論多目標電網規劃的分層最優化方法

羅麗萍

摘要：針對當前電力網絡的規劃呈現出大規模、多目標和多階段的新特點，產生了一種新的分層方法，并且這種方法也得到了實踐運用，取得了較好的效果。為了建設更加完善的電力網絡，對分層方法的研究是必不可少的，它的優化將有助于建立一個更加完備的國際一流電網。

關鍵詞：電網建設；電網規劃；分層最優化

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0110-02

傳統確定電網規劃電網目標網架的方式是將采用的電源接人、負荷供給作為目標導向，之后再根據實際的情況和一些特殊的要求對電網進行部分的改動的電網建設規劃方式，這種方式雖然減少了規劃過程中的許多難點，但是卻使電網不具備完整的工作能力，也極大地提高了電力的消耗，不能使電網的建設滿足合理、有效、低成本的原則?，F在，為了建設國際上具有一流水準的電力網絡，就為電力網絡的建設增加了更多的任務。所以為了達到這些要求，就要對電網的規劃進行分層處理，找到最有效、最經濟的規劃方法。

1 電網規劃

1.1 規劃目標

電網規劃主要就是為了滿足用戶的需求和電力系統的安全，而其中包括的內容有：電源接人及負荷供給方案最優、電網安全穩定水平最大、電網損耗最小、供電可靠性及電能質量最優、電網投資最省等，而將其概括起來就是滿足安全和經濟。

1.2 規劃方法

1.2.1 傳統的逐步倒推法和逐步擴展法：這種規劃方法主要是滿足經濟性，將規劃的成本放在第一位，而電網的可靠性和實用性則在后期才進行校驗。這種規劃的方法雖然使用得較多，但是卻無法同時滿足經濟性和可靠性，所以不是一種最優的規劃方式。要想使電網的規劃最優化，就要在電網的設計上同時滿足可靠性和經濟性，也只有這樣才能基本上滿足未來發展的需求，也對電力企業的市場競爭力有提升作用。

1.2.2 滿足可靠性的規劃方法：這類方法主要是以電網規劃的可靠性為目標，結合一定的規劃技術，進行設計。結合電力傳輸過程的能量大小以及電網的傳輸能力、負荷的消減來進行規劃，它借用啟發式，制定負荷可靠性原則的規劃方案。有一部分結合了一定的經濟性，比如北美電力系統，這些較為綜合的規劃方式在一定的程度上滿足了電力輸送的需求，但是卻無法進行廣泛的試用，主要是因為它還存在一些不足的地方，無法適用于全部的電網；而還有一些則是完全以可靠性為目的來進行規劃的優化設計的，最后才對需要的設備、技術進行考慮。這種規劃的方法體現了資金和可靠性的關系，但是它卻不具備實用性，無法使用到所有的電網當中，只適合對局部的進行電力網絡規劃。

1.2.3 規劃以滿足可靠性為主：這種規劃的方式將可靠性加入到約束條件當中，通過它對整個規劃或者部分規劃進行約束，其中N-1就是一種經常用來作為約束條件的具體規則。如果要對規劃進行更加嚴格的限制，就要使用到N-2規則，有時甚至會使用到更加具有約束力的N-K規則。但是，這種規劃的方式無法將可靠性與經濟性合理的結合，使規劃方案偏向其中一個約束條件，導致最終的規劃無法達到預期的目標，而且規劃方案也不滿足綜合效益最好條件。

1.2.4 在制定規劃方案時運用數學函數：綜合考慮規劃方案的可靠性和經濟性，在進行規劃時，運用數學函數，通過一定的函數計算，制定最優的規劃方案。比如部分規劃實例就考慮了可靠性指標中的缺電損失費用，還有的則考慮線路投資、缺電損失和環境因素，通過目標函數的計算，找到這三個條件的折中方案。以上這些方案的制定，均通過綜合考慮經濟性和可靠性的多目標電網規劃方法的可行性，使用數學模型和解算方法，來對最優的方案進行制定。但是，這些方案仍存在適用范圍小、實用性較差的缺點。我國在最近的幾十年來，為了滿足人們的生產生活要求，在電力網絡的規劃方面，取得了較大的進展。但是，在此方面，還存在一些急需改進的地方：（1）我國在技術方面已經具有較大的進步，但是卻仍需建立一個完整的多目標電網規劃的模型（數學模型）；（2）規劃方案在可靠性和經濟性的關系處理上沒有進行合理的安排，導致它們的關系存在問題；（3）當大規模、多階段等電力網絡出現的問題在使用傳統方式對其進行處理時很容易產生維數災難、局部最優、約束條件和目標函數不易處理這些問題，我國在這類問題的處理上暫時沒有較好的解決辦法，而這些問題剛好是多目標電網規劃的重點部分，一旦這些部分出現問題，就會影響整個電網的規劃。

2 分層最優化的模型

目前，相對較為適合現今電力需求環境的電網分層最優化設計方法是上文中的第四種，這種方法就要涉及到數學函數模型的建立和計算。

分層最優化方法的基本思路是目標函數的極小化。首先，在函數的第一優先層上使其目標函數取極小值；然后，在第一優先層得到的最優解的基礎上讓第二優先層的目標函數也取極小值，遵循這樣的規則，計算到最后一層。假如在這個過程當中，在其中一個優先層出現了最唯一的優解，那么在其后面的所有優先層的目標函數都不起作用。因此，要想避免出現這樣的問題，就應該在每一優先層進行計算時，適當的放寬計算的結果，間接的就將下一次的可行域進行了放寬處理。

3 實例分析

本例分是一個分四個拓展階段（每個階段時間是1年）的規劃問題。到規劃的最后年限，這個系統總共分為19個節點，32條備選的支路。其線路如下圖1所示。

利用混合遺傳-模擬退火算法將19個節點規劃方案計算出來，線路故障產生的問題按照N-2進行考慮。因為缺少部分的實際數據，所以就不對損耗進行計算。在實際的計算過程當中，可以運用上述的分層最優化方法，這樣得到的結果就趨于最優化。

結合實際的需要，就可以表1中選出可行的規劃方案。

4 結語

電力網絡的發展決定著整個國家的未來，是一個至關重要的部分，加強在這方面的研究，將推動國家的發展。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）