論多目標電網(wǎng)規(guī)劃的分層最優(yōu)化方法

羅麗萍

摘要：針對當前電力網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃呈現(xiàn)出大規(guī)模、多目標和多階段的新特點，產(chǎn)生了一種新的分層方法，并且這種方法也得到了實踐運用，取得了較好的效果。為了建設(shè)更加完善的電力網(wǎng)絡(luò)，對分層方法的研究是必不可少的，它的優(yōu)化將有助于建立一個更加完備的國際一流電網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)建設(shè)；電網(wǎng)規(guī)劃；分層最優(yōu)化

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0110-02

傳統(tǒng)確定電網(wǎng)規(guī)劃電網(wǎng)目標網(wǎng)架的方式是將采用的電源接人、負荷供給作為目標導(dǎo)向，之后再根據(jù)實際的情況和一些特殊的要求對電網(wǎng)進行部分的改動的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃方式，這種方式雖然減少了規(guī)劃過程中的許多難點，但是卻使電網(wǎng)不具備完整的工作能力，也極大地提高了電力的消耗，不能使電網(wǎng)的建設(shè)滿足合理、有效、低成本的原則。現(xiàn)在，為了建設(shè)國際上具有一流水準的電力網(wǎng)絡(luò)，就為電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)增加了更多的任務(wù)。所以為了達到這些要求，就要對電網(wǎng)的規(guī)劃進行分層處理，找到最有效、最經(jīng)濟的規(guī)劃方法。

1 電網(wǎng)規(guī)劃

1.1 規(guī)劃目標

電網(wǎng)規(guī)劃主要就是為了滿足用戶的需求和電力系統(tǒng)的安全，而其中包括的內(nèi)容有：電源接人及負荷供給方案最優(yōu)、電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平最大、電網(wǎng)損耗最小、供電可靠性及電能質(zhì)量最優(yōu)、電網(wǎng)投資最省等，而將其概括起來就是滿足安全和經(jīng)濟。

1.2 規(guī)劃方法

1.2.1 傳統(tǒng)的逐步倒推法和逐步擴展法：這種規(guī)劃方法主要是滿足經(jīng)濟性，將規(guī)劃的成本放在第一位，而電網(wǎng)的可靠性和實用性則在后期才進行校驗。這種規(guī)劃的方法雖然使用得較多，但是卻無法同時滿足經(jīng)濟性和可靠性，所以不是一種最優(yōu)的規(guī)劃方式。要想使電網(wǎng)的規(guī)劃最優(yōu)化，就要在電網(wǎng)的設(shè)計上同時滿足可靠性和經(jīng)濟性，也只有這樣才能基本上滿足未來發(fā)展的需求，也對電力企業(yè)的市場競爭力有提升作用。

1.2.2 滿足可靠性的規(guī)劃方法：這類方法主要是以電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性為目標，結(jié)合一定的規(guī)劃技術(shù)，進行設(shè)計。結(jié)合電力傳輸過程的能量大小以及電網(wǎng)的傳輸能力、負荷的消減來進行規(guī)劃，它借用啟發(fā)式，制定負荷可靠性原則的規(guī)劃方案。有一部分結(jié)合了一定的經(jīng)濟性，比如北美電力系統(tǒng)，這些較為綜合的規(guī)劃方式在一定的程度上滿足了電力輸送的需求，但是卻無法進行廣泛的試用，主要是因為它還存在一些不足的地方，無法適用于全部的電網(wǎng)；而還有一些則是完全以可靠性為目的來進行規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計的，最后才對需要的設(shè)備、技術(shù)進行考慮。這種規(guī)劃的方法體現(xiàn)了資金和可靠性的關(guān)系，但是它卻不具備實用性，無法使用到所有的電網(wǎng)當中，只適合對局部的進行電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

1.2.3 規(guī)劃以滿足可靠性為主：這種規(guī)劃的方式將可靠性加入到約束條件當中，通過它對整個規(guī)劃或者部分規(guī)劃進行約束，其中N-1就是一種經(jīng)常用來作為約束條件的具體規(guī)則。如果要對規(guī)劃進行更加嚴格的限制，就要使用到N-2規(guī)則，有時甚至會使用到更加具有約束力的N-K規(guī)則。但是，這種規(guī)劃的方式無法將可靠性與經(jīng)濟性合理的結(jié)合，使規(guī)劃方案偏向其中一個約束條件，導(dǎo)致最終的規(guī)劃無法達到預(yù)期的目標，而且規(guī)劃方案也不滿足綜合效益最好條件。

1.2.4 在制定規(guī)劃方案時運用數(shù)學函數(shù)：綜合考慮規(guī)劃方案的可靠性和經(jīng)濟性，在進行規(guī)劃時，運用數(shù)學函數(shù)，通過一定的函數(shù)計算，制定最優(yōu)的規(guī)劃方案。比如部分規(guī)劃實例就考慮了可靠性指標中的缺電損失費用，還有的則考慮線路投資、缺電損失和環(huán)境因素，通過目標函數(shù)的計算，找到這三個條件的折中方案。以上這些方案的制定，均通過綜合考慮經(jīng)濟性和可靠性的多目標電網(wǎng)規(guī)劃方法的可行性，使用數(shù)學模型和解算方法，來對最優(yōu)的方案進行制定。但是，這些方案仍存在適用范圍小、實用性較差的缺點。我國在最近的幾十年來，為了滿足人們的生產(chǎn)生活要求，在電力網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方面，取得了較大的進展。但是，在此方面，還存在一些急需改進的地方：（1）我國在技術(shù)方面已經(jīng)具有較大的進步，但是卻仍需建立一個完整的多目標電網(wǎng)規(guī)劃的模型（數(shù)學模型）；（2）規(guī)劃方案在可靠性和經(jīng)濟性的關(guān)系處理上沒有進行合理的安排，導(dǎo)致它們的關(guān)系存在問題；（3）當大規(guī)模、多階段等電力網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題在使用傳統(tǒng)方式對其進行處理時很容易產(chǎn)生維數(shù)災(zāi)難、局部最優(yōu)、約束條件和目標函數(shù)不易處理這些問題，我國在這類問題的處理上暫時沒有較好的解決辦法，而這些問題剛好是多目標電網(wǎng)規(guī)劃的重點部分，一旦這些部分出現(xiàn)問題，就會影響整個電網(wǎng)的規(guī)劃。

2 分層最優(yōu)化的模型

目前，相對較為適合現(xiàn)今電力需求環(huán)境的電網(wǎng)分層最優(yōu)化設(shè)計方法是上文中的第四種，這種方法就要涉及到數(shù)學函數(shù)模型的建立和計算。

分層最優(yōu)化方法的基本思路是目標函數(shù)的極小化。首先，在函數(shù)的第一優(yōu)先層上使其目標函數(shù)取極小值；然后，在第一優(yōu)先層得到的最優(yōu)解的基礎(chǔ)上讓第二優(yōu)先層的目標函數(shù)也取極小值，遵循這樣的規(guī)則，計算到最后一層。假如在這個過程當中，在其中一個優(yōu)先層出現(xiàn)了最唯一的優(yōu)解，那么在其后面的所有優(yōu)先層的目標函數(shù)都不起作用。因此，要想避免出現(xiàn)這樣的問題，就應(yīng)該在每一優(yōu)先層進行計算時，適當?shù)姆艑捰嬎愕慕Y(jié)果，間接的就將下一次的可行域進行了放寬處理。

3 實例分析

本例分是一個分四個拓展階段（每個階段時間是1年）的規(guī)劃問題。到規(guī)劃的最后年限，這個系統(tǒng)總共分為19個節(jié)點，32條備選的支路。其線路如下圖1所示。

利用混合遺傳-模擬退火算法將19個節(jié)點規(guī)劃方案計算出來，線路故障產(chǎn)生的問題按照N-2進行考慮。因為缺少部分的實際數(shù)據(jù)，所以就不對損耗進行計算。在實際的計算過程當中，可以運用上述的分層最優(yōu)化方法，這樣得到的結(jié)果就趨于最優(yōu)化。

結(jié)合實際的需要，就可以表1中選出可行的規(guī)劃方案。

4 結(jié)語

電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展決定著整個國家的未來，是一個至關(guān)重要的部分，加強在這方面的研究，將推動國家的發(fā)展。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）