地区电网最优化规划方案研讨吕文杰摘要　对电网规划中220kV变电所布点方案设计问题，采用混合整数规划方法，找出在技术上可行的经济效益最好的方案，并进行了方案经济效果的敏感性分析，说明对较大工程项目建设方案进行可行性研究是完全必要的，可为有关部门在决策时提供参考。
关键词　变电所　技术经济分析　敏感性分析　混合整数规划INVESTIGATIONOFOPTIMALPROGRAMMINGFORAREALPOWERNETWORKLüWenjie
PanjinElectricPowerSupplyBureau
Panjin,124010ChinaABSTRACT　Usingmixedintegerprogrammingmethodanoptimalproject,whichisfeasibleintechnologyandpossessesbettereconomiceffect,forthedistributionof220kVsubstationsinanarealpowernetworkplanningisputforwardinthispaper,andthesensitivityanalysisoneconomiceffectforthisprojectisperformed.
KEYWORDS　Technical-economicalanalysis　Sensitivityanalysis　Mixedintegerprogramming　　研究合理的电网建设(特别是电源变电所布点)问题十分关键，如何设计最优建设方案尤为关键。本文利用混合整数规划方法对地区规划中选取变电所建设最优方案问题进行了探讨。1　背景
　　据电力市场调查与预测，辽宁省盘锦地区2020年最大电力将达1　500　MW，供电量为6　579　GWh。地区电网规划拟以220　kV变电所作主供电源。技术方案有三，见表1。表1　变电所布点候选方案有关参数
Table1　Concernedparametersforsubstationdistributionscheme工程特点变电所座数
/座单台主变容量
/MVA允许安装主变台数
/台前期工程投资/万元回收系数供电成本负荷系数设备建筑安装r/元/kWhk21原有3座变电所主变增容，新建3座变电所6240125　0088　6530.　110　20.　557　50.　652原有3座变电所主变增容，新建5座变电所8180164　45911　2290.　110　20.　559　70.　653原有3座变电所主变增容，新建5座变电所8120243　38212　3810.　110　20.　560　70.　872　优化模型构造
2.1　决策变量x_j设置
　　方案1、2和3的变电所座数分别为x₁、x₂和x₃，供电能力为x₇、x₈和x₉(GWh)。原有变电所的扩建、主变增容与新建变电所都将进行前期建筑安装等工程，每个方案的前期工程是否施工分别以x₄、x₅和x₆代表。
2.2　约束条件
　　(1)满足地区最大电力需求
　　k₁(B₁x₁＋B₂x₂＋B₃x₃)cosφ≥P_max
式中　k₁为供电同时率；cosφ为平均功率因数；B₁、B₂和B₃为对应方案1、2和3的变电所主变容量；P_max为地区综合最大电力。
　　(2)满足目标年需用电量需求x₇＋x₈＋x₉≥Q式中　Q为盘锦地区目标年供电量。
　　(3)各变电所主变容量与供电负荷平衡x₇＝k₂₁B₁Tx₁cosφ₁×10^－4
x₈＝k₂₂B₂Tx₂cosφ₂×10^－4
x₉＝k₂₃B₃Tx₃cosφ₃×10^{－4式中　k}2^{为主变经济负荷系数；Ｔ为最大负荷利用时间。
（４）各方案最多变电所座数约束
如果前期工程不施工，则该方案变电所座数一定为零；前期工程施工，则变电所座数必须小于其最大允许数。故有约束方程式}x₁－6x₄≤0
x₂－8x₅≤0
x₃－8x₆≤0（５）xj取值限制
x₁、x₂和x₃均为大于或等于零的整数；　　x₇、x₈和x₉均为大于或等于零的实数。2.3　目标函数设计
　　该问题的目标函数设计为年总费用最小，并采用年总费用最小法(西方国家称最小开支法(leastcost)^［2］。即把收益(供电效益)相同的各方案的开支流贴现后进行比较，年总费用最小者即为最优方案。
　　年总费用为Z＝rK＋u式中　Z为年总费用；K为逐年投资额；r为回收系数，r＝i(1＋i)ⁿ/(1＋i)^n－1；u为等年值的年运行费用。
　　成本包括不变成本和可变成本。本问题中不变成本指与变电所设备投资及前期建筑安装工程投资有关的材料费、折旧费及维修费等成本，分年计算后计入Z。可变成本是指购入电力费的成本，在电价一定的条件下，它随着Q的增加而增大，即表1中给出的年供电成本。
　　方案1、2和3平均每座变电所设备的年投资费用c₁、c₂、c₃分别为551.　88万元、491.　38万元和372.　7万元。
　　其前期建筑安装工程分年计算的年投资费用c₄、c₅、c₆分别为953.　56万元、1　237.　44万元和
1　364.　39万元。
　　而三个方案每供电1kWh的供电成本c₇、c₈、c₉分别为0.　557元、0.　556元和0.　561元。
　　上述c₁、c₂、…、c₉即为目标函数中的价值系数c_j。
　　因此，该问题的目标函数z＝c_jx_j(j＝1,2,…，9)为
　　minz＝551.　88x₁＋491.　38x₂＋372.　7x₃＋
953.　56x₄＋1　237.　44x₅＋1　364.　39x₆＋
0.　557x₇＋0.　560x₈＋0.　561x₉3　模型参数的确定
3.1　技术参数a_ij
　　a_ij构成了约束条件的系数矩阵。变电所主变主容量规格及规模的设置，以及k₁、k₂、T、cosφ等参数是影响a_ij的主要因素，均依盘锦地区具体情况而定。
　　规划设计中，按照满足安全准则的要求，变电所一般应配置2台或以上同容量主变及相应的电源进线。主变在一定条件下可过负荷30　。考虑到[1][2][3][4]下一页