硅谷杂志：浅议现代电网规划相关技术方法 |
| 2012-07-21 14:24 作者：韩 彬 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月21日消息 （原文载于《硅谷》杂志）电网的规划是以负荷预测和电源规划为基础的电网建设。就我国现有电网规划的特点及电网规划中涉及到的技术方法进行阐述。
电网规划又称输电系统规划，负荷预测和电源规划是电网规划的基础。它是一个涉及到电力系统负荷预测变电站设计，可靠性评价以及新技术应用等很多方面的知识密集型研究领域。电网规划确定在何时、何地投建何种类型的输电线路及其回路数，以达到规划周期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小。电网是电力输送和使用的物质基础。电网规划是否科学合理，直接影响到电网的合理建设与电网使用效率。合理安排电网规划不仅保证电力的供应，更重要的是它是电网安全及稳定运行的保证，很大程度上提高电网运行的经济效益与社会效益。
1电网规划的特点
电网规划是电力系统规划的一个重要组成部分，传统电网规划的主要任务是在对规划期间负荷增长及电源规划方案研究的基础上，在满足电力供需发展的前提下，确定电网建设、运行费用最小的最佳电网规划方案。网架规划、稳定性分析、无功规划及短路电流分析都是电网规划要研究的内容，电网规划应遵循技术可行情况下，规划费用总和最小的原则。它具有动态、多阶段、多目标、难协调以及不确定性等特点，使得电网规划在数学上成为一个复杂的多决策变量、多约束条件优化问题。电力市场中，系统的安全可靠运营是电力系统的基础，电网规划围绕这一基础要解决的首要问题是电网的经济运行。只有电网规划合理进行才能更好地保证电网经济、社会效益最大程度发挥。
2电网规划所面临的问题
电网的运行是一个与电厂及用户不可分割的系统，电网规划中所遇到的技术问题相应比较多。目前，电网规划所面临的问题主要电源设计不确定性，负荷预测难度不断增加以及系统潮流分布不均与不确定性增加等几个方面。首先，电源设计的不确定性。长网分离的管理模式下，电厂利润的增加是电源的建设所追求的目标。电源的规划与网络建设脱节。电厂建设中，电源的选址，机组的升级改造以及容量与运行时间等基本信息都由电厂管理部门决定。电网规划时，这些信息也不可能在市场中获取，严重影响了电位规划中的电源设计。其次，负荷预测难度不断增加。传统电网规划中，依据对地区经济发展的预测来进行主要负荷预测，但电力负荷的影响因素难以确定，长期用电需求及电力市场的影响都是电力负荷要考虑的因素。加之经济建设发展的速度远远超过了电网发展的速度，在经济建设对电网建设提出更高要求的同时，更增加了电力负荷预测的难度。最后，系统潮流分布不均与不确定性增加。市场化经营，电源竞价上网改变了传统电网调度的形式，使得电网运行方式向着多元化发展，进而引起系统潮流分布不均。另一方面，使用者的选择权更加广泛，大规模超远距离输电中的直接交易，要求电网具备更大容量来与之相适应，无疑为系统潮流带来了更多的不确定性。这些问题也对电网的管理带来了新的挑战。
3电网规划中的技术方法
3.1负荷预测
电网合理规划中，负荷预测是该工作的前提和基础，对整个电网的规划起着重要作用。负荷的数值直接反应了电网的设计规模和运载能力，只有负荷准确预测才能为电网的合理规划（电网建设规模和时机等）提供正确的指导。负荷预测技术经过长期的发展应用及深入研究逐步形成了先进的现代负荷预测技术。1）系统动力学建模。所谓系统动力学建模是在大系统分解理论的指导下，经过分析人均用电量和生产单耗而构建的系统动力模型。用电预测量通过模型计算可以得出。它所使用的用电预测子块包含了第一产业、第二产业以及第三产业所有用电行业，其中居民生活用电预测部分与其他部分独立运行，提高了用电预测的准确性。2）模糊类聚识别预测法。通过对历史数据的分析处理，建立用电负荷变化的多种模式，是使用改方法进行负荷预测的前提。然后判断选择适合规划地区负荷变化的模式，最后根据模式进行负荷预测。负荷变化模式的判断选择是根据历史环境的特性，历史用电量的分类与特征等影响因素的经过逐项比较，选出众多模式中最为接近的一个。该方法进行的负荷预测为用点负荷的增长量。3）负荷特性预测与负荷曲线。对于用电基数不大，未来发展中用电量可能出现较大调整的地区，历史数据不能完全反应其负荷特征时，通过该方法进行负荷预测。负荷特性预测与负荷曲线通过对地区新建大型用电项目和经济建设的方向进行了解与综合考虑，确定不同预测方法预测结果的权数分析负荷特性，为供电部门提供高中低三个方案以备他们根据实际情况选择使用。
3.2电力和电量的平衡技术
顾名思义，电力和电量平衡技术是研究电力系统和电量供需平衡的方法。该技术的使用能够很好的为电源的合理设计甚至电网的合理规划提供依据，同时还可以及时提供输变电量相关资料。电网规划中进行电力和电量平衡遵循，系统最大电容量以最大机组为准，对季节性的高峰负荷进行平衡以及低估负荷依据高峰期标准按比例减少等原则。具体实施过程中，应采取校验结果误差减小措施后，根据专家意见确定电力电量平衡的主要原则。
3.3网络结构的规划技术
网络机构的整体规划是电网规划的重要环节。目前电网规划中采用较多的方法为分层分区负荷的方法。它以分层分区为原则，明确各层区负担供电的范围。电网安全可靠性原则、变电站容载比原则、网络结构原则等都是网络结构整体规划的标准。对于网络结构的优化方法较为常用的是遗传算法。所谓的遗传算法是根据自然界生物遗传机理形成的新型算法。它是根据优胜劣汰的原则进行优化的一种电网规划智能优化方法，对于整数型变量的优化问题尤为适用。遗传算法的过程如图所示。
遗传算法过程示意图
3.4电气计算技术
电气计算技术是指通过计算机技术来模拟规划实施后各工况运行情况的技术。潮流计算、稳定性计算、短路电流计算等都属于电气计算的范围。从本质上讲，电气计算技术是通过对各种工况进行模式试验，进而进算出相应网络指标，为电网合理规划提高指导性数据。
4结语
电力设施的优化和进步，对电网规划提出了等高的要求。网络规划的完成通过在最佳负荷预测的基础上网络结构的合理构建，按照网络规划电气的准确计算以及依据电源形式电量平衡的合理规划，这是对电网进行的科学、合理规划，是当前电网规划新技术的发展思路。另一方面，考虑到社会经济发展的速度，电网规划方案的优化不仅要采取科学合理的技术，还应考虑经济发展因素的影响，使电网规划在提高能源输送效率的同时做到经济合理。
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