（工商管理专业论文）泰州市区10kV配电网络规划研究.pdf

0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电网络规划优化方法研究 摘要 随着我国国民经济的长期稳定发展，对电力供应质量的要求也在不断提高，国家 在电力规划和建设的投入不断增加。然而，在电力系统主网架日臻完善的同时，配电 网络逐步成为制约电力供应质量的瓶颈。配电网络中长期存在的供电半径过大、线路 损耗严重、线路末端电压偏低的问题仍然存在。在这种情况下，对于配电网络规划的 研究越来越引起人们的关注。 本文首先在泰州市电力网络现状分析的基础上，着重讨论了配电网络规划目标、 原则、特点及当前的研究方向。根据泰州市配电网络规划中实际存在的问题，提出采 用单配电线路走向的整数规划模型来解决确保电能质量情况下的总费用最小化问题。 在随后的具体分析过程中，以l o k v 鲍东i i 线为具体研究对象，给出了问题的数 学模型，并详细介绍了如何通过隐式枚举的方法求解该线路的最优走向。通过计算， l o k v 鲍东线如采用最优走向将使得总费用与当前状态相比下降1 7 2 。 最后，文章就线路导线选型进行了敏感性分析，分析表明导线选型对线路走向的 最优解具有较大影响，建议在进行配电线路规划的过程中重视研究导线选型的影响。 关键词：配电网规划、整数规划、隐式枚举 3 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖寨州市区l o k v 配电网络规划，优化方法研究 a b s t r a c t w i t ht h ef a s ta n dr e l i a b l ed e v e l o p m e n to fo u rc o u n t r y , t h er e q u i r e m e n tf o rs u f f i c i e n t h i g hq u a l i t ye l e c t r i cp o w e ri sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t ；t h ei n v e s t m e n to n e l e c t r i cp o w e ru t i l i t i e si sa l s og r o w i n gv e r yf a s t n o w a d a y s ，t h em a i ns t r u c t u r eo fp o w e r g r i dh a sb e e nm u c hs t r o n g e rt h a nb e f o r e h o w e v e r , t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kh a ss ol i t t l e i m p r o v e m e n tt h a ti tb e c o m e st h eb o t t l eo fp o w e rs u p p l y t h el o n ge x i s t i n gp r o b l e m s ，s u c h a st o ol o n gp o w e rs u p p l yr a n g e ，s e v e r ep o w e rl o s s ，u n q u a l i f i e dv o l t a g el e v e lo fl i n ee n d ， h a v en e v e rb e e ne l i m i n a t e d i nt h i ss i t u a t i o n ，m o r ea n dm o r ea t t e n t i o n sa l ep a i dt ot h e r e s e a r c hi nt h ep l a n n i n go fd i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c e n t l y b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ep o w e r 鲥do ft a i z h o u ，t h i sp a p e rt e l l sal o ta b o u tt h e o b j e c t i v e ，c r i t e r i a , s p e c i a l t ya n d t h ec u r r e n tr e s e a r c ha s p e c to fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k a c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a lp r o b l e mi nt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n go ft a l z h o u ，t h i s p a p e ri n i t i a t e sak i n do fi n t e g e rp r o g r a m m i n gm e t h o d o l o g yt os o l v et h et o t a le x p e n s e m i n i m i z i n gp r o b l e mo fas i n g l ed i s t r i b u t i o np o w e rl i n ew i t hq u a l i f i e dp o w e rq u a l i t y 1 0 k vb a o d o n gl i n ei ii su s e da st h es p e c i f i cr e s e a r c ho b j e c t i v ei nt h ef o l l o w i n g e x a m p l ee x p l a n a t i o n b o t ht h em a t h e m a t i cm o d e la n dt h er e s o l v i n gm e t h o d o l o g ya r eg i v e n t h r o u g ht h er e s o l v i n go fi m p l i c i te n u m e r a t i o nm e t h o d ，t h et o t a le x p e n s eo fl o k vb a o d o n g l i n ei ic o u l db ed r i v e nd o w nb y1 7 2 u s i n gt h eo p t i m a ll i n er o u t e i nt h el a s tp a r to ft h i s p a p e r , s e n s i t i v ea n a l y s i si sm a d et od i s c o v e rt h ei m p a c to f c o n d u c t o rt y p es e l e c t i o no fad i s t r i b u t i o nl i n e i ts h o w st h a tt h ec o n d u c t o rt y p eh a ss o u n d i n f l u e n c eo nt h eo p t i m a ls o l u t i o n t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rs t r o n g l yr e c o m m e n d st oc a r e f u l l y i n s p e c t i n gt h ec o n d u c t o rt y p es e l e c t i o ni nad i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g k e y w o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g , i n t e g e rp r o g r a m m i n g , i m p l i c i te n u m e r a t i o n 4 0 4 2 0 2 5 4 0 9陈晖泰州市区l o k v 配电网络规划优化方法研究 1 引言 1 1 配电网络规划研究背景 发电、输电、配电为构成电力系统的三个主要环节。其中配电网络作为电力系统 最面向用户的一个环节，担负着把高压电力转换为工业用户需求的中压电力( 1 0 k v ) 和一般用户所需求的低压电力( 3 8 0 v ) ，并把符合电压、频率、谐波、无功等质量要 求的电能安全稳定可靠地送到用户负荷点上。 配电网络的重要性不仅因为它直接面向用户，而且因为它的建设投资巨大，运行 成本高昂。据统计，电力系统输配电网络中产生的电能损耗8 0 以上损耗在配电网络 上。在本文所研究的泰州市，其全网网损率为6 9 3 ，配网网损率为7 6 8 。( 配网网 损率高于全网网损率是由于有部分企业采用1 1 0 k v 输电线路直接供电，而非通过配网 供电。) 配网损耗占全网损电量的8 2 5 9 ，其中l o k v 网损率为2 9 5 ，占总网损电量 的3 1 7 4 ，每天在l o k v 电网上损耗的电量约为4 6 3 万千瓦时【1 1 。 3 8 0 v 网络损耗有相当一部分是由于窃电、缺乏就地无功补偿导致功率因素偏低、 网络布线受具体地理环境影响大等不可控因素所导致的，较难进行改进。因此，l o k v 中压配网损耗电量虽然少于3 8 0 v 低压网损电量，但对l o k v 配电网络规划的研究却胜 于对3 8 0 v 低压配电网络布置的研究。 1 2 配电网络规划研究的目的和意义 在我国的电力建设体制下，配电网络由于技术含量相对偏低、网络故障对高压输 电网的影响小，长期以来为电力公司所忽视，对于配电网络的研究也较为薄弱。目前， 配电网络规划工作主要由配电网络规划人员根据个人经验完成，缺乏系统性和科学 性。 由于最近几年我国国民经济的长期稳定发展，对电力供应和电力质量的要求也在 不断提高，配电网络逐渐成为电力供应中的薄弱环节，主要存在以下问题： ( 1 ) 供电能力不足，难以满足各类用电负荷增长的需要； ( 2 ) 变电容量与供电负荷之间、有功和无功容量之间的比例不够协调，导致负荷 5 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区1 0 k v 配电网络规划，优化方法研究 峰期要拉闸限电； ( 3 ) 供电可靠率、电压合格率和综合线损率偏低，电压波动较大； ( 4 ) 配电网络建设项目滞后，投资效益偏低； ( 5 ) 配电网络损耗偏大，造成成本增加和能源浪费。 由于以上问题的存在，配电网络规划的重要性逐步凸显，近年来对配电网络规划 的研究工作也逐渐升温。本文对配电网络规划的研究侧重于解决配电网络损耗偏大和 投资效益偏低的问题，通过建立并求解单配电线路走向的整数规划模型来降低线路上 的电能损耗，并在电能损耗和项目投资方面取得平衡。 1 3 论文的研究工作 在本文中，作者以泰州市鲍徐经济开发区高新园区作为研究对象，根据目前配电 线路的实际情况，对单条配电线路( 1 0 k v 鲍东i 线) 的架设方案进行规划研究。本文 所作出的研究工作有； ( 1 ) 提出使用实际的线路走廊( 通常是道路或河道) 作为拓扑网络构建基础的方 法，使用线路走廊作为网络路径、线路走廊的交叉点作为网络节点，负荷按 照就近原则进行匹配，以此方法分析描述了研究对象区域的网络拓扑结构。 ( 2 ) 提出了构建了单配电线路走向规划问题的数学模型的一般性方法，并以配电 线路全寿命期内总费用最小化为目标函数，线路通道及电力系统运行参数上 的限制为限制条件构建了研究对象区域的组合规划模型。 ( 3 ) 提出使用隐式枚举法作为单配电线路走向规划模型的求解方法。针对研究对 象区域的实际模型，本文使用v b a f o re x c e l 编制了相应的程序，计算出配电 线路走向的最优规划方案。 ( 4 ) 分析了导线选型发生变化时对规划求解结果的影响，指出导线选型应成为配 电线路规划的重要步骤。 1 4 论文结构 本文的主体结构请参见图1 1 。 6 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电网络规划优化方法研究 j 泰州市及其电网背景h 一泰州市电网现状分析 l 电网薄弱环节在于配网i ， i t， i 什么是配电网络规划配电网络规划的原则配电网络规划的内容 l 配电网络规划的特点 配网规划研究现状本文研究对象现状 llj 配网规划需要研究的问题 单配电线路整数规划模型 ， i 模型的求解方法 i 研究对象的求解结果l 敏感性分析 i 结论和展望 图1 1 ：本文主体结构 本文第二章中简单介绍了泰州市及其电网的概况，并着重介绍了什么是配电网络 规划、配电网络规划的一般原则、规划内容、规划的特点。在第二章中还介绍了当前 配电网络规划研究的状况，以及研究对象( 鲍徐经济开发区高新园区) 目前实际的供 电情况。 本文第三章在模型假设的基础上，建立解决l o k v 配电线路规划问题的模型，以线 路建设和运行的总费用作为模型的目标函数，并详细描述了决策变量以及约束条件。 第三章的最后给出了模型的计算结果，即l o k v 鲍东线架设的走线方案。 本文第四章进行了详尽的算例介绍，提供了鲍徐经济开发区高新园区的原始数据， 描述了模型求解的方法，并就求解结果进行了对比分析。 最后，文章还对配电网络规划方法进行了展望，并在附件中提供了模型求解的程 序清单。 7 0 4 2 0 2 5 4 0 9陈晖泰州市区l o k v 配电叫络规划优化方 土研究 2 泰州市电网现状研究 2 1 泰州市及其电网背景 地级泰州市地处江苏中部，长江北岸，下辖靖江、兴化、姜堰、泰兴四个县级市 和海陵、高港两个区，总面积5 7 9 3 平方千米，截止2 0 0 4 年底总人口5 0 3 万人，其中 市区面积4 2 8 平方千米，人1 ：36 3 万。【2 】 泰州是一个快速崛起的新兴工贸城市，1 9 9 6 年地级泰州市建立以来，全市国民经 济和社会事业取得了长足发展。2 0 0 4 年全市实现国内生产总值7 0 5 2 亿元，其中第二 产业完成3 8 0 5 亿元，同比增长了2 6 2 8 。泰州工业经济基础雄厚，现有各类工业企 业3 4 万多家，规模以上企业1 0 8 3 家，形成以机电、化工、纺织、食品、轻工、医药、 建材等为主体的支柱行业，涌现了春兰集团、扬子江药业集团、陵光集团、中丹集团、 兴达钢帘线、新世纪造船等一批销售突破1 0 亿元的企业。 泰州供电公司为直属国家电网公司下属江苏省电力公司的分公司，2 0 0 4 年总供电 量为7 8 4 9 亿千瓦时，总员工为2 3 6 4 人，最高负荷为1 2 1 6 兆瓦。截至2 0 0 4 年底，泰 州市共有5 0 0 k v 线路5 条，2 2 0 k v 线路2 5 条，l l o k v 和3 5 k v 线路1 2 8 条，l o k v 中 压线路近9 0 0 条。【3 】 泰州市所使用的电网电压等级主要有：5 0 0 k v 、2 2 0 k v 、1 1 0 k v 、3 5 l 【v 、1 0 k v 和 3 8 0 v ，部分用户也使用6 k v 作为动力电源。由于泰州市区域范围内没有大型电厂，所 有电力均来自外部，以5 0 0 k v 和2 2 0 k v 电压等级输入，1 1 0 k v 和3 5 k v 为地区配电变 电站提供电源，l o k v 为中压配电电压等级，3 8 0 v 为低压配电电压等级。截至2 0 0 5 年，泰州地区共有5 0 0 k v 变电站1 座、线路5 条，2 2 0 k v 变电站1 1 座、线路2 5 条， 1 1 0 k v 和3 5 k v 变电站1 0 0 座，线路2 1 8 条。【3 1 2 2 泰州市电网现状综述 2 2 1 电源现状 泰州市区域范围内无主力电厂，到2 0 0 4 年底拥有小火电厂1 0 座，总装机2 3 7 万 千瓦，单机最大容量1 8 万千瓦，可靠性较低，泰州地区电厂的发电总规模、发电量 及最大负荷及电量见表2 1 。【4 】 8 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电附络规划，优化方法研究 分区名称电厂名称上网电压 装机容量年发电量发电最高负荷 ( k v )( m w )( 亿k w h )( m w ) 市区 泰州热电厂 3 51 51 1 1 51 4 金泰环保电厂 1 1 03 62 7 8 5 83 4 靖江 江源热电厂 3 5 1 51 0 4 8 91 2 苏源热电厂3 53 60 4 8 13 4 泰兴 沿江电厂3 52 41 0 02 3 马甸电厂3 52 4o 1 81 8 黄桥电厂 3 53 01 2 2 1 9 姜堰 化肥热电厂 3 5 1 5 1 2 2 8 5 1 0 3 兴化 兴化热电厂 1 1 0 2 11 2 2 8 82 0 戴南热电厂3 52 1o 9 3 91 6 8 地区合计2 3 71 1 2 31 5 0 2 2 2 电网现状 表2 1 ；泰州地区电厂情况( 2 0 0 4 年底) ( 1 ) 地区电网结构 由于泰州地区没有主力电厂，所需电力主要靠5 0 0 千伏泰兴变以及2 2 0 千伏 联络线供电( 4 回与扬州联络，1 回与盐城联络，4 回与南通联络) ，由于泰州电 网独特的地理位置，在全省电网中是北电南送的重要通道。 ( 乃5 0 0 千伏电网现状 泰州地区电网现有5 0 0 千伏变电站的1 座、主变1 台、主变容量为7 5 万千伏 安，无功补偿容易为1 2 万千伏安，5 0 0 千伏出线间隔1 2 个，2 2 0 千伏出线间隔 1 4 个，该变电所于2 0 0 2 年建成投运。 现有5 0 0 千伏线路5 条，其中2 条与盐都变相连、2 条与斗山变相连，1 条与 9 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区1 0 k v 配电嗍络规划优化方法研究 三宫殿变相连。线路总长度为3 0 2 7 公里。 ( 3 ) 2 2 0 千伏电网现状 泰州地区电网现有2 2 0 千伏变电站的1 1 座、主变1 7 台、主变容量为2 2 2 万千 伏安，无功补偿容量为1 6 5 6 万千伏安，单台主变容量为1 2 万千伏安或1 8 万千 伏安。 现有2 2 0 千伏线路2 5 条，线路长度6 2 7 8 公里，导线型号包括l g j 4 0 0 、 l g j 2 * 3 0 0 和l g j 2 * 4 0 0 等型号，泰州地区2 2 0 千伏电网己形成以5 0 0 千伏泰兴 变为中心，与周边扬州、盐城、南通保持联络的网络格局。 ( 4 ) 1 1 0 、3 5 千伏电网现状 泰州地区电网现有1 1 0 和3 5 千伏变电站1 0 0 座、主变1 7 4 台、主变容量为3 5 9 5 万千伏安，无功补偿容量为3 3 9 9 万千伏安。 现有1 1 0 和3 5 千伏线路2 1 8 条，线路长度1 8 4 8 0 9 公里。 ( 5 ) 地区电网负荷分布、容载比及负载率 当前分区负荷和在当前分区负荷和变电容量条件下地区电网各分区分电压等 级容载比见表2 2 。 电压等级分区名称最大负荷 变压器容量容载比 ( k v )( m w )( m v a ) 全地区总计 1 1 0 02 2 2 02 0 2 市区3 0 06 0 02 靖江2 3 03 6 0 1 5 7 2 2 0 泰兴 2 4 0 5 4 0 2 2 5 姜堰2 2 9 72 4 01 0 5 兴化3 4 34 8 0 1 4 0 1 1 0全地区总计1 0 5 12 6 9 52 5 6 市区 2 8 57 6 92 7 靖江 2 1 95 6 6 52 5 9 泰兴1 8 6 4 4 7 2 4 姜堰 1 7 9 83 7 2 2 0 7 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电嘲络规划优化方法研究 电压等级 分区名称最大负荷变压器容量 容载比 ( k v )( m w )( m v a ) 兴化2 9 85 4 0 5 51 8 1 全地区总计 3 3 28 6 8 62 6 2 市区 3 58 1 52 3 3 靖江7 01 3 9 21 9 9 3 5 泰兴6 5 61 8 52 8 2 姜堰 1 0 82 1 5 3 51 9 9 兴化1 3 6 22 4 7 5 51 8 2 表2 2 ：泰州地区分区负荷和变量容量( 2 0 0 4 年) ( 6 ) 地区电网运行主要技术经济指标 各电压等级电网的线损率、供电可靠率、电压合格率等，见表2 3 。 分区名称年份供电量售电量最高负荷高压中低压1 0 k v 电压 亿k w h 亿k w hm w线损率线损率合格率 地区总计2 0 0 14 0 9 43 8 1 37 6 52 1 95 8 49 9 5 5 地区总计 2 0 0 24 8 64 3 89 1 0 62 0 31 0 2 69 9 7 3 地区总计 2 0 0 35 9 2 15 3 3 91 0 6 12 8 21 0 0 49 9 7 7 地区总计 2 0 0 47 7 1 46 9 6 81 2 1 62 61 0 6 49 9 8 地区总计 2 0 0 59 38 21 5 02 51 0 59 9 8 1 市区2 0 0 1 9 8 3 9 4 31 7 1 51 8 55 4 79 9 5 市区 2 0 0 21 1 9 71 1 2 32 1 8 52 39 7 19 9 6 4 市区 2 0 0 3 1 4 3 1 3 4 32 8 93 58 6 69 9 6 8 市区 2 0 0 41 8 6 91 7 5 73 53 0 41 0 29 9 8 4 市区 2 0 0 52 2 52 14 231 0 19 9 8 5 靖江2 0 0 17 3 7 86 9 3 1 4 1 5 3 11 0 1 9 9 8 靖江 2 0 ( ) 28 1 5 67 41 6 32 79 5 49 9 7 1 靖江 2 0 0 39 6 6 28 7 52 1 0 82 71 0 0 69 9 9 靖江 2 0 0 41 1 9 51 0 82 4 51 81 09 9 8 9 靖江 2 0 0 51 3 7 71 2 83 0 41 89 99 9 8 9 泰兴 2 0 0 1 8 7 4 98 2 11 7 8 53 4 46 4 89 9 5 5 泰兴 2 0 0 21 0 3 8 19 3 9 82 0 3 43 45 6 99 9 8 8 0 4 2 0 2 5 4 0 9陈晖泰州市区l o k v 配t u 网络规划，优化方法研究 分区名称年份供电量售电量最高负荷 高压 中低压1 0 k v 电压 亿k w h 亿k w hm w线损率线损率合格率 泰兴 2 0 0 31 2 2 21 1 0 52 3 23 6 96 3 59 9 9 泰兴 2 0 0 41 4 6 01 3 2 32 8 1 32 8 66 2 29 9 8 泰兴 2 0 0 51 7 2 31 5 6 13 3 7 62 96 29 9 8 姜堰 2 0 0 1 6 6 4 9 6 11 2 4 53 6 58 1 9 9 3 4 姜堰 2 0 0 27 6 26 9 21 4 4 03 5 77 7 89 9 7 姜堰 2 0 0 39 0 38 1 9 81 6 3 83 2 87 7 19 9 5 8 姜堰 2 0 0 41 2 0 11 0 9 32 03 1 57 6 79 9 5 7 姜堰 2 0 0 51 6 7 51 6 1 6 62 63 1 27 6 59 9 7 6 兴化 2 0 0 18 3 87 4 21 4 0 26 0 51 2 1 39 8 1 3 兴化 2 0 0 21 0 4 39 3 41 8 7 15 8 31 0 89 9 4 4 兴化 2 0 0 31 3 8 71 2 4 32 4 0 15 9 21 0 7 99 8 6 5 兴化 2 0 0 41 9 5 11 7 5 13 7 2 25 8 9 1 0 8 8 9 8 9 6 兴化 2 0 0 52 4 5 52 24 6 3 15 9 31 0 7 29 9 3 5 表2 3 ：泰州地区分区供售电量及电网运行情况( 2 0 0 4 年) 2 2 3 地区电网发展中存在的主要问题 由于泰州电网是1 9 9 6 年底从扬州电网分割出来的，它的依赖性很强，且网架结构 也很薄弱。区域范围内无主力电厂，仅有的1 0 座小火电厂提供1 5 万左右的出力，而 且可靠性极低，与1 0 0 万以上的电力需求相比是杯水车薪，其电力需求主要依靠区外 来电，目前泰州电网有4 回2 2 0 千伏线路与扬州电网相连。随着江苏省电网的不断发 展和分层分区规划的实施，规划在“十一五”期间，泰州电网将逐步断开与扬州电网 的2 2 0 千伏联络线，只保持与南通电网、盐城电网的少量2 2 0 干伏联络线。随着邻近 的南通、盐城地区自身经济的发展，原有的部分电力富余也将被自身消化，难以顾及 泰州地区的电力需求。 泰州地理状况对电网的影响较大。由于市域东西长约5 0 公里，南北长约1 2 0 公里， 总面积5 7 9 3 平方公里，狭长型的地形也对泰州电网规划造成了影响。5 0 0 于伏泰兴变 位于泰州南部，距泰州北部约1 0 0 公里，给北部的可靠供电带来了难度。 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电嗣络规划优化方法研究 2 2 4 历史数据分析及负荷特性分析 2 0 0 4 年，泰州地区全社会用电量、最高负荷8 0 4 7 亿千瓦时、1 2 1 6 3 万千瓦；与 2 0 0 3 年相比，分别增长2 9 5 4 、1 4 6 5 。2 0 0 4 年全社会用电量增长率居江苏省第一。 2 0 0 4 年的最高负荷是在采取错峰措施的情况下发生的，据测算，实际的用电需求最高 负荷为1 4 1 万千瓦。 2 0 0 4 年全市全社会用电量中，第一产业完民1 1 8 亿千瓦时，占全社会用电量的 1 4 7 ，同比下降7 8 9 ；第二产业完成6 5 2 4 亿千瓦时，占总量的8 1 0 7 ，同比增 长3 4 6 0 ，其中工业用电量6 3 9 7 亿千瓦时，同比增长3 5 0 0 ；第三产业完成4 6 1 亿千瓦时，占总量的5 7 3 ，同经增曾1 7 7 4 ；城乡居民生活用电9 1 3 亿千瓦时，占 总量的1 1 3 5 ，同比增长1 3 4 8 ，其中乡村居民生活用电5 6 5 亿千瓦时，同比增长 1 1 7 2 ，城市居民生活用电3 4 8 亿千瓦时，同比增长1 6 4 7 。 占全社会用电量7 9 5 的工业用电是泰州市行业用电增长的主要原因。2 0 0 4 年泰 州市工业用电量为6 3 9 7 亿千瓦时，同比增长3 5 ，增幅为全省第一。其中轻工业用 电2 2 0 9 亿千瓦时，同比增长2 6 9 4 ；重工业用电4 1 8 8 亿千瓦时，同比增长3 9 6 9 。 工业用电量的比重比2 0 0 3 年同期上升了3 2 2 个百分点。 化工、冶炼、建筑材料等相关行业是我市工作电量增长的主要动力。在工业电量 中，增量较大的行业为黑色金属冶炼及压延加工业、化学工业和金属制品业，增量分 别为3 1 7 3 6 万千瓦时、2 6 5 7 8 万千瓦时和1 8 8 9 7 万千瓦时；增幅较大的行业为黑色金 属冶炼及压延加工业、建筑材料及其他非金属矿制品业和炼焦、煤气及煤制品业，分 别为8 5 5 7 、7 9 5 5 和7 8 4 3 。 电力和电量及国民经济的具体历史数据见表2 4 。 全社会最高居民生活人均全社会人均居民生活 分区名称年份 g d p 用电量负荷 用电量 用电量用电量 亿元亿k w hm w亿k w hk w h 人k w h 人 地区总计2 0 0 14 4 9 9 1 4 3 2 87 6 59 3 5 2 6 4 3 61 8 6 6 3 地区总计 2 0 0 25 0 4 2 65 1 1 79 1 0 6 8 3 6 1 0 1 5 2 81 6 5 8 7 地区总计 2 0 ( ) 35 8 0 0 46 2 1 21 0 6 18 0 51 2 3 3 3 71 5 9 8 3 地区总计 2 0 0 47 0 5 28 0 4 71 2 1 69 1 31 6 0 0 5 31 8 1 5 9 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖 泰州市区1 0 k v 配也州络规划，优化方法研究 全社会最高居民生活人均全社会人均居民生活 分区名称年份 g d p 用电量负荷用电量用电量 用电量 亿元亿k w hm w亿k w hk w l l 人k w h 人 地区总计 2 0 0 58 0 79 6 51 5 09 51 9 2 2 3 11 8 9 2 4 市区 2 0 0 11 2 3 2 39 9 81 7 1 51 4 41 6 6 8 6 22 4 0 7 6 市区 2 0 0 21 3 9 7 31 2 1 32 1 8 51 4 61 9 2 0 2 22 3 1 1 2 市区 2 0 0 31 6 6 8 51 4 4 7 2 8 91 6 1 2 3 7 9 1 5 2 6 4 7 2 市区 2 0 0 41 9 9 4 2 1 9 1 9 3 5 1 8 23 0 5 4 2 72 8 9 6 7 市区 2 0 0 52 2 1 6 52 34 22 03 6 8 7 6 73 2 0 6 7 靖江 2 0 0 17 5 5 78 1 11 4 1 52 1 81 2 2 1 03 2 9 靖江 2 0 0 28 4 48 9 31 6 32 0 51 3 4 4 43 0 8 靖江 2 0 0 39 7 0 81 0 5 22 1 0 81 5 81 5 2 8 32 3 8 靖江 2 0 0 41 1 6 41 2 9 12 4 51 9 61 9 4 22 9 4 靖江 2 0 0 51 4 51 5 73 0 42 3 52 3 6 23 5 4 泰兴2 0 0 11 0 2 7 29 3 61 7 8 5 1 7 26 3 81 3 3 泰兴 2 0 0 21 1 4 8 41 1 0 22 0 3 4 1 7 48 5 51 3 3 泰兴 2 0 0 31 2 8 5 21 2 9 52 3 21 9 3 1 0 0 21 4 9 泰兴 2 0 0 41 5 9 4 51 5 2 22 8 1 3 2 0 71 1 8 61 6 1 泰兴 2 0 0 51 8 0 9 81 7 2 33 3 7 62 2 11 3 4 61 7 3 姜堰 2 0 0 16 5 9 76 7 11 2 4 51 3 07 2 9 4 21 4 1 1 8 姜堰 2 0 0 27 4 1 87 8 31 4 4 01 1 88 6 8 9 11 3 0 8 5 姜堰 2 0 0 38 4 3 09 3 61 6 3 81 1 91 0 1 5 2 21 2 9 2 2 姜堰 2 0 0 41 0 5 8 91 2 4 72 01 4 51 3 8 2 0 31 6 1 0 2 姜堰 2 0 0 51 2 2 2 41 5 2 52 61 6 01 6 8 9 6 11 7 7 1 2 兴化2 0 0 18 2 4 28 3 81 4 0 22 7 0 5 4 01 7 4 5 兴化 2 0 0 29 1 1 l1 0 4 31 8 7 11 5 8 6 7 21 0 2 兴化 2 0 0 31 0 3 2 91 3 8 72 4 0 11 7 38 9 51 1 1 兴化 2 0 ( ) 41 2 4 0 31 9 5 13 7 2 21 8 71 2 6 01 2 1 兴化 2 0 0 51 3 7 0 52 5 o4 6 3 12 1 01 6 5 01 3 5 表2 4 ：泰州地区分区国民经济与电力电量( 2 0 0 4 年) 1 4 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区1 0 k v 配电螂络规划，优化方法研究 2 3 配电网络规划的目标和原则 配电网络规划的基本思路为： ( 1 ) 充分考虑电力需求的增长以及负荷的空间分布情况，提高电力需求预测的水 平，以电力需求为导向，兼顾电网建设的社会效益和经济效益。规划安排的 电网建设项目必须有利于电力市场的开拓，有利于电网的安全稳定运行，有 利于供售电量的增长。 ( 2 ) 配电网络的规划还应贯彻电力与经济、社会、环境协调发展和适度超前的方 针，与城市总体发展规划相结合，满足社会经济发展的需要，提高供电可靠 性和供电质量。 ( 3 ) 电网规划还应该充分体现行业规划的宏观性和指导性，坚持电力工业的可持 续发展战略，提高能源利用率、加快电网的技术创新和管理创新，确保地区 电网的安全经济运行。 配电网络规划的目标为使得电网： ( 6 ) 具有充分的供电能力，能够满足各类用电负荷增长的需要； 变电容量与供电负荷之间、有功和无功容量之间的比例协调； ( 8 ) 供电可靠率、电压合格率和综合线损率达到目标要求； ( 9 ) 合理安排建设资金和建设时间，以取得良好的经济效益和社会效益。 配电网络规划的技术原则为： ( 1 ) 满足配电网络可靠性的n 1 要求； ( 2 ) 1 1 0 k v 、3 5 k v 容载比为1 8 2 1 之间； ( 3 ) 简化高压配电网接线，各级电压等级变电站接线标准化： ( 4 ) 高峰负荷时配电线路功率因数达到0 9 0 9 5 ； ( 5 ) 各电压等级的短路容量控制在一定范围内。 0 4 2 0 2 5 4 0 9陈晖泰州市区l o k v 配电网络规划，优化方法研究 2 4 配电网络规划的主要内容 配电网络规划的目标是要通过对配电网络结构的调整，包括对配电网络电源点布 置和配电线路走向的调整，寻求一个总费用最省的方案，使得所有配网负荷( 包括当 前负荷和潜在负荷) 均能得到一定质量和可靠性的电力供应。在理论上，总费用不仅 应包括建设成本，还应包括投产后的检修运行维护费用、运行过程中的电能损耗， 以及报废后的设施拆除和无害化处理等费用的折现值。 完整的配电网络规划一般应包括以下几个内容： ( 1 ) 分析配电网布局与负荷分布的现状； ( 2 ) 负荷预测( 包括电量与功率预测) ； ( 确定规划各期的目标及电网结构原则和供电设施的标准化； ( 4 ) 进行电量和电力( 有功、无功功率) 平衡，提出对供电电源点的建设要求； ( 5 ) 确定变电所的布点和容量； ( 6 ) 分期对配电网结构进行整体现划，确定分期建设的工程项目； ( 刀确定无功补偿容量及其布局； ( 8 ) 确定调度、通信及自动化等方面的规模和要求； ( 9 ) 估算各规划期需要的投资、主要设备的规范和数量； ( 1 0 ) 估算各规划期末将取得的经济效益和扩大供电能力后的社会经济效益； ( 1 1 ) 绘制各规划期末配电闲规划地理结线图( 包括现状图) ； ( 1 2 ) 编制规划说明书。【5 】 从时间维度上来看，配电网络规划可以分为运行计划、短期规划和长期规划。【6 】 ( 1 ) 运行计划：是在负荷变动不大，不需要增加配电设施的条件下，通过运行方 式的改变和网络结构的调整来降低损耗，提高可靠性； ( 2 ) 短期规划：是在负荷增长较快，需要通过增加配电设备的前提下，为了保证 配电系统安全、可靠地运行而作出的设备投入计划，如馈线结构的变化等。 短期规划通常为3 5 年。 ( 3 ) 长期规划：是为短期规划确定方向。确定电压等级、送电范围等发展战略， 以及主要设备的投入方案。长期规划通常为1 0 年以上。 1 6 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电嗍络规划，优化方法研究 2 5l o k v 配电网络规划的主要特点 l o k v 配电网络与其他电压等级的电力网络有着很大程度上的不同，因此其规划工 作也有着很多的特殊之处，如： ( 1 ) 根据配电网络运行规程规定，l o k v 线路必须呈辐射状供电，每个用户只从 个电源受电，线路不能形成环网； ( 2 ) 线路组合和备选方案相对较多； ( 3 ) 约束条件复杂。不但要满足电压、可靠性、功率平衡等问题，还必须在线路 走廊上，施工具有可行性； ( 4 ) 多阶段性。由于配电网负荷增长速度较快、分布经常变化，配电网规划的适 用期相对较短，这就要求在当前阶段的规划中考虑对以后各阶段的影响。在 计算总费用时，也应考虑各阶段负荷不同对总费用的影响；【7 】 ( 5 ) 整数非线性。配电网线路的建设与投运是0 - 1 性质的。同时，由于线路容量、 电压损耗等参数为非线性，因此配网规划具整数非线性特点； ( 6 ) 数据模糊性。由于配电网直接与用户相连，与用户相关的各个因素如用户的 多少、位置、负荷等直接影响配电网的结构，但这些因素随时间的推移变化 很大。尤其对新兴城市和经济开发区，发展速度很快，负荷的波动也很大， 这就使得本来就不精确的负荷预测带有一定的模糊性。而配电网规划是在负 荷预测的基础上进行的，所以参与中长期配电网规划的各原始参数也带有很 大的模糊性【8 1 1 9 1 2 6 当前配电网络规划的研究方向 在我国，长期以来，配电网络由于技术含量相对偏低、网络故障对高压输电网的 影响甚微，因此难以得到电力系统的重视，对于配电网络的研究也显得薄弱。在江苏 省，据作者了解，所有的配电网络规划工作均由配电网络规划人员根据负荷预测【1 0 】 和个人经验来手工完成，在配网规划方案中最注重的是对网络可靠性( 如是否满足n l 准则) 和施工可行性的分析，而对总费用甚至建设成本均很少考虑，更勿论建成 1 7 0 4 2 0 2 5 4 0 9陈晖泰州市区1 0 k v 配电嘲络规划优化方法研究 后运行费用。 2 0 0 0 年以来，电力体制改革逐步深入，“厂网分离”已经成为现实，电厂向大电 力用户直供电力已为政策所允许，“输配分开”在不久的将来也一定会付诸实施。在 这种新的形势下，我国学界对配电网络规划进行研究也逐步趋热，以期提高配网建设 和运行的效率。而在国外，对配电网络规划的研究从上个世纪7 0 年代就已经开始， 时至今日，随着各种算法的提出，仍是方兴未艾。 在目前对配电网络规划的研究中，主要有以下一些研究方向： ( 1 ) 针对所规划的配电网络可靠性方面的研究，如文献【1 1 】利用价值分析来评估规 划的配电网络可靠性； ( 2 ) 配电网络负荷预测的不确定性方面的研究，如文献【1 2 】讨论了如何在非确定的 条件下进行配电网络规划； ( 3 ) 配电线路的规划方案方面的研究，如文献【1 3 】研究如何利用动态规划和地理信 息系统( g l s ) 来解决配电网络规划中的线路路径问题； ( 4 研究在可靠性约束和假定负荷预测确定性的条件下，如何通过配电网络规划 使得配电线路全寿命期的总费用最小。【1 4 】 在使得总费用最小化的研究中，目前电力系统配电网络规划中所使用的一些最优 解搜索的主要算法有： ( 1 ) 遗传算法( g e n e t i ca l g o r i t h m ) ： 遗传算法是一种基于自然选择和群体遗传机理的搜索算法，它模拟了自然 选择和自然遗传过程中发生的繁殖、杂交和突变现象。在利用遗传算法求解 问题时，问题的每个可能的解都被编码成一个“染色体”，即个体。若干个个 体构成了群体( 所有可能解) 。在遗传算法开始时，总是随机的产生一些个体 ( 即初始解) ，根据预定的目标函数对每个个体进行评价，给出了一个适应度值， 基于此适应度值，选择个体用来复制下一代。选择操作体现了“适者生存” 原理，“好”的个体被选择用来复制，而“坏”的个体则被淘汰。然后选择出 1 8 0 4 2 0 2 5 4 0 9 陈晖泰州市区l o k v 配电嘲络规划，优化方法研究 来的个体经过交叉和变异算子进行再组合生成新一代。这一群新个体由于继 承了上一代的一些优良性状，因而在性能上要优于上一代，这样逐步朝着更 优解的方向进化。因此，遗传算法可以看作是一个由可行解组成的群体逐步 进化的过程 1 5 】。文献【1 6 】即以此方法研究如何规划配电网络中的无源滤波装 置，文献 1 7 1 采用一种遗传算法的变种一一进化算法来研究二次配电回路的规 划，文献 1 8 】【1 9 1 采用遗传算法研究配电网络优化方法。 ( 2 ) 模拟退火算法( s i m u l a t i o na n n e a la l g o r i t h m ) ： 模拟退火算法( s a ) 是模拟固体退火来解决组合规划问题，采用随机搜索迭 代过程来寻求最优解。一个规模较大的配电网络会产生大量的待选结构，由 于每一个新的网络结构都是在前一个网络结构的基础上通过对某一条或几条 馈线做随机变化而产生的，因此只需对变化馈线进行计算，即可得到整个系 统的目标函数变化量，如此通过随机迭代，即可获得近似最优解。 ( 3 ) 禁忌搜索算法( t a b us e a r c ha l g o r i t h m ) ： 由于在传统迭代计算过程中可能会陷入到局部最优中，禁忌搜索算法的主 要思想是通过标记已得到的局部最优解，并在进一步的迭代中避开这些局部 最优解，从而获得全局最优。文献1 2 0 b p 提出了一种新的多目标禁忌搜索算法 来研究配电网