本發(fā)明屬于電網(wǎng)降損技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于成本的電網(wǎng)降損方案優(yōu)選方法。
背景技術(shù):
電力行業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展支撐行業(yè),由于現(xiàn)有技術(shù)水平的不足以及資源利用的不合理,電力行業(yè)普遍存在資源利用率、電源結(jié)構(gòu)不合理、能源消耗大以及傳輸消耗大等問(wèn)題,一方面,我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持快速發(fā)展,社會(huì)對(duì)電量的需求持續(xù)增長(zhǎng),另一方面,在我國(guó)電力行業(yè)中占主體的火電受煤炭資源減少、環(huán)境要求提高的影響其應(yīng)用收到諸多限制。對(duì)此,電力行業(yè)一方面尋求新能源發(fā)電技術(shù)、提高現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)以緩解用電壓力,一方面希望從資源利用率以及降低損耗等方面來(lái)提高電網(wǎng)整體的效率。電網(wǎng)降損即通過(guò)技術(shù)手段或者管理手段優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行,進(jìn)而降低傳輸損耗以及能源消耗?,F(xiàn)有降損方法中由于涉及到復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及各種實(shí)際需求的相互影響,因此其研究?jī)?nèi)容通常都是針對(duì)特定場(chǎng)合或設(shè)備提出的單一降損措施或者針對(duì)電網(wǎng)模型提出的概念性研究意見(jiàn),缺乏基于電網(wǎng)整體的能夠?qū)嶋H實(shí)施的降損方案,雖然我國(guó)在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)用中總結(jié)了數(shù)量眾多的降損方法,但尚難以作出合理選擇利用,降損效果不理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
基于上述現(xiàn)狀,本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)嶋H應(yīng)用的電網(wǎng)降損方案優(yōu)選方法,其在考慮降損方法的效果的基礎(chǔ)上結(jié)合各項(xiàng)綜合指標(biāo)以能夠甄選出滿足需求的最優(yōu)方案組合。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
一種基于成本的電網(wǎng)降損方案優(yōu)選方法,包含下列步驟,
步驟1)在調(diào)查、分析、校驗(yàn)該區(qū)域的各類基本配電網(wǎng)信息的基礎(chǔ)上,根據(jù)生成的包含多種降損措施組合的降損方案集合,建立領(lǐng)域結(jié)構(gòu);
降損方案集合為:
其中,fi指第i個(gè)降損方案改造備選方案;g指互斥性,即同一種類的降損措施的不同實(shí)施方案在配電網(wǎng)中的實(shí)施是不可能同時(shí)發(fā)生的約束;其中i=1,2,...,6;
步驟2)確定nini種初始降損方案,給定算法參數(shù)并輸入,置禁忌表tl=φ;
步驟3)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)f=lccifi,選取目標(biāo)函數(shù)值最小的方案作為當(dāng)前最優(yōu)方案xbest=x0并將初始降損方案列入禁忌表中;目標(biāo)函數(shù)
其中
其中l(wèi)cci為第i個(gè)配電網(wǎng)降損備選方案的綜合成本值;cii為配電設(shè)備i的降損成本;coik、cfik、cdik分別為第k年由設(shè)備i造成的運(yùn)行維護(hù)成本、故障成本與拆除回收成本;n為設(shè)備總數(shù)量;n為運(yùn)行年限;rdk為第k年的貼現(xiàn)率rdk=(1+ri)1-k,ri為利率;rdn為運(yùn)行年限最后一年的貼現(xiàn)率;δb1k、δb2k、δb3k分別為第k年由損耗電量引起的售電費(fèi)用損失、等效gdp值與碳排放罰金;
步驟4)產(chǎn)生nnei種相鄰方案,相鄰方案是根據(jù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)中不同變量?jī)?nèi)的變動(dòng)而產(chǎn)生,相鄰方案與初始方案只在一個(gè)變量上發(fā)生了變化,且禁忌表中的降損方案不能作為相鄰方案;
步驟5)計(jì)算各個(gè)相鄰方案的約束條件指標(biāo)集,其是否滿足約束條件集,對(duì)于不滿足約束條件的相鄰方案,在其目標(biāo)函數(shù)中附加上極大的懲罰值;其中約束條件集及其指標(biāo)可表示為,
ts為統(tǒng)計(jì)總時(shí)間,toff為不計(jì)系統(tǒng)電源不足造成限電的停電時(shí)間;rsn為規(guī)定限制;
步驟6)計(jì)算相鄰方案的目標(biāo)函數(shù),若此時(shí)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)小于當(dāng)前最優(yōu)方案的目標(biāo)函數(shù),則替換該相鄰方案為當(dāng)前最優(yōu)方案xbest=x*;
步驟7)若終止條件不滿足,則繼續(xù)步驟4),否則輸出當(dāng)前最優(yōu)方案作為最優(yōu)的配電網(wǎng)降損實(shí)施方案。其中,終止條件是通過(guò)給定最優(yōu)方案選取連續(xù)保持不變的最大迭代次數(shù)k,若經(jīng)過(guò)k次迭代,當(dāng)前最優(yōu)方案都保持不變,則當(dāng)前最優(yōu)方案為全局最優(yōu)方案;
其中在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中,根據(jù)設(shè)備數(shù)目量以及實(shí)際需求,可能僅僅涉及到其中幾個(gè)步驟或者以不同順序執(zhí)行上述步驟。
特別的,針對(duì)備選方案?jìng)€(gè)數(shù)較少情況下的配電網(wǎng)降損改造備選方案集,可以通過(guò)對(duì)每一個(gè)降損改造備選方案的決策目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算,對(duì)于滿足決策約束條件的配電網(wǎng)降損改造備選方案,直接比較各個(gè)方案的決策目標(biāo)函數(shù)優(yōu)劣,應(yīng)用擇優(yōu)選擇原優(yōu)選出綜合成本最優(yōu)的配電網(wǎng)降損規(guī)劃方案。
其有益效果在于:
本發(fā)明提出了一種基于降損方案的成本以及起約束性條件進(jìn)行優(yōu)化選擇及判斷的降損方案選擇方法,其能充分考慮各種成本因素以及約束性條件,通過(guò)對(duì)各種降損方案的組合方式進(jìn)行判斷比較,輔助電網(wǎng)工作者選擇最合適的降損方案,該方法科學(xué)合理、判斷過(guò)程簡(jiǎn)明易懂,使用于在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境中協(xié)助工作者迅速作出更科學(xué)的判斷。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的一種基于成本的電網(wǎng)降損方案優(yōu)選方法是以現(xiàn)有電網(wǎng)技術(shù)水平,結(jié)合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電能損耗現(xiàn)狀為基礎(chǔ)進(jìn)行的,在充分研究國(guó)內(nèi)電網(wǎng)背景數(shù)據(jù)以及多種降損措施的基礎(chǔ)上,本發(fā)明優(yōu)選了在實(shí)際使用中應(yīng)用效果好、應(yīng)用范圍廣以及綜合效應(yīng)佳的六種降損措施作為組合方案的備選項(xiàng),在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用范圍及需求也可以增減其他降損措施并采用其他指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)選方法進(jìn)行完善和發(fā)展。
這六種降損措施包括:
1、縮短低壓路線,通過(guò)降低由于線路自身阻抗產(chǎn)生的功率損耗實(shí)現(xiàn)降損,在實(shí)際應(yīng)用中通常采用將中壓線延伸至負(fù)荷點(diǎn)或等效負(fù)荷中心等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2、無(wú)功補(bǔ)償,通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償減少電網(wǎng)中流動(dòng)的無(wú)功功率,避免大量無(wú)功功率在配電網(wǎng)中流動(dòng)導(dǎo)致的電能損耗,根據(jù)實(shí)際需求不同,常采用配電變壓器集中補(bǔ)償或者用戶終端分散補(bǔ)償?shù)确绞健?/p>
3、平衡三相負(fù)荷,通過(guò)降低三項(xiàng)不平衡程度來(lái)實(shí)現(xiàn)降損,通常使用人工定期測(cè)量調(diào)節(jié)不平衡度或者通過(guò)安裝三項(xiàng)不平衡無(wú)功補(bǔ)償裝置等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡三相負(fù)荷的目的。
4、更換變壓器容量,通過(guò)合理配置更換變壓器容量,降低變壓器損耗,降低電網(wǎng)總體消耗。
5、更換變壓器型號(hào),即采用節(jié)能變壓器替換老式變壓器,降低配電網(wǎng)損耗中變壓器的額定空載損耗以及負(fù)載損耗。
6、更換線路截面積,通過(guò)采用大線徑線纜,減少配電網(wǎng)中線路損耗,降低單位符合下有功及無(wú)功損耗。
由于配電網(wǎng)中包含大量隨機(jī)、模糊的不確定因素,電網(wǎng)的損耗也呈現(xiàn)不確定性,在進(jìn)行配電網(wǎng)降損方案的選擇過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)降損措施實(shí)現(xiàn)的降損電量(即通過(guò)降損方案避免損失掉的的那部分電量)相應(yīng)的綜合成本來(lái)對(duì)降損方案進(jìn)行評(píng)判,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要即電網(wǎng)特點(diǎn),主要從降損電量對(duì)應(yīng)的直接費(fèi)用,降損電量所能產(chǎn)生的等效gdp效益,降損電量所能產(chǎn)生的低碳效益來(lái)進(jìn)行評(píng)判。
降損電量所引起的直接費(fèi)用,最直接也是最重要的部分是電費(fèi)δb1,且等于降損電量δl與對(duì)應(yīng)電價(jià)σ的乘積,即
降損電量所能產(chǎn)生的gdp效益,社會(huì)用電量與gdp呈強(qiáng)相關(guān)性聯(lián)系,降損電量與其所能產(chǎn)生的等效gdp效益δb2可用δb2=δl*k表示,即
降損電量所能產(chǎn)生的低碳價(jià)值,由于碳排放量的配額限制,碳排放限額交易系統(tǒng)成為世界范圍內(nèi)的交易體系,電力工業(yè)作為最主要的礦物能消耗產(chǎn)業(yè),其碳排放占據(jù)主要部分,降損方案帶來(lái)的碳排放價(jià)值δb3=l*(mcr-mcn)其中l(wèi)指碳價(jià),mcr和mcn分別是指配電網(wǎng)的實(shí)際碳排放量與碳排放額度,用
因此
在進(jìn)行降損方案的選擇的時(shí)候,不僅需要考慮降損方案帶來(lái)的降損電量相關(guān)的效益,還需要考慮實(shí)施降損方案過(guò)程中的成本支出、后期維護(hù)、可能出現(xiàn)的故障以及拆除回收等成本因素。因此降損方案合理的成本計(jì)算方法可表示為
其中l(wèi)cci為第i個(gè)配電網(wǎng)降損備選方案的綜合成本值;cii為配電設(shè)備i的降損成本;coik、cfik、cdik分別為第k年由設(shè)備i造成的運(yùn)行維護(hù)成本、故障成本與拆除回收成本;n為設(shè)備總數(shù)量;n為運(yùn)行年限;rdk為第k年的貼現(xiàn)率rdk=(1+ri)1-k,ri為利率;rdn為運(yùn)行年限最后一年的貼現(xiàn)率。
在利用上述公式及方法對(duì)待降損電網(wǎng)進(jìn)行降損方案判斷獲取了各降損方案的效益情況之后,往往還不能直接應(yīng)用其具有最佳效益的降損方案,因?yàn)樵陔娋W(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中不僅需要考慮經(jīng)濟(jì)效益更需要保證電網(wǎng)整體的運(yùn)行穩(wěn)定,因此通過(guò)上述過(guò)程獲得多個(gè)優(yōu)選降損方案之后,還需要根據(jù)因電網(wǎng)運(yùn)行的需要產(chǎn)生的若干約束性條件進(jìn)行判斷,其中電網(wǎng)系統(tǒng)中最主要的約束性包括:電網(wǎng)可靠性約束、供電穩(wěn)定性約束、電壓偏差約束、傳輸限制約束以及成本限制約束。
電網(wǎng)可靠性約束是指其可靠性應(yīng)當(dāng)不低于規(guī)定限值rsn,使用rs指標(biāo)表示可靠性,則應(yīng)當(dāng)滿足
供電穩(wěn)定性約束是指用戶和平均停電時(shí)間ai應(yīng)當(dāng)不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的規(guī)定限制ain,即
電壓偏差約束是指降損措施造成電網(wǎng)的電壓偏差的絕對(duì)值不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電壓的7%,即
傳輸限制約束是指實(shí)施降損方案之后線路傳輸?shù)膶?shí)際傳輸容量不能超過(guò)線路最大傳輸容量,傳輸容量一般用傳輸電流來(lái)表示,即應(yīng)當(dāng)滿足il≤imax,il、imax分別是指實(shí)際傳輸容量以及最大傳輸容量。
成本限制是指采取的降損方案需要耗費(fèi)的成本應(yīng)當(dāng)在預(yù)設(shè)成本限制之內(nèi),即
基于上述基礎(chǔ),本發(fā)明的基于成本的電網(wǎng)降損方案優(yōu)選方法的具體實(shí)施步驟包括:
步驟1)在調(diào)查、分析、校驗(yàn)該區(qū)域的各類基本配電網(wǎng)信息的基礎(chǔ)上,根據(jù)生成的包含多種降損措施組合的降損方案集合,建立領(lǐng)域結(jié)構(gòu);
降損方案集合為:
其中,fi指第i個(gè)降損方案改造備選方案;g指互斥性,即同一種類的降損措施的不同實(shí)施方案在配電網(wǎng)中的實(shí)施是不可能同時(shí)發(fā)生的約束;其中i=1,2,...,6;
步驟2)確定nini種初始降損方案,給定算法參數(shù)并輸入,置禁忌表tl=φ;
步驟3)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)f=lccifi,選取目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的方案作為當(dāng)前最優(yōu)方案xbest=x0并將初始降損方案列入禁忌表中;目標(biāo)函數(shù)
其中
其中l(wèi)cci為第i個(gè)配電網(wǎng)降損備選方案的綜合成本值;cii為配電設(shè)備i的降損成本;coik、cfik、cdik分別為第k年由設(shè)備i造成的運(yùn)行維護(hù)成本、故障成本與拆除回收成本;n為設(shè)備總數(shù)量;n為運(yùn)行年限;rdk為第k年的貼現(xiàn)率rdk=(1+ri)1-k,ri為利率;rdn為運(yùn)行年限最后一年的貼現(xiàn)率;δb1k、δb2k、δb3k分別為第k年由損耗電量引起的售電費(fèi)用損失、等效gdp值與碳排放罰金;
步驟4)產(chǎn)生nnei種相鄰方案,相鄰方案是根據(jù)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)中不同變量?jī)?nèi)的變動(dòng)而產(chǎn)生,相鄰方案與初始方案只在一個(gè)變量上發(fā)生了變化,且禁忌表中的降損方案不能作為相鄰方案;
步驟5)計(jì)算各個(gè)相鄰方案的約束條件指標(biāo)集,其是否滿足約束條件集,對(duì)于不滿足約束條件的相鄰方案,在其目標(biāo)函數(shù)中附加上極大的懲罰值;其中約束條件集及其指標(biāo)可表示為,
ts為統(tǒng)計(jì)總時(shí)間,toff為不計(jì)系統(tǒng)電源不足造成限電的停電時(shí)間;rsn為規(guī)定限制;
步驟6)計(jì)算相鄰方案的目標(biāo)函數(shù),若此時(shí)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)小于當(dāng)前最優(yōu)方案的目標(biāo)函數(shù),則替換該相鄰方案為當(dāng)前最優(yōu)方案xbest=x*;
步驟7)若終止條件不滿足,則繼續(xù)步驟4),否則輸出當(dāng)前最優(yōu)方案作為最優(yōu)的配電網(wǎng)降損實(shí)施方案。其中,終止條件是通過(guò)給定最優(yōu)方案選取連續(xù)保持不變的最大迭代次數(shù)k,若經(jīng)過(guò)k次迭代,當(dāng)前最優(yōu)方案都保持不變,則當(dāng)前最優(yōu)方案為全局最優(yōu)方案;
其中在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中,根據(jù)設(shè)備數(shù)目量以及實(shí)際需求,可能僅僅涉及到其中幾個(gè)步驟或者以不同順序執(zhí)行上述步驟。
特別的針對(duì)備選方案?jìng)€(gè)數(shù)較少情況下的配電網(wǎng)降損改造備選方案集,可以通過(guò)對(duì)每一個(gè)降損改造備選方案的決策目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算,對(duì)于滿足決策約束條件的配電網(wǎng)降損改造備選方案,直接比較各個(gè)方案的決策目標(biāo)函數(shù)優(yōu)劣,應(yīng)用擇優(yōu)選擇原優(yōu)選出綜合成本最優(yōu)的配電網(wǎng)降損規(guī)劃方案。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是,以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案,而非對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造保護(hù)范圍的限制,盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作了詳細(xì)地說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本發(fā)明創(chuàng)造技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。