CN110738345A - 基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法 - Google Patents

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杨乐
冯伟
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Abstract

本发明涉及配电网规划项目优选方法领域，具体涉及基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，包括步骤1：选取配电网规划项目成效评价指标，使用层次分析法确定各指标权重；步骤2：借助项目属性的概念，建立规划项目与评价指标之间的定性关系；步骤3：根据项目申报单位提供的信息，建立规划项目与评价指标之间的定量关系；步骤4：确定目标函数和约束条件的数学表达式，使用穷举法找出单个单元格内的最优项目规划方案；步骤5：求解整个区域的最优项目规划方案。本方法通过建立配电网投资成效评价指标体系，可以根据各项目的成效和相关约束条件，科学地选取需要实施的项目，从而实现精准投资。

Description

基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法
技术领域
本发明涉及配电网规划项目优选方法领域，具体涉及基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法。
背景技术
配电网中精准投资策略的主旨是结合地区发展实际，围绕电网公司配电网建设重点，服务社会经济发展，落实农网改造，支持电网扶贫项目，主动适应电改新形势，通过精准的规划项目及方案制订，确保项目的安排在合理供电半径范围内最大限度兼顾多项需求，在整个配电网规划过程中切实贯彻目标精准、指标精准、投资精准的理念与思路。但是目前尚没有较好的、科学的电网规划项目优选方法。
发明内容
本发明针对上述问题，提供基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，同时考虑多种约束条件，从而科学地选出需要实施的电网规划项目。
本发明提供的基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，包括如下步骤：
步骤1：选取配电网规划项目成效评价指标，使用层次分析法确定各指标权重；
步骤2：借助项目属性的概念，建立规划项目与评价指标之间的定性关系；
步骤3：根据项目申报单位提供的信息，建立规划项目与评价指标之间的定量关系；
步骤4：根据各指标的权重与计算方法、规划项目与评价指标之间的定量关系、所构建的系数矩阵、项目基本信息矩阵，确定目标函数和约束条件的数学表达式，使用穷举法找出单个单元格内的最优项目规划方案；
步骤5：以各个单元格各自的最优方案为基础，以所构建的目标函数为个体的适应度函数，使用遗传算法，求解整个区域的最优项目规划方案。
作为本发明的进一步优化，步骤1中的评价指标包括安全指数方面的3个指标：用户平均停电时间、用户平均停电次数、10kV线路最大负载率平均值；供电质量方面的3个指标：综合电压合格率、低电压用户数占比、10kV配变容量标准化率；经济运行方面的3个指标：10kV及以下综合线损率、节能型配变占比、10kV线路电缆化率；以及社会效益方面的3个指标：分布式电源渗透率、户均配变容量、电动汽车充(换)电桩面积密度。
作为本发明的进一步优化，步骤1中采用了主观赋值方法中的层次分析法确定各指标权重，步骤如下：
A1：以供电质量、安全指数、经济运行和社会效益4个一级指标作为划分层次的标准，每个一级指标里包含3个二级指标，建立递阶层次结构模型；
A2：根据4个层次的重要性排序和每个层次中3个指标的重要性排序，构造判断矩阵；
A3：根据判断矩阵计算一致性指标CI，从表中查找一致性指标RI，再计算一致性比例CR，检验判断矩阵是否符合一致性要求，若CR<0.1则符合一致性要求；
A4：采用算数平均法，根据判断矩阵的全部列向量的算术平均值计算权重列向量，由此建立指标体系的权重表格，得出每个指标的综合权重。
作为本发明的进一步优化，步骤4中找出最优项目规划方案如下：
B1：构建目标函数，表达式如下
Figure BDA0002160044690000021
式中，wi和xi分别为第i个指标的权重和原始数值，f(xi)代表第i个指标的计算方法。各指标的计算方法参考Q/GDW 11433等标准中为各个供电区域设定的目标值，按原始值所处区间对其进行折算，具体如下：
Figure BDA0002160044690000023
Figure BDA0002160044690000024
Figure BDA0002160044690000025
Figure BDA0002160044690000026
Figure BDA0002160044690000027
Figure BDA0002160044690000028
Figure BDA0002160044690000031
Figure BDA0002160044690000032
Figure BDA0002160044690000033
Figure BDA0002160044690000034
Figure BDA0002160044690000035
B2：根据项目在实际实施过程中可能会遇到的投入资金有限、地区政府规划要求、人力资源不足等多方面的限制，确定目标函数的约束条件，包括投资总金额的限制、项目实施数量的限制、对单个指标的上下限要求、实施时间要求；
B3：构建各约束条件的数学表达式；
B4：穷举所有可能的项目选择结果，找出满足各项约束条件的最优规划方案。
本发明提供的基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，在配电网规划项目的选择中，以地区配电网发展迫切需要解决的问题为出发点，以规划项目为落脚点，以配电网相关技术指标为反映，以科学实用的定量计算为手段，全面实施精准投资策略，因地制宜优化配电网发展重点领域和规划项目优选排序原则。通过建立配电网投资成效评价指标体系，可以根据各项目的成效和相关约束条件，科学地选取需要实施的项目，从而实现精准投资。
附图说明
图1是本发明总体思路图；
图2是本发明是计算各指标权重的总体思路图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
如图1所示，本实施例提供的基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，包括如下步骤：
步骤1：选取配电网规划项目成效评价指标，使用层次分析法确定各指标权重。
本实施例从安全指数、供电质量、经济运行3个方面各选取3个，共计9个亟需提高的关键配网评价指标，以及从社会效益方面选取3个指标，共确定评价配电网投资成效的12个指标，具体如下：
1)安全指数方面的3个指标：用户平均停电时间、用户平均停电次数、10kV线路最大负载率平均值；
2)供电质量方面的3个指标：综合电压合格率、低电压用户数占比、10kV配变容量标准化率；
3)经济运行方面的3个指标：10kV及以下综合线损率、节能型配变占比、10kV线路电缆化率；
4)根据对政策的解读，结合目前配网发展现状，补充的3个社会效益方面的指标：分布式电源渗透率、户均配变容量、电动汽车充(换)电桩面积密度。
如图2所示，使用主观赋值方法中的层次分析法为上述选取的12个指标赋权，具体方法如下：
1)以安全指数、供电质量、经济运行和社会效益4个一级指标作为划分层次的标准，每个一级指标中包含3个二级指标，从而对12个指标建立递阶层次结构模型；
2)根据4个层次的重要性排序和每个层次中3个指标的重要性排序，构造判断矩阵；
3)根据判断矩阵计算一致性指标CI，具体是根据一级指标的数量和每个一级指标中包含的二级指标的数量，分别从下表：
中查找一致性指标RI，再计算一致性比例CR，检验判断矩阵是否符合一致性要求，若CR<0.1则符合一致性要求；
4)采用算数平均法，根据判断矩阵的全部列向量的算术平均值计算权重列向量，由此建立指标体系的权重表格，得出每个指标的综合权重。
步骤2：借助项目属性的概念，建立规划项目与评价指标之间的定性关系。
项目属性是指项目在建设完成后所能解决的配网问题，具体如下：
1)在110kV电压等级中，市辖供电区工程的项目属性具体包括满足新增负荷供电需求，变电站配套送出，加强网架结构，解决设备重、过载，消除设备安全隐患，满足电源接入，满足新能源和分布式电源接入及其他；县级供电区工程的项目属性具体包括无电地区电力建设，解决县域电网与主网联系薄弱、孤网运行，解决农村“低电压”问题，满足新增负荷供电需求，变电站配套送出，加强网架结构，解决设备重、过载，消除设备安全隐患，满足电源接入，满足新能源和分布式电源接入及其他；
2)在35kV电压等级中，市辖供电区工程的项目属性具体包括满足新增负荷供电要求，解决设备重载、过载，消除设备安全隐患，加强网架结构，变电站配套送出，满足电源接入，满足新能源和分布式电源接入及其他；县级供电区工程的项目属性具体包括满足新增负荷供电要求，解决设备重载、过载问题，消除设备安全隐患，加强网架结构，变电配套送出，满足电源接入，满足新能源和分布式电源接入，满足无电地区供电，加强与主网联系建设，加强孤网运行县域电网联网以及其他；
3)在10kV电压等级中，市辖供电区工程的项目属性具体包括满足新增负荷供电要求，变电站配套送出，解决“低电压”台区，解决卡脖子问题，解决设备重载、过载，消除设备安全隐患，加强网架结构，满足分布电源接入，改造高损配变，配电自动化的建设，满足电动汽车充换电设施接入以及其他；县级供电区工程的项目属性具体包括满足新增负荷供电要求，变电站配套送出，解决“低电压”台区问题，解决卡脖子问题，解决设备重载、过载，消除设备安全隐患，加强网架结构，满足分布电源接入，考虑无电地区供电，改造高损配变，配电自动化的建设，满足电动汽车充换电设施接入以及其他。
通过“项目属性”这一概念，建立规划项目和评价指标之间定性关系：
1)由项目施工方确定项目实施后所能提升的项目属性，建立规划项目与项目属性之间的关系；
2)通过对电网现状问题及相关举措的分析，建立项目属性与具体评价指标之间的关系。
步骤3：根据项目申报单位提供的信息，建立规划项目与评价指标之间的定量关系。具体步骤如下：
1)确定计算各指标所需的数据，形成每个配网单元格的现状值矩阵；
2)由项目申报单位填写该项目对现状值的改变量，形成对应关系矩阵；
3)确定规划项目和配网指标之间的定量关系。
步骤4：根据各指标的权重与计算方法、规划项目与配网指标之间的定量关系、所构建的系数矩阵、项目基本信息矩阵，确定目标函数和约束条件的数学表达式，使用穷举法找出单个单元格内的最优项目规划方案。具体方法如下：
1)构建目标函数，表达式如下：
Figure BDA0002160044690000051
式中，wi和xi分别为第i个指标的权重和原始数值，f(xi)代表第i个指标的计算方法。各指标的计算方法参考Q/GDW 11433等标准中为各个供电区域设定的目标值，按原始值所处区间对其进行折算，具体如下：
Figure BDA0002160044690000061
Figure BDA0002160044690000062
Figure BDA0002160044690000063
Figure BDA0002160044690000064
Figure BDA0002160044690000065
Figure BDA0002160044690000067
Figure BDA0002160044690000069
Figure BDA00021600446900000611
Figure BDA00021600446900000612
2)根据项目在实际实施过程中可能会遇到的投入资金有限、地区政府规划要求、人力资源不足等多方面的限制，确定目标函数的约束条件，包括投资总金额的限制、项目实施数量的限制、对单个指标的上下限要求、实施时间要求；
3)构建各约束条件的数学表达式，具体方法为：
①构建系数矩阵A，行数与项目数相同，列数为1，每行中用“1”表示该项目实施，“0”表示该项目不实施，因此，就可以用“矩阵中所有元素之和小于等于最大允许项目数”这一数学表达式表示出项目实施总数量的限制这个约束条件；
②构建项目基本信息矩阵D，行数与项目数相同，列数为4，每列分别表示各项目的所属行政区域编号、区域内单元格编号、项目实施周期、项目预计所需金额，通过使用矩阵A和D中的元素，可以用数学表达式表示出投资总金额的限制与实施时间要求这两个约束条件；
③结合规划项目与配网指标之间的定量关系，可以用数学表达式表示出对单个指标的上下限要求这类约束条件；
4)穷举所有可能的项目选择结果，找出满足各项约束条件的最优规划方案。
步骤5：以各个单元格各自的最优方案为基础，以所构建的目标函数为个体的适应度函数，使用遗传算法，求解整个区域的最优项目规划方案。具体方法为将之前所述的目标函数作为个体的适应度函数，将各单元格各自的最优项目选择结果作为初始种群，求解全局最优方案。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选取配电网规划项目成效评价指标，使用层次分析法确定各指标权重；
步骤2：借助项目属性的概念，建立规划项目与评价指标之间的定性关系；
步骤3：根据项目申报单位提供的信息，建立规划项目与评价指标之间的定量关系；
步骤4：根据各指标的权重与计算方法、规划项目与评价指标之间的定量关系、所构建的系数矩阵、项目基本信息矩阵，确定目标函数和约束条件的数学表达式，使用穷举法找出单个单元格内的最优项目规划方案；
步骤5：以各个单元格各自的最优方案为基础，以所构建的目标函数为个体的适应度函数，使用遗传算法，求解整个区域的最优项目规划方案。
2.根据权利要求1所述基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，其特征在于，步骤1中的评价指标包括安全指数方面的3个指标：用户平均停电时间、用户平均停电次数、10kV线路最大负载率平均值；供电质量方面的3个指标：综合电压合格率、低电压用户数占比、10kV配变容量标准化率；经济运行方面的3个指标：10kV及以下综合线损率、节能型配变占比、10kV线路电缆化率；以及社会效益方面的3个指标：分布式电源渗透率、户均配变容量、电动汽车充(换)电桩面积密度。
3.根据权利要求2所述基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，其特征在于，步骤1中采用了主观赋值方法中的层次分析法确定各指标权重，步骤如下：
A1：以供电质量、安全指数、经济运行和社会效益4个一级指标作为划分层次的标准，每个一级指标里包含3个二级指标，建立递阶层次结构模型；
A2：根据4个层次的重要性排序和每个层次中3个指标的重要性排序，构造判断矩阵；
A3：根据判断矩阵计算一致性指标CI，从表中查找一致性指标RI，再计算一致性比例CR，检验判断矩阵是否符合一致性要求，若CR<0.1则符合一致性要求；
A4：采用算数平均法，根据判断矩阵的全部列向量的算术平均值计算权重列向量，由此建立指标体系的权重表格，得出每个指标的综合权重。
4.根据权利要求3所述基于精准投资策略的单元制配电网规划项目优选方法，其特征在于，步骤4中找出最优项目规划方案如下：
B1：构建目标函数，表达式如下
Figure FDA0002160044680000011
式中，wi和xi分别为第i个指标的权重和原始数值，f(xi)代表第i个指标的计算方法。各指标的计算方法参考Q/GDW 11433等标准中为各个供电区域设定的目标值，按原始值所处区间对其进行折算，具体如下：
Figure FDA0002160044680000021
x1为用户平均停电时间(h/户)
Figure FDA0002160044680000022
x2为用户平均停电次数(次/户)
Figure FDA0002160044680000023
x3为10kV线路最大负载率平均值(％
Figure FDA0002160044680000024
x4为综合电压合格率(％)
Figure FDA0002160044680000025
x5为“低电压”用户数占比(％)
Figure FDA0002160044680000026
x6为10kV配变容量标准化率(％)
x7为10kV及以下综合线损率(％)
Figure FDA0002160044680000028
x8为节能型配变占比(％)
Figure FDA0002160044680000029
x9为10kV线路电缆化率(％)
Figure FDA00021600446800000210
x10为户均配变容量(kVA/户)
Figure FDA00021600446800000211
x11为分布式电源渗透率(％)
Figure FDA00021600446800000212
x12为电动汽车充(换)电桩面积密度(座/
B2：根据项目在实际实施过程中可能会遇到的投入资金有限、地区政府规划要求、人力资源不足等多方面的限制，确定目标函数的约束条件，包括投资总金额的限制、项目实施数量的限制、对单个指标的上下限要求、实施时间要求；
B3：构建各约束条件的数学表达式；
B4：穷举所有可能的项目选择结果，找出满足各项约束条件的最优规划方案。
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