城市配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃及指標(biāo)體系分析

國網(wǎng)冀北智能配電網(wǎng)中心 張振強 王宏波 武 浩 肖 赫 張 興

城市配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接線方式主要有單環(huán)網(wǎng)和雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)。電纜單環(huán)網(wǎng)通過末端線路間的直接連接實行環(huán)網(wǎng)接線、開環(huán)運行，其主要特點是接線簡單、清楚，運行方便、靈活。當(dāng)環(huán)網(wǎng)線路中任一段電纜線路或環(huán)網(wǎng)單元故障時，可通過短時間的分段開關(guān)切換很快恢復(fù)環(huán)網(wǎng)單元供電，大大提高了配電網(wǎng)絡(luò)供電可靠性；電纜雙環(huán)網(wǎng)具有接線完善、運行靈活、供電可靠性高、建設(shè)投資大等特點，一般適用在城市（鎮(zhèn)）市中心區(qū)繁華地段、雙電源供電的重要用戶或供電可靠性要求較高的配電網(wǎng)絡(luò)。架空線路或架空電纜混合線路的方式也仍舊存在于城市配網(wǎng)中，接線方式較為復(fù)雜，主要依據(jù)了架空線路目標(biāo)網(wǎng)架和電纜線路目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，在有條件地區(qū)應(yīng)逐步過渡到全電纜網(wǎng)絡(luò)。

城市配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃方法

數(shù)據(jù)收集及現(xiàn)狀分析：結(jié)合某城市配網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容，編寫數(shù)據(jù)收集清單，開展原始數(shù)據(jù)調(diào)研收集工作，并對收集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行校核和分析。需要收集的原始數(shù)據(jù)包括社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)規(guī)模數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)等、基于收集到的原始數(shù)據(jù)，針對上級電源、高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)，從電網(wǎng)規(guī)模、供電能力、裝備水平、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)智能化等方面分析規(guī)劃區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀，總結(jié)配電網(wǎng)現(xiàn)狀存在問題。

網(wǎng)格劃分：確定網(wǎng)格劃分原則，并依據(jù)劃分原則確定規(guī)劃區(qū)網(wǎng)格劃分結(jié)果，編制網(wǎng)格劃分明細(xì)表。依據(jù)政治、經(jīng)濟(jì)、交通、電力等因素，確定規(guī)劃區(qū)的階梯式分層分區(qū)空間布局（從小到大依次為小區(qū)、規(guī)劃網(wǎng)格、規(guī)劃片區(qū)、規(guī)劃區(qū)），并應(yīng)以電網(wǎng)為導(dǎo)向，綜合地理信息、行政劃分、功能定位、發(fā)展階段等因素來確定網(wǎng)格劃分原則。基于網(wǎng)格劃分結(jié)果，介紹網(wǎng)格劃分依據(jù)，編制規(guī)劃區(qū)網(wǎng)格劃分明細(xì)表，明細(xì)表中需列出網(wǎng)格編號、網(wǎng)格供電面積、網(wǎng)格供電分區(qū)、網(wǎng)格簡介等信息。

電力需求預(yù)測：對規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)的電力需求，選取合理適用的方法，開展近期負(fù)荷預(yù)測和遠(yuǎn)景飽和負(fù)荷預(yù)測。遠(yuǎn)景飽和負(fù)荷預(yù)測將采用“負(fù)荷密度指標(biāo)法”，在深入調(diào)研規(guī)劃區(qū)負(fù)荷密度指標(biāo)的基礎(chǔ)上，針對規(guī)劃區(qū)各行業(yè)典型用戶進(jìn)行負(fù)荷特性的深入分析，從而提高規(guī)劃區(qū)負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度。首先基于上述網(wǎng)格劃分結(jié)果，針對規(guī)劃區(qū)不同片區(qū)的不同發(fā)展定位和發(fā)展方向分別開展調(diào)研，確定出差異性負(fù)荷密度指標(biāo)。其次基于對規(guī)劃區(qū)各行業(yè)典型用戶的負(fù)荷數(shù)據(jù)調(diào)研，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等手段，分析規(guī)劃區(qū)各行業(yè)負(fù)荷特性和規(guī)劃區(qū)整體負(fù)荷特性，確定出同時率指標(biāo)；近期負(fù)荷預(yù)測將采用“自然增長加大用戶法”，將近期負(fù)荷分為自然增長負(fù)荷和大用戶負(fù)荷兩部分，其中自然增長負(fù)荷基于歷史年負(fù)荷分析來預(yù)測，大用戶負(fù)荷基于近期大用戶報裝情況來預(yù)測，最后綜合兩部分預(yù)測結(jié)果，匯總得到近期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。

基于聚類分析的差異化規(guī)劃技術(shù)原則確定：規(guī)劃區(qū)聚類分析。針對某市B、C、D類供電區(qū)域，基于區(qū)塊用地性質(zhì)、負(fù)荷密度等指標(biāo)，采用聚類分析方法對B、C、D類供電區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將B、C、D類供電區(qū)域進(jìn)一步細(xì)分，獲得供電區(qū)塊的聚類結(jié)果，并分析每一個類別的區(qū)域特征；差異化規(guī)劃技術(shù)原則確定?；诠╇妳^(qū)塊聚類結(jié)果，結(jié)合各類別區(qū)域特點，依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 5729-2016)，國家電網(wǎng)公司導(dǎo)則《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》（Q/GDW 1738-2012)、《配電網(wǎng)發(fā)展水平綜合評價導(dǎo)則》(Q/GDW 11433-2015)等行標(biāo)導(dǎo)則，制定各類別區(qū)域的差異化規(guī)劃技術(shù)原則，包括規(guī)劃原則和目標(biāo)、高壓配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)原則、中壓配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)原則等。

配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃：結(jié)合配電網(wǎng)現(xiàn)狀存在問題和電力需求預(yù)測結(jié)果，依據(jù)規(guī)劃技術(shù)原則和網(wǎng)格劃分結(jié)果，開展配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃。高壓配電網(wǎng)規(guī)劃。依據(jù)規(guī)劃區(qū)電力需求預(yù)測結(jié)果，開展高壓配電網(wǎng)電力電量平衡，確定出高壓配電網(wǎng)變電站規(guī)劃方案和網(wǎng)架規(guī)劃方案；中壓配電網(wǎng)網(wǎng)格化網(wǎng)架規(guī)劃。以遠(yuǎn)景年規(guī)劃網(wǎng)格負(fù)荷預(yù)測結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合各類區(qū)域的中壓配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)原則，確定規(guī)劃網(wǎng)格的目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。在遠(yuǎn)景目標(biāo)網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，以由遠(yuǎn)及近、遠(yuǎn)近結(jié)合的方式確定中間年過渡方案。近期方案應(yīng)以解決現(xiàn)狀電網(wǎng)存在的問題為主要目標(biāo)，同時應(yīng)根據(jù)網(wǎng)格化規(guī)劃要求調(diào)整供電范圍，加強局部薄弱網(wǎng)架，簡化復(fù)雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并合理安排規(guī)劃項目，避免過度改造或重復(fù)建設(shè)。

投資估算及規(guī)劃成效分析：給出規(guī)劃項目單位工程綜合單價表，匯總網(wǎng)格化規(guī)劃工程量，完成規(guī)劃區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的投資估算并開展規(guī)劃成效分析。投資估算。首先基于規(guī)劃區(qū)規(guī)劃項目單位工程綜合單價的調(diào)研結(jié)果，確定規(guī)劃項目投資單價表。其次依據(jù)規(guī)劃區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃方案，統(tǒng)計匯總配電網(wǎng)規(guī)劃工程量，包括規(guī)劃區(qū)整體和各個規(guī)劃網(wǎng)格的規(guī)劃工程量。最后基于投資單價表和規(guī)劃工程量，計算得到規(guī)劃區(qū)各個規(guī)劃年度的整體規(guī)劃投資估算，以及各個規(guī)劃網(wǎng)格各個規(guī)劃年度的項目投資額；規(guī)劃成效分析。從現(xiàn)狀問題解決情況、供電能力校驗、目標(biāo)網(wǎng)架接線統(tǒng)計、技術(shù)指標(biāo)分析等方面，分析規(guī)劃區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃成效。

城市配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系構(gòu)建方法和指標(biāo)劃分

為實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系構(gòu)建的量化分析，需構(gòu)建合理的配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系，其建立的配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系需展現(xiàn)配電網(wǎng)宏觀層面，利用建立的指標(biāo)體系規(guī)劃配電網(wǎng)。通常情況下，通過宏觀層面的戰(zhàn)略指標(biāo)集指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)劃較為不利，本文將可體現(xiàn)微觀層面的過程指標(biāo)與可體現(xiàn)宏觀層面的戰(zhàn)略指標(biāo)相結(jié)合，實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系有效量化。配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系指標(biāo)集有助于評估配電網(wǎng)規(guī)劃，為薄弱環(huán)節(jié)提供可靠輔助決策，推進(jìn)配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展及良好運行。

利用指標(biāo)鏈方式關(guān)聯(lián)配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系戰(zhàn)略指標(biāo)以及過程指標(biāo)，以戰(zhàn)略指標(biāo)集作為出發(fā)點建立配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系，其構(gòu)建步驟為：綜合分析配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系內(nèi)全部需求指標(biāo)，獲取其規(guī)劃的重要影響因素；分解以及轉(zhuǎn)化配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系需求指標(biāo)，建立多過程指標(biāo)鏈；將獲取的全部指標(biāo)鏈上指標(biāo)整合后獲取過程指標(biāo)集。

分解以及轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略指標(biāo)過程即為建立過程指標(biāo)集過程。指標(biāo)分解以及指標(biāo)轉(zhuǎn)化分別指在對象維、時間維以及空間維分解指標(biāo)，利用有效過程指標(biāo)量化和評估影響指標(biāo)的全部因素，獲取存在因果關(guān)系的一系列指標(biāo)。通過指標(biāo)分解與轉(zhuǎn)化可將長期、宏觀、整體的戰(zhàn)略目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽刂埔约翱稍u估的以具體配電網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)部門在固定評估周期微觀指標(biāo)。

分解戰(zhàn)略指標(biāo)：依據(jù)考察點差異可將指標(biāo)分解至空間維度、時間維度以及對象維度的不同尺度內(nèi)。如所需評估指標(biāo)體系為維修部門年網(wǎng)損率，該指標(biāo)在空間維度、時間維度以及對象維度分別分解為區(qū)域、年月日時間段以及配電網(wǎng)內(nèi)不同設(shè)備。對指標(biāo)界進(jìn)行分解時，需在不同維度分解基礎(chǔ)上獲取不同維度供分解對象的界。

戰(zhàn)略指標(biāo)的轉(zhuǎn)化：依據(jù)分析業(yè)務(wù)流程以及數(shù)據(jù)挖掘方法挖掘影響因素，獲取指標(biāo)影響因素。其可通過平均值替代法挖掘配電網(wǎng)的影響因素，則存在式，式中代表影響因素平均值，n代表配電網(wǎng)指標(biāo)體系影響因素出現(xiàn)的次數(shù)，d代表配電網(wǎng)指標(biāo)體系影響因素的權(quán)重，t代表配電網(wǎng)指標(biāo)體系影響因素出現(xiàn)的時間。通過上述戰(zhàn)略指標(biāo)的挖掘，確定指標(biāo)的影響因素，將配電網(wǎng)戰(zhàn)略指標(biāo)進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化。配電網(wǎng)指標(biāo)體系的指標(biāo)界依據(jù)挖掘的指標(biāo)影響因素可分為影響因素的界。利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、關(guān)聯(lián)分析以及聚類分析等方法，可明確不同指標(biāo)與其影響因素的概率性因果關(guān)系，還可利用靈敏度分析方法建立如式(1)所示的最優(yōu)潮流模型，式中P代表配電網(wǎng)節(jié)點，κ代表配電網(wǎng)戰(zhàn)略指標(biāo)的影響因子，β代表配電網(wǎng)影響指標(biāo)的參數(shù)變量。

對配電網(wǎng)節(jié)點進(jìn)行最優(yōu)潮流的計算，可獲取更為精準(zhǔn)的指標(biāo)，更好的完成配電網(wǎng)戰(zhàn)略指標(biāo)的轉(zhuǎn)化。

配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)的劃分：在配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系構(gòu)建基礎(chǔ)上明確配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)。選擇具有代表性可體現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃性能指標(biāo)、利用建立的配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)體系，作為有效的評估依據(jù)以及標(biāo)準(zhǔn)，通過評判決策方法評估所規(guī)劃配電網(wǎng)優(yōu)劣。通過發(fā)電企業(yè)需求、電力用戶需求、電網(wǎng)企業(yè)需求、國家需求、社會需求、地區(qū)需求等因素，構(gòu)建配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)集，并將其分為技術(shù)性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、靈活性指標(biāo)以及安全性指標(biāo)等四個方向，技術(shù)性指標(biāo)又包括網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、容載比、潮流分布、短路水平、統(tǒng)調(diào)最大負(fù)荷年均增長率、穩(wěn)定水平共6項指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)包括動態(tài)投資回收期、財務(wù)內(nèi)部收益率、電網(wǎng)投資增售電量、可避免電量成本、容量利用率提升共5項指標(biāo)，靈活性指標(biāo)包括配電網(wǎng)網(wǎng)架、帶電作業(yè)、配電自動化、配電網(wǎng)智能運維、建立示范性柔性化配電網(wǎng)、配電網(wǎng)裝備水平共6項指標(biāo)，安全性指標(biāo)包括主網(wǎng)網(wǎng)架架設(shè)、輸電線路智能化、變電站智能化、全壽命周期管理體系共4項指標(biāo)。

城市配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃后，需對規(guī)劃指標(biāo)體系進(jìn)行構(gòu)建和分析，最后按照電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性影響因素分析結(jié)果，從網(wǎng)間、網(wǎng)荷兩部分內(nèi)容著手，完成電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性指標(biāo)體系構(gòu)建，以將不同對象、不同環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)性水平真實反映出來，從而實現(xiàn)城市配電網(wǎng)規(guī)劃的可持續(xù)性發(fā)展。