CN110752593A - 一种配电网可靠性投资的优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种配电网可靠性投资的优化方法及装置,该方法包括:获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。本发明实施例通过建立售电成本的联动机制,得到在达到最优可靠性目标下的应采取的可靠性投资方案,使配电网可靠性投资的组合策略更加全面。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力领域,尤其涉及一种配电网可靠性投资的优化方法及装置。
背景技术
随着我国经济迅速发展,配电网规模不断扩大,城市中心区居民用户和企事业单位对供电可靠性的需求越来越高。由于配电网直接面向用户,配电网可靠性指标实际上集中体现了整个电力系统的可靠性水平,传统的配电网可靠性提升技术和管理手段已经难以满足高供电可靠性的需求。
为提高用户供电可靠性,可采取配电网改造、增加投资费用等措施进行改善,对配电网进行可靠性评估,采取有效的技术和管理措施改善配电网,对提高配电网可靠性、降低系统停电损失、提高经济和社会效益具有十分重要的意义。
然而目前对改善措施的投入-功效-成果的评价分析以及多种改善措施之间的策略组合研究较少,现有技术中未对提升配电网可靠性投资的组合策略进行全面研究。因此,现在亟需一种配电网可靠性投资的优化方法用于来解决上述问题。
发明内容
本发明实施例为解决现有技术未对提升配电网可靠性投资的组合策略进行全面研究,提供了一种配电网可靠性投资的优化方法及装置。
第一方面,本发明实施例提供了一种配电网可靠性投资的优化方法,包括:
获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;
将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;
根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
第二方面,本发明实施例提供了一种配电网可靠性投资的优化装置,包括:
第一处理模块,用于获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;
第二处理模块,用于将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;
第三处理模块,用于根据所述目标区域的配电网可靠性最优投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
第三方面,本发明实施例提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的配电网可靠性投资的优化方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面所述的配电网可靠性投资的优化方法。
本发明实施例提供的一种配电网可靠性投资的优化方法及装置,通过在传统可靠性投资优化方法的基础上,考虑不同可靠性提升措施的提升功效以及投资成本,建立售电成本与可靠性的联动机制,从而得到在不同的可靠性提升措施及提升水平下的不同售电成本。将售电成本计入可靠性成本中,以总成本最小化为目标函数,经济投资为约束条件,通过可靠性成本效益分析法得到在达到最优可靠性目标下的应采取的可靠性投资方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的配电网可靠性投资的优化方法流程示意图;
图2为本发明实施例提供的可靠性成本-效益分析曲线图;
图3为本发明实施例提供的配电网可靠性投资的优化装置结构示意图;
图4为本发明实施例提供的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中,可靠性投资成本定义为配电网达到一定可靠性水平而需要投资的建设成本,其中也包括运行成本。
售电成本定义为由于配电网可靠性投资项目的建设,提高了配电网供电的可靠性,弥补原来因为供电不可靠而不能售出的电量,通过减少停电造成的电量损失而带来的效益。
缺电成本定义为通过配电网可靠性投资从而减少的因电力供应不完全可靠或预期不完全可靠时社会所承担的全部经济损失,包括电力用户的经济损失和电力企业的经济损失。
现有配电网规划在对配电网的可靠性成本和可靠性效益进行研究时,只考虑了可靠性投资成本和缺电成本,而在配电网规划的成本-效益分析中,由于某一供电可靠性水平下的社会、经济效益较难估算,没有将供电可靠性投资的配电网规划和配电网工程带来的定量的经济效益,即售电成本估算出来,以至于配电网可靠性投资的方案带来的效果和实际有偏差,因此本发明实施例中通过将售电成本引入到可靠性投资成本中,使得配电网进行可靠性投资的方案所带来的配电网优化效果和经济效益的结果更加准确,从而提高了配电网可靠性投资成本和效益的综合评价率。需要说明的是,在本发明各实施例中,售电单价作为固定单价进行说明,售电单价不随因可靠性投资带来的效益而导致价格浮动。
图1为本发明实施例提供的配电网可靠性投资的优化方法流程示意图,如图1所示,本发明实施例提供了一种配电网可靠性投资的优化方法,包括:
步骤101,获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;
步骤102,将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;
步骤103,根据所述目标区域的配电网可靠性投资方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
在本发明实施例中,通过将各个配电网可靠性投资方案的相关数据代入到售电成本联动的可靠性投资优化模型中,从而获取到各方案的配电网供电总成本,以及对应的可靠性投资成本、售电成本和缺电成本,售电成本联动的可靠性投资优化模型公式为:
min Z=f1(ΔR)+f2(ΔR)+g(ΔR);
其中,f1(ΔR)为可靠性投资成本模型,f2(ΔR)为售电成本模型,g(ΔR)为缺电成本模型,ΔR为可靠性改善量,即供电可靠率提升值。
以配电网供电总成本最小化为目标函数,将可靠性投资成本、售电成本和缺电成本代入到所述售电成本联动的可靠性投资优化模型中
对代入到所述售电成本联动的可靠性投资优化模型中的所述配电网供电总成本对ΔR进行求导处理,根据求导结果,选择求导结果最接近0,即求导结果数值最小的配电网可靠性投资方案为目标投资方案。其中,目标投资方案为所有方案中投资成本最小,供电可靠率最合适的投资方案。最终将目标投资方案运用到目标区域以实现配电网可靠性投资建设。
本发明实施例通过在传统可靠性投资优化方法的基础上,考虑不同可靠性提升措施的提升功效以及投资成本,建立售电成本与可靠性的联动机制,从而得到在不同的可靠性提升措施及提升水平下的不同售电成本,将售电成本计入可靠性成本中,以总成本最小化为目标函数,经济投资为约束条件,通过可靠性成本效益分析法得到在达到最优可靠性目标下的应采取的可靠性投资方案,使得配电网进行可靠性投资的方案所带来的配电网优化效果和经济效益的结果更加准确,从而提高了配电网可靠性投资成本和效益的综合评价率。
在上述实施例的基础上,步骤102,所述将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案,包括:
根据所述配电网供电总成本、所述可靠性投资成本、所述售电成本和所述缺电成本获取所述售电成本联动的可靠性投资优化模型,所述售电成本联动的可靠性投资优化模型为:
min Z=f1(ΔR)+f2(ΔR)+g(ΔR);
将所述售电成本联动的可靠性投资优化模型作为目标函数对ΔR求导,获得求导结果,所述求导结果为:
若min Z'=0,则确定所述配电网供电总成本对应的配电网可靠性投资方案为最优投资方案;
其中,f1(ΔR)为可靠性投资成本模型,f2(ΔR)为售电成本模型,g(ΔR)为缺电成本模型,ΔR为改善后的供电可靠率的提升值。
图2为本发明实施例提供的可靠性成本-效益分析曲线图,如图2所示,在本发明实施例中,将售电成本计入可靠性投资成本中,将f(ΔR)作为所述可靠性投资成本与所述售电成本之和,对f(ΔR)和g(ΔR)之间的函数关系进行说明。当f(ΔR)的增加量小于g(ΔR)的减少量时,供电可靠率的提升值ΔR上升只需较少f(ΔR)的增加量,即通过较少f(ΔR)增加量能够获得较高的收益。当f(ΔR)的增加量大于g(ΔR)的减少量时,供电可靠率的提升值ΔR上升需要较多f(ΔR)的增加量,此时提高f(ΔR)的增加量已不能获得收益或者获得的收益不明显,因此,供电可靠率ΔR不宜再提高。
在本发明实施例中,可参考图2所示,ΔR0为最优投资方案对应的供电可靠率提升值,它所对应的配电网供应总成本minZ为最低成本作为目标函数,即
min Z=f1(ΔR0)+f2(ΔR0)+g(ΔR0);
将目标函数对ΔR0进行求导处理后,得到
然后由minZ'=0得到
由此可以得出目标地区最优投资方案对应的供电可靠率提升值ΔR0,同时进一步得到目标区域的最小配电网供电总成本。因此当可靠性投资成本和售电成本之和对可靠性的单位增量与缺电成本对可靠性的单位增量互为相反数时的供电可靠率为最优的供电可靠率,由此可得出目标区域的最优供电可靠率,即此时所对应的可靠性投资方案为最优投资方案。优选地,在本发明实施例中,通过增加模型的原始数据(即备选可靠性投资方案)越多,则模型的精确度就越高,即提高了最优的供电可靠率及相应的最小供电总成本的精确度。另外,选取可靠性投资方案对应的供电可靠率提升值与最优的供电可靠率提升值ΔR0最接近的方案作为目标投资方案。
本发明实施例通过以售电成本进行联动的可靠性投资优化模型最小化为目标函数,求解得到最优供电可靠率,从而更加快速的判断得到最符合预设条件的可靠性投资方案为目标投资方案,同时通过增加备选方案,以达到最接近最优供电可靠率的极限情况下,进一步地优化可靠性投资方案。
在上述实施例的基础上,所述可靠性投资成本根据可靠性投资成本模型获取,所述可靠性投资成本模型公式为:
其中,S为可靠性提升措施的集合,i为第i类可靠性提升措施,hi为采用曲线拟合的方法得到的可靠性提升措施的投资成本与减少的用户平均停电时间的关系函数,T0为改善前的用户平均停电时间,Ti为改善后的用户平均停电时间。
在本发明实施例中,配电网可靠性提升措施的投资成本是使配电网达到一定供电可靠率而采取的各种措施的成本投入,其中包括:优化网架结构、更换老旧设备、变电站扩容、新建线路等。在本发明实施例中,年承担的可靠性投资成本模型为:
其中,C1i为第i种可靠性提升措施的投资成本,通过统计可靠性提升措施对应的投资成本和影响的用户停电数据,采用曲线拟合的方法,得到目标区域中各种投资措施对供电可靠率的函数关系,即可靠性提升措施的投资成本与减少的用户平均停电时间的函数关系
C1i=hi(ΔR);
其中,ΔR=Ri-R0;
由于供电可靠率也是用户平均停电时间的间接表示,为统一目标函数中各部分模型的自变量,将供电可靠率转化为用户平均停电时间。因此,
C1i=hi(ΔR)=hi(T0-Ti);
s.t.
0≤Ti≤T0
Ti≤T≤T0
C1i=δiM
δ1+δ2+δ3+...+δi=1
其中,M为总投资限额,δi为各项措施投资成本占总投资的比重,Nj表示第j类用户的总用户数量,τj表示第j类用户的停电时间,由于这两项指标为已知,可根据以上公式计算出不同措施下各类用户的年平均停电时间,最终通过可靠性投资成本模型计算得到每项投资措施对应的年可靠性投资成本。
在上述实施例的基础上,所述售电成本根据售电成本模型获取,所述售电成本模型公式为:
f2(ΔR)=C2j·ΔPj;
其中,C2j为售电电价,ΔPj为年平均减少的停电电量。
在本发明实施例中,传统的售电成本,主要受上网电价、输配电价、阻塞费用、企业管理等因素的影响。当用户用电可靠性需求提高后,配电网需要采取相应的综合停电管理、配网故障快速复电、配网转供电管理、配网带电作业、配网自动化建设、配电网结构优化等措施提高配电网的可靠性。在电力体制改革后,由于售电侧放开竞争,电网公司不会不计成本的保证所有用户的用电可靠性,因此需要根据用户的可靠性需求提供电能。同时,提升可靠性指标所投入的资金,需要反映在售电成本当中,由用户共同分摊。根据可靠性指标,将售电成本加入到对应的可靠性成本,就可以得到考虑可靠性的售电成本函数,在不同的可靠性水平下,能够得出不同的售电成本,可以综合得到售电成本随可靠性变化的曲线。因此,年售电成本模型为:
f2(ΔR)=C2j·ΔPj
s.t.
ΔPj≤0;
其中,C2j为售电电价,ΔPj为年平均减少的失电量,Pj为第j类用户的全年总用电量。
根据年售电成本模型进行分析,由于配电网可靠性投资项目的建设,提高了配电网的供电可靠率,弥补了原来因为供电不可靠而不能售出的电量,通过减少停电造成的电量损失而为供电商带来了效益,即售电成本。因此,将售电成本加入到相应的可靠性投资成本中,从而使得可靠性投资成本减少,进一步提高了配电网可靠性投资的数据准确率,对提升配电网可靠性投资的组合策略更加全面。
在上述实施例的基础上,所述缺电成本根据缺电成本模型获取,所述缺电成本模型公式为:
其中,N为配电网的停电节点数,Riea为节点k的停电损失评价率,单位为元/kWh,ΔEENSk为节点k改善后减少的电量不足期望值。
在电力市场环境下,供电总成本除了包括配电网的直接投资成本和售电成本外,还包括由于配电网可靠性投资从而减少的因电力供应不完全可靠或预期不完全可靠时社会所承担的全部经济损失,这后一部分是供电可靠性水平高低的直接经济体现。在工程实际中,可通过估算电力供应中断对用户造成的经济损失即用户停电损失来评估可靠度效益。因此,随可靠性变化的函数关系的缺电成本模型为
s.t.
EENSk=∑Lak·τk
ΔEENSk=EENSk-EENS0
ΔEENSk≤0;
其中,ΔEENSk为节点k改善后减少的电量不足期望值,EENS0为改善前的电量不足期望值,τk表示第k个负荷点的停电时间,Lak为第k个负荷点的负荷量,EENSk为改善后节点k的电量不足期望值,EENSk可通过配电网可靠率计算得到,具体计算方法现已有大量研究,属现有技术,因此不做过多描述。
通过建立售电电价与可靠性的联动机制,从而得到在不同的可靠性提升措施及提升水平下的不同售电成本,将售电成本计入可靠性成本中,以总成本最小化为目标函数,经济投资为约束条件,通过可靠性成本效益分析法得到在达到最优可靠性目标下的应采取的可靠性投资方案。
图3为本发明实施例提供的配电网可靠性投资的优化装置的结构示意图,如图3所示,本发明实施例提供了一种配电网可靠性投资的优化装置,包括第一处理模块301、第二处理模块302和第三处理模块303,其中第一处理模块301用于获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;第二处理模块302用于将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的电网可靠性投资最优方案;第三处理模块303用于根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
本发明实施例提供的装置是用于执行上述各方法实施例的,具体流程和详细内容请参照上述实施例,此处不再赘述。
图4为本发明实施例提供的计算机设备结构示意图,如图4所示,该计算机设备可以包括:处理器(processor)401、通信接口(Communications Interface)402、存储器(memory)403和通信总线404,其中,处理器401,通信接口402,存储器403通过通信总线404完成相互间的通信。处理器401可以调用存储器403中的逻辑指令,以执行如下方法:获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;根据所述目标区域的电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
此外,上述的存储器403中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例公开一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令,该计算机指令使计算机执行上述实施例所提供的配电网可靠性投资的优化方法,例如包括:获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种配电网可靠性投资的优化方法,其特征在于,包括:
获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;
将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;
根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案,包括:
根据所述配电网供电总成本、所述可靠性投资成本、所述售电成本和所述缺电成本获取所述售电成本联动的可靠性投资优化模型,所述售电成本联动的可靠性投资优化模型为:
minZ=f1(ΔR)+f2(ΔR)+g(ΔR);
将所述售电成本联动的可靠性投资优化模型作为目标函数对ΔR求导,获得求导结果,所述求导结果为:
若minZ'=0,则确定所述配电网供电总成本对应的配电网可靠性投资方案为最优投资方案;
其中,f1(ΔR)为可靠性投资成本模型,f2(ΔR)为售电成本模型,g(ΔR)为缺电成本模型,ΔR为改善后的供电可靠率的提升值。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述售电成本根据售电成本模型获取,所述售电成本模型公式为:
f2(ΔR)=C2j·ΔPj;
其中,C2j为售电电价,ΔPj为年平均减少的停电电量。
6.一种配电网可靠性投资的优化装置,其特征在于,包括:
第一处理模块,用于获取目标区域的配电网供电总成本,所述配电网供电总成本包括可靠性投资成本、售电成本和缺电成本;
第二处理模块,用于将所述配电网供电总成本代入售电成本联动的可靠性投资优化模型中,对代入所述售电成本联动的可靠性投资优化模型的所述配电网供电总成本进行求导处理,根据求导结果确定所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案;
第三处理模块,用于根据所述目标区域的配电网可靠性投资最优方案对所述目标区域进行配电网可靠性投资。
7.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述配电网可靠性投资的优化方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一项所述配电网可靠性投资的优化方法。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200204 |
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