CN103778573A

CN103778573A - 一种配电网供电区域的分类方法

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Publication number: CN103778573A
Application number: CN201410065888.7A
Authority: CN
Inventors: 顾明宏; 吴志坚; 赵健; 孙为兵; 陈浩; 陈正华
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Yangzhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Yangzhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-05-07

Abstract

一种配电网供电区域的分类方法。提供了一种全面、系统、量化的配电网供电区域的分类方法。包括以下步骤：资料收集；设计指标评分函数；设计指标权重；综合评分；分类选择。本发明涵盖了区域发展水平和用电发展水平两方面因素的供电区域评价指标体系，设计指标评分函数和权重，建立供配电网供电区域分类综合评价模型，并依托该模型形成一套全面、系统、量化的配电网供电区域的分类方法。

Description

一种配电网供电区域的分类方法

技术领域

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种配电网供电区域的分类方法。

背景技术

配电网供电区域分类是配电网规划的一项基础性工作，对供电区域进行科学合理分类，有助于因地制宜采取差异化的规划、运检策略和制定相适应的方案，兼顾可靠性和经济性的要求，提高配网全寿命周期效益。

国内外的电网公司都对配电网供电区域分类提出了要求，其中，英国、法国等先进国家更侧重于从电网方面考虑区域分类，未考虑经济社会发展的因素；而从国内国家电网、南方电网两大电网公司分别发布的《配电网规划设计技术导则》（Q/GDW1738-2012）、《中国南方电网城市配电网技术导则》（Q/CSG10012-2005）看出，供电区域分类与功能定位、经济发达程度、用电水平、负荷特性、用户重要程度等因素相关，但仅给出了负荷密度的量化指标，其它方面指标普遍是原则性的要求，具体分类方法详见表1～3。市、县供电公司开展配电网规划工作时一般简单套用负荷密度指标进行区域分类。

表1《配电网规划设计技术导则》供电区域划分表

注：σ为供电区域的负荷密度（MW/km2）；供电区域面积一般不小于5km2；计算负荷密度时，应扣除110（66）kV专线负荷，以及高山、戈壁、荒漠、水域、森林等无效供电面积。

表2《中国南方电网城市配电网技术导则》城市级别划分表

表3《中国南方电网城市配电网技术导则》城市供电区划分表

供电区类别	A类	B类	C类
				中远期负荷密度	大于30MW/km²	10～30MW/km²	小于10MW/km²

目前，国内外尚未有全面、系统、量化的配电网供电区域分类方法。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种全面、系统、量化的配电网供电区域的分类方法。

本发明的技术方案是：包括以下步骤：

步骤1）：资料收集；从区域发展水平A1和用电发展水平A2两方面的一级指标收集数据建立供电区域评价指标体系，

所述区域发展水平A1包括二级指标为：行政级别B1、基准年人口密度B2和基准年前五年GDP实际增长率B3；

所述用电发展水平A2包括二级指标为：基准年负荷密度B4、饱和负荷密度B5、基准年前五年负荷实际增长率B6、基准年后五年负荷预测增长率B7和基准年二级及以上用户数占比B8；

步骤2）：设计指标评分函数；首先，采用德尔菲法设定指标评价判据，然后，采用线性拟合方法对评价判据进行处理，得出指标评分函数；

步骤3）：设计指标权重；采用优序法和层次分析法确定指标权重；

其中，首先，优序法进行指标权重首轮赋值，即对多个二级指标进行两两对比，分别给出指标对应分值，再通过对指标对应分值的汇总和分析，分别计算各个指标的总优序数，并按总优序数大小评定其优劣顺序；

根据公式一，计算得出优序排序及权重赋值，

W_{i} = \frac{Σ_{j = 1}^{n} B_{ij}}{\frac{n \times (n - 1)}{2} \times N_{y}}

公式一

公式一中：W_i为第i个二级指标对应的权重值；

为第i个二级指标相对于其他指标的优序值之和，i≠j；N_y为优序样本总数；n为二级指标总数；

然后，采用层次分析法对二级指标权重进行第二轮赋值，并校验首轮赋值权重，将两轮次权重赋值取算术平均值，得到最终二级指标的权重值；

步骤4）：综合评分；根据步骤2）中的指标评分函数和步骤3）中对应权重值，建立供配电网供电区域分类综合评价模型，

综合评价模型的数学表达式如下：

\{\begin{matrix} S = Σ_{i = 1}^{n} S_{i} W_{i} \\ Σ_{i = 1}^{n} W_{i} = 1 \\ 0 \leq S_{i} \leq 100 \\ 0 \leq W_{i} \leq 1 \end{matrix}

公式二

公式二中，S_i、W_i分别是第i个指标的评分和权重，S是对该区域的评估总分；

步骤5）：分类选择；通过综合评价模型，对每个供电区域进行评分，根据评分划分供电区域类别。

所述步骤2）中指标评分函数为：

指标1－行政级别B1评分公式：

式中，x为区域行政级别，以城市规划的行政级别为准；

指标2－基准年人口密度B2评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 1 \\ 20 x + 800.5 \leq x < 1 \\ 25 x + 77.50.1 \leq x < 0.5 \\ 200 x + 600.05 \leq x < 0.1 \\ 250 x + 57.50.01 \leq x < 0.05 \\ 0 x < 0.01 \end{matrix}

式中，x为区域人口密度，单位为万人/平方公里；

指标3－基准年前五年GDP实际增长率B3评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 10 \\ 10 x 8 \leq x < 10 \\ 1.667 x + 66.6662 \leq x < 8 \\ 5 x + 600 \leq x < 2 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年前五年GDP实际平均增长率，单位为％；

指标4－基准年负荷密度B4评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 30 \\ 0.667 x + 79.99515 \leq x < 30 \\ 1.111 x + 73.3346 \leq x < 15 \\ 2 x + 681 \leq x < 6 \\ 11.111 x + 58.8890.1 \leq x < 1 \\ 0 x < 0.1 \end{matrix}

式中，x为基准年负荷密度，单位为兆瓦/平方公里；

指标5－饱和负荷密度B5评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 30 \\ 0.667 x + 79.99515 \leq x < 30 \\ 1.111 x + 73.3346 \leq x < 15 \\ 2 x + 681 \leq x < 6 \\ 11.111 x + 58.8890.1 \leq x < 1 \\ 0 x < 0.1 \end{matrix}

式中，x为区域饱和负荷密度，单位为兆瓦/平方公里；

指标6－基准年前五年负荷实际增长率B6评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 20 \\ 2 x + 6010 \leq x < 20 \\ 5 x + 308 \leq x < 10 \\ 1.25 x + 600 \leq x < 8 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年前五年负荷实际平均增长率，单位为％；

指标7－基准年后五年负荷预测增长率B7评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 20 \\ 2 x + 6010 \leq x < 20 \\ 5 x + 308 \leq x < 10 \\ 1.25 x + 600 \leq x < 8 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年后五年负荷预测平均增长率，单位为％；

指标8－基准年二级及以上用户数占比B8评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 0.1 \\ 400 x + 600.05 \leq x < 0.1 \\ 1600 x 0 \leq x < 0.05 \end{matrix}

式中，x为基准年二级及以上用户数占比，单位为％。

所述区域发展水平A1还包括二级指标：基准年人均GDP和基准年后五年GDP预测增长率；

所述用电发展水平A2还包括二级指标：基准年前五年电量实际增长率、基准年后五年电量预测增长率和基准年人均用电量。

本发明涵盖了区域发展水平和用电发展水平两方面因素的供电区域评价指标体系，设计指标评分函数和权重，建立供配电网供电区域分类综合评价模型，并依托该模型形成一套全面、系统、量化的配电网供电区域的分类方法。由于各类供电区域的规划建设标准不同，供电区域划分结果直接影响电网的建设投资规模。现有分类方法往往采用定性指标与定量指标相结合的评价体系，在具体应用和执行时，由于认识和理解的差异，导致划分结果不够精确和一致。本发明中的分类方法可将供电区域精确划分为A＋、A、B、C、D、E六类供电分区，体现了差异化原则，提高了配电网规划的精细化水平，提高配网全寿命周期效益。

附图说明

图1是本发明的流程图，

图2是本发明中供电区域评价指标体系的框架图一，

图3是本发明中供电区域评价指标体系的框架图二。

具体实施方式

本发明如图1-3所示，本发明包括以下步骤：

步骤1）：资料收集

本发明将区域发展水平和用电发展水平作为评价指标体系一级指标。

在区域发展水平方面，主要包含行政级别、人口密度、GDP水平指标；

在用电水平方面，主要包含负荷密度、用电增长率、用电特性指标。

同时，还要兼顾考虑发展，每类指标可根据需要再分为历史值（或当年值）、规划值（或预测值）。

通过40名专家或资深配电网规划从业人员访谈和问卷调查，最终确定了由2个一级指标、8个二级指标组成的供电区域评价指标体系（如图2所示）。从数据挖掘角度考虑，这个体系基本包括了反应供电区域的不同侧面。

如图3所示，对图2所示的指标体系进一步完善，增加了不确定指标5个，设计二级指标13个，为配电分类提供可靠性的依据。

二级指标含义：

行政级别：市核心区指市中心区内政治、经济、文化等公共活动最集中的地区；市中心区指市区内人口密集以及行政、经济、商业、交通集中的地区；市区指城市的建成区及规划区，一般指地级市以“区”建制命名的地区；城镇指县（包括县级市）的城区及工业、人口相对集中的乡、镇地区；农村指城市行政区内的其它地区，包括村庄、大片农田、山区、水域等。

基准年人口密度：基准年分区常住人口/分区面积（单位：万人/km²）。

基准年前五年GDP实际增长率：基准年前五年（含基准年）分区GDP年均增长率（单位：%）。

基准年负荷密度：基准年全市全社会最高用电负荷时点，分区全社会用电负荷/分区有效供电面积（单位：MW/km²）。

饱和负荷密度：对照分区规划预测分区饱和全社会用电负荷，分区饱和全社会用电负荷/分区有效面积（单位：MW/km²）。

基准年前五年负荷实际增长率：基准年前五年（含基准年）分区全社会最高用电负荷年均增长率（单位：%）。

基准年后五年负荷预测增长率：基准年后五年（不含基准年）分区全社会最高用电负荷年均增长率（单位：%）。

基准年二级及以上用户数占比：基准年分区二级及以上用户数/分区非居民总用户数（单位：%），电压等级10kV及以下。

步骤2）：指标评分

通过指标评分，可以直观比较不同供电区域的指标特征，有助于明确划分供电区域的类别。

根据指标值与分数之间不同对应关系，可将评价指标分为：

正指标。随着指标值的增大其分数增高，该类指标定义为正指标。

负指标。随着指标值的减小其分数增高，该类指标定义为负指标。

区间指标。对于定性指标，根据指标所处区间赋予固定分数，该类指标定义为区间指标。

对照上述定义，供电区域评价指标体系的8个二级指标分为正指标7个和区间指标1个。

本发明采用德尔菲法设定指标评价判据，如表4～5所示。

表4区间指标评价判据

二级指标（B1-行政级别）	数值
		城市中心区域、国家级园区	100
城市一般区域、省级园区	90
		县城区、市级园区	80
农村	70

表5正指标评价判据

离散的评价判据不能很好地反映指标得分的变化情况，不同指标评分的插值不够理想。本发明采用线性拟合方法对评价判据进行处理，得出指标评分函数。

指标1－行政级别评分公式：

式中，x为区域行政级别，以城市规划的行政级别为准。

指标2－基准年人口密度评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 1 \\ 20 x + 800.5 \leq x < 1 \\ 25 x + 77.50.1 \leq x < 0.5 \\ 200 x + 600.05 \leq x < 0.1 \\ 250 x + 57.50.01 \leq x < 0.05 \\ 0 x < 0.01 \end{matrix}

式中，x为区域人口密度，单位为万人/平方公里。

指标3－基准年前五年GDP实际增长率评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 10 \\ 10 x 8 \leq x < 10 \\ 1.667 x + 66.6662 \leq x < 8 \\ 5 x + 600 \leq x < 2 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年前五年GDP实际平均增长率，单位为％。

指标4－基准年负荷密度评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 30 \\ 0.667 x + 79.99515 \leq x < 30 \\ 1.111 x + 73.3346 \leq x < 15 \\ 2 x + 681 \leq x < 6 \\ 11.111 x + 58.8890.1 \leq x < 1 \\ 0 x < 0.1 \end{matrix}

式中，x为基准年负荷密度，单位为兆瓦/平方公里。

指标5－饱和负荷密度评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 30 \\ 0.667 x + 79.99515 \leq x < 30 \\ 1.111 x + 73.3346 \leq x < 15 \\ 2 x + 681 \leq x < 6 \\ 11.111 x + 58.8890.1 \leq x < 1 \\ 0 x < 0.1 \end{matrix}

式中，x为区域饱和负荷密度，单位为兆瓦/平方公里。

指标6－基准年前五年负荷实际增长率评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 20 \\ 2 x + 6010 \leq x < 20 \\ 5 x + 308 \leq x < 10 \\ 1.25 x + 600 \leq x < 8 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年前五年负荷实际平均增长率，单位为％。

指标7－基准年后五年负荷预测增长率评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 20 \\ 2 x + 6010 \leq x < 20 \\ 5 x + 308 \leq x < 10 \\ 1.25 x + 600 \leq x < 8 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年后五年负荷预测平均增长率，单位为％。

指标8－基准年二级及以上用户数占比评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 0.1 \\ 400 x + 600.05 \leq x < 0.1 \\ 1600 x 0 \leq x < 0.05 \end{matrix}

式中，x为基准年二级及以上用户数占比，单位为％。

步骤3）：指标权重

指标权重的设定是综合评价模型的重要环节，关系到整个评价模型的准确性。

为提高本分类方法的普遍适应性、实用性和一致性，本发明综合采用优序法和层次分析法确定指标权重。在优序法进行首轮权重赋值的基础上，应用层次分析法进行第二轮赋值。通过比对两个轮次赋值权重结果，确保两轮权重值的一致性，最终综合得到最终的权重值。

采用《系统工程》评价方法——优序法进行指标权重首轮赋值。优序法是通过邀请多名专家对多个指标进行两两对比，分别给出指标对应分值。评分规则：若A指标针对评估目标比B指标优，则评分为1；若A指标针对评估目标比B指标劣，则评分为0；若A指标针对评估目标比B方案，优劣相当，则评分为0.5。通过对多名专家指标优序值(指标对应分值)的汇总和分析，分别计算各个指标的总优序数，并按总优序数大小评定其优劣顺序。该评价方法既能处理定量问题，又能处理定性问题。通过对40名专家或资深配电网规划从业人员填写的配电网供电区域分类二级指标权重优序表进行汇总统计，得出二级指标权重优序汇总如表6所示。

表6二级指标权重优序汇总表

二级指标	B1	B2	B3	B4	B5	B6	B7	B8
									B1	/	36	38	35.5	35.5	36	35.5	32.5
B2	4	/	36	4	20	18.5	18.5	4
									B3	2	4	/	3.5	4	3.5	3	18
B4	4.5	36	36.5	/	34.5	36	33.5	34.5

B5	4.5	20	36	5.5	/	34	5.5	33.5
									B6	4	21.5	36.5	4	6	/	35.5	18.5
B7	4.5	21.5	37	6.5	34.5	4.5	/	20
									B8	7.5	36	22	5.5	6.5	21.5	20	/

根据公式，计算得出优序排序及权重赋值，如表7所示。

W_{i} = \frac{Σ_{j = 1}^{n} B_{ij}}{\frac{n \times (n - 1)}{2} \times N_{y}}

式一

式一中：W_i为第i个二级指标对应的权重值；

为第i个二级指标相对于其他指标的优序值之和，i≠j；N_y为优序样本总数；n为二级指标总数。

表7二级指标优序排序及权重赋值表

二级指标	优序值	权重赋值
			B1-行政级别	249	0.222
B4-基准年负荷密度/(兆瓦/平方公里)	215.5	0.193
			B5-饱和负荷密度/(兆瓦/平方公里)	139	0.124
B7-基准年后五年负荷实际增长率/%	128.5	0.115
			B6-基准年前五年负荷实际增长率/%	127	0.113
B8-基准年二级及以上用户数占比/%	118	0.105
			B2-基准年人口密度/(万人/平方公里)	105	0.094
B3-基准年前五年GDP实际增长率/%	38	0.034

由表6可求得两个一级指标：A1-区域发展水平和A2-用电发展水平对应的权重分别为0.35和0.65。

为确保指标权重的合理性，采用层次分析法对二级指标权重进行第二轮赋值，并校验首轮赋值权重。二级指标判断矩阵如表8所示。

表8二级指标判断矩阵

二级指标	B1	B2	B3	B4	B5	B6	B7	B8
									B1	1	3	7	3	4	5	5	5
B2	1/3	1	3	1/7	1	1	1	1/5
									B3	1/7	1/3	1	1/5	1/7	1/7	1/7	1/5
B4	1/3	7	5	1	7	5	6	7
									B5	1/4	1	7	1/7	1	7	1/7	6
B6	1/5	1	7	1/5	1/7	1	4	1
									B7	1/5	1	7	1/6	7	1/4	1	1
B8	1/5	5	5	1/7	1/6	1	1	1

经层次分析法计算，并经过归一化处理，得到（B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8）的权重为（0.218，0.092，0.054，0.210，0.117，0.102，0.108，0.099），与首轮赋值基本保持一致。

因此，表8判断矩阵具有满意一致性，其对应权重赋值也具有一致性。将两轮次权重赋值取算术平均值，得到最终二级指标（B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8）的权重值为（0.220，0.093，0.044，0.202，0.120，0.108，0.111，0.102）。

步骤4）：综合评分

根据上述指标评分函数和对应权重值，建立供配电网供电区域分类综合评价模型。

综合评价模型的数学表达式如下：

\{\begin{matrix} S = Σ_{i = 1}^{n} S_{i} W_{i} \\ Σ_{i = 1}^{n} W_{i} = 1 \\ 0 \leq S_{i} \leq 100 \\ 0 \leq W_{i} \leq 1 \end{matrix}

式二

式二中，Si、Wi分别是第i个指标的评分和权重，S是对该区域的评估总分。

步骤5）：分类选择

通过综合评价模型，对每个供电区域进行评分，根据评分划分供电区域类别，对应国网《配电网规划设计技术导则》划定的A＋、A、B、C、D、E六类供电区域。供电区域评分与其分类对应关系如表9所示。

表9供电区域评分与其分类对应关系表

供电区域评分	供电区域类别
		S≥95	A＋
95＞S≥90	A
		90＞S≥85	B
85＞S≥75	C
		75＞S≥40	D
40＞S≥0	E

实施举例

根据该配电网供电区域分类方法，对扬州市、县供电区域以及苏州市、无锡市、泰州市和连云港市典型区域进行算法校验，详细校验结果参见表10。

表10典型区域评估分值表

根据各供电区域的评估总分，对照表9可对各个供电区域进行准确的分类，其分类结果与电网公司配电网规划要求保持一致。

Claims

1.一种配电网供电区域的分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据公式一，计算得出优序排序及权重赋值，

W_{i} = \frac{Σ_{j = 1}^{n} B_{ij}}{\frac{n \times (n - 1)}{2} \times N_{y}}

公式一

公式一中：W_i为第i个二级指标对应的权重值；

综合评价模型的数学表达式如下：

\{\begin{matrix} S = Σ_{i = 1}^{n} S_{i} W_{i} \\ Σ_{i = 1}^{n} W_{i} = 1 \\ 0 \leq S_{i} \leq 100 \\ 0 \leq W_{i} \leq 1 \end{matrix}

公式二

2.根据权利要求1所述的一种配电网供电区域的分类方法，其特征在于，所述步骤2）中指标评分函数为：

指标1－行政级别B1评分公式：

式中，x为区域行政级别，以城市规划的行政级别为准；

指标2－基准年人口密度B2评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 1 \\ 20 x + 800.5 \leq x < 1 \\ 25 x + 77.50.1 \leq x < 0.5 \\ 200 x + 600.05 \leq x < 0.1 \\ 250 x + 57.50.01 \leq x < 0.05 \\ 0 x < 0.01 \end{matrix}

式中，x为区域人口密度，单位为万人/平方公里；

指标3－基准年前五年GDP实际增长率B3评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 10 \\ 10 x 8 \leq x < 10 \\ 1.667 x + 66.6662 \leq x < 8 \\ 5 x + 600 \leq x < 2 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年前五年GDP实际平均增长率，单位为％；

指标4－基准年负荷密度B4评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 30 \\ 0.667 x + 79.99515 \leq x < 30 \\ 1.111 x + 73.3346 \leq x < 15 \\ 2 x + 681 \leq x < 6 \\ 11.111 x + 58.8890.1 \leq x < 1 \\ 0 x < 0.1 \end{matrix}

式中，x为基准年负荷密度，单位为兆瓦/平方公里；

指标5－饱和负荷密度B5评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 30 \\ 0.667 x + 79.99515 \leq x < 30 \\ 1.111 x + 73.3346 \leq x < 15 \\ 2 x + 681 \leq x < 6 \\ 11.111 x + 58.8890.1 \leq x < 1 \\ 0 x < 0.1 \end{matrix}

式中，x为区域饱和负荷密度，单位为兆瓦/平方公里；

指标6－基准年前五年负荷实际增长率B6评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 20 \\ 2 x + 6010 \leq x < 20 \\ 5 x + 308 \leq x < 10 \\ 1.25 x + 600 \leq x < 8 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年前五年负荷实际平均增长率，单位为％；

指标7－基准年后五年负荷预测增长率B7评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 20 \\ 2 x + 6010 \leq x < 20 \\ 5 x + 308 \leq x < 10 \\ 1.25 x + 600 \leq x < 8 \\ 0 x < 0 \end{matrix}

式中，x为基准年后五年负荷预测平均增长率，单位为％；

指标8－基准年二级及以上用户数占比B8评分公式：

y = \{\begin{matrix} 100 x &GreaterEqual; 0.1 \\ 400 x + 600.05 \leq x < 0.1 \\ 1600 x 0 \leq x < 0.05 \end{matrix}

式中，x为基准年二级及以上用户数占比，单位为％。

3.根据权利要求1所述的一种配电网供电区域的分类方法，其特征在于，