作为根据。方式大致可分为相关法和外推法两种。常用的负荷预测技术[23]有弹性系数法、负荷密度法、外推法、回归预测法等;由于负荷的发展与变化的情况较为复杂,现阶段的预测方法里,某种方法都只适用于该特定的场合,在实际运用时需要将各个方法的预测结果相互校核。本文将在第2章具体介绍负荷预测和方法。
2、变电站最优寻址和容量确定
变电站规划主要包括变电站的选址和定容。变电站[24]的最优寻址是指为了使电能传输更加经济,考虑环境,在负荷中心位置附近选适当的位置来作为站址。变电站的定容是把一定的变压器负荷率纳入研究范围的前提下明确其内主变压器的容量。变电站所在位置的选择能够采取以负荷相同、开始投入资金最低为前提的单源或多源选择所在位置的模型等。
3、配电网潮流计算
配电网潮流计算为配电网分析的前提,是运算电力系统稳态的根基。潮流计算依据需要计算路径的接线形式和工作状况来判断电力系统每个元件的工作状况,即每个部分流经的功率,每条母线上的电压水平等。
一般的潮流计算分为牛顿法与PQ分解法。随着配电自动化技术发展,涌现了结合配电网特点的潮流算法,如前推回代法、回路法等。
4、配电网规划中经典的优化方法
配电网规划中运用的经典数学优化方法很多,如:最短路径法(shortestpath)[1]、混合整数规划(mixed-integerprogramming,MIP)[4]、0-1规划、线性规划(linearprogramming)、非线性规划(nonlinearprogramming)[5]及网络流法(networkflowmethod)[6]等。配电网规划是解决维数很高的数学问题,运算周期长,效率较低,进行复杂电网的规划时,运用经典方法可能会导致“维数灾难”。如果复杂的配电网络可以对所要解决问题进行简化降阶,却有一定概率会陷入次优解,而找不到最好的解。启发式方法融合了现实的研究和进行规划的工作者的规划经验,相比于一般的使用数学工具解决问题可以更加精准的仿照现实的系统的状态。一般是以系统的一个功能对可以运行的路径的线路的电阻电抗等是否敏感,然后依照某种规定的条件,按照一定的顺序迭代,迭代停止的条件为获得满意的解。该方式一般在实际应用于配电网络规划时会和“支路交换法”一起使用。
文献[6]叙述了支路交换法的提出和应用。1990年,Aoki等提出了求解单阶段布局问题近似最优解的支路交换法。该方法便于理解、并且计算量比较小,缺点是会丢失最优解而只能找到局部最优解。
文献[5]讲述了专家系统的应用。1996年,Nashid根据之前科学家的研究成果,发明了一种交互式的专家系统,以找到配电网规划最好的规划方案。该方法的优点是能够解决一些用单纯的数学工具表示的约束条件,利用社会人文类很难表示的因素。依照进行擅长规划的专家的阅历来降阶模型,减少计算的周期,也使得普通的规划的员工根据该系统进行方案的确定。但也有一些缺点,例如:难以收集大量信息。
文献[19]叙述了蚁群优化法的原理。蚁群优化法(ACO)是一种多代理算法,主要特征是正反馈、分布式计算以及富于建设性的贪婪启发式搜索的运用。