本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型建模方法，屬于配電網(wǎng)規(guī)劃
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：科學合理的配電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。至今，配電網(wǎng)規(guī)劃已在我國普遍開展超過十年，相關(guān)理論體系與技術(shù)方法日趨成熟。但是，圍繞“戰(zhàn)略導向、問題導向和需求導向”而開展的配電網(wǎng)規(guī)劃，特別是近中期配電網(wǎng)滾動規(guī)劃，仍存在如下需要解決的問題：對一個地區(qū)的配電網(wǎng)規(guī)劃的策略指定、計劃實施以及執(zhí)行效果的優(yōu)劣，缺乏量化的“后評價”模型和方法。配電網(wǎng)規(guī)劃后評價是指電網(wǎng)在按照規(guī)劃方案建設(shè)、運行一定時間后，對配電網(wǎng)在技術(shù)經(jīng)濟上進行全面評價，對投資項目的實施效果進行系統(tǒng)分析，把當初的規(guī)劃決策效果與項目實施后的實際結(jié)果進行全面、科學、綜合的對比，找出實際情況與最初規(guī)劃預測情況的差距，分析原因，吸取經(jīng)驗教訓。同時，可以通過后評價的反饋信息，及時調(diào)整規(guī)劃投資策略，充分發(fā)揮配電網(wǎng)建設(shè)項目的預期技術(shù)經(jīng)濟效果，提高未來決策的科學化水平。傳統(tǒng)上，相關(guān)技術(shù)往往集中于單個輸變電工程的后評價問題，有根據(jù)配電網(wǎng)的特點，在經(jīng)濟效益評價中引入生命周期成本(LifeCycleCost，LCC)理論進行分析，使用區(qū)間層次分析法(IntervalAnalyticHierarchyProcess，IAHP)計算權(quán)重，對經(jīng)濟效益進行了實證研究；有為了考慮配電網(wǎng)規(guī)劃評價中的不確定性，提出了一種基于線性規(guī)劃模型和ELECTREIII的新型配電網(wǎng)規(guī)劃評價方法，通過案例證明了其可行性；也有以主成分聚類為理論基礎(chǔ)，對電網(wǎng)建設(shè)工程進行了綜合評價。近年來，部分文獻對配電網(wǎng)規(guī)劃后評價的體系進行了研究，有從安全性、經(jīng)濟性、靈活性、可靠性和協(xié)調(diào)性五個方面進行了評價，但體系中未對電源規(guī)劃和電力需求進行分析和評價，評價不準確和不合理。也有從供電可靠性、供電能力、短路電流、電能質(zhì)量、經(jīng)濟性五個方面進行了評價，但經(jīng)濟性指標中，未將規(guī)劃投資與實際投資進行全面對比分析，從而導致評價的不準確和不科學。前兩者中都未對設(shè)備利用率進行評價，更未考慮其對量化評價值的影響系數(shù)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型建模方法，為后期配電網(wǎng)規(guī)劃和投資決策提供科學的量化分析依據(jù)，同時也有利于各地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃工作的量化橫向比較。本發(fā)明的技術(shù)方案：一種配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型建模方法，該方法包括以下步驟：(1)建立評價模型指標，包括配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價的一級指標和二級指標；(2)采用層次分析法分別確定步驟(1)中一級指標和二級指標的權(quán)重：(3)根據(jù)設(shè)備利用率利用情況計算設(shè)備利用率影響因子：為避免僅考慮規(guī)劃規(guī)模完成率高導致后評價分值高的情況，從投入產(chǎn)出效果的角度出發(fā)，在相關(guān)的二級指標上建立反映實績產(chǎn)出效率的設(shè)備利用率因子，定義如式(1)所示：式中λ1為110kV影響因子，λ2為35kV影響因子，λ3為綜合影響因子，是一級指標Y6i在各個滾動修編版本規(guī)劃中完成率的平均值，其中i＝1，2，3或4；(4)根據(jù)一級指標和二級指標的權(quán)重，計算一級指標量化值和總量化值：根據(jù)步驟(2)-(3)所得的指標權(quán)重和設(shè)備利用率影響因子，計算得到一級量化值和總量化值，定義如式(2)所示，計算流程如圖2所示：式中Si為第i個一級指標Yi的量化評價值，Wi為一級指標Yi的權(quán)重系數(shù)，Wij為二級指標Yij的權(quán)重系數(shù)，為二級指標Yij在各個滾動修編版本規(guī)劃中完成率的平均值。上述步驟(2)中一級指標和二級指標的權(quán)重計算，首先，利用九級標度法對同一級中的指標中進行兩兩比較，然后得到各級指標的一個判斷矩陣A，算出判斷矩陣A的最大特征值以及其對應的正規(guī)化特征向量ξ，然后將ξ進行歸一化處理，所得到的向量就為同一級指標相對于上層對應指標的相對重要性排序權(quán)值；其次，開展一致性檢驗，即由獲得的矩陣A的階數(shù)n算出一致性指標CI，由一致性指標CI和同階的平均隨機一致性指標RI共同確定一致性比例CR，如式(3)所示；式中λmax和n分別為矩陣A的最大特征值和階數(shù)，RI為同階平均隨機一致性指標；再次，若一致性比例CR<0.01，則判斷矩陣的一致性良好，正規(guī)化特征向量ξ的值就為對應指標的權(quán)重值，否則，需對矩陣A中第i元素相對第j元素重要性進行調(diào)整，直到滿足條件為止。步驟(1)中一級指標有6個，具體包括：電源規(guī)劃、電力需求預測、電網(wǎng)規(guī)劃執(zhí)行情況、投資執(zhí)行情況、電網(wǎng)發(fā)展水平、設(shè)備利用率；與一級指標相對應的二級指標有26個，具體包括：110kV電源規(guī)劃分析、35kV電源規(guī)劃分析、10kV電源規(guī)劃分析、全社會用電量預測與實績對比、全社會最高負荷與實績對比、供電量預測與實績對比、供電最高負荷預測與實績對比、最大負荷利用小時數(shù)分析、110kV總體規(guī)模評價、35kV總體規(guī)模評價、中壓總體規(guī)模評價、低壓總體規(guī)模評價、110kV投資及完成率、35kV投資及完成率、10kV及以下投資及完成率、一二次側(cè)總投資及完成率、容載比、“N-1”通過率、線路可轉(zhuǎn)供電率、供電可靠率、綜合電壓合格率、線損率、110kV線路平均負載率、35kV線路平均負載率、110kV變電站平均負載率、35kV變電站平均負載率。本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下效果：1)本發(fā)明通過建立評價的一級指標和與一級指標對應的二級指標，計算一級指標和二級指標的權(quán)重以及設(shè)備利用率影響因子，然后根據(jù)計算的權(quán)重和設(shè)備利用率影響因子得到一級指標的量化值的總量化值，通過各級指標評價量化值以及總量化值，實現(xiàn)配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后的評價，為后期配電網(wǎng)規(guī)劃和投資決策提供科學的量化分析依據(jù)，本發(fā)明建立的評價模型有效解決了現(xiàn)有配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型的缺失、評價不準確和不科學的問題，能夠針對配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價提供有力依據(jù)，從而進行規(guī)劃調(diào)整，調(diào)整更加科學，同時也有利于各地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃工作的量化橫向比較；2)量化的評價模型借助設(shè)備利用率影響因子，引入投入產(chǎn)出效果反饋信息，避免了僅考慮規(guī)劃規(guī)模完成率高導致后評價分值高的問題，評價模型更加科學合理，評價更加準確；3)量化的評價模型不但可應用于單版配電網(wǎng)規(guī)劃的后評價，還可應用于多版配電網(wǎng)滾動修編規(guī)劃綜合后評價，應用范圍廣。附圖說明圖1為本發(fā)明涉及的配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明涉及的總體計算流程圖；圖3為本發(fā)明涉及的權(quán)重指標確定流程圖；圖4為本發(fā)明中的電源規(guī)劃與實績比較圖；圖5為本發(fā)明中的全社會用電量規(guī)劃值與實績值比較圖；圖6為本發(fā)明中的規(guī)劃投資圖；圖7為本發(fā)明中的容載比與實績比較圖；圖8為本發(fā)明中的變電站平均負載率圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實例詳細描述本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明不受所述具體實施例所限。實施例：一種配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型建模方法，該方法包括以下步驟：(1)建立評價模型指標，包括配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價的一級指標和二級指標，如圖1所示；步驟(1)中一級指標有6個，具體包括：電源規(guī)劃、電力需求預測、電網(wǎng)規(guī)劃執(zhí)行情況、投資執(zhí)行情況、電網(wǎng)發(fā)展水平、設(shè)備利用率；與一級指標相對應的二級指標有26個，具體包括：110kV電源規(guī)劃分析、35kV電源規(guī)劃分析、10kV電源規(guī)劃分析、全社會用電量預測與實績對比、全社會最高負荷與實績對比、供電量預測與實績對比、供電最高負荷預測與實績對比、最大負荷利用小時數(shù)分析、110kV總體規(guī)模評價、35kV總體規(guī)模評價、中壓總體規(guī)模評價、低壓總體規(guī)模評價、110kV投資及完成率、35kV投資及完成率、10kV及以下投資及完成率、一二次側(cè)總投資及完成率、容載比、“N-1”通過率、線路可轉(zhuǎn)供電率、供電可靠率、綜合電壓合格率、線損率、110kV線路平均負載率、35kV線路平均負載率、110kV變電站平均負載率、35kV變電站平均負載率；(2)采用層次分析法分別確定步驟(1)中一級指標和二級指標的權(quán)重；如圖3所示：首先，利用九級標度法對同一級中的指標中進行兩兩比較，然后得到各級指標的一個判斷矩陣A，算出判斷矩陣A的最大特征值以及其對應的正規(guī)化特征向量ξ，然后將ξ進行歸一化處理，所得到的向量就為同一級指標相對于上層對應指標的相對重要性排序權(quán)值；其次，開展一致性檢驗，即由獲得的矩陣A的階數(shù)n算出一致性指標CI，由一致性指標CI和同階的平均隨機一致性指標RI共同確定一致性比例CR，如式(3)所示；式中λmax和n分別為矩陣A的最大特征值和階數(shù)，RI為同階平均隨機一致性指標；再次，若一致性比例CR<0.01，則判斷矩陣的一致性良好，正規(guī)化特征向量ξ的值就為對應指標的權(quán)重值，否則，需對矩陣A中第i元素相對第j元素重要性進行調(diào)整，直到滿足條件為止；(3)計算設(shè)備利用率影響因子：為避免僅考慮規(guī)劃規(guī)模完成率高導致后評價分值高的情況，從投入產(chǎn)出效果的角度出發(fā)，在相關(guān)的二級指標上建立反映實績產(chǎn)出效率的設(shè)備利用率因子，定義如式(1)所示：式中λ1為110kV影響因子，λ2為35kV影響因子，λ3為綜合影響因子，是一級指標Y6i在各個滾動修編版本規(guī)劃中完成率的平均值，其中i＝1，2，3或4；(4)根據(jù)一級指標和二級指標的權(quán)重，計算一級指標量化值：根據(jù)步驟(2)-(3)所得的指標權(quán)重和設(shè)備利用率影響因子，計算得到一級量化評價值和總量化值，計算流程如圖2所示，計算公式如式(2)所示：式中Si為第i個一級指標Yi的量化評價值，Wi為一級指標Yi的權(quán)重系數(shù)，Wij為二級指標Yij的權(quán)重系數(shù)，為二級指標Yij在各個滾動修編版本規(guī)劃中完成率的平均值。為了進一步說明本發(fā)明的有益效果，通過如下案例測試驗證：以貴州省某地級市“十二五”配電網(wǎng)滾動規(guī)劃為例，根據(jù)上述指標評價模型，具體調(diào)查并分析了2010年配電網(wǎng)規(guī)劃(簡稱“規(guī)劃”)、2011年配電網(wǎng)規(guī)劃修編(簡稱“修編”)、2012年配電網(wǎng)規(guī)劃細化(簡稱“細化”)、2013年配電網(wǎng)規(guī)劃項目庫優(yōu)化(簡稱“優(yōu)化”)多項規(guī)劃及其后續(xù)規(guī)劃項目實施情況，開展了該地區(qū)配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價研究，部分二級指標評價如下所示。電源規(guī)劃評價分別從110kV電源、35kV電源、10kV及以下電源進行了分析，其中110kV電源規(guī)劃及其完成率如圖4和表1所示。由圖4可見，每年規(guī)劃容量值都高于實際值，原因在于部分規(guī)劃電源未如期實施。表1電源規(guī)劃完成率20112012201320142015規(guī)劃78.2％58.1％58.1％83.8％83.8％修編73.2％47.9％47.9％69.1％69.1％細化/55.8％36.5％46.2％43.6％優(yōu)化//65.0％79.4％36.0％由圖4和表1可見，該地區(qū)電源規(guī)劃與實績的差異較小，說明電網(wǎng)規(guī)劃的及時修編能較好地反映出近期電源投建情況，但對于中長期電源建設(shè)情況較難準確反映，這一點可從2015年優(yōu)化值與實績值中看出，特別是110kV電壓等級電源。全社會用電量規(guī)劃值及其完成率如圖5和表2所示。表2全社會用電量完成率201020112012201320142015規(guī)劃120.0％114.8％107.6％99.1％92.5％71.1％修編/104.2％103.4％93.2％88.2％65.9％細化//95.3％89.8％83.1％66.1％優(yōu)化///91.1％87.4％68.1％由圖5和表2可見，各版規(guī)劃的全社會用電量預測值與實績值的差異主要出現(xiàn)在2015年，規(guī)劃預測值明細偏高于實績值，電量預測差異達29％～34.2％，預測值過于樂觀。產(chǎn)生此類差異主要是由于：(1)規(guī)劃方法選擇因素影響由于該地區(qū)電力負荷中大用戶占比較大，大用戶預測結(jié)果的準確性對于最終預測結(jié)果影響很大，受累加效應的影響，導致2015年預測結(jié)果出現(xiàn)較大誤差；(2)外部環(huán)境變化因素影響從外部環(huán)境中經(jīng)濟運行情況的角度來看，主要因為該地區(qū)工業(yè)硅產(chǎn)品市場需求不振，開工面、開工率嚴重不足，導致差異產(chǎn)生；(3)國家政策影響該地區(qū)受國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策和節(jié)能減排政策的推進，該地區(qū)電力電量水平增長率將顯著低于“十二五”初期發(fā)展態(tài)勢，這一點如今已初步顯現(xiàn)；總體來看，2010年至2013年，該地區(qū)全社會口徑和供電口徑電力電量保持較快增長態(tài)勢，預測值與實績之間的差異不大，偏差率基本控制在5％左右，較為合理。但2014年和2015年，電力電量增速顯著下降，甚至2015年較2014年還有略為回落，預測偏差率分別達16％和26％左右，這主要與該地區(qū)用電負荷中占比較大的高載能大用戶生產(chǎn)調(diào)整有關(guān)，也與國內(nèi)宏觀經(jīng)濟發(fā)展增速預期下降和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整趨勢有顯著的內(nèi)聯(lián)關(guān)系。通過統(tǒng)計電網(wǎng)建設(shè)實績，從總體規(guī)模的角度對高壓、中壓和低壓項目進行了差異評價。其中110kV總體規(guī)模及其完成率如表3和表4所示。表3110kV總體規(guī)模項目實績規(guī)劃修編細化優(yōu)化變電站數(shù)量4161645854變壓器臺數(shù)6079878076變電容量(萬kVA)255316339325316線路條數(shù)749195100106線路長度(km)14371730175918101903表4110kV總體規(guī)模完成率項目規(guī)劃修編細化優(yōu)化變電站數(shù)量67.2％64.1％70.7％75.9％變壓器臺數(shù)76.0％69.0％75.0％79.0％變電容量80.6％75.2％78.4％80.7％線路條數(shù)81.3％77.9％74.0％69.8％線路長度83.1％81.7％95.2％75.5％根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計及表3和表4可得，該地區(qū)各電壓等級項目實績與規(guī)劃建設(shè)規(guī)模、形式、時序、投資基本一致，但110kV項目實績與規(guī)劃建設(shè)規(guī)模差異較大，部分輸變電新建和擴建工程以及網(wǎng)架完善工程受電力電量低于預期的影響，延遲至“十三五”建設(shè)?！笆濉逼陔娋W(wǎng)實際投資和資金完成率分別如圖6和表5所示。表5資金完成率電壓等級規(guī)劃修編細化優(yōu)化110kV86.5％81.1％59.7％44.5％35kV40.2％46.1％76.7％48.8％10kV及以下51.6％55.5％58.7％52.3％合計60.2％62.5％59.9％49.2％根據(jù)圖6和表5可見，電網(wǎng)實際投資約19.3億元。由各版規(guī)劃以及實際情況可得電網(wǎng)投資執(zhí)行情況結(jié)論有：(1)從各版規(guī)劃投資估算的同期比較來看，“規(guī)劃”、“修編”基本一致，“細化”的投資估算規(guī)模略有小幅下降調(diào)整。“優(yōu)化”的投資估算規(guī)模略有小幅回升性調(diào)整；(2)從投資規(guī)模實績及完成情況來看，實際投資一定程度上低于規(guī)劃投資。主要在于“十二五”后期該地區(qū)電力需求發(fā)展情況顯著低于規(guī)劃預測值，導致部分高壓變電站新建和主變增容擴建工程、中壓配電線路和臺區(qū)新建工程延遲或取消；電網(wǎng)發(fā)展水平評價中的容載比及其完成率如圖7和表6所示。表6容載比完成率項目201020112012201320142015規(guī)劃53.6％71.9％80.9％85.0％88.6％102.9％修編/87.8％78.8％88.3％84.6％105.9％細化//94.4％98.6％93.5％118.7％優(yōu)化///94.9％82.3％105.4％從圖7、表6以及相關(guān)統(tǒng)計可得：(1)從電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平以及全市角度來看，實績與各版規(guī)劃容載比差異不大。但2015年全市口徑容載比實績達到2.16，這與該地區(qū)高壓配電網(wǎng)最大供電負荷預測值低于實際值，同時電網(wǎng)建設(shè)導致地區(qū)變電容量顯著增加的情況是相符的；(2)總體來看，110kV主變“N-1”通過率(％)和110kV線路“N-1”通過率(％)與各版規(guī)劃的偏差不大，這與配電網(wǎng)110kV輸變電工程建設(shè)和投運進度是基本一致的。35kV主變“N-1”通過率(％)和35kV線路“N-1”通過率(％)與各版規(guī)劃的偏差有一定波動性變化，這與配電網(wǎng)35kV變電工程擴建工程受負荷增速影響延遲以及農(nóng)網(wǎng)升級改造工程規(guī)劃建設(shè)進度是基本一致的。設(shè)備利用率評價分別從變電站平均負載率和線路平均負載率進行分析，其中變電站平均負載率及其完成率如圖8和表7所示。表7變電站平均負載率完成率年份201020112012201320142015110kV82.8％78.0％78.6％76.1％69.8％64.7％35kV77.8％70.9％78.7％77.3％77.4％76.8％表7中，完成率為平均負載率除以平均最佳負載率。變電站主變的最佳平均負載率取40％，線路的最佳平均負載率取30％。由圖8、表7和相關(guān)統(tǒng)計可得，110kV變電站數(shù)量和規(guī)模得到了顯著的提升，站點分布更為合理，變電能力更為充裕，整體變電站負載率保持了較為平穩(wěn)的分布。但部分變電站仍存在重載問題，建議在“十三五”期應加強110kV變電站增容擴建類以及中壓出線負荷調(diào)整類的投資，有效緩解該類問題。35kV公用線路得到了一定程度的發(fā)展，輸電能力有了較大提升，網(wǎng)絡(luò)分布更為合理，隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村用電需求增長，整體線路利用率有了較為明顯的提升?？傮w來看，變電站利用率和線路利用率略微偏低，高中壓線路和主變最大負載率偏高問題線路解決效果并不明顯，這與該地區(qū)高載能行業(yè)生產(chǎn)調(diào)整以及工業(yè)園負荷發(fā)展變化有關(guān)。建議在后期應加強110kV和35kV高壓網(wǎng)架改善類的投資，有效解決該類問題。由本發(fā)明所構(gòu)建的配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型和方法可得到各一級指標得分和總得分如表8所示。表8后評價結(jié)果S1S2S3S4S5S6Ssum分數(shù)2.7838.685.874.2916.2313.2981.14由表8可見，該地區(qū)使用本發(fā)明提出的配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價方法后，總得分為81.14分。此外，將本發(fā)明所構(gòu)建的配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型和方法用于另外的A、B兩個地區(qū)“十二五”配電網(wǎng)滾動規(guī)劃，可得到后評價結(jié)果如表9和表10所示。表9A地區(qū)后評價結(jié)果S1S2S3S4S5S6Ssum分數(shù)2.6235.735.983.6718.318.2684.56表10B地區(qū)后評價結(jié)果S1S2S3S4S5S6Ssum分數(shù)2.3432.654.953.5217.3614.2475.06綜上所述，本發(fā)明提出了一種配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型建模方法，上述實施例計算結(jié)果表明：1)本發(fā)明通過建立評價的一級指標和與一級指標對應的二級指標，通過計算一級指標和二級指標的權(quán)重以及設(shè)備利用率影響因子，最后根據(jù)計算的權(quán)重和設(shè)備利用率影響因子計算一級指標和二級指標的量化評價值以及一級指標的量化評價值的總評值，通過各級指標評價值以及總評值，實現(xiàn)配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后的評價，為后期配電網(wǎng)規(guī)劃和投資決策提供科學的量化分析依據(jù)，本發(fā)明建立的評價模型的有效解決了現(xiàn)有配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價模型的缺失、評價不準確和不科學的問題，能夠針對配電網(wǎng)滾動規(guī)劃后評價提供有力依據(jù)，從而進行規(guī)劃調(diào)整，調(diào)整更加科學；2)評價模型借助設(shè)備利用率影響因子，引入投入產(chǎn)出效果反饋信息，避免了僅考慮規(guī)劃規(guī)模完成率高導致后評價分值高的問題，評價模型更加科學合理，評價更加準確；3)評價模型不但可應用于單版配電網(wǎng)規(guī)劃的后評價，還可應用于多版配電網(wǎng)滾動修編規(guī)劃綜合后評價，應用范圍廣。以上所述，僅是本發(fā)明的一個實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3