（国网上海市电力公司浦东供电公司 200122）
摘要：阐述当前多目标电网规划中需要处理的问题，分析多目标电网规划的分层最优化模型，研究多目标电网规划的分层最优化方法，并结合实例进行验证。
关键词：多目标；电网规划；分层最优化
1多目标电网规划中需要处理的问题
1.1数学模型复杂性问题
（1）目标函数问题。电网优化方面需要考虑到多个因素，如安全性、经济性，若要使两者能够起到互相促进的作用，往往会将安全性指标中能够换算为经济形式的因素，即缺点损失费，化为经济形式并直接代入到目标函数中、从理论层面而言，该方式具有很好的可行性，然而在实际应用中却会存在一些问题，如方案研究阶段中，缺点损失费用要远远少于投资费用的占比，也导致了在进行方案优化时没能够将其置于首要位置，从而使得整个方案无法全面满足安全性和经济性的要求；
（2）约束条件问题。多目标电网规划中，保证安全性依然是最为重要的事情，只有在保证安全的前提下才可以考虑经济性问题，另外，需要将可靠性指标进行转变，使其成为经济形式，才可以被代入到相应的函数中进行计算，然而虽然指标众多，但真正能够在函数计算中起到作用的指标却屈指可数，这也导致了计算过程复杂、计算精度难以优化的问题出现。
1.2研究对象规模有限问题
我国电力事业的发展态势持续良好，并在不断优化着电网规划方面的建设，但在进行大规模电网规划时，却也会受到限制，尤其是数学方法方面。在多目标电网规划中，传统数学方法己经难以发挥作用，利用此类方法计算往往会耗费大量的时间，并且准确性不高。虽然如今己经有了一些新型的方法可以应用，如应用效果较佳的遗传算法，其在应用时可以有效优化传统方法中的弊端，最终获得最优解，但从实际应用情况来看，此类方法在很多方面还未完全成熟，尤其在应用到大规模电网求解时，其局限性会十分突出。
2多目标电网规划的分层最优化模型分析
2.1理论基础
目标函数的最小化是多目标电网规划分层最优化方法的核心目标，目标函数的最小化需要经过一些分层优化，在多目标电网的分层模型上，在第一优先层上进行目标函数最小化，然后以第一优先层的最小化数据对第二优先层进行目标函数最小化，以此类推，直到最后一层，优化结束，如果最优解在中间某层出现，那么此后的最优层就没有意义了，要想实现每一个层的最优化，必须适当放宽每一层的解集范围。
2.2分层最优化方法的优势
分层最优化法将电网规划建设中的可靠性指标转化为缺点成本，缺点成本和建设成本是不同的，在电网的规划建设中，建设成本相对来说比较重要，约束程度也比较大。分层最优化方法里就含有这一点，也证明了这一点，所以分层最优化方法是符合电网规划建设的要求的，具有实用性。在最优方案的寻找过程中，将第一优先层的目标函数选作为相关费用的负荷损失，这可以在很大程度上减少计算量。
2.3决策变量
在多目标电网的规划中，网络和拓展方法组成决策方案，在目标函数公式当中，如果x（k）是指网络在第k阶段的状态，对该方案的拓展方案进行表示，如果第k阶段到下一个阶段的拓展方案是u（k），那么下一个阶段的状态就是x（k+1）=u（k）+x（k）。
3多目标电网规划的分层最优化方法
3.1求解步骤
对于多层最优化模型的求解，从原则上来说，只需按照优先层次进行逐层的求解，最终就会得到一定的解，但是，有些特殊模型，就要用适当的方法，比如，完全分层法、分层单纯形法和分层评价法按照计算过程的差别，每一种方法又可以分为宽容分层法与简单分层法电网规划的分层最优化模型，需要用宽容分层法进行求解，计算步骤如下：
（1）对初始可行域（X|）进行确定，将X|取为X，让k=1；
（2）进行极小化分层，对第k优先层的极小目标函数minfk（x）进行求解，得到最优解xk，与最优值fk（xk）；
（3）对迭代次数进行检验，如果k=m，输出的结果就是 ，否则，就转入第四个步骤；
（4）为下一优先定义可行域，给第k优先层的宽容量为 ，第k=1优先层取宽容可行域是：
然后，让k=k+1，然后转到第二个步骤。
3.2算法
采用遗传法对多目标电网规划的分层进行最优化求解，并且取每一优先层的评价函数为该层的目标函数，然后与正常运行情况下和N-1校验时的不过负荷所约束的惩罚项共同构成增广目标函数 ，其中， 是Pi优先层相的评价函数； 是Pi优先层的目标函数；C1、C2代表正常运行与N-1校验时的过负荷值；α1、α2是相应的惩罚因子
3.3实例分析
本例分是一个分四个拓展阶段（每个阶段时间是1年）的规划问题。到规划的最后年限，这个系统总共分为19个节点，32条备选的支路。其线路如下图1所示。
图1规划区域线路图
利用混合遗传-模拟退火算法将19个节点规划方案计算出来，线路故障产生的问题按照N-2进行考虑。因为缺少部分的实际数据，所以就不对损耗进行计算。在实际的计算过程当中，可以运用上述的分层最优化方法，这样得到的结果就趋于最优化。结合实际的需要，就可以表1中选出可行的规划方案。
想要生成目标电网规划分层最优化模型的体系，要在保证解出第一优先层最优解集的基础上，对下层优先函数进行最小化的范围减小。在电网的规划建设活动中，要制定出比较准确的方案，对每个部件进行合理编排，保证整体机构的完整性，根据可靠性指标在缺点成分中的划分，保证相同量值的综合效果展现；在保证相关结构的安全性验证基础上，实现后期的优化函数选择，尽量减少逐层分析的数据运算，注重后期施工的活动细节。
结语
综上所述，多目标电网规划为内部的审核和拓展方案提高依据，对各项决策活动中的实践经验进行规划和总结，结合应有的网络结构状态对拓展数据进行计算和验证，还要根据第一优先层的数据实现目标函数具体量的最小化处理，在保证每个过渡环节约束效果的基础上，对具体的支路回数进行约束，还保证了电网规划结构的正常运行。对于多目标电网规划的分层最优化，按照逐层求解的方式进行拓展，以具体的宽容量为依据，促进电网分层目标建设规划活动的顺利进行。
参考文献：
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[3]郭林. 多目标电网规划的分层最优化方法分析[J]. 中国新技术新产品，2012，（22）：81-82.
论文作者:王剑
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：电网论文; 目标论文; 函数论文; 最优化论文; 方法论文; 方案论文; 最小化论文; 《电力设备》2017年第36期论文;