电力系统中电网规划的思路探讨
电力系统中电网规划的思路探讨
刘 献
( 佛山顺德供电局, 广东佛山,528300)
摘要：电网规划是保证电力系统良好有序运行的基础。为了保证居民生活和工业生产，我们需要对电网规划做有针对性的规
划。传统的电网规划中，往往根据已知电源和电力用户的基础上，采用路径最省的方式进行规划建设的，这虽然可以有效地降
低建设费用，但随着供电一体化体系的建设，以往的电网规划不能适应电网智能化的改造，为了提高电力系统的运行的稳定和
安全性，我们需要对电力系统中电网的规划做一定的分析探讨，为今后电网的建设提供参考。
关键词：电网规划；电力系统；思路探讨；优化
To explore the power grid in power system planning ideas
Liu Xian
(Foshan Shunde Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid，Foshan,528300,China)
Abstract ：Network planning is the basis to ensure the orderly operation of electric power system.In order
to ensure that residents living and industrial production,we need the power grid planning and targeted
planning.In the traditional power network planning,often based on the known power supply and power users,
using path,way of planning and construction,although this can reduce the construction cost effectively,but
with the construction of power supply integration system,power grid planning not past adapts intelligent
network electric,in order to improve the stability and safety the operation of power system,we need to do
some analysis on the grid in the power system planning,in order to provide the reference for the construction
of power grid.
Keywords ：network planning; power system;discussion;optimization
1 传统的电网规划的特点
1.1 电网规划中需要遵循的原则
在电网规划中，其主要的目的是确定规划方案以后，需要保
证在规划的时间内，根据用电负荷的增长和发电量的电来确定
最佳的电网结构。其中，需要遵循当地经济发展的需要、满足一
般性的电力安全输送的需要、保证可靠性等原则。
1.2 电网规划中需要考虑的电力因素
电网规划中需要的考虑的因素包括网架规划、无功规划、稳
定性分析及短路电流分析。这些因素的考虑需要周全，不仅仅考
虑成本建设上的因素，还要考虑未来的改造的空间。总的来说，
电网规划分为输电网和配电网规划。按照规划的时间的长短，一
般分为短期、长期、和远景规划三种。针对的时间是五到十年、十
到二十和二十到三十年的电网规划。在具体的规划中，往往采用
的是长期规划，即十到二十年的规划方案，这比较符合我国当前
经济发展的需求。
1.3 传统电网规划中存在的问题
首先是网架的架构太过于单一，在受到重大的自然灾害的
时候会造成整个用电需求的中断；自动化的水平太低，没有进
行相应的远程控制的设施和设备，导致管理上完全依赖于人工
维护，加大了维修部门的压力；可靠性较低，规划期的时间过短，
不能适应长时期的用电需求变化；后期进行维护和维修的投入
不足，导致了电网的更新换代的周期过长。
2 当前电网规划中需要考虑的因素
2.1 电力市场下电网规划的特点
传统的电网规划的一个主要任务是配合国家的能源规划。
所以其主要的目的是在满足电力供应和需求的条件下，保持电
网的建设和运行的总体费用最低水平。电网建设主要考虑到经
济上的因素。由于电网中用电需求方和发电方的是相互分开的，
这就使得电网的规划需要保持经济上的最低需求。但是这其中
需要转变的规划思路是从原来的发、输、配电总体利益最大化转
变成电网运行和建设的利益最大化，这种变化是电力市场改革
的必然结果。因此，电力市场中电网投资后的效益将是电网规划
的决定因素。
2.2 新形势下对于电网规划的要求
当前世界对于供电系统的改造早已经在进行，建立全国统
一的供电系统成为世界各国共同的目标。大电网的建设可以有
效地优化电力资源，实现资源利用的最优化。像中国这样经济快
速发展、能源分布与负荷中心距离远的国家，更应实施大电网战
略，从而实现远距离、大容量、低损耗输电，实现跨区、跨流域水
火互济，跨流域调节，以降低电力工业整体成本，提高能源供应
的安全性。电网规划是关乎国家战略发展的需求，电网的规划需
要配合国家战略发展的步伐。在大电网战略趋势下，电网规划必
须统筹考虑，实施全面统一规划。
2.3 电网智能化在电网规划中的作用
在智能化的电网中，电网的管理是智能化。由于智能电网具
有“自愈”的特点，该功能能提高电网的安全性。因此，对于电网的管理可以对于发电方和用电方的需求进行有针对性的改革。不仅仅可以利用新型的、洁净的、可再生的资源进行间歇性发电。同时这也符合当今低碳化的潮流。甚至在未来可能和电视和宽带的进行统一的管理，这无疑为电网未来的规划提供更为广阔的发展前景。
3 传统电网面临的挑战
3.1 未来的用电负荷量的不确定性
在当前的电力规划中，由于对于用电负荷的量的不能有效地确定，因此在电网规划时需要考虑到地区经济的发展状况，但是由于经济的发展是不确定的，这也导致了未来用电负荷的不确定性。在传统的电力系统中，电力负荷主要与地区经济发展有较大关系, 电力企业的主要的目的是满足电力的需求，这样导致了对于电力负荷的需求是一种相对稳定的增长，在进行整体设计时需要考虑的因素不是很多。但随着电网的改造，很多的用电的计量被打破了，居民用电的改革是其中最显著的变化。在此基础上，不同时间、不同地域的用电价格是不一样的，这样导致了用电负荷的变化。这就需要在电网规划中留出相应的弹性空间。
3.2 发电方的变化也是不确定的
用电的市场化改革，导致了用电和发电是分离的，在进行电网的规划时不能进行统一的考虑。这就出现了一些问题，比如建设发电机组的数量和电源规划等等。用电的价格也在调整，这些都不能在市场的价格变化中体现出来。这对电网规划来说都是不确定的因素，给电网规划带来较大的困难。以至于出现了一些城市由于用电符合增长超过预期，于是很多的厂商拥入到发电市场，导致了发电方的规划不在电网的统一规划中，这带来了极大的不确定性。
3.3 发电方和用电方的协调难度在增大
电网的规划需要考虑到用电和发电方的需求。由于在目前的市场改革，导致了厂网的分离，以往电网的承建方主要是发电方，这样导致了电价是不能进行市场化的调节的。目前双方分离了，这样又出现了双方的协调上的问题，协调上的不和谐，这样一方面无法满足电力的需求，另一方面无法充分的使用电能，在进行规划时的难度在增大。
4 当前电网规划中常见的一些设计原则和设计方法
4.1 对于电网规划中确定因素的设计方法
启发式方法的比较直观，通常在主要由过负荷校验、灵敏度分析、方案形成三个部分组成。启发式方法的优点是在设计时直观灵活，一目了然，计算的时间短，可以参考一些规划人员的经验。但是这往往不能有效地反映实际的情况，它不是严格的优化方法，不能很好地考虑各阶段各架线决策问题的相互影响，并且当网络规模较大时指标对于一组方案都差别不大，难以优化选择。
数学优化是一种常见的优化方法，一般上使用有效地优化方法。常用于处理有约束的极值问题，然后用最优化理论进行求解。常见的数学优化的方法是有线性规划、多目标规划和动态规划等。这种优化虽然有一定的优化型，缺点有很多，比如建模的困难；建模以后的对于实际的情况不一定有效地反映。所以，尽管数学规划发展较快，但各种数学规划方法在解决电网规划的实际问题时还存在困难。
4.2 对于电网规划中不确定因素的设计原则
但在电网规划中还需考虑各种不确定因素对规划结果的影响，比如自然灾害、重大的人员事故等等。这方面的具有很大的不确定性，这也需要采用新的优化的方法。
禁忌搜索算法是一种常用于组合约束的框架下的优化设计。禁忌搜索算法主要的原理是通过对于以往的搜索历史的记录，这样可以提高优化的水平，避免的规划时的片面。在常见的禁忌搜索算法中，常常用于复杂状态下的电网规划中。优点是搜索效率高，在进行搜索结果的收敛阶段的效率也很快。但是对于搜索的阶段的收敛受到初始解的影响，对于多阶段大规模的问题可能受到列表大小的限制，在进行优化时不能进行有效地优化。
所谓的蚁群算法是通过对于多种路径进行探究，最终得到了最佳的算法。这个算法是人类在长期的生活中，观察蚁群在觅食的过程中，通过人工仿生技术，在路线上通过安插一定的人工蚁巢的方法，通过对于不同的结果进行反复的迭代，最终选择蚂蚁数量多的路线。蚁群算法的优势在于这种方法的运算效率较高，对于最佳路线的找寻速度较快，缺点就是不能进行大规模的模拟系统优化，前期的准备时间较多，不能适应当前的大型的多种约束条件下的优化解决方案。
模拟退火算法是以模拟热力学中固体物质冷却和退火过程，采用Metropolis 接受准则避免落入局部最优解，渐进地收敛于全局最优。目前这一算法在电网规划中的运用并不是太多， 主要的原因是因为在进行模拟退火时需要对每个冷却的步骤进行平滑的过度，这需要大量的时间进行过程优化，同时只能寻找出单一的最优解，不能选择多个最优解。当某个单一的最优解受到其它的因素的影响不能采用时，只能是采用其他的方法进行线路上的优化。这也导致了这一算法目前在电网规划中的使用并不是太广泛。
在GIS 的条件下的电网规划主要从三个方面考虑：一是空间负荷的预测，二是对于变电所的选择和容量的优化规划，三就是网络上的优化。GIS 是目前使用较多的一种电网规划方案， 使用GIS 技术可以有效地降低人工运算的成本和劳动强度，由于卫星在外太空进行高空扫描和探测，地面测量的那些影响因素将不再存在。可以有效地进行电网的规划的。对于一些不可预算的变量，GIS 的优势明显。
粒子算法可以常用于大规模的复杂情况下的电网规划优化，它的参数较少，较容易控制变量。且操作简单不受搜索空间的限制性约束，有效避免了加权和权重的选择。
5 总结
电网规划关乎到未来国家的战略发展的布局，需要谨慎考虑，综合利用多种算法，对网络进行充分的优化。
