本發(fā)明公開了增量配電業(yè)務(wù)放開下基于不同投資主體的配電網(wǎng)規(guī)劃方法,屬于配電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著新電改9號文的出臺,增量配電業(yè)務(wù)放開成為關(guān)注的焦點。配電網(wǎng)銜接輸電網(wǎng)和用戶,是保障電力安全、穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其規(guī)劃建設(shè)在物理上屬于自然壟斷環(huán)節(jié)。配電業(yè)務(wù)放開意味著配電網(wǎng)一改過去統(tǒng)一由電網(wǎng)公司規(guī)劃建設(shè)的局面,民間資本、社會團(tuán)體均可投建配電網(wǎng)絡(luò),這就給配電網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一規(guī)劃和運營模式帶來很大改變。原有配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和運營主體均為電網(wǎng)公司,而社會資本可以投資增量配電業(yè)務(wù)。對原有配電網(wǎng)絡(luò)和增量配電網(wǎng)絡(luò)共存的環(huán)境下不統(tǒng)一規(guī)劃部署配電網(wǎng)會導(dǎo)致機組出力不當(dāng),若機組出力不當(dāng),勢必造成資源浪費,甚至影響電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量和安全。
傳統(tǒng)情況下由電網(wǎng)公司統(tǒng)一規(guī)劃配電網(wǎng)的方法已經(jīng)不再適應(yīng)新電改情況下的配網(wǎng)規(guī)劃問題。對于增量配電業(yè)務(wù)的規(guī)劃方法亟待進(jìn)行科學(xué)研究。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述背景技術(shù)的不足,充分考慮在配電業(yè)務(wù)放開情況下的配電網(wǎng)規(guī)劃場景,提供了增量配電業(yè)務(wù)放開下基于不同投資主體的配電網(wǎng)規(guī)劃方法,建立現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)和增量配電網(wǎng)絡(luò)的博弈模型,以投資主體為博弈的參與方,綜合比較不同場景下、不同投資主體存量配網(wǎng)和增量配網(wǎng)互為備用的經(jīng)濟技術(shù)效果,使得不同投資主體所建配電網(wǎng)絡(luò)分別達(dá)到各自可靠性要求的投資成本最小,解決了由電網(wǎng)公司統(tǒng)一規(guī)劃配電網(wǎng)的方法已經(jīng)不再適應(yīng)有不同投資主體參與投建的配電網(wǎng)的規(guī)劃這一技術(shù)問題。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
增量配電業(yè)務(wù)放開下基于不同投資主體的配電網(wǎng)規(guī)劃方法,建立電網(wǎng)公司所投建配電網(wǎng)絡(luò)和其它不同投資主體所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型,根據(jù)電網(wǎng)公司所投建配電網(wǎng)絡(luò)和其它不同投資主體所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型建立非合作博弈模型和合作博弈模型,在非合作博弈模型和合作博弈模型各自的約束條件下求解規(guī)劃結(jié)果,擇優(yōu)選擇能夠滿足各投資主體所投建配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型要求的規(guī)劃結(jié)果作為增量配電業(yè)務(wù)放開情況下基于不同投資主體的配電網(wǎng)的規(guī)劃方案。
優(yōu)選地,電網(wǎng)公司所投建配電網(wǎng)絡(luò)和其它不同投資主體所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型均以經(jīng)濟性最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)并考慮了包含潮流約束、電壓約束、可靠性約束的約束條件,
目標(biāo)函數(shù):
潮流約束:
電壓約束:vmin≤vp≤vmax,
可靠性約束:asaiw≥asaimin,
其中,上述優(yōu)化模型在w=1時表示電網(wǎng)公司所投建配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型,上述優(yōu)化模型在w的取值為任意大于1的整數(shù)時表示其它不同投資主體所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型,fw、kw、vw、kw'、vw'、
優(yōu)選地,針對電網(wǎng)公司所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一、第二投資主體所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型,建立如下合作博弈模型:
聯(lián)合規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)、單獨規(guī)劃第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的合作博弈模型(w1,w2)+(w3),電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)之間增設(shè)了一條聯(lián)絡(luò)線,
聯(lián)合規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)、單獨規(guī)劃第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的合作博弈模型(w1,w3)+(w2),電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)之間增設(shè)了一條聯(lián)絡(luò)線,
單獨規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)合規(guī)劃第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的合作博弈模型(w1)+(w2,w3),第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)之間增設(shè)了一條聯(lián)絡(luò)線,
聯(lián)合規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)及第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的合作博弈模型(w1,w2,w3),電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)及第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)兩兩之間各增設(shè)了一條聯(lián)絡(luò)線。
優(yōu)選地,合作博弈模型(w1,w2)+(w3)的目標(biāo)函數(shù)f1'為:f1'=f12+f3,
f12為聯(lián)合規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù),
f3為單獨規(guī)劃第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù),
優(yōu)選地,合作博弈模型(w1,w3)+(w2)的目標(biāo)函數(shù)f2'為:f2'=f13+f2,
f13為聯(lián)合規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù),
f2為單獨規(guī)劃第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù),
優(yōu)選地,合作博弈模型(w1)+(w2,w3)的目標(biāo)函數(shù)f3'為:f3'=f1+f23,
f1為單獨規(guī)劃電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù),
f23為聯(lián)合規(guī)劃第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù),
優(yōu)選地,合作博弈模型(w1,w2,w3)的目標(biāo)函數(shù)f123為:
更優(yōu)地,針對根據(jù)電網(wǎng)公司所投建配電網(wǎng)絡(luò)和其它不同投資主體所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型建立的非合作博弈模型,獨立求解各配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化模型以獲取非合作博弈模型的規(guī)劃結(jié)果。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案,具有以下有益效果:從配電網(wǎng)的全局規(guī)劃出發(fā),考慮不同投資主體所投建配電網(wǎng)的可靠性以及投建的利益,建立現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)和增量配電網(wǎng)絡(luò)的博弈模型,使得各自網(wǎng)絡(luò)分別達(dá)到可靠性要求的投資成本達(dá)到最小,給相關(guān)部門或團(tuán)體的后續(xù)實際應(yīng)用提供解決方案,實現(xiàn)規(guī)劃成本和電力安全的最優(yōu)化。
附圖說明
圖1為本發(fā)明配電網(wǎng)規(guī)劃方法的總流程圖;
圖2為3個配電網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示為在增量配電業(yè)務(wù)放開下基于不同配電網(wǎng)投資主體的配電網(wǎng)規(guī)劃方法流程圖,下面就各個步驟加以具體說明。
步驟一:對于配電網(wǎng)1、配電網(wǎng)2和配電網(wǎng)3各自單獨進(jìn)行配電網(wǎng)優(yōu)化,其優(yōu)化目標(biāo)為滿足規(guī)定的可靠性要求和約束條件下的規(guī)劃成本最小。
由電網(wǎng)公司w1投建的配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)f1為:
式(1)中,k1為電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)的線路資金回收系數(shù);v1為電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)的線路固定運行費用占比(%);cj為支路j中新建一回線路的投資費用(萬元);hj為為表示在支路j中新建一回線路與否的狀態(tài)變量,取值為0或1;
由第一投資主體w2投建的增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)f2為:
式(2)中,k2為第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的線路資金回收系數(shù);v2為第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的線路固定運行費用占比(%);
由第二投資主體w3投建的增量配電網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)f3為:
式(3)中,k3為第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的線路資金回收系數(shù);v3為第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的線路固定運行費用占比(%);k3'為第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器資金回收系數(shù),v3'為第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器運行費用占比(%);
該模式下的目標(biāo)函數(shù)f0'為:
f0'=f1+f2+f3(4),
式(1)、(2)、(3)中的k1、k2、k3和k1'、k2'和k3'遵循式(4),把不同的工程使用年限帶入即可。
kw=r(1+r)n/[(1+r)n-1],w=1,2,3(5),
式(5)中,r為貼現(xiàn)率,n為工程經(jīng)濟適用年限。
式(1)、式(2)和式(3)均要滿足潮流約束:
式(6)、式(7)中,
式(1)、式(2)和式(3)均要滿足電壓上下限約束:
vmin≤vi≤vmax(8),
式(8)中,vmax、vmin分別為節(jié)點p電壓的最大、最小值。
由w1、w2和w3分別規(guī)劃的配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性由平均供電可用率(averageserviceavailabilityindex,asai)衡量:
式(9)中,lw為投資主體所投建配電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷節(jié)點總數(shù),nd為負(fù)荷節(jié)點d處的負(fù)荷總數(shù),nb為負(fù)荷節(jié)點b故障時受影響的負(fù)荷數(shù),ub為負(fù)荷節(jié)點b故障時受影響用戶的年平均停運時間。
式(1)、式(2)和式(3)均要滿足配網(wǎng)可靠性約束:
asaiw≥asaimin(10),
式(10)中,asaimin為平均供電可用率的最小值。
具體的,在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃時,每一種規(guī)劃都應(yīng)滿足asaimin這個指標(biāo),若不滿足則增加備用線路或與相鄰網(wǎng)絡(luò)增加聯(lián)絡(luò)線。
具體的,w1、w2和w3各自進(jìn)行自己區(qū)域的配電網(wǎng)規(guī)劃,并不進(jìn)行互聯(lián),各自以自己的目標(biāo)函數(shù)最小,但同時要滿足可靠性的指標(biāo)約束。
步驟二:對w1、w2和w3組成合作博弈模型(w1,w2)+(w3)、(w1,w3)+(w2)、(w1)+(w2,w3)和(w1,w2,w3)4種,分別對這4種模式進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃。
(w1,w2)+(w3)形式,即w1和w2組成合作聯(lián)盟進(jìn)行聯(lián)合規(guī)劃,且之間增設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線;w3單獨進(jìn)行規(guī)劃,(w1,w2)+(w3)形式其目標(biāo)函數(shù)分別為:
式(11)中多加了一條待選線路即為圖2中的l12且為必選線路,
f1'=f12+f3(13),
式(11)、式(12)、式(13)中,k12、v12、k12'、v12'分別為電網(wǎng)公司w1和第一投資主體w2聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)時的線路資金回收系數(shù)、線路固定運行費用占比、變壓器資金回收系數(shù)、變壓器運行費用占比,
聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線斷開時滿足電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)各自優(yōu)化模型的約束條件,聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線連接時滿足聯(lián)合規(guī)劃模型(w1,w2)的約束條件:asai12≥asaimin,asai12為電網(wǎng)公司w1和第一投資主體w2聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)的平均供電可用率,
(w1,w3)+(w2)形式,即w1和w3組成合作聯(lián)盟進(jìn)行聯(lián)合規(guī)劃,且之間增設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線;w2單獨進(jìn)行規(guī)劃,(w1,w3)+(w2)形式其目標(biāo)函數(shù)分別為:
式(14)中多加了一條待選線路即為圖2中的l13且為必選線路,
f2'=f13+f2(16),
式(14)、式(15)、式(16)中,k13、v13、k13'、v13'分別為電網(wǎng)公司w1和第二投資主體w3聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)時的線路資金回收系數(shù)、線路固定運行費用占比、變壓器資金回收系數(shù)、變壓器運行費用占比,
聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線斷開時滿足電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)各自優(yōu)化模型的約束條件,聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線連接時滿足聯(lián)合規(guī)劃模型(w1,w3)的約束條件:asai13≥asaimin,asai13為電網(wǎng)公司w1和第二投資主體w3聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)的平均供電可用率,
(w1)+(w2,w3)形式,即w2和w3組成合作聯(lián)盟進(jìn)行聯(lián)合規(guī)劃,且之間增設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線;w1單獨進(jìn)行規(guī)劃,(w1)+(w2,w3)形式其目標(biāo)函數(shù)分別為:
式(18)中多加了一條待選線路即為圖2中的l23且為必選線路。
f3'=f1+f23(19),
式(17)、式(18)、式(19)中,k23、v23、k23'、v23'分別為第一投資主體w2和第二投資主體w3聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)時的線路資金回收系數(shù)、線路固定運行費用占比、變壓器資金回收系數(shù)、變壓器運行費用占比,
聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線斷開時滿足第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)和第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)各自優(yōu)化模型的約束條件,聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線連接時滿足聯(lián)合規(guī)劃模型(w2,w3)的約束條件:asai23≥asaimin,asai23為第一投資主體w2和第二投資主體w3聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)的平均供電可用率,
(w1,w2,w3)形式,即w1、w2和w3組成合作聯(lián)盟進(jìn)行聯(lián)合規(guī)劃,且兩兩之間各增設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線,共增設(shè)三條聯(lián)絡(luò)線路;其目標(biāo)函數(shù)為:
式(20)中多加了三條待選線路即為圖2中的l12、l13和l23且為必選線路,k123、v123、k123'、v123'分別為電網(wǎng)公司w1、第一投資主體w2、第二投資主體w3聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)時的線路資金回收系數(shù)、線路固定運行費用占比、變壓器資金回收系數(shù)、變壓器運行費用占比,聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線斷開時滿足電網(wǎng)公司w1所投建配電網(wǎng)絡(luò)和第一投資主體w2所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)及第二投資主體w3所投建增量配電網(wǎng)絡(luò)各自優(yōu)化模型的約束條件,聯(lián)合規(guī)劃在聯(lián)絡(luò)線連接時滿足聯(lián)合規(guī)劃模型(w1,w2,w3)的約束條件:asai123≥asaimin,asai123為電網(wǎng)公司w1、第一投資主體w2、第二投資主體w3聯(lián)合投建配電網(wǎng)絡(luò)的平均供電可用率,
步驟三:分析比較5種規(guī)劃模式
比較式(13)、式(16)、式(19)和式(20)的大小,且與(4)進(jìn)行比較。分析這5種規(guī)劃模式的結(jié)果,w1,w2,w3針對自身情況選出最佳規(guī)劃模式。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。