淺談電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)與決策

王文珍

摘 要：電網(wǎng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，其規(guī)劃水平的高低直接影響到未來電網(wǎng)的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性等方面。電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)與決策工作是其中的重要內(nèi)容，關(guān)系到電網(wǎng)規(guī)劃的質(zhì)量與水平。因此，電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)與決策研究工作就顯得尤為重要，文章針對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)與決策方法進(jìn)行了研究，以期給同行參考。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；評(píng)價(jià)；決策

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，電能已經(jīng)觸及到了人類生活的各個(gè)方面。只有通過電力工業(yè)本身的基本建設(shè)從而不斷擴(kuò)大電力系統(tǒng)的規(guī)模才能滿足社會(huì)對(duì)電能的需求。因此做好電力工程建設(shè)的前期工作，落實(shí)發(fā)、送、變電本體工程的建設(shè)條件，協(xié)調(diào)其建設(shè)進(jìn)度，優(yōu)化其設(shè)計(jì)方案，其意義尤為重大。而電網(wǎng)規(guī)劃正是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，一個(gè)規(guī)劃方案的好壞直接關(guān)系到電能能否從發(fā)電廠順利送到用戶。因此，提高電網(wǎng)規(guī)劃的質(zhì)量具有重大的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

1 電網(wǎng)規(guī)劃研究

電網(wǎng)規(guī)劃研究主要有兩個(gè)方面的任務(wù)：一是確定電網(wǎng)未來安裝設(shè)備規(guī)格，如導(dǎo)線電壓等級(jí)及型號(hào)、變壓器規(guī)格等；二是確定電網(wǎng)中增加新設(shè)備的地點(diǎn)及時(shí)刻。電網(wǎng)規(guī)劃的目的是確定電網(wǎng)合理擴(kuò)展網(wǎng)架，尋找最優(yōu)的擴(kuò)展方案，且滿足負(fù)荷、用戶供電質(zhì)量、城市規(guī)劃協(xié)調(diào)一致、經(jīng)濟(jì)發(fā)展四個(gè)方面的要求。因此電網(wǎng)規(guī)劃是一個(gè)多目標(biāo)、多變量、多約束的混合非線性規(guī)劃問題。國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定成果。人們對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃問題研究的不同之處主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化方法兩方面。

2 規(guī)劃模型的建立

由于電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜性與系統(tǒng)性，需要考慮的因素多種多樣，建立合理與完整的規(guī)劃模型是一個(gè)重要的課題。文獻(xiàn)[1]針對(duì)傳統(tǒng)規(guī)劃中未考慮各線路負(fù)荷水平問題，將輸電線路投資和網(wǎng)絡(luò)剩余輸電容量作為目標(biāo)函數(shù)，求取投資最小下剩余輸電容量最大的方案。文獻(xiàn)[2]在模型中加入了發(fā)電備用容量以滿足電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行要求。文獻(xiàn)[3]同時(shí)考慮了電力市場(chǎng)阻塞和線路剩余容量建立新的電網(wǎng)規(guī)劃模型，并采用粒子群算法進(jìn)行求解。文獻(xiàn)[4]建立了主網(wǎng)與配網(wǎng)相協(xié)調(diào)的電網(wǎng)規(guī)劃模型，并將地理信息系統(tǒng)和圖論應(yīng)用到規(guī)劃中。

3 優(yōu)化算法的選擇

除了提出不同的電網(wǎng)規(guī)劃模型外，電網(wǎng)規(guī)劃研究者也對(duì)優(yōu)化算法展開大量的研究，以期提高計(jì)算速度和改善算法收斂性。目前，用于電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化算法主要包括兩類：數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和智能優(yōu)化方法。

3.1 數(shù)學(xué)優(yōu)化方法

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法包括線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、整數(shù)規(guī)劃法等。

3.2 智能優(yōu)化方法

近年來，科研工作者基于對(duì)自然界的觀察而得到啟示，提出了諸多智能方法，如遺傳算法、粒子群算法、人工魚群算法、蟻群算法等。

（1）遺傳算法。遺傳算法是電網(wǎng)規(guī)劃中廣泛應(yīng)用的智能優(yōu)化算法。它模擬生態(tài)系統(tǒng)中的生物遺傳功能，通過遺傳、交叉、變異等操作進(jìn)行優(yōu)化，最終得到最優(yōu)解。遺傳算法存在計(jì)算速度慢且易陷入局部收斂情況，因此專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。例如文獻(xiàn)[5]在遺傳算法中加入倒位算子、最優(yōu)保存策略及適應(yīng)度記錄器，并將其應(yīng)用到輸電網(wǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃中，提高了計(jì)算效率。（2）粒子群算法。粒子群算法廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)規(guī)劃、無功優(yōu)化和變電站規(guī)劃當(dāng)中。它是一種種群優(yōu)化算法，但不存在遺傳、交叉、變異等操作，因此其具備簡(jiǎn)單高效的特點(diǎn)。它模擬鳥類的捕食過程，通過更新粒子的速度和方位實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)。文獻(xiàn)[6]將非線性單純體應(yīng)用到粒子群初始化中，使得粒子在初始化中能夠合理的分布，從而加速了算法的收斂性。并提出一種交叉迭代方法，克服了適應(yīng)度函數(shù)的振蕩現(xiàn)象。（3）人工魚群算法。人工魚群算法是一種基于魚群行為進(jìn)行全局搜索的最優(yōu)算法，該算法具有克服局部最優(yōu)解、尋求全局最優(yōu)等特點(diǎn)，對(duì)其搜索空間具有一定的自適應(yīng)能力。文獻(xiàn)[7]將人工魚群算法應(yīng)用到配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃中，建立了以年最小費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。（4）蟻群算法。蟻群算法是一種新型的仿生啟發(fā)式尋優(yōu)算法，該算法模擬螞蟻的覓食機(jī)理，構(gòu)造人工蟻群，每個(gè)螞蟻根據(jù)覓食路徑上的信息進(jìn)行路徑選擇，并在選擇路徑上留下自己的信息，如此往復(fù)迭代完成尋優(yōu)過程。

與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法不同，人工智能優(yōu)化方法對(duì)數(shù)學(xué)優(yōu)化模型沒有非常嚴(yán)格的要求，可以很好地處理離散、非凸、非線性問題。目前，這些方法已廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中，在一定程度上提高了計(jì)算的收斂性和速度，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法的一些不足。

4 對(duì)規(guī)劃方案的評(píng)價(jià)與決策

電網(wǎng)規(guī)劃方案的形成是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，內(nèi)容涉及繁多，包括：社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及現(xiàn)狀電網(wǎng)分析、電力需求預(yù)測(cè)、規(guī)劃目標(biāo)及技術(shù)原則、電網(wǎng)規(guī)劃方案、投資估算、規(guī)劃成效分析等內(nèi)容。此外，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)帶有明顯的不確定性與模糊性特點(diǎn)，與電網(wǎng)的歷史與未來都有密切的關(guān)系。在規(guī)劃方案實(shí)施之前，必須對(duì)方案進(jìn)行綜合全面的分析，以期得到滿足社會(huì)發(fā)展需求的電力網(wǎng)絡(luò)。因此，如何對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行評(píng)價(jià)與決策是一個(gè)不容忽視的問題。

電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)問題主要由評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法組成。傳統(tǒng)的電網(wǎng)評(píng)價(jià)工作主要包括經(jīng)濟(jì)性、可靠性、適應(yīng)性、電能質(zhì)量等評(píng)價(jià)，或者綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與可靠性的評(píng)價(jià)。這些工作從不同的方面評(píng)價(jià)了電網(wǎng)水平，但缺乏整體性的評(píng)價(jià)，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)意義不強(qiáng)。文獻(xiàn)[8]根據(jù)輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)特點(diǎn)不同，以及規(guī)劃與運(yùn)行對(duì)數(shù)據(jù)的要求不同分別建立了輸電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、輸電網(wǎng)后評(píng)估指標(biāo)體系、配電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、配電網(wǎng)后評(píng)估指標(biāo)體系等四個(gè)電網(wǎng)評(píng)估指標(biāo)體系框架。上述文獻(xiàn)屬于電網(wǎng)規(guī)劃方案決策，而電網(wǎng)規(guī)劃后評(píng)估也是電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，文獻(xiàn)[9]采用模糊區(qū)間層次分析法對(duì)電網(wǎng)改造項(xiàng)目進(jìn)行后評(píng)估，以檢驗(yàn)改造項(xiàng)目的成效，并為下一步的電網(wǎng)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來，電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)問題出現(xiàn)復(fù)雜化、不確定性因素增加等新的特點(diǎn)，需要分析各種評(píng)價(jià)與決策方法理論特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，取長(zhǎng)補(bǔ)短，根據(jù)實(shí)際情況采取一種適合于輸電網(wǎng)規(guī)劃特點(diǎn)的評(píng)價(jià)方法，并將其應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目工程中。

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