基于可靠性的配电网规划评估体系

第２８卷第１期　２０１３年３月　电力科学与技术学报　

Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２８　ＮＯ．１　

Ｍｍｒ．２Ｏ１３　

基于可靠性的配电网规划评估体系　陈光华　，杜　栋。，庞庆华　，饶　强　（１．北京市电力公司北京电力科学研究院，北京１００００７；２．河海大学常州校区，江苏常州２１３０２２）　摘　要：从配电网规划的特点出发，吸收和借鉴国外现代配电网规划的先进理念和方法，提出一套全新的配电网　规划评价指标体系，并讨论配电网规划评价指标及其评价方法．该方法参考“基于可靠性的配电网规划”的导则和　准则，可靠性经济性评估公式以及全寿命周期成本管理（ＬＣＣ）理论，可有效应用于规划中的多方案评价，也可以用　于不同阶段的规划方案评价．　关　键　词：供电可靠性；配电网规划；评估指标体系　中图分类号：ＴＭ７１５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—９１４０（２０１３）０１—００６３—０６　

Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｂａｓｅｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ＣＨＥＮ　Ｇｕａｎｇ—ｈｕａ　，ＤＵ　Ｄｏｎｇ。，ＰＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｈｕａ。，ＲＡＯ　Ｑｉａｎｇ　（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｍｕｒｉｃｉｐａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００００７，Ｃｈｉｎａ　２．Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｃａｍｐｕｓ，Ｈｏｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　２１３０２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｉｎｄｉｎｇｓ　ｗｈｉｃｈ　ｄｉｇｇｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｂ—　ｌｅｍｓ　ｓｔｉｌｌ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｌａｎｎｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｌａｎｎｉｎｇ，ａ　ｎｏｖｅｌ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｒｅｆｅｒｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｏｆ“ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｍａｎｕａｌ”ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｌｉｆｅ　ｃｙｃｌｅ　ｃｏｓｔ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＬＣＣ）ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍｓ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｇｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ　ｓｙｓｔｅｍ　

配电网规划评价分为规划方案评价和项目后评　价［¨．前者是对规划电网的可行方案进行技术、经济　的全面综合考核与评价，以抉择出最优规划方案；后　

者是对已完成的项目质量进行分析，为以后工作积　累经验，提高后续项Ｅｔ的决策和管理水平．　规划方案评价又分为单项评估（单属性规划）和　

收稿日期：２０１２～１１～２１　基金项目：国家电网公司科技项目（ＧＷＫＪ２０１２０４）　通讯作者：杜栋（１９６４一），男，教授，主要从事系统工程和综合评价的研究；Ｅ—ｍａｉｌ；ｄｕｄ＠ｈｈｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ　６４　电　力　科　学　与　技　术　学　报　２０１３年３月　综合评价（多属性规划）．传统的配电网络评估工作　主要包括可靠性、安全性、供电质量等单项评估．这　些工作从不同侧面、在不同程度上评价了配电网的　技术水平，但缺乏整体性评价，对电网建设的直接指　导性不强．综合评价的基本思路：明确综合评价的目　的；确定可能的规划方案；分析影响规划方案优劣的　因素，建立综合评价指标体系；确定评价指标；建立　综合评价模型；对方案进行排序，分析结果并提出推　荐方案．　综合决策理论为规划方案的决策提供了一种新　的思路和方法．文献Ｅｚ－］提出了电网规划综合评判决　策方法，但主要侧重于对现状电网进行评价，缺乏对　规划电网和规划方案的评估，仍不能有效解决电网　近期规划与建设项目的实际问题；文献［３］运用层次　分析法（ＡＨＰ）建立了配电网规划后评估指标体系，　目的在于为日后的配电网规划后评估工作提供科学　合理和定量的分析依据；文献Ｅ４－１展开了配电网规划　后评估软件系统的研究与开发，这项工作对于信息　化时代来说是十分有必要的；文献Ｅｓ－Ｉ基于节约的理　念，构建了新形势下的综合评价配电网规划方案的　指标体系，分别从配电网规划的安全性、效益、资金　投入、资源消耗等４个方面形成评价指标体系，采用　数据包络分析（ＤＥＡ）模型进行综合评价，但该方法　的输入、输出指标也并不是真正意义上的投入和产　出指标；文献Ｉ－６－］探讨了运用层次分析法实现针对配　电网建设改造方案的“后评估”和“预评估”２种评价　方法，其建立的评估指标体系仅涉及技术合理性、安　全可靠性和电能质量经济性，而且对电能质量经济　性的指标明显考虑不足；文献Ｅ７－］基于层次分析法构　建了配电网可靠性评估指标体系，定义配电网可靠　性供电的４个特征：负荷供应充足、供电连续不问　断、停电影响范围控制合理和恢复供电及时，在此基　础上，建立基层指标的评分标准和确定同级指标权　重；文献Ｅ８－１考虑到配电网规划方案综合评判指标之　间的相互影响、相互制约关系，基于网络层次分析法　（ＡＮＰ）建立了配电网规划综合评判模型，不过，目　前采用此方法的研究文献不多；文献ＥＩ－１分别基于模　糊函数建立了配电网规划方案评价方法和项目后完　成质量评价方法，其中，配电网规划方案评价指标体　系考虑了经济性、安全可靠性、社会性、适应性和技　术性５个一级指标，该指标体系中，经济性只考虑到　费用，而且将安全性和可靠性合并为安全可靠性，虽　增加了社会性，但不完整，并附加了技术性．其实，技　术性指标决策者对此不需要过分关注，因为现在的　电网设计理论与实际技术都比较成熟．文献Ｅ９－１提出　了计及抗灾能力和地区特点的配电网规划方案综合　评估方法，增加了与配电网抗灾能力相关的指标，分　析了地区特点对指标权重的影响，其经济性指标可　只考虑成本，采用的方法也是已经在电力系统得到　广泛应用的ＡＨＰ方法．　由上可见，专家学者们从不同角度提出了各种　评价指标体系，但有些体系仍不完整，而有些体系又　显得累赘，有的具体指标不具有共性，且界定也不很　清晰．目前，在配电网规划方案综合决策中用的方法　主要有层次分析法、模糊综合评判法和数据包络分　析法等，也有学者基于系统动力学对配电网规划评　价展开研究，但该方法不能给出一个最后的整体得　分和量化的对比与评价Ｅｌｏ］．不同的方法突出的重点　信息不同，其中，ＡＨＰ法以其具有的实用性、系统性　和简洁性的特点，成为综合决策最基础的方法之一．　

传统方法与现代方法　配电网规划工作是～项复杂的系统工程，它不　仅需要大量的历史数据，还需要对发展现状进行深　入的分析，更需要对未来发展情况有比较全面的了　解．一直以来，由于规划基础数据的不足、规划技术　手段缺乏以及发展的不确定性等因素，使得规划成　为一个复杂困难的事情．但笔者认为，最为重要的首　先是理念和指导思想的问题，也就是配电网规划的　导则和准则问题．其次，是采用传统方式进行规划还　是采用现代方式进行规划的问题．该文旨在形成基　于可靠性的配电网规划评估方法，故首先要求对这　种现代方法进行深刻的认识，明确其与传统方法的　区别和联系．　传统规划方案评价首先是基于技术上的考虑，　把可靠性等技术指标作为必须要满足的检验条件，　在此基础上再选取投资费用最少者作为最优方案．　这种传统的评价思路没有对可靠性等技术指标进行　量化，并且较少考虑后期的运营维护成本，因此，无　法实现规划方案的经济和可靠性的协调．、　文献Ｅｌ１：］指出：中国目前广泛采用的传统配电　第２８卷第１期　陈光华，等：基于可靠性的配电网规划评估体系　６５　网规划方法主要靠既定的技术标准／准则和经验来　定性地满足供电可靠性的要求，为了提高中国的供　电可靠性，必须充分了解当前世界上先进的现代配　电网规划理念．因此，以美国Ｈ．Ｌｅｅ．Ｗｉｌｌｓ所著的　《配电系统规划参考手册》为范本，系统地展示了现　代配电网规划的理念和技术，论述了“基于可靠性的　配电网规划”的思路和方法．该系列讲座重点讲述了　２个问题：①如何在投资尽可能低或在给定投资额　的条件下，在规划阶段获得尽可能高可靠性；②如何　在给定的可靠性目标下，尽可能减少投资．所以，可　靠性条件下的配电网规划不仅要求供电部门使电网　达到一定的供电可靠性水平，还必须进行相应的成　本——效益分析．　现代可靠性导则和准则之一是以客户的供电可　靠性为依据．现代可靠性导则和准则还必须考虑的　另一个重要事项是费用，在这里，设定可靠性目标是　关键，实际上是对基于可靠性的配电网规划提出更　高的要求．另外，可靠性和经济性必须同时考虑，而　且应该处理好两者的关系，实际上也就是回答了规　划评估的主要目的，即为什么要进行评估的问题．笔　者即研究在“基于可靠性的配电网规划”导则和准则　下的规划评价体系．针对规划评估，应该考虑规划的　特征——适应性（从长远角度考虑）和协调性（从整　体角度考虑），还应该考虑规划的自动化专项程度　（从智能电网的角度考虑）和社会可行性（从用户的　角度考虑）．　２基于可靠性的配电网规划评估体系　评估体系涉及评估指标体系、评估指标、评估方　法、评估过程和评估结果等，它是一个系统化的概　念　引．　２．１　指标体系构建的指导思想和原则　指导思想：坚持以科学发展观为指导，贯彻国家　法律法规、技术规范和节能环保政策，遵循电网发展　规律，以满足客户需求为导向，以建设坚强智能电网　为目标，提高配电网供电可靠率和供电质量，坚持配　电网发展速度、质量和效益的协调统一，推动建成结　构合理、安全可靠、经济环保、技术先进的现代化配　电网，不断满足经济社会快速发展对用电的需求．　综合评价指标的选取是进行评价的基础和出发　点．在建立配电网评价指标体系时，各指标的选取尽　可能全面地反映配电网实际情况，不能遗漏任何一　个重要指标，但也不要重复；另一方面也要考虑到数　据采集的难度、计算量等实际情况．配电网规划评价　指标体系的建立，除了要满足以上原则外，还要有其　自身的特点：　１）要有先进的规划理念支撑，或者说要有明确　的导则和准则；　２）相对于现状电网评价指标体系结构复杂、层　次较多、底层指标设置较多的特点而言，规划电网评　价指标体系更注重于从电网规划的特点出发，从整　体上对电网进行评价，指标的设置要简洁；　３）电网规划评价指标体系的设置要与不同层级　特点及负荷特性相适应．　２．２指标体系构建的主要理论基础　１）基于可靠性的配电网规划方法．　在传统方式中，虽然可靠性是一项重要因素，但　其本身并不是明确针对可靠性的．例如，“Ｎ＿１”准则　可以使电力系统的设计达到很高的供电可靠性，以　至于大多数供电企业和电力系统规划人员都认为　“Ｎ＿１”准则是必要和充分的，即按此准则设计的电　力系统在定义上是可靠的．但当设备负载率较高时，　虽然“Ｎ＿１”准则仍然是必要的，但其单独使用已不　足以保证系统具有良好的供电质量，其原因是设备　负载率与可靠性之间的关系远比人们传统上对它的　理解和认识要复杂的多．所以需要一种直接针对可　靠性问题的现代设计方法，即“基于可靠性的设计方　法’’［　．　基于可靠性的规划，即明确要解决可靠性问题，　其中包括按具体的可靠性目标来设计电力系统，例　如预期的ＳＡＩＦＩ（系统年平均停电频率）为１．５次，　预期的ＳＡＩＤＩ（系统年平均停电时间）为１２０　ｍｉｎ［１　．可靠性是直接设定馈线和节点的平均、最差