一種基于綜合成本模型的電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是一種基于綜合成本模型的電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu) 選方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從規(guī)劃角度看，電網(wǎng)是由點（變電站，電源作為特殊的變電站）和線（輸電線路） 組成。常見的不同規(guī)劃方案，往往擬新建或擴建的變電站站址選擇和線路接入存在差異?？?慮到變電站站址用地和線路走廊均需要落實到規(guī)劃用地的預(yù)留，因此規(guī)劃激進會浪費土地 資源，也會由于不飽滿的輸電容量而浪費電網(wǎng)投資，而規(guī)劃過于保守則會因為電力供應(yīng)不 足而限制社會經(jīng)濟發(fā)展，而且過大的輸電壓力會降低電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性，因此電 網(wǎng)規(guī)劃要求有較高的科學(xué)性。
[0003] 電網(wǎng)規(guī)劃方案的優(yōu)選通常從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面進行研究。目前技術(shù)方面的研究成 果較多，評價指標(biāo)和研究著眼點不斷豐富和深入。例如，除潮流分布、穩(wěn)定水平、短路水平等 傳統(tǒng)的技術(shù)評價外，提出了評價電網(wǎng)傳輸能力的充裕度指標(biāo)、最大輸電能力等反映電網(wǎng)可 靠性方面的單一指標(biāo)，以及風(fēng)險度等綜合性指標(biāo)。經(jīng)濟性評價方面，由于一些不確定性因素 以及成本歸集分?jǐn)偟膹?fù)雜性等問題，研究成果相對較少。隨著全壽命周期管理理論的發(fā)展 和應(yīng)用，電網(wǎng)規(guī)劃方案的經(jīng)濟優(yōu)選已從單純的投資成本向全壽命周期成本比較發(fā)展?？紤] 全壽命周期成本要比僅考慮建設(shè)投資成本更為合理，這個觀點已被廣泛認可。然而全壽命 周期成本模型在實際應(yīng)用研究中還存在不少困難。比如，電網(wǎng)設(shè)備（變電站、輸電線路，下 同）的壽命難以準(zhǔn)確估計，若用粗略的設(shè)計壽命來代替會帶來較大誤差。即使相同類型的 設(shè)備個體，在不同使用條件下的壽命、故障概率等會有較大差異，因此即使僅對關(guān)鍵的電網(wǎng) 設(shè)備進行全壽命周期成本比較，也會由于設(shè)備實際可使用壽命的差異以及運維成本粗略估 計而造成全壽命周期成本較大的計算誤差，影響方案的正確選擇。此外，方案選擇時往往只 考慮本次規(guī)劃時新增設(shè)備的全壽命周期成本，而忽視了原電網(wǎng)已有設(shè)備為實現(xiàn)與新設(shè)備 共同完成電力傳輸任務(wù)而必須支出的更新成本。因此，要提高基于全壽命周期成本的電網(wǎng) 規(guī)劃方案優(yōu)選的準(zhǔn)確性，還有較多的難題需要解決。
[0004] 鑒于此，本發(fā)明以電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟性為研究目標(biāo)，在借鑒全壽命周期成本的構(gòu)成 基礎(chǔ)上，以規(guī)劃目標(biāo)年限為邊界，提出規(guī)劃方案的綜合成本計算模型，為電網(wǎng)規(guī)劃方案的經(jīng) 濟性比較提供一種新的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于綜合成本模型的電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)選方法。在綜合成本計算模 型中，不僅包含了新設(shè)備在規(guī)劃年限內(nèi)的各項支出成本以及規(guī)劃期末擁有的現(xiàn)值，還通過 對原電網(wǎng)設(shè)備的經(jīng)濟壽命分析，提出了老設(shè)備在規(guī)劃期內(nèi)為配合新設(shè)備實現(xiàn)供電可靠性和 經(jīng)濟性需要支出的各項費用和規(guī)劃期末的現(xiàn)值。
[0006] 為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種基于綜合成本模型的電網(wǎng)規(guī)劃方案經(jīng)濟 優(yōu)選方法，包括如下步驟：
[0007] 首先，根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃方案中的原電網(wǎng)拓撲圖，對電網(wǎng)原有設(shè)備進行經(jīng)濟壽命評估， 以便確定在規(guī)劃期內(nèi)舊設(shè)備是否需要更新以及何時更新。
[0008] 然后，建立電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合成本模型，給出各構(gòu)成成本的計算依據(jù)、方法和過 程，為計算各方案中由于設(shè)備在規(guī)劃期間新建、拆除等差異產(chǎn)生的不等量成本奠定理論基 礎(chǔ)。
[0009] 最后，將區(qū)間分析法引入到電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合成本計算模型中，分別計算各方案 的綜合成本區(qū)間，并進行方案間的經(jīng)濟性比較和選擇。
[0010] 本發(fā)明提出的綜合成本模型與全壽命周期成本模型相比，共同點是成本構(gòu)成近 似。區(qū)別是綜合成本模型以年度為單位計算建設(shè)和運維成本，得到總的支出成本后再扣去 規(guī)劃期末方案的現(xiàn)值；而全壽命周期成本模型則是考慮一次性初始投資，壽命過程中的運 維成本，以及壽命終結(jié)時的報廢成本。因此，綜合成本模型更符合電力發(fā)展實際，即設(shè)備是 根據(jù)運行情況逐年更新，而不是一起更新。此外，綜合成本模型可以靈活應(yīng)用于各種長度目 標(biāo)年限的規(guī)劃。
[0011] 利用本發(fā)明計算出不同方案的綜合成本，可以進行各種時間長度的規(guī)劃方案經(jīng)濟 優(yōu)選，與區(qū)間法結(jié)合，可以更準(zhǔn)確描述方案優(yōu)選的可能性。
[0012] 本發(fā)明采用以下具體步驟：
[0013] 步驟1)，對規(guī)劃方案中電網(wǎng)原有設(shè)備進行經(jīng)濟壽命評估，確定規(guī)劃期內(nèi)哪些設(shè)備 需要更新，分別在哪年進行更新。
[0014] 分析電網(wǎng)設(shè)備的壽命數(shù)據(jù)，建立影響故障率的因素集（運行環(huán)境、質(zhì)量狀況等）、 指標(biāo)集，以及評語集和對應(yīng)的評分集。分別采用基于三角形隸屬函數(shù)的模糊分布法和基于 專家的模糊統(tǒng)計試驗法，計算設(shè)備的定量和定性指標(biāo)隸屬度，從而得到因素集的模糊隸屬 矩陣；同時采用層次分析法中的"9分度法"確定指標(biāo)權(quán)重，從而得到因素集各指標(biāo)權(quán)重向 量。把因素集的模糊隸屬矩陣和各指標(biāo)權(quán)重向量經(jīng)過合成運算后，計算模糊綜合評估向量； 依照最大隸屬度原則，把模糊評估向量轉(zhuǎn)化為因素集評分。
[0015] 運用最小二乘支持向量機，通過樣本訓(xùn)練建立因素集評分與設(shè)備故障率間的映射 關(guān)系，從而輸入待預(yù)測電網(wǎng)設(shè)備的因素集評分，即可獲得該設(shè)備在未來規(guī)劃年內(nèi)的故障率 區(qū)間。根據(jù)故障率預(yù)測結(jié)果計算設(shè)備在未來不同運行年限退役時的全壽命周期成本和年平 均費用。以年平均費用最低為依據(jù)，計算設(shè)備的經(jīng)濟壽命區(qū)間。
[0016] 若計算得到電網(wǎng)原有設(shè)備的經(jīng)濟壽命區(qū)間在規(guī)劃年限內(nèi)，則在經(jīng)濟壽命區(qū)間內(nèi)進 行更新。
[0017] 步驟2)，以目標(biāo)規(guī)劃年限為邊界，計算規(guī)劃年限內(nèi)每個方案的綜合成本。綜合成本 計算模型為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于綜合成本模型的電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)選方法，其特征在于， 首先，根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃方案中的原電網(wǎng)拓撲圖，對電網(wǎng)原有設(shè)備進行經(jīng)濟壽命評估，以便 確定在規(guī)劃期內(nèi)舊設(shè)備是否需要更新以及何時更新，所述的原有設(shè)備包括變電站和輸電線 路； 然后，建立電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合成本模型，給出各構(gòu)成成本的計算方式； 最后，將區(qū)間分析法引入到電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合成本模型中，分別計算各方案的綜合成 本區(qū)間，并進行方案間的比較和選擇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)選方法，其特征在于，它采用以下具體步驟： 步驟1)，對規(guī)劃方案中電網(wǎng)原有設(shè)備進行經(jīng)濟壽命評估，確定規(guī)劃期內(nèi)哪些設(shè)備需要 更新，分別在哪年進行更新； 分析電網(wǎng)設(shè)備的壽命數(shù)據(jù)，建立影響故障率的因素集、指標(biāo)集，以及評語集和對應(yīng)的評 分集；分別采用基于三角形隸屬函數(shù)的模糊分布法和基于專家的模糊統(tǒng)計試驗法，計算設(shè) 備的定量和定性指標(biāo)隸屬度，從而得到因素集的模糊隸屬矩陣；同時采用層次分析法中的 "9分度法"確定指標(biāo)權(quán)重