CN109670633A - 考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法 - Google Patents
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Abstract
一种考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，包括：在不同场景下对变电站全寿命周期成本等年值进行度量；包括：分别对投资费用的等年值、残值的等年值和运行维护费用的等年值进行度量；建立规划期农村变电站升压规划模型，包括目标函数、约束条件和优化对象；基于加权Voronoi图算法和遗传算法对农村变电站升压规划模型求解，包括：采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，采用遗传算法分别优化农村变电站的新建时序和升压时序。本发明能够为配电网电压等级选择与过渡提供方法支撑，得到中间年各变电站的新建时序、升压时序和供电范围。本发明的效果是能够通过优化算法科学有效地对农村变电站进行升压规划。
Description
技术领域
本发明涉及一种配电网多阶段动态扩展规划方法。特别是涉及一种考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法。
背景技术
配电网电压等级的选择通常根据地区负荷密度的大小来确定。对于农村而言，初期负荷密度较低，若选择110kV作为高压配电网的电压等级，将导致供电线路偏长或变电站负载率偏低等问题。随着城镇化的不断发展，部分区域负荷密度将急剧增加，若仍选择35kV作为高压配电网的电压等级，将出现变电站布点偏多、因土地资源紧张而难以落地等问题。因而，如何根据负荷的动态发展情况选择变电站升压时序，已成为当前农村电网发展过程中所面临的重要问题。
农村变电站升压规划属于变电站动态扩展规划范畴，而以往变电站动态扩展规划通常假设变电站及其出线会从投建一直运行到其全寿命结束，规划思路是以规划期投资成本最小为目标确定中间年变电站建设顺序和容量。然而，考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划存在变电站及其线路提前退役进行升压的情况，需要在处理规划问题的同时细致度量规划期的投资成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够科学有效地解决农村变电站升压规划问题的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法。
本发明所采用的技术方案是：一种考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，包括如下步骤：
1)在不同场景下对变电站全寿命周期成本等年值进行度量；包括：分别对投资费用的等年值、残值的等年值和运行维护费用的等年值进行度量；
2)建立规划期农村变电站升压规划模型，包括目标函数、约束条件和优化对象；
3)基于加权Voronoi图算法和遗传算法对农村变电站升压规划模型求解，包括：采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，采用遗传算法分别优化农村变电站的新建时序和升压时序。
步骤1)所述的对投资费用的等年值进行度量的场景包括：
(1.1a)对现状年已有变电站的投资费用的等年值忽略不计；
(1.2a)对中间年新建35kV变电站的投资费用的等年值采用如下公式进行度量：
式中，Cinv为变电站投资费用折算的等年值；C35为35kV变电站的初始投资费用；r为社会折现率；tmax为变电站的退役期限；βmax为二进制变量，若35kV变电站运行到退役期限取1；tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；tne为新建变电站的初始时间；
(1.3a)对中间年新建110kV变电站的投资费用的等年值采用如下公式进行度量：
式中，C110为110kV变电站的初始投资费用；T为规划期。
步骤1)所述的对残值的等年值进行度量的场景包括：
(1.1b)对现状年已有变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，Crem为变电站残值折算的等年值；C35为35kV变电站的初始投资费用；v为残值费用比例系数；r为社会折现率；tal为变电站在规划期前已投入运行的时间；tmax为变电站的退役期限；βmax为二进制变量，若35kV变电站运行到退役期限取1；tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；
(1.2b)对中间年新建35kV变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；tne为新建变电站的初始时间；
(1.3b)对中间年新建110kV变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，C110为110kV变电站的初始投资费用；T为规划期。
步骤1)所述的对运行维护费用的等年值采用如下公式进行度量：
Cope＝uC (6)
式中：Cope为变电站运行维护费用折算的等年值；u为运行维护比例系数；C为变电站的投资费用。
步骤2)所述的目标函数包括：
(2.1a)变电站在规划期的全寿命周期成本等年值，计算公式如下：
CStation＝Cstation.inv+Cstation.ope+Cstation.rem (7)
式中：CStation表示变电站在规划期的全寿命周期成本等年值；Cstation.inv为变电站在规划期内的投资费用等年值；Cstation.ope为变电站在规划期内的运行维护费用等年值；Cstation.rem为变电站在规划期内的报废残值费用等年值；N为变电站总个数；T为规划期；C35为35kV变电站的投资成本；Cbo为110kV变电站的投资成本；为判断变电站i是否为初始变电站的二进制变量，1表示变电站i是初始变电站；为判断变电站i是否需要重建的二进制变量，1表示变电站i需重建；为判断变电站i在第t阶段是否新建成35kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t阶段新建成35kV；为判断变电站i在第t阶段是否新建或升压成110kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t阶段新建或升压成110kV；为变电站i在规划期之前已经投入运行的时间；为变电站i新建成35kV变电站的时间；为变电站i升压成110kv的时间；tmax为变电站及线路的全寿命周期；r为社会贴现率；u为变电站及线路的维护费用比例系数；v为残值费用比例系数；
(2.2a)线路的全寿命周期成本等年值，计算公式如下：
CFeeder＝CFeeder.inv+CFeeder.ope+CFeeder.rem (11)
式中：CFeeder为线路的全寿命周期成本等年值；CFeeder.inv为线路在规划期内的投资费用等年值；CFeeder.ope为线路在规划期内的运行维护费用等年值；CFeeder.rem为线路在规划期内的残值费用等年值；Ji为变电站i所带负荷集合；为35kV线路的单位建设成本；为110kV线路的单位建设成本；lij为变电站i与负荷点j的连线距离。
步骤2)所述的约束条件包括：
(2.1b)变电站建设顺序约束
变电站由35kV升压至110kV以及新建35kV变电站要满足建设顺序约束：
式中，为判断变电站i在第t+1阶段是否新建成35kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t+1阶段新建成35kV；为判断变电站i在第t+1阶段是否新建或升压成110kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t+1阶段新建或升压成110kV；
(2.2b)变电站容量约束
规划期各个阶段变电站供电范围内所带的负荷总和不能超过变电站的额定容量与负载率、功率因数之积，即要满足变电站容量约束：
式中：Pi为负荷点i的有功功率；Si为变电站i的容量；λi为变电站i的负载率；为功率因数；
(2.3b)变电站供电范围不交叉约束
规划期每个阶段各负荷点只能由一个变电站进行供电，即要满足变电站供电范围不交叉这一约束：
式中：N为变电站总个数；βij,t为判断在第t阶段负荷点j是否由变电站i供电的二进制变量，1表示第t阶段负荷点j由变电站i供电；
(2.4b)变电站供电半径约束
不同类型的供电区域对应的变电站线路长度应满足供电半径的约束：
lij≤Ri (19)
式中：lij为变电站i与负荷点j的连线距离；Ri为变电站i的供电半径限制；
步骤2)所述的优化对象是，基于已知目标年建成m个变电站，预测得到中间年负荷大小及分布情况，将规划期分为n个阶段，优化对象为中间年变电站新建时间tnew和升压时间tboost。
步骤3)所述的采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，是将n个变电站视为平面上的n个控制点，将变电站供电区域的负荷和与变电站容量比值的平方根作为控制点的权值，通过多次迭代调整权值将规划区域划分为n个多边形供电区域。
步骤3)所述的采用遗传算法优化农村变电站的新建时序和升压时序，是将变电站的个数作为基因长度，以变电站规划的阶段数作为染色体的基因数，以规划期变电站和线路整体的全寿命周期成本等年值为适应度，来优化农村变电站的新建时序和升压时序。
本发明的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，针对待升压变电站在规划期内运行至全寿命结束仍未升压和提前退役进行升压等不同场景，对变电站全寿命周期成本的等年值进行了细致度量，建立以规划期整体全寿命周期成本最优为目标、中间年各变电站新建与升压时序为对象的农村变电站升压规划数学模型，基于加权Voronoi图算法和遗传算法提出相应的优化求解方法。本发明的优点是能够为配电网电压等级选择与过渡提供方法支撑，得到中间年各变电站的新建时序、升压时序和供电范围。本发明的效果是能够通过优化算法科学有效地对农村变电站进行升压规划。
附图说明
图1是本发明中对规划期农村变电站升压规划模型求解的流程图；
图2是本发明中遗传算法编码示意图；
图3a是本发明实例中现状年负荷点的分布及变电站的建设结果示意图；
图3b是本发明实例中目标年负荷点的分布及变电站的建设结果示意图；
图4是本发明实例中中间年负荷点的负荷增长示意图；
图5a是本发明实例中第1阶段变电站建设及升压情况示意图；
图5b是本发明实例中第2阶段变电站建设及升压情况示意图；
图5c是本发明实例中第3阶段变电站建设及升压情况示意图；
图5d是本发明实例中第4阶段变电站建设及升压情况示意图。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法做出详细说明。
农村变电站升压规划问题可以表述为：已知变电站的建设现状、目标年规划的变电站建设结果和中间年各阶段负荷大小及分布，在满足供电质量的前提下，以规划期内变电站及其线路整体全寿命周期成本为目标函数，确定中间年变电站的新建和升压时序。
全寿命周期成本是为维护系统正常运行的整个寿命周期内所必需支付的全部费用。在变电站动态扩展规划分析中可以将变电站及其出线的全寿命周期成本分成如下几个部分：投资费用、运行维护费用和残值。由于资金的时间价值是经济评价的基础，而变电站投资费用、运行维护费用和报废残值分别可以看作现值、等年值和终值，为了在经济上能够正确地评价规划期变电站不同升压方案的优劣性，所以将不同时刻的资金折算成相同时刻的资金，使它们在同一时间基础上具有可比性。本发明把规划期内变电站及其线路全寿命周期成本折算成其在规划运行期间每一年等额的费用，即等年值，然后用其等年值对不同的升压方案进行比较择优。
本发明的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，包括如下步骤：
1)假设变电站及其出线在同一时间建设和同一时间退役，并且变电站和线路的全寿命周期相同，那么变电站和线路在规划期内的建设及升压情况完全相同。下面仅就变电站对其全寿命周期成本中投资费用、运行维护费用和残值，在不同场景下对变电站全寿命周期成本折算等年值进行度量；包括：分别对投资费用的等年值、残值的等年值和运行维护费用的等年值进行度量；其中，
所述的对投资费用的等年值进行度量包括：
(1.1a)对于现状年已有的35kV变电站，由于其全寿命周期成本中的投资费用在规划期之前就已投入，这部分费用对规划期升压方案的比较没有影响，所以对现状年已有变电站的投资费用的等年值忽略不计；
(1.2a)对中间年新建35kV变电站的投资费用的等年值采用如下公式进行度量：
式中，Cinv为变电站投资费用折算的等年值；C35为35kV变电站的初始投资费用；r为社会折现率；tmax为变电站的退役期限；βmax为二进制变量，若35kV变电站运行到退役期限取1；tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；tne为新建变电站的初始时间；
(1.3a)对中间年新建110kV变电站的投资费用的等年值采用如下公式进行度量：
式中，C110为110kV变电站的初始投资费用；T为规划期。
所述的对残值的等年值进行度量包括：
(1.1b)现状年已有的35kV变电站退役时存在两种情况：一是从规划期开始运行到退役期限结束仍未升压；二是提前退役升压至110kV。对现状年已有变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，Crem为变电站残值折算的等年值；C35为35kV变电站的初始投资费用；v为残值费用比例系数；r为社会折现率；tal为变电站在规划期前已投入运行的时间；tmax为变电站的退役期限；βmax为二进制变量，若35kV变电站运行到退役期限取1；tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；
中间年新建变电站站址有两种情况：一是当35kV变电站运行至退役期限结束仍未升压时，需要在已有站址新建变电站；二是负荷增长至一定程度需要在新站址新建变电站。新建35kV变电站在规划期存在两种运行情况：一是从建成运行至退役期限结束仍未升压；二是提前退役升压至110kV。新建110kV变电站会一直运行到规划期结束。具体如下：
(1.2b)对中间年新建35kV变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；tne为新建变电站的初始时间；
(1.3b)对中间年新建110kV变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，C110为110kV变电站的初始投资费用；T为规划期。
规划期内各变电站的运行维护费用通常与变电站投资费用成一定比例，且其可以看作等年值。所述的对运行维护费用的等年值采用如下公式进行度量：
Cope＝uC (6)
式中：Cope为变电站运行维护费用折算的等年值；u为运行维护比例系数；C为变电站的投资费用。
2)建立规划期农村变电站升压规划模型，包括目标函数、约束条件和优化对象；其中，
农村变电站升压方案的优劣性应该用规划期变电站及其出线整体的全寿命周期成本来衡量，所述的目标函数包括：
(2.1a)变电站在规划期的全寿命周期成本等年值，计算公式如下：
CStation＝Cstation.inv+Cstation.ope+Cstation.rem (7)
式中：CStation表示变电站在规划期的全寿命周期成本等年值；Cstation.inv为变电站在规划期内的投资费用等年值；Cstation.ope为变电站在规划期内的运行维护费用等年值；Cstation.rem为变电站在规划期内的报废残值费用等年值；N为变电站总个数；T为规划期；C35为35kV变电站的投资成本；Cbo为110kV变电站的投资成本；为判断变电站i是否为初始变电站的二进制变量，1表示变电站i是初始变电站；为判断变电站i是否需要重建的二进制变量，1表示变电站i需重建；为判断变电站i在第t阶段是否新建成35kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t阶段新建成35kV；为判断变电站i在第t阶段是否新建或升压成110kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t阶段新建或升压成110kV；为变电站i在规划期之前已经投入运行的时间；为变电站i新建成35kV变电站的时间；为变电站i升压成110kv的时间；tmax为变电站及线路的全寿命周期；r为社会贴现率；u为变电站及线路的维护费用比例系数；v为残值费用比例系数；
(2.2a)线路的全寿命周期成本等年值，计算公式如下：
CFeeder＝CFeeder.inv+CFeeder.ope+CFeeder.rem (11)
式中：CFeeder为线路的全寿命周期成本等年值；CFeeder.inv为线路在规划期内的投资费用等年值；CFeeder.ope为线路在规划期内的运行维护费用等年值；CFeeder.rem为线路在规划期内的残值费用等年值；Ji为变电站i所带负荷集合；为35kV线路的单位建设成本；为110kV线路的单位建设成本；lij为变电站i与负荷点j的连线距离。
所述的约束条件包括：
(2.1b)变电站建设顺序约束
考虑到经济性因素，规划期内已建成的变电站在多阶段动态扩展规划过程中，后期退役时要在原有站址的基础上建设变电站。在农村变电站升压规划过程中，变电站由35kV升压至110kV以及新建35kV变电站要满足建设顺序约束：
式中，为判断变电站i在第t+1阶段是否新建成35kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t+1阶段新建成35kV；为判断变电站i在第t+1阶段是否新建或升压成110kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t+1阶段新建或升压成110kV；
(2.2b)变电站容量约束
规划期各个阶段变电站供电范围内所带的负荷总和不能超过变电站的额定容量与负载率、功率因数之积，即要满足变电站容量约束：
式中：Pi为负荷点i的有功功率；Si为变电站i的容量；λi为变电站i的负载率；为功率因数；
(2.3b)变电站供电范围不交叉约束
规划期每个阶段各负荷点只能由一个变电站进行供电，即要满足变电站供电范围不交叉这一约束：
式中：N为变电站总个数；βij,t为判断在第t阶段负荷点j是否由变电站i供电的二进制变量，1表示第t阶段负荷点j由变电站i供电；
(2.4b)变电站供电半径约束
变电站供电半径是指从电源点开始到其供电的最远的负荷点之间的线路的距离。利用Voronoi图划分变电站的供电范围之后，不同类型的供电区域对应的变电站线路长度应满足供电半径的约束：
lij≤Ri (19)
式中：lij为变电站i与负荷点j的连线距离；Ri为变电站i的供电半径限制；
供电区域的划分有如下规定：根据各供电区规划发展定位或规划负荷密度指标将其划分为六类，如表1所示。
表1各类供电区域的负荷密度范围
农村地区属于F类供电区域，负荷密度小于1MW/km2。当农村城镇化发展到一定阶段，农村地区的负荷密度可分别达到E类、D类地区级别。不同供电区域对变电站供电半径长度的要求如表2所示。
表2各类供电区域内变电站供电半径范围要求
所述的优化对象是，在农村变电站升压规划问题中，基于已知目标年建成m个变电站，预测得到中间年负荷大小及分布情况，将规划期分为n个阶段，优化对象为中间年变电站新建时间tnew和升压时间tboost。
3)针对上述升压规划模型，本发明应用加权Voronoi图算法和遗传算法求解农村变电站升压方案。首先，已知目标年变电站的建设结果、规划期各阶段的负荷大小及分布，随机得到初始升压方案；其次，利用加权Voronoi图算法得到各阶段变电站的供电范围，剔除不满足约束条件的升压方案；再次，根据所划分的变电站供电范围，计算各方案变电站及其线路全寿命周期成本等年值；最后，利用遗传算法经过选择、交叉、变异不断迭代计算得到最优解。
如图1所示，基于加权Voronoi图算法和遗传算法对农村变电站升压规划模型求解，包括：采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，采用遗传算法分别优化农村变电站的新建时序和升压时序。其中，
加权Voronoi图可以理解为根据加权距离对空间进行分割。所述的采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，是将n个变电站视为平面上的n个控制点，将变电站供电区域的负荷和与变电站容量比值的平方根作为控制点的权值，通过多次迭代调整权值将规划区域划分为n个多边形供电区域。
所述的采用遗传算法优化农村变电站的新建时序和升压时序，编码时将变电站的个数作为基因长度，以变电站规划的阶段数作为染色体的基因数，以规划期变电站和线路整体的全寿命周期成本等年值为适应度，来优化农村变电站的新建时序和升压时序。
设规划期分n个阶段，目标年共建成m个变电站，编码形式如图2所示。
以规划期分四个阶段为例，染色体使用四位二进制编码，具体编码方法如下：
1)现状年已有变电站
已有变电站的编码的四位中仅有一个1：0001、0010、0100、1000，分别代表在第一、二、三、四阶段升压；
2)中间年新建变电站
新建变电站的编码的四位中只有一个1：0001、0010、0100、1000，分别代表在第一、二、三、四阶段直接建成110kV变电站；
新建变电站的编码的四位中有两个1：表示先建设35kV变电站，之后再升压成110kV变电站。如0101表示在第一阶段建设35kV变电站，在第三阶段进行升压。
下面给出具体实例：
某农村地区规划区域总面积63.08km2，以负荷饱和年作为规划目标年，35kV变电站的容量规格选取2×20MVA，110kV变电站的容量规格选取2×40MVA，功率因数为0.9。现状年有107个负荷点和2个35kV的变电站，总负荷为35.33MW,平均负荷密度为0.56MW/km2；预测目标年有368个负荷点和8个110kV的变电站,总负荷为262.93MW，平均负荷密度4.17MW/km2。设置35kV变电站的初始建设费用为1000万元，110kV变电站的初始建设费用为1500万元，35kV线路的单位建设成本为50万元，110kV线路的单位建设成本为60万元，规划期为20年，分4个阶段进行规划。
现状年和目标年负荷点的分布、变电站的建设结果如图3a、图3b所示。
中间年负荷点负荷量的预测增长趋势如图4所示。
通过对农村高压配电网变电站中间年升压规划仿真，利用遗传算法计算得到的规划期内经济性最优的变电站全寿命周期成本等年值费用为12348万元。得到各阶段变电站建设状态、供电范围、容量选取及电压选择结果，具体如图5a～图5d所示。
由图5a～图5d可知，最优方案中各变电站的建设和升压时序如下：第一阶段将新建两个35kV电压等级的变电站：变电站4和6，此阶段共有4个变电站；第二阶段将新建一个110kV电压等级的变电站：变电站5，此阶段共有5个变电站；第三阶段将新建三个110kV电压等级的变电站：变电站3、7和8，并升压变电站4、6为110kV，此阶段共有8个变电站；第四阶段,升压变电站1、2为110kV，完成所有变电站的建设。
把最优方案稍作改动得到其他几种方案，将其与最优方案计算得到的全寿命周期成本等年值进行对比，结果如表3所示。
表3各方案全寿命周期成本对比
由表中数据可以看出，以上几种方案中，最优方案比最差方案的经济性结果高2.1％，变电站升压时间越早，规划期内各变电站及其线路全寿命周期成本等年值和越大。
Claims (9)
1.一种考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在不同场景下对变电站全寿命周期成本等年值进行度量；包括：分别对投资费用的等年值、残值的等年值和运行维护费用的等年值进行度量；
2)建立规划期农村变电站升压规划模型，包括目标函数、约束条件和优化对象；
3)基于加权Voronoi图算法和遗传算法对农村变电站升压规划模型求解，包括：采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，采用遗传算法分别优化农村变电站的新建时序和升压时序。
2.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤1)所述的对投资费用的等年值进行度量的场景包括：
(1.1a)对现状年已有变电站的投资费用的等年值忽略不计；
(1.2a)对中间年新建35kV变电站的投资费用的等年值采用如下公式进行度量：
式中，Cinv为变电站投资费用折算的等年值；C35为35kV变电站的初始投资费用；r为社会折现率；tmax为变电站的退役期限；βmax为二进制变量，若35kV变电站运行到退役期限取1；tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；tne为新建变电站的初始时间；
(1.3a)对中间年新建110kV变电站的投资费用的等年值采用如下公式进行度量：
式中，C110为110kV变电站的初始投资费用；T为规划期。
3.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤1)所述的对残值的等年值进行度量的场景包括：
(1.1b)对现状年已有变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，Crem为变电站残值折算的等年值；C35为35kV变电站的初始投资费用；v为残值费用比例系数；r为社会折现率；tal为变电站在规划期前已投入运行的时间；tmax为变电站的退役期限；βmax为二进制变量，若35kV变电站运行到退役期限取1；tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；
(1.2b)对中间年新建35kV变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，tbo为变电站的升压时间；βbo为二进制变量，若变电站在退役期限内升压取1；tne为新建变电站的初始时间；
(1.3b)对中间年新建110kV变电站的残值的等年值采用如下公式进行度量：
式中，C110为110kV变电站的初始投资费用；T为规划期。
4.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤1)所述的对运行维护费用的等年值采用如下公式进行度量：
Cope＝uC (6)
式中：Cope为变电站运行维护费用折算的等年值；u为运行维护比例系数；C为变电站的投资费用。
5.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤2)所述的目标函数包括：
(2.1a)变电站在规划期的全寿命周期成本等年值，计算公式如下：
CStation＝Cstation.inv+Cstation.ope+Cstation.rem (7)
式中：CStation表示变电站在规划期的全寿命周期成本等年值；Cstation.inv为变电站在规划期内的投资费用等年值；Cstation.ope为变电站在规划期内的运行维护费用等年值；Cstation.rem为变电站在规划期内的报废残值费用等年值；N为变电站总个数；T为规划期；C35为35kV变电站的投资成本；Cbo为110kV变电站的投资成本；为判断变电站i是否为初始变电站的二进制变量，1表示变电站i是初始变电站；为判断变电站i是否需要重建的二进制变量，1表示变电站i需重建；为判断变电站i在第t阶段是否新建成35kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t阶段新建成35kV；为判断变电站i在第t阶段是否新建或升压成110kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t阶段新建或升压成110kV；为变电站i在规划期之前已经投入运行的时间；为变电站i新建成35kV变电站的时间；为变电站i升压成110kv的时间；tmax为变电站及线路的全寿命周期；r为社会贴现率；u为变电站及线路的维护费用比例系数；v为残值费用比例系数；
(2.2a)线路的全寿命周期成本等年值，计算公式如下：
CFeeder＝CFeeder.inv+CFeeder.ope+CFeeder.rem (11)
式中：CFeeder为线路的全寿命周期成本等年值；CFeeder.inv为线路在规划期内的投资费用等年值；CFeeder.ope为线路在规划期内的运行维护费用等年值；CFeeder.rem为线路在规划期内的残值费用等年值；Ji为变电站i所带负荷集合；为35kV线路的单位建设成本；为110kV线路的单位建设成本；lij为变电站i与负荷点j的连线距离。
6.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤2)所述的约束条件包括：
(2.1b)变电站建设顺序约束
变电站由35kV升压至110kV以及新建35kV变电站要满足建设顺序约束：
式中，为判断变电站i在第t+1阶段是否新建成35kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t+1阶段新建成35kV；为判断变电站i在第t+1阶段是否新建或升压成110kV变电站的二进制变量，1表示变电站i在第t+1阶段新建或升压成110kV；
(2.2b)变电站容量约束
规划期各个阶段变电站供电范围内所带的负荷总和不能超过变电站的额定容量与负载率、功率因数之积，即要满足变电站容量约束：
式中：Pi为负荷点i的有功功率；Si为变电站i的容量；λi为变电站i的负载率；为功率因数；
(2.3b)变电站供电范围不交叉约束
规划期每个阶段各负荷点只能由一个变电站进行供电，即要满足变电站供电范围不交叉这一约束：
式中：N为变电站总个数；βij,t为判断在第t阶段负荷点j是否由变电站i供电的二进制变量，1表示第t阶段负荷点j由变电站i供电；
(2.4b)变电站供电半径约束
不同类型的供电区域对应的变电站线路长度应满足供电半径的约束：
lij≤Ri (19)
式中：lij为变电站i与负荷点j的连线距离；Ri为变电站i的供电半径限制。
7.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤2)所述的优化对象是，基于已知目标年建成m个变电站，预测得到中间年负荷大小及分布情况，将规划期分为n个阶段，优化对象为中间年变电站新建时间tnew和升压时间tboost。
8.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤3)所述的采用加权Voronoi图算法划分变电站供电范围，是将n个变电站视为平面上的n个控制点，将变电站供电区域的负荷和与变电站容量比值的平方根作为控制点的权值，通过多次迭代调整权值将规划区域划分为n个多边形供电区域。
9.根据权利要求1所述的考虑负荷动态发展的农村变电站升压规划方法，其特征在于，步骤3)所述的采用遗传算法优化农村变电站的新建时序和升压时序，是将变电站的个数作为基因长度，以变电站规划的阶段数作为染色体的基因数，以规划期变电站和线路整体的全寿命周期成本等年值为适应度，来优化农村变电站的新建时序和升压时序。
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