Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,LOGO,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,考慮容災(zāi)能力的電網(wǎng)規(guī)劃方法,考慮容災(zāi)能力的電網(wǎng)規(guī)劃方法,電網(wǎng)差異化規(guī)劃新方法,抗災(zāi)型電網(wǎng)規(guī)劃模式與模型,電網(wǎng)差異化規(guī)劃新方法,2,電網(wǎng)差異化規(guī)劃新方法,電網(wǎng)差異化規(guī)劃新方法,引言,當前，智能電網(wǎng)研究成為業(yè)界熱點為抵御重大自然災(zāi)害導(dǎo)致的大面積停電，中國智能電網(wǎng)建設(shè)相比于國外，更加強調(diào)容災(zāi)能力和可靠性差異化規(guī)劃,是提高電網(wǎng)容災(zāi)能力的重要措施之一。

提高部分輸變電設(shè)施和電源的設(shè)計標準，使電力系統(tǒng)具有更強的抗災(zāi)能力，以保證災(zāi)害情況下對特殊負荷的供電中國國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司都在不同層面啟動了差異化規(guī)劃，并得到國家發(fā)改委等主管部門的支持引言當前，智能電網(wǎng)研究成為業(yè)界熱點4,國內(nèi)外研究人員分,2,種主要情況對電力系統(tǒng)防災(zāi)變進行了較多研究一是電力系統(tǒng)本身災(zāi)變,如文獻,8,分析了如何防止偶然事故演化為電力系統(tǒng)災(zāi)變，文獻,9,介紹了國外大面積停電事故的應(yīng)急處理機制及對中國的啟示在電力系統(tǒng)預(yù)警、保護、應(yīng)急控制、故障恢復(fù)等方面取得了豐碩的研究成果二是在外部嚴重災(zāi)害發(fā)生后電力系統(tǒng)的應(yīng)急處理,，如何盡快恢復(fù)，如何在災(zāi)害中保證重要負荷供電，這對開展減災(zāi)、救災(zāi)工作具有十分重要的意義文獻,13-14,從電網(wǎng)運行的角度，提出了極端外部災(zāi)害情況下電網(wǎng)調(diào)度運行決策支持系統(tǒng)的設(shè)計文獻,15-16,總結(jié)了冰雪災(zāi)害條件下電網(wǎng)運行所面臨的問題，對覆冰形成原因、監(jiān)測、融冰技術(shù)等方面的基礎(chǔ)問題進行了整理但從規(guī)劃角度，,通過構(gòu)建合理網(wǎng)架來提高電網(wǎng)抗災(zāi)能力,的研究還不充分國內(nèi)外研究人員分2種主要情況對電力系統(tǒng)防災(zāi)變進行了較多研究,5,本文提出差異化規(guī)劃新的,指導(dǎo)原則與模型,，以最小的成本提高電網(wǎng)容災(zāi)、抗災(zāi)能力，,保障極端惡劣,情況下的基本供電能力和電網(wǎng)自愈能力。

本文提出差異化規(guī)劃新的指導(dǎo)原則與模型，以最小的成本提高電網(wǎng)容,6,差異化規(guī)劃的指導(dǎo)原則,電力系統(tǒng)需保持瞬時平衡，且負荷主動變化，供電被動變化因此，差異化規(guī)劃首先需要分析關(guān)鍵區(qū)域的,關(guān)鍵負荷,一般情況下，電網(wǎng)負荷分為一、二、三級負荷，在某些地區(qū)，除了一級負荷外，還有特級負荷；在部分地區(qū)，特級負荷是一級負荷的組成部分根據(jù)日前負荷分級的相關(guān)標準，一級負荷的范圍過廣，在嚴重災(zāi)害下難以保證所有一級負荷的供電隨著城市化率的提高，一級負荷占總負荷的比重有逐年提高的趨勢因此，有以下幾點建議,:,差異化規(guī)劃的指導(dǎo)原則電力系統(tǒng)需保持瞬時平衡，且負荷主動變化，,7,1,）,建議推廣應(yīng)用特級負荷的概念,特級負荷定義為在重大自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭、社會穩(wěn)定等受到嚴重沖擊等非正常狀態(tài)下需保證供電的特殊負荷要嚴格限制特級負荷的范圍，例如醫(yī)療衛(wèi)生負荷以治療、病房、藥品存儲等為主，少量辦公負荷也可納入，但醫(yī)院大部分辦公負荷不應(yīng)納入特級負荷文獻,17,將災(zāi)害情況下需保障的負荷分為高危用戶,(,如礦山、有工業(yè),),、重要用戶,(,如政府、指揮中心、地鐵、機場、通信、醫(yī)院,),、救災(zāi)用戶,3,類，基本涵蓋了特級負荷1）建議推廣應(yīng)用特級負荷的概念。

8,2,）,特級負荷應(yīng)適度集中,建議城市規(guī)劃中將需要保障用電的用戶適度集中，在地域上連續(xù)安排,5MVA10MVA,的特級負荷為宜（因,10kV,線路的供電容量在,5MVA 10 MVA,之間）特級負荷集中是城市規(guī)劃和城市電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)的重要方面若特級負荷,過于分散,，向特級負荷供電的各個配電線路、變電站以及這些變電站的電源進線就相應(yīng)比較分散，都要被納入需要保障的范圍這將使差異化規(guī)劃和建設(shè)的成本過高但若特級負荷,過于集中,，一個變電站故障可能導(dǎo)致大量特級負荷停電，加大特級負荷在非災(zāi)害狀態(tài)下的停電風(fēng)險2）特級負荷應(yīng)適度集中9,同時，在電網(wǎng)規(guī)劃和業(yè)擴報裝工作中，采用如下方式實現(xiàn)特級負荷適度集中供電,:,1,）特級負荷原則上使用,專線供電,若特級負荷與普通負荷同線供電，則在特殊情況下，使不需要保障供電的用戶“搭順風(fēng)車”2,）以通過,10kV,中壓配電網(wǎng)供電的特級負荷為例，,相鄰,110kV,變電站所供特級負荷，盡量通過,10kV,環(huán)網(wǎng),，在,110kV,變電站層面適度集中同時，在電網(wǎng)規(guī)劃和業(yè)擴報裝工作中，采用如下方式實現(xiàn)特級負荷適,10,以上可通過劃分,110 kV,變電站（或有,10kV,出線的,220 kV,變電站）在災(zāi)害情況下的供電范圍來實現(xiàn)。

其中，一部分變電站不提高設(shè)計標準，災(zāi)害情況下不考慮其運行；,提高設(shè)計標準的變電站（以下簡稱“高標準站”）,，除了承擔正常狀況下供電范圍的供電外，災(zāi)害情況下周邊其他變電站的部分供電范圍也由該變電站承擔根據(jù)目前大部分城市特級負荷約占總負荷比重,30%,的情況，,高標準站容量,將超過,110 kV,供電容量的,1/3,.,以上可通過劃分110 kV變電站（或有10kV出線的220,11,3,）,建議高標準站在災(zāi)害情況下供特級負荷容量滿足,N-1,原則,，當一臺主變壓器故障時，仍可以保證對特級負荷的供電4,）,建議采用特級網(wǎng)絡(luò)概念,在嚴重災(zāi)害情況下，形成,特級負荷、少數(shù)輸電線路和變電站、少數(shù)電源組成的特級網(wǎng)絡(luò),特級網(wǎng)絡(luò)是從各特級負荷逐步追蹤到電源的供電通路，在存在適當安全裕度前提下，最小化提高設(shè)計和建設(shè)標準的各電壓等級網(wǎng)絡(luò)3）建議高標準站在災(zāi)害情況下供特級負荷容量滿足N-1原則，當,12,為了保證形成特級網(wǎng)絡(luò)的通路，每個,110kV,高標準站，至少應(yīng)有,1,條線引自,220kV,高標準變電站出線、高標準,110kV,發(fā)電廠、其他,110kV,高標準站的進線母線引人進線為了最小化特級網(wǎng)絡(luò)，,110kV,高標準站的進線也應(yīng)適當集中，每,3,個或,2,個,110kV,高標準變電站安排從同一個,220kV,高標準站,(,或,110kV,電源,),進線。

同樣的道理繼續(xù)上推到,500kV,變電站這樣，,從特級負荷的適度集中人手，逐步往上一級電壓等級遞推，形成完整的、最小化的供電通路為了保證形成特級網(wǎng)絡(luò)的通路，每個110kV高標準站，至少應(yīng)有,13,目前，一些網(wǎng)省公司在制定差異化規(guī)劃時，簡單按照,輸變電設(shè)施電壓等級確定其重要性和設(shè)計標準,按照該原則確定的差異化規(guī)劃方案，針對性較差、成本過高在嚴重災(zāi)害情況下，可能不能保障對特級負荷供電例如，在某些省市，線路覆冰設(shè)防標準，,500kV,線路為,50,年一遇，,110kV,和,220kV,線路為,30,年一遇，可能出現(xiàn),110 kV,和,220kV,基本癱瘓、部分,500kV,線路可用的情況，導(dǎo)致有電送不出按形成特級網(wǎng)絡(luò)的思路，假設(shè)特級負荷占總負荷的比重為,3000,，則高標準的,500kV,輸變電設(shè)施大致占,30%,，被大幅度壓縮目前，一些網(wǎng)省公司在制定差異化規(guī)劃時，簡單按照輸變電設(shè)施電,14,5,）,建議采用分級差異規(guī)劃,外部可能發(fā)生不同嚴重程度的災(zāi)害，可分級制定差異化規(guī)劃，例如：,特級網(wǎng)絡(luò),為保障特級負荷供電的網(wǎng)絡(luò)；,一級網(wǎng)絡(luò),為保障一級負荷供電的網(wǎng)絡(luò)由于特級負荷是一級負荷的組成部分，特級網(wǎng)絡(luò)也將是一級網(wǎng)絡(luò)的一部分。

特級網(wǎng)絡(luò)設(shè)計標準高于一級網(wǎng)絡(luò)，一級網(wǎng)絡(luò)設(shè)計標準高于其他部分特級網(wǎng)絡(luò)和一級網(wǎng)絡(luò)將是堅強智能電網(wǎng)的重要組成部分，是電網(wǎng)提高容災(zāi)能力的核心，也是電網(wǎng)自愈的核心支撐5）建議采用分級差異規(guī)劃15,差異化規(guī)劃優(yōu)化模型,按照第,1,節(jié)提出的差異化規(guī)劃原則，本節(jié)以特級網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化為例，分析差異化規(guī)劃的優(yōu)化模型由于在災(zāi)害情況下的時間較短，無需把災(zāi)害時運行經(jīng)濟性納入目標，因此差異化規(guī)劃的目標是,差異化建設(shè)的成本最低,，如下式,:,式中,:f,為差異化建設(shè)的總成本，通過優(yōu)化，追求總成本最低；,N,為組件總數(shù)；,S,i,為主要的決策變量，即第,i,個組件是否提高設(shè)計標準，等于,1,時提高，等于,0,時不提高差異化規(guī)劃優(yōu)化模型按照第1節(jié)提出的差異化規(guī)劃原則，本節(jié)以特級,16,值得注意的是，不同的組件（電源、線路和變電站）提高設(shè)計標準的成本差距將非常大，所以選擇不同的組件提高設(shè)計標準，對優(yōu)化程度的影響很大差異化規(guī)劃優(yōu)化模型如圖,1,所示：,值得注意的是，不同的組件（電源、線路和變電站）提高設(shè)計標準的,17,從圖,1,可以看到，差異化規(guī)劃,可以理解為一個求解最短路徑的動態(tài)規(guī)劃,問題1,）第,1,階段是確定,10kV,特級負荷，這種特級負荷將占特級負荷的絕大多數(shù)。

2,）,10kV,特級負荷都應(yīng)接人,110 kV,高標準站或,10 kV,地方電源用戶接入不同的,110 kV,高標準站或地方電源的成本不同，即線路、變電站提高設(shè)計標準的成本不同用戶接入不同變電站或電源的成本，可視為路徑長度,；且每個路徑和節(jié)點有容量限制通過優(yōu)化，獲得所有,10kV,特級負荷接入,110 kV,高標準站和電源的總最優(yōu)路徑3,）同樣道理，優(yōu)化第,2,階段至第,3,階段的總最短路徑、第,3,階段至第,4,階段的,最優(yōu)路徑,等從圖1可以看到，差異化規(guī)劃可以理解為一個求解最短路徑的動態(tài)規(guī),18,可采用離散的,負荷,電源對的匹配,過程來描述與求解特級負荷和高標準電源是電網(wǎng)差異化規(guī)劃的邊界條件，電網(wǎng)連接負荷和電源，確定特級負荷和高標準電源后，確定兩者之間的連接通路1,）特級負荷按照重要性和規(guī)模排序2,）按照排序逐一尋找各特級負荷到高標準電源,成本最低的通路對特級負荷,l,，優(yōu)化問題如下,:,式中：,f,l,為第,l,個特級負荷保障供電的邊際成本；,S,il,為保證第,l,個特級負荷供電、第,i,個組件是否是新增的需要提高設(shè)計標準的組件可采用離散的負荷電源對的匹配過程來描述與求解特級,19,將該特級負荷分別與不同的高標準電源匹配，如圖,2,所示。

將特級負荷,l,與各個電源匹配，采用最短路徑法，獲得與各電源匹配的最優(yōu)路徑及其邊際成本，考慮一定的約束條件將該特級負荷分別與不同的高標準電源匹配，如圖2所示20,1,）路徑中，各變電站容量不越限,:,為第i個變電站新增特級負荷l與電源g匹配后的負荷容量；,為變電站i的負荷上限；,為從特級負荷l到電源g的最優(yōu)路徑中輸配電線路、變電站等所組成的集合值得注意的是，災(zāi)害情況是,特殊情況,，持續(xù)運行時間不長，變電站容載比可采用容載比下限1）路徑中，各變電站容量不越限:為第i個變電站新增特級負荷l,21,2,）路徑中，各輸電線路容量不越限,:,為第i條線路新增特級負荷j與電源g匹配后的負荷容量；,為線路i的負荷上限3,）路徑中的所有變電站和線路都是提高設(shè)計標準的組件,:,為高標準建設(shè)的組件集合2）路徑中，各輸電線路容量不越限:為第i條線路新增特級負荷j,22,4,）邊際成本等于路徑中新增的提高設(shè)計標準的組件高標準設(shè)計、建設(shè)的成本,:,為在當前已經(jīng)完成的匹配基礎(chǔ)上將特級負荷l與電源g匹配的邊際成本；,為完成該匹配而新增的高標準線路與變電站的建設(shè)成本中選擇成本最低者，完成特級負荷l的供電通路優(yōu)化逐一對不同特級負荷采取上述匹配過程。

從,4）邊際成本等于路徑中新增的提高設(shè)計標準的組件高標準設(shè)計、,23,差異化規(guī)劃還有一些其他約束條件，例如：提高設(shè)計標準的電源容量不應(yīng)小于特級負荷容量，并留有一定的備用；各提高設(shè)計標準的組件形成連通圖，系統(tǒng)中可以形成若干個連通圖，對應(yīng)災(zāi)害時若干個。