探究多目标电网规划的分层最优化方法

探究多目标电网规划的分层最优化方法

杜娟1胡美玲1刘宝伟1齐俊杰2徐世勇2张

1国网山西省电力公司忻州供电公司山西省034000；2国网山西省电力公司定襄县供电公司山西省035400

摘要：电网是电力系统运行必不可少的一部分，其输电能力对人们日常生活与经济发展都具有重要作用。本文就多目标电网规划在智能电网的条件下存在的问题进行分析，并对基于智能电网条件下的多目标电网的规划提出参考要点，以此供各位借鉴交流。

关键词：多目标；电网规划；分层最优化；优化方法

引言

随着我国经济的快速发展，能源的消耗与负荷的增长在大幅上升，对电力的需求日益突出。分布式电源DG因其清洁友好、发电方式灵活、供电可靠等特点越来越受到关注。分布式电源接入配电网，会使得配电网的节点电压、支路潮流等发生改变，在给配电网带来许多效益的同时，也会有一些影响。分布式电源不合理的接入位置和接入的容量会引起配电网运行成本、网损等指标出现不利的改变，所以对分布式电源的优化配置是十分必要的。

1多目标电网规划中存在的问题

1.1数学模型复杂

该问题可以划分为两个方面：①目标函数问题。电网优化方面需要考虑到多个因素，如安全性、经济性，若要使两者能够起到互相促进的作用，往往会将安全性指标中能够换算为经济形式的因素，即缺点损失费，化为经济形式并直接代入到目标函数中。从理论层面而言，该方式具有很好的可行性，然而在实际应用中却会存在一些问题，如方案研究阶段中，缺点损失费用要远远少于投资费用的占比，也导致了在进行方案优化时没能够将其置于首要位置，从而使得整个方案无法全面满足安全性和经济性的要求；②约束条件问题。多目标电网规划中，保证安全性依然是最为重要的事情，只有在保证安全的前提下才可以考虑经济性问题，另外，需要将可靠性指标进行转变，使其成为经济形式，才可以被代入到相应的函数中进行计算，然而虽然指标众多，但真正能够在函数计算中起到作用的指标却屈指可数，这也导致了计算过程复杂、计算精度难以优化的问题出现。

1.2人员技术水平不足

在输电规划工作中，除了专业人士外也有部分缺乏工作经验的人员参与。非专业人士在面对一些问题时不能及时进行解决，对相关工作的理解程度也有限，这会使工作中的问题得不到全面有效解决，特别是在一些对技术水平要求较高的工作中，若工作人员计算结果不够准确，会导致工作无法顺利进行。所以，在人员的选用上一定要保证其专业性，如此才能更好地完成电网规划建设工作。

1.3研究对象规模有限

我国电力事业的发展态势持续良好，并在不断优化着电网规划方面的建设，但在进行大规模电网规划时，却也会受到限制，尤其是数学方法方面。在多目标电网规划中，传统数学方法已经难以发挥作用，利用此类方法计算往往会耗费大量的时间，并且准确性不高。虽然如今已经有了一些新型的方法可以应用，如应用效果较佳的遗传算法，其在应用时可以有效优化传统方法中的弊端，最终获得最优解，但从实际应用情况来看，此类方法在很多方面还未完全成熟，尤其在应用到大规模电网求解时，其局限性会十分突出。

1.4分层优化还不够成熟

利用智能电网进行输电需要进行分层优化，但是目前分层优化没有起到实际应有的作用，形式化问题比较严重，虽然暂时对输电工作没有造成太大的影响，可长期以往必然会造成如供电不稳定这样的问题。在规划过程中，需要有统一的参考条件和数据，这样才能及时有效的解决问题，避免电网不稳定等情况的发生。

2多目标电网规划分层的最优化方法

2.1传统意义上的逐步倒推法

该方法的应用也可以产生很大的价值，如其具有拓展性意义，同时也具有实践意义，但传统方式毕竟较为落后，要使其发挥作用需要对其进行不断的优化、完善和创新，逐步倒推法的应用，其最终目的是为了能够使电网规划质量得以提升，并满足经济性要求。安全性是所有电力建设项目中均需要遵循的原则，在此方面也不另外，然而却也有所不同，如分析指导方面，要保证该方面处于安全可靠的状态下，才能够保证之后的校正检验计算方法合理有效。在很多电网规划中均会应用到该方法，且往往能够产生不错的效果，但在应用时却也难以充分保证经济性、可靠性的综合优化，这也是导致电网规划发展缓慢的原因之一。

2.2粒子群遗传算法

粒子群算法简单易行，但在搜索后期容易陷入局部最优，导致出现早熟现象；而遗传算法较通用，且并行性好，但是局部搜索能力较差，在后期搜索效率比较低。本文将两者结合互补，并引入小生境技术的方法对其进行改进。小生境[11]是指特定环境下的一种生存环境，生物在其进化过程中，一般总是与自己相同的物种生活在一起，共同繁衍后代。在基于小生境的粒子群遗传算法中，首先利用遗传算法进行全局搜索，之后根据小生境技术将粒子划分到各自的小生境群体中，在每一个小生境群体中利用PSO更新自身的位置及速度，其中群体最优值只在此群体中有效。在小生境粒子群遗传算法中，关键的一步是划分种群，也就是要确定小生境群体的半径。

2.3项目资金的合理运用

国家在智能电网输电项目上给予的资金是有限的，因此在制定多目标电网规划中要选择质量高、经济效益好且成本较低的方案，杜绝铺张浪费的现象。在以往的工作中，部分工作人员对投入与产出的关系存在误解，认为投入的资金越多，收获的效果越高。如X市的智能电网多目标输电规划项目，投入了巨额资金，结果其成效与投资相对较少的邻市相差无几。该市相关部门领导事后总结经验教训，认为在项目方案的选择中应加强对资金利用效率的重视，利用科学的手段计算出投入与产出的比例，在保证工作质量的前提下选择价格相对低廉的方案。

2.4以安全可靠性为目标的建设规划法

该方法在应用时会将负荷减少、能量增加作为主要目标，电网规划时，启发式方法的应用尤为重要，其可以使拓展方案要求达到标准，该方法的应用中可以明显的看出灵敏度较高，因此其分析过程也会相对简便，但分析结果质量并不会受到不良影响。如在进行资金规划时，输电设备是重要的组成部分，需要将此部分资金融入到整个方案中，并进行优化设计，在该方法的应用下可以很好的保证资金投入量不出现过多、过少等问题，也能够达到安全性要求，使两者实现有效统一。然而该方法却也不是十全十美，其应用性能还有待加强，且应用范围不够广泛，如其往往可以在电网构架的拓展设计当中发挥良好作用，但在大规模电网拓展设计中却有些捉襟见肘。

2.5加强多目标电网的适应性

设计多目标电网时要考虑到其适应性。在智能电网中进行多目标输电过程中，其支路中的电磁环境、防雷功能、绝缘设施等都会对其线路回数起到制约作用。因此，规划多目标电网时，应注意这些影响到线路稳定的因素。多目标电网适应性的强弱决定其能否支持智能电网的工作，若无法起到支持作用，多目标电网的规划就是不切实际的。在多目标电网的设计规划中，需考虑智能电网的输电量，以适应其在工作中产生的一系列问题。

结语

总之，在电力系统不断扩大与智能电网的应用逐步宽广的背景下，多目标电网规划中的问题也逐渐增多，怎么在智能电网的条件下更好地完成多目标输电是许多电力部门热切关心的问题。在智能电网的设计上，要根据其经济性、可靠性、灵活性、适应性、抗毁性等特点，结合本地区实际情况，制定出合理有效的规划，以此保障供电的稳定、及时，从而更好地服务于广大用户。

参考文献：

[1]王延梅.探究多目标电网规划的分层最优化方法[J].城市建设理论研究：电子版，2015（22）.

[2]孙胜霞.多目标电网规划的分层最优化方法[J].城市建设理论研究：电子版，2015（23）.

[3]闫康，申永伟，刘志远.多目标电网规划的分层最优化方法[J].城市建设理论研究：电子版，2016（10）

[4]王振浩，李文文，陈继开，等.基于改进自适应遗传算法的分布式电源优化配置[J].电测与仪表，2015，52（5）：30-34.