简论选址电网节点选址优化法

摘要 在通行的电网节点选址中，缺乏有效的标准化科学评价工具。本文通过对成型模型的分析，并用重心法结合实际电力生产中的情况，进行了电网节点选址优化的分析与探讨，证明了重心法在该类问题上具有独特而有效的作用。
关键词 输电配送；选址方法；重心法
A 文章编号 1674-6708（2012）80-0031-02
0 引言
电网建设是我国在21世纪发展的重要领域和新经济增长基础工业，电网节点是现代电网运行建设的重要组成部分，其上是发电厂电源点、电网电源点，其下是电力客户。电力的输变配在整个电网运行建设过程中，与购电、输电配送、无功管理、电能质量管理、线损管理和电网运行建设环节一样，成为电网运行建设的基本功能之一，起到承上启下的作用。电网节点规模庞大，地处要塞，其建设和经营不仅会影响到周边地区，甚至影响到整个城市的经济发展，并且对所处区域的生态环境等都会带来重大影响。如何综合考虑地理位置、道路状况、输电配送距离、输电配送环节、输电配送线路选择、输电配送时效、输电配送成本等因素，科学选择规划电网节点数量与位置将直接影响电网运行建设成本与电力输电配送怎么写作质量。
因此，在电网节点的投资建设之前进行周密详细的规划设计十分必要，而电网节点的选址则在其规划设计中占据核心地位，它不仅影响着电网节点的经营方式，而且也对电网节点的网络布局、经营收益率有着至关重要的决定性作用。从某种程度上来说，电网节点选址的优劣，影响着电网节点经营的成败。

1 电网节点选址基础概述

电网节点选址问题是电网运行建设配送研究的核心问题。传统的选择一般只是粗略考虑离负荷中心的远近、进出线方便、地形地貌、电网负荷容量等因素，缺乏科学有效的标准化评价方法与工具。
关于这方面的研究，国内外已经有许多专家学者提出了很多模型。其中重心法模型属于连续选址模型，它计算简单，电网节点地点的选址是不加特定限制，有自由选择的长处。与此同时，重心法模型的自由度过多，它认为输送费用只与电网节点与低压台区分配点之间的直线距离成正比，而且检测定不同地点的建设、管理与输送费用相同，这显然与电力生产的实际不符。得到的选址结果往往不是最优的。针对这些问题，在考虑这些因素的情况下建立电网节点选址模型。
在普通的模型构建中，通常采用“费用”一词，而在日常的电力工作中，主要使用“成本”一词。在本文中，主要使用电力研究中常见的“成本”来替代费用，在某些模型叙述中，仍沿用“费用”一词。

2 电网节点选址方法

2.1 电网节点选址的一般方法

1）解析方法；2）最优化规划方法；3）启发式方法；4）仿真方法；5）综合因素评价法；6）专家选择法；7）模拟法。

2.2 电网节点选址的重心法

对于单一电网节点进行选址时，重心法是一种有效的方法。按重心法的表面意义理解，是将各分销点视为重量的质点，令运输量与运输费率之积为各质点的等效重量，重心是到各点距离最短的点，从而将寻求电网节点的选址问题转化为求重心坐标的问题。
重心法模型：设有n个电力用户，它们各自的坐标是，电网节点的坐标是（x，y），则有：，式中：H、hi、wi、di分别是从电网节点到用户端的总输送费用成本、从电网节点到用户端的输送费率、从电网节点到用户端的输送量和从电网节点到用户端的输送距离。
其中 ：

2.3 电网节点选址的CFLP法

当电网节点的能力有限制，这里我们可以看做电网节点的已完全确定的情况下，可采用CFLP法，从电网节点的备选地点中选出总费用最小的由多个电网节点（此处数值为检测设值）组成的配电输送系统。

2.4 电网节点选址的Baumol - Wolfe 法

Baumol-Wolfe 模型是在CFLP 模型的基础上，综合考虑了电网节点无功空载等损耗成本。该方法检测定电网节点的候选位置及其变动、固定存储成本已知，求解电网节点的个数、大小和位置，以使输电配送成本和无功管理成本之和最小。实际上在原始的CFLP模型中，存在存储成本这一概念，基于商品的特性与共性，我们可以看到电网无功具有与静置的商品基本类似的特点，因此在这里我们将无功损耗成本替换掉存储成本。

3 电网节点选址重心法模型改进

3.1 模型的检测设

设有n个用户端，它们各自的坐标是，电网节点的坐标是（x，y），检测设如下：1）运输费用只与电网节点和输送目标客户的直线距离有关，不考虑电网潮流方向与运行方式；2）选择电网节点时，不考虑电网节点所处地理位置的物业建设费用；3）各需求点的需求量已知；4）可以估计各个备选电网节点的固定费用（包括基本建设费和固定经营费）；5）可以估计经营管理产生的可变费用，并在总费用中加以考虑。

3.2 模型的建立

建立如下模型：
，MinF（x）=ρ1HIj+ρ1vIj+ρ2FIj；
在这个模型中，考虑了各个备选电网节点的固定费用（包括基本建设费和固定经营费）以及输配电过程中的可变费用，这样与实际情况更加接近。第一个式子是普通的重心法模型，第二个式子将电网节点的输电配送费用分成了三部分，即输送费用、固定费用和可变费用，并根据经验分别赋予它们一定的权数，这样计算比较得到的最优解更具有现实意义。

3.3 模型的计算

采用迭代法，通过迭代，得到各个备选的电网节点Ii。迭代法（Iterative Method）是数值分析的过程中，以一个初始估计为出发点，寻找一系列近似解来解决问题（一般是解方程或者方程组）的整个方法。一般来说，迭代法的算法定义可以表述为：在已给定的线性方程组x=Bx+f中（方程组中的x、B、f同是矩阵，而任意线性方程组都可以变换成此形式），用公式x（k+1）=Bx（k）+f（括号中为“Bx”的上标，代表迭代k次得到的x，初始时k=0）逐步带入求近似解的方法称为迭代法（或称一阶定常迭代法）。如果k趋向无穷大时limx（k）存在，记为x*，称此迭代法收敛。由此可以得出此方程组的解就是x*，否则称为迭代法发散。

3.4 重心坐标的求解

按重心法，将各配送点视为有质量的点为各质点的等效重量，中心是到各质点距离最短的点。这样，寻求电网节点的地址问题，转化成求重心坐标的问题。根据重心法的思路，可以容易求出重心坐标。
4 结论
传统的讲，电网节点需要有一定的供电半径，大城市城区里的电网节点的供电半径一般都在2km～3km以内，小城市一般在5km以内。在建设时还需要有进出线的线路走廊 需要有相应的空地。诸多不同情况的存在使得选址的设计与施工面临诸多非标准化的困惑，通过建立一个科学的模型，使用重心法，仅需考虑电力用户端总体覆盖区域，即可计算得到具有重要参考价值的电网节点坐标。在今后的电力生产中，可以作为一条科学标准得到应用。
　

摘自：硕士论文答辩www.udooo.com

　参考文献
徐珍霞，顾洁.离散粒子群优化算法在变电站选址中的应用[J].电气应用，2006（4）.
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[4]田晟.基于最小生成树法的物流结点选址和线路优化模型研究[J].交通标准化，2009（9）.