（電氣工程專業(yè)論文）基于gis的電網(wǎng)規(guī)劃管理系統(tǒng)研究.pdf

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 遞方式，分析規(guī)劃管理系統(tǒng)功能需求，提出系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)第三部分介 紹了系統(tǒng)的設(shè)計思想、體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)，具體探討了規(guī)劃預(yù)警功能的實現(xiàn) 和g i s 應(yīng)用的問題；第四部分給出了系統(tǒng)實現(xiàn)，包括開發(fā)平臺、開發(fā)工具 和實現(xiàn)方法，簡要介紹軟件的構(gòu)成和功能、安裝調(diào)試和維護過程；第五部 分給出了本課題研究的結(jié)論及下一步研究工作展望。 關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃管理預(yù)警分布式組件 u 些奎奎堂堡主竺竺堡苧 a b s t r a c t t h eo r g a n i z a t i o n a lr e f o r mo ft h ee l e c t r i cp o w e r , t h ed e v e l o p m e n to ft h e s o c i e t ya n dt h ea d v a n c ei nt e c h n o l o g yh a v en o w a d a y sa l ld e e p l ya f f e c t e dt h e w a yo fm o v e m e n ta n dc o n s t r u c t i o no ft h ee l e c t r i c a ln e t w o r k s ou n d e rt h i s s i t u a t i o nt r e m e n d o u sc h a n g e sh a v et a k e np l a c et ot h en a t u r ea n ds t a t u so ft h e e l e c t r i c a ln e t w o r k sp l a n n i n g ，m a k i n gi tf a c e dw i t hm a n yp r o b l e m sa n d c h a l l e n g e sc o m i n gu pt o g e t h e rw i t ht h en e ws i t u a t i o n l i n k i n gt oa u t h o r se x p e r i e n c ei ns u p e r v i s o r ya n de n g i n e e r i n g ，t h i sa r t i c l e a n a l y z e st h ei m p o r t a n c eo ft h ee s t a b l i s h m e n to ft h ep l a na n dm a n a g e m e n t s y s t e m f o ra r t _ e l e c t r i c a l n e t w o r k ，d i s c u s s e s t h er e s e a r c h c o n t e n t ，t h e d e v e l o p m e n tt e n d e n c ya n dd o m e s t i ca n df o r e i g np r e s e n ts i t u a t i o no ft h e c u r r e n te l e c t r i c a ln e t w o r k sp l a na n dm a n a g e m e n t ，l o o k si n t ot h em e n t a l i t ya n d m a n a g i n g m a n n e ro ft h en e wt i m ee l e c t r i cn e t w o r kp l a n n i n ga n di t s m a n a g e m e n tp r o c e s sa sw e l la st h ep r o c e s so fd a t at r a n s m i s s i o nf l o wd u r i n g t h ee n g i n e e r i n ga n da r r a n g e m e n to fa nn e t w o r k a n da l s oi nt h ea r t i c l et h e a u t h o rs u m m a r i z e st h ep r o b l e m se x i s t i n gi nt h ec u r r e n te l e c t r i c a ln e t w o r k p l a n n i n ga n da r r a n g e m e n t i n v i e wo ft h ec h a r a c t e r i s t i c st h a tt h ed a t a t r a n s m i s s i o ni si nt h es p a t i a ld i s p e r s e r , o f t e nc a u s i n gt h ee x i s t e n c eo ft h e “i n f o r m a t i o ni s o l a t e di s l a n d ”a n dt h a tt h et r a n s m i s s i o ni sc o m p l e xw h i l et h e p r o c e s ss t o c h a s t i cb u ti m p o r t a n t ，t h ea u t h o rp o i n t so u tt h ec o r eq u e s t i o n si n t h es o f t w a r e d e v e l o p m e n t f o rt h ee l e c t r i cn e t w o r k e n g i n e e r i n g a n d a r r a n g e m e n ts y s t e m ：f i r s t l y , s o f t w a r es h o u l db eu s e dt oa s s i s tb e t t e rc a r r i e so n t h ec o n t r o la n da r r a n g e m e n ti nt h ep r o c e s so fv a r i o u s ，a l t e r n a t e l ya n d s t o c h a s t i ca r r a n g e m e n t ；s e c o n d l y , m o r ea p p r o a c h i n gw a y ss h o u l db ep r o v i d e d o nc o m p u t a t i o ns u p p o r t ，w h i c ha r em o r ee x q u i s i t ea n da b l et om a n i f e s tt h e p i l o tp r o c e s sa n da l l o wt h em a x i m u m o fp e r s o n a lf r e e d o ma n dc o n t r o l l i n g h a r n e s s i n gc o g n i t i o n s y s t e me n g i n e e r i n gm e t h o dt h ea u t h o rc o n d u c t st h e r e s e a r c ht ot h ep l a na n dm a n a g e m e n tp r o c e s so fe l e c t r i cn e t w o r ka n d s u m m a r i z e st h ep r o c e s sm o d e lc o n c e p to fe l e c t r i cn e t w o r ke n g i n e e r i n g a n d i l l 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 a l s o ，r e f e r r i n g t ot h ea c t u a lm a n a g e m e n to fe n t e r p r i s e ，t h ea u t h o rg i v e s a n a l y s i st ot h ep r o c e s so fd a t at r a n s m i s s i o nf l o wi np l a ns e r v i c e b a s e do nt h e i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d ss u c ha si e c6 1 ，9 7 0c i ma n do p e n g i s ，ad a t am o d e i f o rs p a t i a le l e c t r i cn e t w o r kw h i c hi ss u i t a b l ef o rt h ee l e c t r i cn e t w o r kp l a ni s a n a l y z e da n de s t a b l i s h e d ，a n dt h r o u g had e t a i l e dd e m a n da n a l y s i st h eo v e r a l l g o a lo fd e s i g nf o rt h es y s t e mi sg e n e r a t e d t os a t i s f yt h ed e m a n do f “s t r o n g c o m p a t i b i l i t y ”o ft h ep l a no fe l e c t r i cn e t w o r k ，t h ec o n c e p to f “p l a n f o r e w a r n s ”a n di t sf u n c t i o n g o a l i s p r o p o s e d ，a i m i n g a tt h ec u r r e n t a r r a n g e m e n t o fi m p l e m e n ts e c t i o ni nt h ea r r a n g e m e n tm o d e ls oc a l l e d “r o l l i n g - r e p a i ra r r a n g e m e n t ”a n df r o mt h ea n g l eo fm a k i n gs p a t i a ld a t e v i s i b l ea n dp r o v i d i n ga n a l y z i n gt o o l s ，t h ea p p l i c a t i o no fg i si nt h ep l a na n d m a n a g e m e n ts y s t e mi sd i s c u s s e d t h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no fs o f t w a r es y s t e mi sg i v e nb a s e do nt h e a n a l y s i so fs y s t e mp r o c e s sm o d e l ，t h ed a t am o d e la n dt h ef u n c t i o nd e m a n d t h es y s t e mu t i l i z e dt h es t r u c t u r eo f “t r a v e r s ea n dl o n g i t u d i n a ll a m i n a t i o n ”a s w e l la st h eo b j e c t - o r i e n t e dm o d u l ed e s i g nt h o u g h t ，f u l l yg u a r a n t e e i n gi t sg o o d o p e n n e s s ，e x p a n s i b i l i t y , m a i n t a i n a b 訂i t ya n du s a b i l i t y f i v es e c t i o n sa r ei n c l u d e di nt h i sa r t i c l e t h ef i r s tp a r tb r i e f l yi n t r o d u c e s t h ef o l l o w i n gf e a t u r e so fe l e c t r i c a ln e t w o r kp l a n n i n g ：t h ec h a r a c t e r i s t i c s ， c o n t e n t sa n dd e v e l o p m e n tt e n d e n c y , t h ep r e s e n ts i t u a t i o no fr e s e a r c ha n di t s m a n a g i n gs y s t e ma n dp r o c e s s a n di nt h i sp a r tp r o b l e m ，o p p o r t u n i t i e sa n d c h a l l e n g e su n d e rt h en e ws i t u a t i o na r ed i s c u s s e d ，a n ds i m p l ee x p l a n a t i o ni s g i v e nt ot h eo r i g i n ，t h eg o a l ，a n dt h es i g n i f i c a n c eo f t h et o p i ca sw e l la st ot h e m a i nw o r ko ft h i sa r t i c l e i nt h es e c o n dp a r t ，f o l l o w i n gt h ei d e ao ft h e c o g n i t i o n s y s t e me n g i n e e r i n gm e t h o d ，t h ea u t h o rm a k e sas t u d yo ft h ep r o c e s s m o d e lo fp l a nm a n a g e m e n ta n dt h ed a t aa sw e l la st h ed a t at r a n s f e rm o d e ， a n a l y z e st h ef u n c t i o nd e m a n do ft h ep l a na r r a n g e m e n t ，a n ds e t st h eg o a lo ft h e s y s t e md e s i g n t h et h i r dp a r ti n t r o d u c e st h et h o u g h t ，s t r u c t u r ea n dr e a l i z a t i o n o f t h es y s t e m ，d i s c u s s i n gt h er e a l i z a t i o no f t h e “p l a nf o r e w a r n s ”f u n c t i o na n d t h ea p p l i c a t i o no fg i s t h ef o r t hp a r tg i v e st h ew a yo fr e a l i z i n gt h es y s t e m ， i v 坐查查蘭里圭堂壁堡苧一 i n c l u d i n gd e v e l o p i n gt h ep l a t f o r m ，t h ed e v e l o p m e n tk i ta n dt h em e t h o df o r r e a l i z i n gt h e m t h ec o n s t r u c t i o n ，f u n c t i o n ，i n s t a l ld e b u g sa n dm a i n t a i n i n g p r o c e s so f t h es o f t w a r ea r ea l s ob r i e f l yi n t r o d u c e d t h ec o n c l u s i o no ft h et o p i c a n daf o r e c a s to f n e x ts t e po ft h er e s e a r c hw o r ka r ep r o d u c e di nt h ef i f t hp a r t k e y w o r d ：e l e c t r i c a ln e t w o r k p l a n m a n a g e m e n t f o r e w a r n s d i s t r i b u t i o n a l m o d u l e v 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖表目錄 圖1 1 ：規(guī)劃的管理流程5 圖2 1 ：規(guī)劃的過程1 8 圖2 2 ：數(shù)據(jù)在不同層面的傳遞示意圖1 9 圖2 3 ：數(shù)據(jù)分類示意2 l 圖2 4 ： 電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)模型一2 3 圖2 5 ：發(fā)電廠的數(shù)據(jù)模型2 4 圖2 6 ：電量數(shù)據(jù)的模型2 5 圖2 7 ：反映濟運行的數(shù)據(jù)類型2 6 圖2 8 ：地理信息系統(tǒng)構(gòu)成示意圖2 7 圖2 - 9 ：0 g i s 的模型示意圖2 8 圖2 1 0 ：電網(wǎng)的空間地理信息模型一2 9 圖3 1 ；組件在系統(tǒng)中的位置3 6 圖3 2 ：x m l 交換的模式3 7 圖3 3 ：電網(wǎng)基礎(chǔ)信息平臺的概念性結(jié)構(gòu)3 8 圖3 - 4 ：層次化、組件化分布式軟件結(jié)構(gòu)體系4 0 圖3 5 ：電網(wǎng)規(guī)劃管理系統(tǒng)與電網(wǎng)統(tǒng)一基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的關(guān)系4 3 圖3 - 6 ：負荷預(yù)測的流程示意4 4 圖3 7 ：預(yù)警觀測的目標(biāo)4 7 圖3 8 ：觀測數(shù)據(jù)的分類4 8 圖3 - 9 ：預(yù)警過程4 9 圖3 1 0 ：預(yù)警的流程5 1 圖3 1 l ：g i s 中的圖層組織和元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一5 4 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指 導(dǎo)下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的 內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫 過的科研成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體， 均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：乞圣墮墮 日 論文作者簽名：么直二堡墜 日期：! 竺：竺! 蘭 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解山東大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和 電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)山東大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可 以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論 文。 ( 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：氍鏖導(dǎo)師簽名：翻 e t期：! 堂，。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 引言 1 1 電網(wǎng)規(guī)劃面臨新的形勢 1 1 1 電力工業(yè)改革 2 0 世紀(jì)8 0 年代，以引入競爭和市場機制，充分發(fā)揮市場配置資源的 作用為核心電力工業(yè)改革浪潮波及全球，各國紛紛拆分傳統(tǒng)的發(fā)輸配一體 化的電力壟斷企業(yè)，通過建立和完善政府監(jiān)管，統(tǒng)一調(diào)度和交易的體系， 在發(fā)、配電環(huán)節(jié)引入市場機制。 在“政企分開”的基礎(chǔ)上，2 0 0 2 年以電力體制改革方案( 國發(fā) 2 0 0 2 5 號文) 出臺為標(biāo)志，我國電力市場化改革全面啟動，2 0 0 3 年國家電力公司 分拆為兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團，2 0 0 5 年2 月電力監(jiān)管條例正式 頒布，電力市場化改革進入實質(zhì)性階段。我國改革的主要目的是打破行業(yè) 壟斷、引入市場機制，逐步建立政府監(jiān)管下的政企分開、公平競爭、開放 有序、健康發(fā)展的電力市場體系，充分發(fā)揮市場配置的基礎(chǔ)性作用，最終 形成政府部門適時調(diào)控、獨立機構(gòu)實施監(jiān)管、市場主體自主經(jīng)營、中介機 構(gòu)自律服務(wù)的新型電力管理體制。 與發(fā)達國家不同，我國屬于典型的發(fā)展中電力市場( 或稱不完善的電 力市場) ，市場各主體及市場機制正在建立，電價的交叉補貼普遍、電力客 戶對電價敏感、建設(shè)資金需求強烈，當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)的主要任務(wù)是吸引投資 和擴大規(guī)模、設(shè)施的完善升級以及提高安全可靠性。降低電價，提高效率、 為客戶提供更多的選擇則是下一階段的目標(biāo)。 1 1 2 經(jīng)濟發(fā)展和社會、技術(shù)進步 當(dāng)前正是全球政治、經(jīng)濟和社會生活發(fā)生深刻變革的時期，全球化趨 勢帶來資源配置的新需求我國加入世貿(mào)組織后，加速了融入世界經(jīng)濟體 系的進程市場經(jīng)濟的發(fā)展改變了發(fā)、用電的變化規(guī)律，電力發(fā)展的環(huán)境 發(fā)生了根本變化，出現(xiàn)了電力資本要素的社會化和全球化，發(fā)電能源、電 力設(shè)備供應(yīng)多元化，經(jīng)濟的發(fā)展的趨勢對電網(wǎng)運行管理和發(fā)展建設(shè)的方式、 效率、質(zhì)量都提出了更高的要求。 隨著社會的進步和生活水平的提高，環(huán)保問題、電能質(zhì)量、土地占用 等問題越來越受重視科技進步帶來的信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、免維護設(shè)備、 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 s f 6 絕緣設(shè)備等新技術(shù)、新設(shè)備得到應(yīng)用，數(shù)字化電網(wǎng)、統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平 臺、柔性電網(wǎng)、靈活輸電甚至i p v 6 互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正在走向?qū)嶋H應(yīng)用，分 布式電源、大功率電子器件等新的設(shè)備也正在開發(fā)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 新設(shè)備、技術(shù)還將將不斷出現(xiàn)并應(yīng)用到電網(wǎng)生產(chǎn)建設(shè)和管理的各個方面 這些因素都對電網(wǎng)運營、管理產(chǎn)生深遠影響o ，也是電網(wǎng)建設(shè)、發(fā)展不可 忽視的重要方面。 1 2 電網(wǎng)規(guī)劃的特點、內(nèi)容和研究現(xiàn)狀 1 2 1電網(wǎng)規(guī)劃的基本特點 從本質(zhì)上講，電網(wǎng)規(guī)劃研究的是電網(wǎng)的未來狀態(tài)和其所處的未來經(jīng)濟、 社會、政治環(huán)境等的統(tǒng)一。研究對象及相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不 確定和未知因素多、具有“測不準(zhǔn)性” 。范圍廣泛，涉及復(fù)雜和多領(lǐng)域、 多學(xué)科交叉，不僅與負荷預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、安全性和運行管理、投資體制 和效益等技術(shù)和經(jīng)濟因素有關(guān)，還要表達政治和社會意愿。涉及多方面的 認(rèn)識、利益的協(xié)調(diào)，規(guī)劃的過程同時也是各方意愿、利益、認(rèn)識達成“共 識”的過程 電網(wǎng)規(guī)劃的系統(tǒng)性和復(fù)雜性決定了電網(wǎng)規(guī)劃是一個系統(tǒng)優(yōu)化問題，具 有離散性、動態(tài)性、非線性、多變量、不確定性和過程性的特點。 1 2 2 電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容和研究領(lǐng)域 規(guī)劃的基本解決方式是在確定電源、規(guī)劃負荷條件下，對變電站的最 佳位置、最優(yōu)容量和線路的最佳路徑、最優(yōu)截面的求解，約束條件一般是 年費用最小、綜合效益最大、滿足需求、電壓損耗和電量損耗、可靠性等。 由于電網(wǎng)的復(fù)雜性，通常需要的并非“最優(yōu)解”，而是“滿意解”o 編制規(guī)劃的一般方式是：進行負荷預(yù)測，確定負荷需求的規(guī)模和方向； 進行電力電量平衡，確定規(guī)劃期需要補充的容量的規(guī)模、分布，確定降壓 變電站的位置和容量；根據(jù)容量和負荷分布需求進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化； 按照負荷發(fā)展和網(wǎng)架方案確定建設(shè)項目及順序；進行方案綜合評價重點 是送電規(guī)模、電壓等級、輸電方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、安全穩(wěn)定分析、方案 綜合評判。 電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)容主要包括：l 、負荷預(yù)測，分析、預(yù)測規(guī)劃區(qū)內(nèi)的 2 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 負荷分布、電量、負荷特性；2 、電力電量平衡，根據(jù)電源建設(shè)情況和負荷 預(yù)測進行規(guī)劃區(qū)域的總體、分區(qū)的電力電量平衡，確定各區(qū)域的容量規(guī)模； 3 、變電站布點，確定目標(biāo)年、中間年變電站的供電范圍、容量、位置；4 、 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，確定目標(biāo)年、中間年網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、輸送容量、電壓等級；5 、無功 優(yōu)化，確定目標(biāo)年、中間年無功分布及方案；6 、設(shè)備改造及二次系統(tǒng)( 保 護、自動化、通信等) ；7 、確定建設(shè)項目及規(guī)模；8 、方案綜合評判及比較。 電網(wǎng)規(guī)劃研究領(lǐng)域包括：負荷預(yù)測、變電站布局優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 設(shè)計、潮流和短路分析、人工智能應(yīng)用、計算機輔助規(guī)劃、方案的經(jīng)濟效 益分析和綜合評價、穩(wěn)定分析、可靠性、g i s 應(yīng)用等 1 2 3 發(fā)展趨勢和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早期的電網(wǎng)規(guī)劃以方案比較為基礎(chǔ)，采用手工方式，主要依據(jù)經(jīng)驗并 輔以科學(xué)計算的方法o 6 0 年代以后開始采用優(yōu)化規(guī)劃，應(yīng)用運籌學(xué)，系 統(tǒng)論、決策論等新成果，提出各種優(yōu)化模型，用計算機求解?；镜乃悸?是在負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上對變電站的容量、位置、路徑、截面等進行優(yōu)化， 以電源和電網(wǎng)的建設(shè)滿足用電需求，側(cè)重供電側(cè)。 在d s m 和電力可靠性價值的概念出現(xiàn)以后，與上述方法相結(jié)合國，產(chǎn) 生了如最小成本規(guī)劃o ( l c p ) 、綜合成本規(guī)劃o ( i r p ) 、綜合價值規(guī)劃等一 系列新的概念和方法。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能( a i ) 。回方法和 地理信息系統(tǒng)( g i s ) o 逐步引入，以計算機為工具，采用新技術(shù)和新方法 成為新的發(fā)展方向 國外電網(wǎng)規(guī)劃的研究較為成熟，其數(shù)學(xué)模型有多種，從數(shù)學(xué)角度，對 整體系統(tǒng)的描述通常采用混合整數(shù)規(guī)劃模型，對子系統(tǒng)采用運輸模型和網(wǎng) 絡(luò)流模型，從物理結(jié)構(gòu)上有可分為負荷整體系統(tǒng)模型和負荷子系統(tǒng)模型。 規(guī)劃采用的方法主要有人工統(tǒng)籌法、數(shù)學(xué)優(yōu)化法、人工智能技術(shù)、g i s 技 術(shù)等。 數(shù)學(xué)優(yōu)化法的應(yīng)用最為廣泛，包括運籌學(xué)中的啟發(fā)式方法、最短路徑 法、線性規(guī)劃方法、非線性規(guī)劃法、混合整數(shù)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等等，其最 新的發(fā)展包括最遺傳算法、模擬退火算法，t a b u 搜索等現(xiàn)代啟發(fā)式算法等， 現(xiàn)代啟發(fā)式技術(shù)的特點是不要求目標(biāo)函數(shù)及約束條件可導(dǎo)或連續(xù)，實際應(yīng) 用的效果更好。人工智能技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)積累了較多的應(yīng)用經(jīng)驗。相關(guān)的a i 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 方法包括專家系統(tǒng)、知識系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等g i s 應(yīng)用于規(guī)劃取得了 很好的效果，結(jié)合人工智能技術(shù)，在空間負荷預(yù)測、空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析 等取得了實際應(yīng)用，并實現(xiàn)了自動化配電網(wǎng)規(guī)劃。 上述方法在國外已經(jīng)取得了相對較好的應(yīng)用效果，加拿大、美國等均 積累了多年的電網(wǎng)規(guī)劃輔助軟件的實際應(yīng)用經(jīng)驗。 前述數(shù)學(xué)模型和算法的研究在國內(nèi)也都已開展，出現(xiàn)了城市電網(wǎng)規(guī)劃 計算機輔助決策系統(tǒng)等軟件，在國內(nèi)部分城市已經(jīng)取得實際應(yīng)用，并且出 現(xiàn)了專門針對規(guī)劃過程控制的系統(tǒng)，智能控制已取得初步成效。在g i s 應(yīng) 用研究上，也取得了實際進展，開展了基于g i s 的城市配電規(guī)劃、農(nóng)村配 電規(guī)劃、結(jié)合g i s 功能配電規(guī)劃的人工智能算法研究和基于g i s 系統(tǒng)的負 荷空間預(yù)測方法研究并應(yīng)用到配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中等，但國內(nèi)g i s 平臺的建 立不成熟，目前的研究也主要集中在配電系統(tǒng)，輸電網(wǎng)規(guī)劃中的g i s 應(yīng)用 尚未廣泛開展。 1 3 當(dāng)前的管理體系和過程 1 3 1 體系結(jié)構(gòu) 在電網(wǎng)規(guī)劃管理上，目前已經(jīng)建立了相對完整的體系，針對不同的領(lǐng) 域和內(nèi)容頒布了相應(yīng)的規(guī)程、導(dǎo)則及實施意見等，規(guī)定了編制范圍、內(nèi)容 和方法按照規(guī)劃期，分為短期規(guī)劃( 5 年以內(nèi)，也稱建設(shè)計劃) 、中期規(guī) 劃( 5 - 1 5 年) 、長期規(guī)劃( 1 5 3 0 年) 1 1 ；按照規(guī)劃的范圍和主體，分為大 區(qū)聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃、區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃、省域電網(wǎng)規(guī)劃、地區(qū)( 市) 電網(wǎng)規(guī)劃；城市 電網(wǎng)規(guī)劃和農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃一般屬于配電網(wǎng)規(guī)劃范圍，目前仍納入電網(wǎng)規(guī)劃 的管理范圍。 電網(wǎng)規(guī)劃管理有明確的層次體系，下級規(guī)劃是上級規(guī)劃的基礎(chǔ)，以上 級規(guī)劃為指導(dǎo)。一個規(guī)劃一般由總體規(guī)劃和基礎(chǔ)規(guī)劃、專題規(guī)劃組成，以 地市級電網(wǎng)規(guī)劃為例。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和變電站布局由總體規(guī)劃決定；不同區(qū)域 的配網(wǎng)屬于基礎(chǔ)規(guī)劃，包括縣級電網(wǎng)規(guī)劃和城農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃；專題規(guī)劃主要包 括設(shè)備改造規(guī)劃和通訊、自動化、保護等二次規(guī)劃。 1 3 2 管理過程 規(guī)劃的管理包括規(guī)劃的編制、評審、頒布、實施、反饋、調(diào)整等各個 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 環(huán)節(jié)編制是以現(xiàn)有的規(guī)劃為基礎(chǔ)，根據(jù)負荷和電力建設(shè)的情況，按照上 級規(guī)劃的指導(dǎo)、要求進行修編和調(diào)整。規(guī)劃的管理流程可以用圖1 1 表示 各基層規(guī)劃和專題規(guī)劃單位編制相應(yīng)規(guī)劃建議 圖1 1 ：規(guī)劃的管理流程 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 首先由規(guī)劃人員通過搜集、整理和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，了解發(fā)、供、用電 各環(huán)節(jié)的情況和趨勢。數(shù)據(jù)的收集和整理主要由各單位的統(tǒng)計人員負責(zé)， 規(guī)劃人員進行分析和整理，提出負荷的預(yù)測方案，并通報的各單位，各單 位據(jù)此提出各自范圍內(nèi)的建議規(guī)劃上報，上級規(guī)劃人員匯總編制總體規(guī)劃， 經(jīng)過評審、反饋、修改、審查后確定規(guī)劃方案和建設(shè)項目庫，然后頒布實 施，基層和專題規(guī)劃管理人員以之為指導(dǎo)編制各自規(guī)劃，經(jīng)審查后實施。 一套規(guī)劃頒布實施后，計劃管理單位按照規(guī)劃規(guī)劃項目庫列支基建計 劃，規(guī)劃管理在實施中根據(jù)統(tǒng)計人員提供的信息、業(yè)擴報裝、基層單位反 饋了解實施效果，發(fā)現(xiàn)問題后及時提出調(diào)整建議，經(jīng)主管單位審查后實施 調(diào)整。從圖中可以看出，規(guī)劃的管理實際上是一個不斷的反復(fù)過程。 1 4 新形勢下的問題、機遇與挑戰(zhàn) 1 4 1 影響和問題 新的形式給電網(wǎng)規(guī)劃帶來了重要和深遠的影響1 2 ，主要表現(xiàn)在： 1 4 1 1 電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)發(fā)生根本變化 電網(wǎng)企業(yè)作為電力市場主體和法人實體，在國家宏觀調(diào)控和市場監(jiān)管 下，參與市場競爭，利益是電力企業(yè)進行投資經(jīng)營活動的主要驅(qū)動，建立 和完善競爭性電力市場，意味著規(guī)劃邊界或基礎(chǔ)即電源布局和時序、電力 需求分布、電力潮流、市場競爭模式的不確定性增加，對電力規(guī)劃的理論 基礎(chǔ)、研究內(nèi)容和實現(xiàn)方式都帶來根本性變化。規(guī)劃責(zé)任主體和管理方式， 都要發(fā)生較大的變化。 1 4 1 2 性質(zhì)和地位的變化 傳統(tǒng)上電網(wǎng)規(guī)劃隸屬于政府制定的電力行業(yè)規(guī)劃，其編制、發(fā)布、實 施都屬于政府行為，更傾向于公益性，追求行業(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模，以技 術(shù)經(jīng)濟分析作為規(guī)劃和設(shè)計的合理性的手段，內(nèi)容集中于電源建設(shè)和大電 網(wǎng)、高電壓等級電網(wǎng)規(guī)劃。“八五”期間我國開始開展的獨立的電網(wǎng)規(guī)劃， 到“十五”期間，逐步實現(xiàn)與政府的行業(yè)規(guī)劃脫鉤，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)企業(yè)的規(guī) 劃，不再具有政府背景 但是，具有切合實際的中長期電力規(guī)劃、明確的實施主體和方法、有 效的規(guī)劃管理機制是電力市場化改革必要的技術(shù)經(jīng)濟條件之一作為唯一 6 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 聯(lián)系發(fā)、用電的和作為電力產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)的電網(wǎng)的規(guī)劃，其主導(dǎo)性地位 并沒有根本性的變化，甚至還有所加強。不同的是電網(wǎng)規(guī)劃與電力監(jiān)管、 政府行業(yè)規(guī)劃、各市場主體之間將更具互動性。當(dāng)前我國電力市場正在建 立，沒有統(tǒng)一的電源規(guī)劃；各地政府行業(yè)規(guī)劃的管理和技術(shù)水平又制約了 其權(quán)威性：真正能夠統(tǒng)籌考慮發(fā)、用電需求，并且具有執(zhí)行能力的，只有 電網(wǎng)規(guī)劃 1 4 1 3 負荷發(fā)展不確定因素增加 改革開放以來，隨著市場在經(jīng)濟發(fā)展中的作用逐步增強，電力需求和 負荷發(fā)展的規(guī)律發(fā)生了極大變化，周期性趨弱、突發(fā)性和不可預(yù)見性增強 出現(xiàn)了發(fā)電生產(chǎn)能力或同類用電負荷的突發(fā)性集中增加或減少的現(xiàn)象。 以棗莊市為例，2 0 0 3 年上半年全社會用電量同期比增長5 左右，但 下半年驟然加快，達到2 3 ；2 0 0 4 年全年增長平穩(wěn)( 1 3 ) ，但2 0 0 5 年前 兩個月，同比增長不足5 。在負荷特性上，2 0 0 3 年以前全年最高負荷一 般出現(xiàn)在每年的7 、8 月份，并在春節(jié)后( 2 、3 月份) 出現(xiàn)一個次高峰， 低谷出現(xiàn)在4 、5 月份和春節(jié)前1 個月左右，但2 0 0 3 、2 0 0 5 連續(xù)兩年全年 最高負荷出現(xiàn)在1 2 月3 1 日，最低負荷出現(xiàn)在春節(jié)后在負荷分布和發(fā)電 能力上也出現(xiàn)了較大變化。這些現(xiàn)象從沒有出現(xiàn)過，分析其原因，主要是 由市場行情變化、用人機制、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和國家產(chǎn)業(yè)政策等方面影響引 起的波動。 以市場行情變化為例：棗莊市山亭區(qū)的桑村鎮(zhèn)集中了1 6 0 多家小企業(yè)， 生產(chǎn)豆制品和塑料編織袋，沒有正規(guī)的生產(chǎn)管理、班次；市場行情好就加 班加點生產(chǎn)，負荷能占到全區(qū)的1 3 ，行情不好就停業(yè)，所占比例不足1 1 0 。 1 4 1 4 電力市場機制提出更高要求 傳統(tǒng)體制下，電源、電網(wǎng)都電力部門統(tǒng)一安排，經(jīng)濟計劃使得負荷的 分析預(yù)測較為簡便，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要歸結(jié)為技術(shù)問題。新形勢下，電網(wǎng)公司 作為一個獨立的市場主體在監(jiān)管下提供公平、公開，公正的輸電服務(wù)，一 個地區(qū)所有的發(fā)電、用電都接入單一的電網(wǎng)，形成統(tǒng)一的電力市場。不同 的電力市場主體有不同的需求：發(fā)電企業(yè)要求可靠送出，減少“電網(wǎng)阻塞”， 以提高競爭力：電網(wǎng)投資者要求降低電網(wǎng)建設(shè)和運營成本，提高投資回報 率；電力消費者則期望更低的電價、更可靠更優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)，更多選擇余地 7 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 此外，作為壟斷性服務(wù)，投資和規(guī)劃方案必然融合各種利益并要接受監(jiān)管， 以實現(xiàn)社會總體效益最優(yōu)的目標(biāo)。滿足這些條件，電網(wǎng)必須做到“經(jīng)濟， 安全、靈活、開放”的條件，具有更強的適應(yīng)性。 1 4 1 5 電源與電網(wǎng)相互制約 與負荷發(fā)展的不可預(yù)見性類似，新形勢下電源建設(shè)的不確定性增加。 電源是電網(wǎng)規(guī)劃的重要約束條件，不合理的電源方案不僅造成電網(wǎng)資源的 嚴(yán)重浪費，還會進一步影響電網(wǎng)的經(jīng)濟性和靈活性、安全性。適應(yīng)并引導(dǎo) 電源發(fā)展，是電網(wǎng)規(guī)劃的重要作用之一 1 4 1 6 科技進步和社會發(fā)展影響 新技術(shù)的巨大推動力反映到規(guī)劃中，要求電網(wǎng)規(guī)劃必須適應(yīng)和體現(xiàn)技 術(shù)革新作用，規(guī)劃的電網(wǎng)必須考慮新技術(shù)應(yīng)用對電網(wǎng)建設(shè)和運營的影響。 電網(wǎng)規(guī)劃的理論和方法、技術(shù)也在不斷發(fā)展。新算法、o i s 、人工智能( a 1 1 3 ) 、 認(rèn)知工程理論和方法等逐步被引入。所有這些都將從根本上顛覆傳統(tǒng)的規(guī) 劃方法和思路，對規(guī)劃本身產(chǎn)生重要推動作用。 隨著社會的進度和生活水平的提高，社會生產(chǎn)更加精密，對電能質(zhì)量 和可靠性、土地占用、環(huán)保和電磁污染的要求也越來越高，成為電網(wǎng)規(guī)劃 中必須慎重考慮的重要方面。 1 4 2 機遇與挑戰(zhàn) 新形勢下的電網(wǎng)規(guī)劃是以政府電力行業(yè)規(guī)劃為指導(dǎo)，并為之提供基礎(chǔ) 和支持，綜合電源建設(shè)和電力需求等各方面因素，在電力監(jiān)管機構(gòu)監(jiān)管之 下的電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃。在新形式下，解決新形勢產(chǎn)生的影響電力負荷的 因素增加、電源建設(shè)不確定性增強1 4 、系統(tǒng)潮流不確定和系統(tǒng)潮流不均衡、 電源與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展等問題是電網(wǎng)規(guī)劃及管理工作必須面對的挑戰(zhàn)。 實現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展是電力規(guī)劃面臨的前所未有的又一重大課題。我 國是資源相對匱乏的快速發(fā)展中大國，的生態(tài)環(huán)境惡化趨勢尚未根本扭轉(zhuǎn) 資源和環(huán)境的嚴(yán)重制約，是新形勢下電網(wǎng)規(guī)劃及管理工作必須面對的又一 挑戰(zhàn)。 適應(yīng)新形勢、解決新問題，既是挑戰(zhàn)，也是推動規(guī)劃理論和方法、技 術(shù)改進的動力，給電網(wǎng)規(guī)劃自身的發(fā)展帶來了機遇。新的形勢決定了電力 規(guī)劃的理念和方式都要進行根本性轉(zhuǎn)變和更新，新時期要求更高的分析和 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 預(yù)測水平，更高的規(guī)劃設(shè)計水平，使規(guī)劃電網(wǎng)具有更強的適應(yīng)性，也需要 形成更為完善的管理方式和更為有效的工具和技術(shù)支持，電網(wǎng)規(guī)劃的理論、 技術(shù)和管理手段必須進一步的更新和改進 1 4 2 1 新時期電網(wǎng)規(guī)劃的基本思路 新的電力體制中，電網(wǎng)始終保持其壟斷地位，但這種壟斷并不是說電 網(wǎng)占有完全主導(dǎo)權(quán)，而是監(jiān)管下的壟斷。電網(wǎng)必須提供滿足電源和電力用 戶需要的經(jīng)濟、可靠的開放式和高適應(yīng)性的輸電服務(wù)，需要提高效率、優(yōu) 化配置，降低建設(shè)和運行成本。提高投資回報率，降低電價和吸引投資。 我國的電力市場還正在形成中，對電網(wǎng)企業(yè)來說，努力提高投資回報率、 降低建設(shè)和運行成本以吸引投資，擴大電網(wǎng)規(guī)模是十分重要，因此新時期 電網(wǎng)規(guī)劃基本思路應(yīng)進行必要的調(diào)整： 突出強調(diào)其經(jīng)濟性原則 1 、電力市場對電網(wǎng)的根本要求是盡可能降低輸電成本、減少“輸電阻 塞”、優(yōu)化社會資源配置，適應(yīng)市場需要、提高效率、降低成本是電網(wǎng)企業(yè) 的根本任務(wù)之一；2 、更高的回報率才能吸引更多的投資，建設(shè)更好的電網(wǎng)， 提供更低費用的輸電服務(wù)，形成“投資一建設(shè)一回報一投資”的良性循環(huán)。 更注重安全性原則，引入符合實際的可靠性評價指標(biāo) 可靠性包括：1 、電力系統(tǒng)完好的情況下，保證發(fā)電出力、輸送功率、 電壓水平、容量儲備等各項運行指標(biāo)符合要求；2 、特殊運行方式( 某些設(shè) 備故障、檢修) 滿足給定的可靠性要求 系統(tǒng)安全和投資直接相關(guān)，必須與市場需求相適應(yīng)。引入相關(guān)的可靠 性評價指標(biāo)，從而更好的協(xié)調(diào)安全性原則與經(jīng)濟性原則。 加強分析，動態(tài)掌握負荷變化 新時期各種因素之間的關(guān)系更為復(fù)雜和隱蔽，應(yīng)當(dāng)更為全面、深入分 析和實質(zhì)的掌握其內(nèi)在規(guī)律，加強各種因素相關(guān)性的定性和定量分析，充 分發(fā)揮“數(shù)據(jù)發(fā)掘”的作用，建立統(tǒng)一和完善的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)， 消除“信息孤島”和“信息延遲”，動態(tài)掌握負荷的變化情況。 加強與電源規(guī)劃的互動，引導(dǎo)并與之協(xié)調(diào)建設(shè) 電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃緊密相連，相互影響和制約。應(yīng)全面和及時掌握 當(dāng)?shù)氐馁Y源和廠址資源情況，在規(guī)劃中靈活運用，同時根據(jù)負荷分布和發(fā) 9 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 展合理的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負荷分布的市場實際來影響和引 導(dǎo)電源建設(shè)合理布局。 注重與電力市場的互動，加強負荷側(cè)管理( d s m ) 電力消費主體是電力市場的重要組成部分，由于電力即時動態(tài)平衡的 特點，各市場主體之間的互動更為明顯，根據(jù)電網(wǎng)和電源資源情況，通過 分時電價、區(qū)域電價、優(yōu)惠電價等調(diào)劑手段加強負荷側(cè)管理，降低電網(wǎng)建 設(shè)和運行成本，提高設(shè)備和投資利用率。 重視方案優(yōu)化，突出適應(yīng)性，建立多指標(biāo)的中長期預(yù)警機制 電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)劣決定了電網(wǎng)整體實力，必須保持與瞬息萬變的電力市 場相協(xié)調(diào)。為及時察覺和發(fā)現(xiàn)電力市場的重大變化，建立中長期預(yù)警機制， 通過對相關(guān)重要指標(biāo)例如負荷發(fā)展和分布，電源建設(shè)和發(fā)電生產(chǎn)等情況的 跟蹤，有效的防止出現(xiàn)規(guī)劃失當(dāng)，提高電網(wǎng)適應(yīng)能力。 1 4 2 2 規(guī)劃管理的特殊性及其在新形勢下的任務(wù) 電力市場情況下電網(wǎng)規(guī)劃的步驟一般是：由預(yù)測負荷發(fā)展趨勢入手， 結(jié)合電源規(guī)劃預(yù)測未來的電力市場和電價水平，然后根據(jù)電網(wǎng)現(xiàn)狀和問題 提出各種規(guī)劃方案進行分析和篩選，找出最佳的若干方案，進行評價，評 價一般包括可能的收益分析和風(fēng)險評估、投資分析等 中長期電網(wǎng)規(guī)劃是基于預(yù)測的電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展方案，需要在實施中根 據(jù)實際發(fā)展進行調(diào)整、充實和完善，經(jīng)濟、社會以及電網(wǎng)的不確定性”， 決定了電網(wǎng)規(guī)劃必然是一個滾動調(diào)整修編的過程。需要一套有效的管理機 制實施過程控制。 電網(wǎng)規(guī)劃涉及整個電力市場各個方面、各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，包括投資者利 益和履行電網(wǎng)的社會責(zé)任等問題，各方形成“共識”的過程同樣需要通過 管理來實現(xiàn)。 由于電力的統(tǒng)一和即時動態(tài)平衡的特點和電網(wǎng)在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展 中的重要地位，決定了電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、管理必須統(tǒng)一進行，在統(tǒng)一的 體系下、以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)開展數(shù)據(jù)搜集與分析、綜合平衡各方面的信息，協(xié) 調(diào)各層次、各區(qū)域的設(shè)計方案、滾動調(diào)整和實施。 當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)劃面臨的是一個電力高速發(fā)展的環(huán)境，我國人均產(chǎn)值超過 1 0 0 0 美元，人均用電超過1 4 0 0 千瓦時，電力消費以工業(yè)用電為主、工業(yè) l o 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 中以重工業(yè)為主的結(jié)構(gòu)十分清晰，重工業(yè)用電比重逐年增加，按照一般的 經(jīng)濟發(fā)展觀點，已經(jīng)進入了重工業(yè)快速發(fā)展的階段，目前用電高速增長的 現(xiàn)象還將持續(xù)以建設(shè)小康社會的角度，電力消費需求也將繼續(xù)增長在 這種情況下，各方對未來的發(fā)展趨勢、速度和增長空間的估計和看法出現(xiàn) 了相當(dāng)大的差異這就對電網(wǎng)規(guī)劃的管理工作提出了更高的要求，當(dāng)前形 勢下，規(guī)劃管理的首要任務(wù)是： 及時跟蹤電網(wǎng)的潮流變化，準(zhǔn)確快速的搜集分析、及時了解規(guī)劃 實施的效果和電力市場的動態(tài)變化； 科學(xué)合理的調(diào)整規(guī)劃方案，通過有效的溝通，以最短的時間綜合 各方意見，協(xié)調(diào)各方利益和觀點； 及時追蹤最新的研究成果，積極采用更為先進的方法，提高規(guī)劃 方案論證的科學(xué)性和合理性； 建立跟蹤、控制規(guī)劃實施的機制，確保項目的實旌與電力市場發(fā) 展的實際相符合； 提高規(guī)劃方案的適應(yīng)性和靈活應(yīng)變能力，針對不同環(huán)境、條件， 制定多個備選預(yù)案。 1 4 3 需要解決的實際問題 面對新形勢帶來的新要求，當(dāng)前的規(guī)劃和管理還存在很多需要解決的 實際問題，下面從技術(shù)工具以及管理自身的改進兩方面進行分析： 1 4 _ 3 1 需要更為有效的規(guī)劃和管理輔助工具 l 、缺乏更為有效的數(shù)據(jù)的搜集、分析和管理管理工具。電網(wǎng)規(guī)劃屬于 數(shù)據(jù)密集型的業(yè)務(wù)，方案設(shè)計、實施管理都需要持續(xù)、穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù) 來源以及快捷、完善的分析。而復(fù)雜的來源、多樣的格式以及對快速分析、 傳遞的要求，需要高效和先進的數(shù)據(jù)管理工具當(dāng)前仍普遍依靠人工管理 數(shù)據(jù)，已有的規(guī)劃軟件相對封閉，數(shù)據(jù)格式、來源以及管理、錄入方式不 滿足實際需要，不單不能減輕管理壓力，甚至可能導(dǎo)致新的麻煩 2 、缺乏過程管理和動態(tài)調(diào)整的輔助工具。過程性、多樣性、多途徑、 隨機性決定了規(guī)劃管理需要動態(tài)追蹤整個過程，實施快捷、有效的觀察和 控制當(dāng)前缺少跟蹤分析現(xiàn)實狀態(tài)的工具，不能在合適的時機進行合理的 調(diào)整，即便最初科學(xué)的方案，也會由于實施中缺乏有效管理而失去價值。 山東大學(xué)硬士學(xué)位論文 規(guī)劃管理本身也是動態(tài)變化的，信息傳遞的途徑和時間要視具體情況而定， 不能按照固定的程序進行，有的技術(shù)條件無法替代人的判斷和經(jīng)驗并且 由于需要廣泛、靈活的參與和交互，大數(shù)據(jù)量的存儲、傳輸與計算緊密結(jié) 合，是單純實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的企業(yè)m i s 無法滿足的，而現(xiàn)有的規(guī)劃系統(tǒng)大都 針對規(guī)劃設(shè)計提供計算支持，缺少針對規(guī)劃管理過程的解決方案 3 、管理過程中缺