一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法，包括下列步骤：以负荷饱和期做为规划期的目标年，根据目标年规划地区负荷水平，在不考虑分布式电源接入场景下进行变电站选址定容规划；根据目标年规划地区负荷水平、已有变电站容量、DG置信容量以及给定的变电站候选容量集；结合中间年各阶段规划地区的负荷水平，以优先减容为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案；以优先去站为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案；以两者中经济性最优的方案同目标年变电站规划方案共同构成多阶段变电站扩展规划方案；计算多阶段变电站扩展规划方案的整体经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法
本专利技术涉及一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法，适用于我国城市配电网变电站规划工作，属于城网规划管理领域。
技术介绍
变电站规划是电力系统规划中的重要组成部分，变电站规划方案的结果将影响整个配电网的网架结构、投资和运行的经济性及供电可靠性。由于电力负荷是逐年增长的，规划期内变电站的建设顺序应该满足各阶段的负荷需求。协调目标年及中间年变电站的规划方案，实现规划区域变电站发展的经济过渡，具有重大的现实意义，也是变电站规划中的主要研究方向。在现有的多阶段变电站规划研究中，通常将问题拆解为目标年变电站规划和中间年变电站规划两个问题，然后逐步进行求解。其中，在目标年变电站规划阶段，主要针对目标年规划地区的负荷需求，以目标年规划方案的年投资费用最小为目标决策目标年变电站的站址和站容。然后，基于目标年变电站的规划结果，结合中间阶段规划地区的负荷水平优化中间阶段各变电站的建设、扩容时间。在该方法中，目标年变电站规划方案的选择只考虑了目标年规划方案的经济性，中间年完全以目标年规划方案为基础来求解。实际上，由于在不同年份投运变电站的建设成本均存在不同的时间价值，需从全寿命周期成本的角度来整体度量目标年与中间年变电站规划方案的经济性。因此，现有研究提出的分步规划方法不能有效地协调目标年和中间年变电站规划方案间的相互作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑目标年与中间年变电站规划方案交互作用的基础上提出一种多阶段变电站双层优化方法，采用加权Voronoi图进行目标年变电站规划，并针对中间年制定了过渡方案的快速回推策略，形成了多阶段变电站扩展规划的一体化求解流程。技术方案如下：一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法，包括下列步骤：(1)以负荷饱和期做为规划期的目标年，根据目标年规划地区负荷水平，在不考虑分布式电源(DG)接入场景下进行变电站选址定容规划，根据规划方案评估DG置信容量；(2)根据目标年规划地区负荷水平、已有变电站容量、DG置信容量以及给定的变电站候选容量集，确定N个满足容量约束的变电站容量组合方案；(3)针对第k个容量组合方案进行目标年变电站规划，方法如下：a)不考虑DG接入，针对变电站容量组合方案，采用加权Voronoi图算法对规划区域进行变电站规划，得到初始变电站站址及变电站的供电范围；b)根据得到的各变电站供电范围内DG分布情况，评估各变电站供电范围内DG置信容量；c)基于得到的DG置信容量基础上，利用加权Voronoi图算法划分各变电站的供电范围，以各变电站供电范围内的负荷矩最小为原则确定新的变电站站址；d)重复步骤b)-c)，直到变电站站址移动和DG置信容量达到一定的精度后停止迭代，得到目标年变电站规划方案Ik；(4)根据目标年变电站规划方案Ik，结合中间年各阶段规划地区的负荷水平，以优先减容为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案Mk，方法如下：a)选取t+1阶段变电站的建设方案为t阶段的变电站初始建设状态，利用加权Voronoi图方法划分各变电站的供电范围；b)对所带负荷容量最低的变电站进行去站处理，更新各变电站的建设状态；c)采用加权Voronoi图方法再次划分各变电站的供电范围，判断是否满足变电站容量约束和供电半径约束，若是，则重复步骤b)，否则放弃该去站操作；判断若该变电站是否完成扩容，若是，对该变电站进行减容，并重新进行供电范围划分，如满足变电站容量约束和供电半径约束则重复步骤b)，否则进入下一步；d)放弃对该变电站的操作，更新变电站的建设状态并将该方案作为本阶段的最终建设方案，令t＝t-1并返回步骤a)直至完成各阶段的计算，得到中间年变电站规划方案Mk；(5)根据目标年变电站规划方案Ik，以优先去站为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案Nk，方法如下：a)选取t+1阶段变电站的建设方案为t阶段的变电站初始建设状态，利用加权Voronoi图方法划分各变电站的供电范围；b)根据变电站的实际负载率与变电站额定负载率比值大小进行排序，判断该比值最低的变电站是否已经完成扩容，若该变电站已经完成扩容则对该变电站进行减容操作，否则对该变电站进行去站处理，更新各变电站的建设状态；c)重新计算变电站的供电范围，判断是否满足变电站容量约束和变电站供电半径约束，若是，则重复步骤b)，否则放弃该操作进入下一步；d)放弃对该变电站的操作，更新变电站的建设状态并将该方案作为本阶段的最终建设方案，令t＝t-1并返回步骤a)直至完成各阶段的计算，得到中间年变电站规划方案Nk；(6)分别计算中间年变电站规划方案Mk、Nk的经济性，并以两者中经济性最优的方案同目标年变电站规划方案Ik共同构成多阶段变电站扩展规划方案Fk；(7)计算多阶段变电站扩展规划方案Fk的整体经济性；(8)令k＝k+1,返回步骤(3)，直至完成全部N个目标年变电站容量组合方案的求解；(9)将多阶段变电站规划方案F1到FN中整体经济性最优的方案做为规划区域多阶段变电站规划结果。步骤(7)具体如下：a)结合变电站负载率约束，设定饱和期负荷年增长速率为0.4％，求解目标年变电站建设方案Ik在规划期后仍能满足负荷需求的最长年限Tf；b)以现状年到饱和期后Tf年内各阶段变电站的投资费用做为多阶段变电站规划方案的经济成本，可表示为：式中：Mstation为中间阶段变电站投资费用年值，包括变电站建设费用和维护费用；Mline为中间年线路投资费用年值，包括线路建设费用、维护费用和网损费用，Tm为负荷进入饱和期的时间；r为贴现率；CStation、CFeeder为目标年变电站及线路投资费用年值，CCQ为目标年线路网损费用年值。附图说明图1是模型求解框架；图2是经济计算模型；图3是区域负荷现状分布情况；图4是区域负荷目标年分布情况；图5是多阶段变电站分步规划结果图；图6是半径变化因数示意图；图7是采用本文提出的多阶段变电站双层规划优化模型，对开发区目标年及中间年进行联合规划，得到的该地区各阶段的变电站建设情况。具体实施方式本专利技术涉及一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法，该方法的步骤如下：(1)建立多阶段变电站的双层优化框架多阶段变电站规划问题包含了目标年变电站规划和中间年变电站规划两个问题。其中，中间年变电站规划是基于目标年变电站规划结果进行的，其规划结果将受到目标年规划方案的限制，因此在目标年变电站规划中需要考虑中间年变电站规划方案的经济性。为了协调目标年和中间年变电站规划方案间的相互作用，本专利技术提出双层优化模型，上层以目标年和中间年整体经济性最优为目标，求解目标年变电站规划方案，并将规划方案传递给下层模型；下层模型是根据目标年变电站规划结果，以满足N-1准则下的变电站容载比最小为目标，求解中间年各阶段变电站的建设顺序，并将中间年变电站规划方案传递给上层，作为整体经济性评估的一部分，用以选择最优的多阶段变电站规划方案。通过该双层规划优化模型，在目标年的变电站规划方案的选择中兼顾中间年变电站建设方案的经济性，能够有效地协调目标年和中间年变电站规划问题间的交互关系，从而实现多阶段变电站的整体优化。(2)提出多阶段变电站整体经济性计算方法多阶段变电站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法，包括下列步骤：(1)以负荷饱和期做为规划期的目标年，根据目标年规划地区负荷水平，在不考虑分布式电源(DG)接入场景下进行变电站选址定容规划，根据规划方案评估DG置信容量；(2)根据目标年规划地区负荷水平、已有变电站容量、DG置信容量以及给定的变电站候选容量集，确定N个满足容量约束的变电站容量组合方案；(3)针对第k个容量组合方案进行目标年变电站规划，方法如下：a)不考虑DG接入，针对变电站容量组合方案，采用加权Voronoi图算法对规划区域进行变电站规划，得到初始变电站站址及变电站的供电范围；b)根据得到的各变电站供电范围内DG分布情况，评估各变电站供电范围内DG置信容量；c)基于得到的DG置信容量基础上，利用加权Voronoi图算法划分各变电站的供电范围，以各变电站供电范围内的负荷矩最小为原则确定新的变电站站址；d)重复步骤b)‑c)，直到变电站站址移动和DG置信容量达到一定的精度后停止迭代，得到目标年变电站规划方案Ik；(4)根据目标年变电站规划方案Ik，结合中间年各阶段规划地区的负荷水平，以优先减容为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案Mk，方法如下：a)选取t+1阶段变电站的建设方案为t阶段的变电站初始建设状态，利用加权Voronoi图方法划分各变电站的供电范围；b)对所带负荷容量最低的变电站进行去站处理，更新各变电站的建设状态；c)采用加权Voronoi图方法再次划分各变电站的供电范围，判断是否满足变电站容量约束和供电半径约束，若是，则重复步骤b)，否则放弃该去站操作；判断若该变电站是否完成扩容，若是，对该变电站进行减容，并重新进行供电范围划分，如满足变电站容量约束和供电半径约束则重复步骤b)，否则进入下一步；d)放弃对该变电站的操作，更新变电站的建设状态并将该方案作为本阶段的最终建设方案，令t＝t‑1并返回步骤a)直至完成各阶段的计算，得到中间年变电站规划方案Mk；(5)根据目标年变电站规划方案Ik，以优先去站为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案Nk，方法如下：a)选取t+1阶段变电站的建设方案为t阶段的变电站初始建设状态，利用加权Voronoi图方法划分各变电站的供电范围；b)根据变电站的实际负载率与变电站额定负载率比值大小进行排序，判断该比值最低的变电站是否已经完成扩容，若该变电站已经完成扩容则对该变电站进行减容操作，否则对该变电站进行去站处理，更新各变电站的建设状态；c)重新计算变电站的供电范围，判断是否满足变电站容量约束和变电站供电半径约束，若是，则重复步骤b)，否则放弃该操作进入下一步；d)放弃对该变电站的操作，更新变电站的建设状态并将该方案作为本阶段的最终建设方案，令t＝t‑1并返回步骤a)直至完成各阶段的计算，得到中间年变电站规划方案Nk；(6)分别计算中间年变电站规划方案Mk、Nk的经济性，并以两者中经济性最优的方案同目标年变电站规划方案Ik共同构成多阶段变电站扩展规划方案Fk；(7)计算多阶段变电站扩展规划方案Fk的整体经济性；(8)令k＝k+1,返回步骤(3)，直至完成全部N个目标年变电站容量组合方案的求解；(9)将多阶段变电站规划方案F1到FN中整体经济性最优的方案做为规划区域多阶段变电站规划结果。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑整体经济性的多阶段变电站扩展规划方法，包括下列步骤：(1)以负荷饱和期做为规划期的目标年，根据目标年规划地区负荷水平，在不考虑分布式电源(DG)接入场景下进行变电站选址定容规划，根据规划方案评估DG置信容量；(2)根据目标年规划地区负荷水平、已有变电站容量、DG置信容量以及给定的变电站候选容量集，确定N个满足容量约束的变电站容量组合方案；(3)针对第k个容量组合方案进行目标年变电站规划，方法如下：a)不考虑DG接入，针对变电站容量组合方案，采用加权Voronoi图算法对规划区域进行变电站规划，得到初始变电站站址及变电站的供电范围；b)根据得到的各变电站供电范围内DG分布情况，评估各变电站供电范围内DG置信容量；c)基于得到的DG置信容量基础上，利用加权Voronoi图算法划分各变电站的供电范围，以各变电站供电范围内的负荷矩最小为原则确定新的变电站站址；d)重复步骤b)-c)，直到变电站站址移动和DG置信容量达到一定的精度后停止迭代，得到目标年变电站规划方案Ik；(4)根据目标年变电站规划方案Ik，结合中间年各阶段规划地区的负荷水平，以优先减容为原则从目标年逐阶段向现状年进行回推，得到中间年变电站的规划方案Mk，方法如下：a)选取t+1阶段变电站的建设方案为t阶段的变电站初始建设状态，利用加权Voronoi图方法划分各变电站的供电范围；b)对所带负荷容量最低的变电站进行去站处理，更新各变电站的建设状态；c)采用加权Voronoi图方法再次划分各变电站的供电范围，判断是否满足变电站容量约束和供电半径约束，若是，则重复步骤b)，否则放弃该去站操作；判断若该变电站是否完成扩容，若是，对该变电站进行减容，并重新进行供电范围划分，如满足变电站容量约束和供电半径约束则重复步骤b)，否则进入下一步；d)放弃对该变电站的操作，更新变电站的建设状态并将该方案作为本阶段的最终建设方案，令t＝t-1并返回步骤a)直至完成各阶段的计算，得到中间年变电站规划方案Mk；(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪，郑楠，徐正阳，徐斌，丁津津，郭力，
申请(专利权)人：天津大学，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12