刘一麟
广西电网有限责任公司柳州柳城供电局 广西柳州 545200
摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展水平都得到了极大的提升，电力行业也不例外。城市电网规划作为供电企业的一项重要工作，当前我们发现该项工作存在着诸多方面的问题，例如:电网供电稳定性不高、电网智能化水平落后、电网规划设计不协调等等，这极大的降低了电力服务效率及质量，在这种情况下，积极采取有效措施解决现存问题具有重要的现实意义。
关键词：城市电网规划；常见问题；对策
引言
近年来社会经济发展迅速，电力系统为我国社会经济发展提供了重要的能源支持，电力是社会发展的重要因素之一，影响着我们生活的方方面面。长期以来，我国重发电、轻输电以及电网建设投资不足等因素造成了我国电网是电力系统发展中最薄弱的环节。
1城市电网规划的重要性
在电力系统建设中，认真做好电网规划设计工作至关重要。当前电网存在电路乱搭、混搭的现象，严重影响着人们的安全使用，同时也威胁着电网的正常运转。不仅如此，在电网规划设计的过程中，设计人员更为注重的是规划设计的经济性，在一定程度上忽视了输电线路检修及维护规划工作，没有充分考虑到事故的发生几率，当电网投入应用后，就会威胁到输电线路安全，引发诸多的安全风险问题。在这种情况下，积极做好城市电网规划工作就显得至关重要，落实城市电网规划工作，能够在满足城市各个领域用电需求的同时，保障电网系统的安全、高效运转，减少安全事故的发生几率，保障城市正常运转。
2考虑DG时序特性及EV时空特性的配电网规划
以风能、太阳能等可再生能源为基础的分布式电源（DG）和电动汽车（EV）接入配电网被广泛认为是未来发展的必然趋势。然而分布式风电（DWG）、光伏（PV）等DG的出力具有时序上的不确定性，EV充电负荷也具有时间和空间上的不确定性，DG和EV的双重不确定性对配电网规划提出了更高的要求。因此，研究含DG和EV的配电网规划具有重要意义。目前，DG出力的计算主要采用恒定功率模型、简单概率模型、时序特性模型等方法。目前关于EV时空分布的研究方法主要有驾驶停放特性法、出行链法和交通起讫点OD分析法这3类方法。基于DWG、PV和EV的概率模型，结合机会约束规划理论，构建环境效益最大、供电可靠性最高、有功网损最小的多目标DG选址定容模型，并利用MCS嵌入改进的量子粒子群优化算法进行求解。但没有对充电负荷进行空间上的仿真，仅通过平均分配法将充电负荷简化分布于系统各配变台区，因此导致分配结果与充电负荷的实际分布情况存在较大差异。在DWG、PV时序模型与交通满意度模型的基础上，从总体费用、网损和交通满意度等角度出发构建EV充电站与DG的多目标优化配置模型。综合考虑风光储分布式发电及EV，以年费用最小为目标函数，构建包括支路替换、支路新建、DG优化配置等在内的配电网综合规划模型，并运用布谷鸟搜索算法进行求解。但对DG输出功率、负荷与EV充电负荷均采用最简单的恒定功率模型，可能导致规划结果不合理。针对现有研究存在的时序模型不够准确、规划内容单一等问题，基于此，本文提出与4个季节、24个时段密切相关的DG和常规负荷时序特性模型以及考虑EV不确定性的充电负荷时空分布模型，以获得更切合实际的配电网各节点各时刻的负荷结果。在此基础上，构建综合考虑DG选址定容与网架升级新建等多重规划因素以及DG时序特性和EV时空特性的配电网规划模型，用MCS嵌入双种群协同进化遗传算法（DCGA）的方法对模型进行求解。最后采用扩展的IEEE33节点系统验证所提模型和方法的科学性和有效性。
3考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法
能源危机与环境污染是21世纪人类社会面临的共同挑战。为了实现社会的可持续化发展，可再生能源的开发和利用在世界范围内得到了越来越高的关注。与火电、水电等传统发电相比，风力发电等可再生能源发电的出力受天气、地理环境等复杂因素的影响，具有显著的间歇性、多变性与不确定性特征。随着风电接入规模的不断增加，电网的运行方式更加多变，潮流分布特性更为复杂，面临的不确定性因素会显著增加，对电网的安全性带来了严峻挑战，也将对电力系统的规划造成深远影响。输电网规划是电力系统规划的重要组成部分。电网规划的基本任务为：对于给定的未来规划年的负荷水平与发电资源，在现有网架结构的基础上，确定新建线路的位置、容量和时间等因素，以满足未来电网的负荷需求以及系统的安全性与可靠性的要求。电网规划工作中，需要解决的一些基本问题包括：如何评价一个电网规划方案的有效性，如何考虑电网的各类约束条件，如何有效处理电网规划面临的各种不确定性因素等。从规划目标的方面，电网规划中考虑的目标函数主要包括投资成本最小，运行成本最小，可靠性损失最小等等。为了有效应对风电接入的影响，要求电力系统具备足够的灵活性。一方面，电源要具备足够的调节能力以保证系统实时功率平衡，另一方面，电网的拓扑结构应该足够灵活以适应电网运行方式的复杂多变。在电源的灵活性方面，机组组合问题是电力系统优化运行的重要组成部分。合理的机组组合规划不仅有利于平衡实时变化的电力系统负荷，提高系统供电的可靠性，而且可以指导电力部门根据负荷预测数据合理投入、退出机组，分配各机组的出力，从而降低系统的发电成本。针对机组组合问题，已有许多学者在模型方面和求解算法方面开展了专门的研究。在模型方面，为了处理不确定性因素，主要的方法包括基于多场景的机组组合方法、基于鲁棒优化的机组组合方法和基于机会约束的机组组合方法等。如，提出一种改进的基于场景的随机规划方法以考虑能源市场汇总风电的不确定性。
针对日前调度问题，考虑了系统负荷和可变再生能源的小时预报误差以及系统部件的随机故障，提出了基于机会约束的日前随机调度模型。机组组合问题实际上是包含0-1变量和连续变量的大型混合整数规划问题，在求解算法方面，传统优化算法如优先顺序法、Benders分解法，智能优化算法如遗传算法、粒子群算法等均被应用到机组组合问题的求解中来。在电网拓扑结构的灵活性方面，输电网结构优化通过改变输电线路的开断状态，灵活改变网络的拓扑，从而改变系统的潮流分布与运行特性等，对于降低系统的损耗，提升系统的运行经济性，消除网络阻塞与电压越限，改善系统短路水平等方面具有显著作用。在电网规划中考虑输电网结构优化，是增加系统网络结构灵活性的重要手段，对于改善电网接纳可再生能源、改善系统的安全经济运行水平等具有重要意义。目前，国内外学者围绕输电网结构优化开展了较广泛的研究。采用输电网结构优化后，可以有效降低系统的发电成本。将考虑输电网结构优化的线路容量扩展规划问题建立为两阶段随机混合整数规划问题，并证明在大规模风电阻塞网络中采用输电网结构优化可以降低发电成本，提升最优线路扩容方案的经济性。开断部分线路对系统稳定性的影响，采用迭代的方法得到在交流潮流框架下可行的线路开断方案。从输电网结构优化中面临的不确定因素入手，提出了以降低输电阻塞为目标的输电网结构优化数学模型，给出了考虑N－1安全网络约束的结构优化模型。通过构造与原电网相似拓扑、不同参数的伴随网络，实现了输电网结构优化问题中线路开断与短路电流约束之间的显式线性关系表达，避免了线性化过程带来的误差问题以及非线性约束求解困难的问题。如何在电网规划工作中，特别是含可再生能源电力系统的电网规划中，同时嵌入机组组合和输电网结构优化，以改善输电网规划工作的精细化和科学性是亟需解决的关键问题之一。而在目前的电网规划相关研究中，尚未考虑此问题。综上，针对目前研究中尚缺乏在含可再生能源电网规划中同时考虑机组组合和网络结构化的问题，建立了嵌入机组组合和网络结构优化的可再生能源接入系统的电网规划模型，借助机组组合和网络结构优化，系统分析电网规划方案的经济性和对未来规划年运行场景的适应性。
4层次分析法和支持向量机的电网规划方案评估与优选
在进行电网规划方案评估过程中，需先明确电网规划决策目标，依据所需实现目标分析相关因素，并将影响评估目标因素通过分类建立清晰的层次结构，便于最终电网规划方案的评估与优选。不同的指标对电网规划方案评估结果的贡献是不相同的，为此本文引入层次分析法获取不同电网规划方案相对于总目标的综合权重，利用相对重要性评估综合权重，将不同方案相对综合优越性评分作为不同电网规划方案综合权重获取方式。
5国内城市电网规划的步骤
第一步：基于移动便携终端的输变电工程环境敏感区地理信息系统以及移动式电磁环境信息监测系统设计是一项复杂性、综合性、专业性较强的系统工程，系统设计涉及数据采集、数据结构设计、数据传输、信号调理、网络与通信、大型数据库技术等多种技术。为实现系统的设计目标，前期需要进行大量的技术研究与积累，尤其是搜集和整理信息安全、大型地理信息数据库、电磁环境相关理论及实践资料，为后续系统构建提供技术支撑。
第二步：研究适用于移动便携终端的输变电工程环境敏感区地理信息系统的基础数据类型、格式以及数据精度要求；研究输变电工程环境敏感点电磁环境采集方法，针对不同的环境敏感区域，研究电磁环境信息采集的内容和方法，分析现场数据测量方法。
第三步：研究基于移动终端的环境敏感区地理信息系统总体数据框架、功能以及环境敏感区域移动式电磁环境信息监测系统的体系架构设计和功能组成，确定系统设计方案及有关数据接口方案。
第四步：进行基于移动终端的环境敏感区地理信息系统的原型设计和需求优化，进行内外网数据交互形式的研究和平台开发；设计移动式电磁环境监测仪的硬件电路，包括硬件总体结构、单片机外围电路、系统电源、工频磁场的测量电路、工频电场的测量电路、温湿度气压测量电路、数据传输方式等。
第五步：进行基于终端的环境敏感区地理信息系统的总体开发；通过对工频电场、工频磁场、温度、湿度、压强等监测方法进行调研和各类敏感区域移动式电磁环境信息采集方法的理论研究，开发环境敏感区域移动式电磁环境信息监测系统信息。
第六步：研究移动式电磁环境信息采集与基于移动便携终端的输变电工程环境敏感区识别与附属设计系统的数据共享技术，实现智能终端现场采集监测数据与输变电工程环境敏感区识别与附属设计系统的数据对接。
第七步：进行试点部署、调试和优化，在实践中基于移动终端的环境敏感区地理信息系统以及环境敏感区域移动式电磁环境信息监测系统的可靠性和准确性。
结语
总之，近年来，随着城市发展建设的不断加快，对于电力资源的需求量越来越大，为更好地满足城市各个领域用电需求，要重点做好城市电网规划工作。针对当前城市电网规划工作所存在的诸多问题，要高度重视起来，积极采取针对性措施加以解决，提升城市电网规划水平，提升电力服务效率及质量，满足城市用电需求。
参考文献
［1］杨加义．城市电网规划与城市建设规划的融合论究［J］．中国电力教育:下，2017(12):7879．
［2］王素芬．城市电网规划设计的关键问题与技术［J］．企业科技与发展，2018(12):5960．