摘要：随着配电网投资力度的加大，配电网建设规模不断扩大，这就需要逐步优化其建设项目投资管理工作，保证投资决策的正确性，实现项目投资的预期目标。
关键词：配电网建设；复合形算法；遗传算法：
合理制定配电网建设项目计划有利于提高配电网建设的经济性，为此在考虑配电网建设项目的种类、多种约束条件以及气候对工期的影响的基础上，以配电网风险最低为目标建立了配电网建设项目优化模型，并结合复合形算法与遗传算法进行模型求解，保证了算法的收敛性和全局搜索能力。
一、配电网建设项目优化模型
1.约束条件。1）新出线投运时间与变电站投运时间约束。针对变电站中压出线工程，新出中压线路的变电站必须为已投运或原有变电站。
tr≥b （1）
式中tr、b分别为变电站新出线投运时间和新出线所属变电站的投运时间。2）前期准备工作时间约束。前期准备工作包括施工图设计及概算、施工图技术方案及概算审查、批复、施工招标、监理招标、合同签订、供材全部到货等，建设施工需满足在前期工作准备就绪的情况下进行。
tb≥pe （2）
式中：tb为项目建设开始施工时间；pe为建设项目前期工作完成时间。3）市政规划时间约束。若市政规划中需新修道路或道路改造，其施工时间必须与涉及到的线路、配变等设备及电缆沟的建设改造时间一致，保证电网建设线路不能因市政工程施工而耽误设备投运。
tb≥ts (3)
式中：tb为项目建设开始施工时间；ts为涉及的市政建设完成时间。4）时间调整约束。由于受到人为或自然因素的影响，可能导致项目不能按照用户要求的时间投运，此时应调整时间限制，尽量将时间控制在合理范围内。
ta−tr≤A (4)
式中：a t为用户或相关政策等要求的工程投运时间；r t为建设项目实际投运时间；A为建设项目调整时间限值。5）资源限制约束。规划部门人力、物力资源以及管理方面的限
制，决定了所有建设项目不可能在同一时段进行。
n≤M (5)
式中：n为同一时段建设项目个数，1≤n≤N；M为同一时段建设项目个数限值，其取值与项目类型、实际工程要求等有关。
2.目标函数。配电网建设项目优化的总体目标为尽可能满足电力需求、降低企业经济损失，因此目标模型中应该包含供电需求和可靠性2个因素。目标函数中供电需求和可靠性2个因素给电网造成的风险可通过经济损失(损失电量与电价的乘积)体现，具体表达式为
（6）
式中：F1为由于项目计划安排不当可能引起的少供电量与电价的乘积；F2为项目计划安排不当或施工引起的可靠性降低折合的停电损失电量与电价的乘积。假设电价统一，因此目标函数可用可能损失电量代替风险，则目标函数可改为
（7）
式中：iω、iψ分别为第i个建设项目可能引起的少供电量和可靠性降低折合的停电损失电量，kW.h；P为统一电价，元/kW.h；N为某年配电网建设计划
中项目个数。不同类型的建设项目对F1和F2的影响不同，求解方法也有差别，为此，将建设项目分为2类：1）变电站中压出线工程。该类项目主要以满足负荷发展、调整重(过)载线路、完善网架及明确供电范围为目的新出线工程。2）中压配电网改造工程。该类项目包括开关、线路改造，网架完善等工程。针对建设项目的分类，分别建立电量损失计算模型：①变电站中压出线项目的电量损失计算模型。变电站中压出线工程的目的为满足供电需求，同时与现有线路进行联络，提高线路的供电可靠性。因此该类项目安排不合理可能引起的风险包括：应该接入的负荷不能正常接入、现有线路可靠性未提高、施工期可能引起停电损失。由于施工引起停电的其他线路和用户很少，该部分损失可忽略。假设新出线项目完工后，新出线路与相联线路的负载率均在接线模式和线路型号所约束的范围内，能满足“N−1”安全准则，而且线路总供负荷能够满足预测结果。由于项目安排不合理造成负荷不能正常接入产生的负荷损失可表示为
（8）
式中：pf为该供电区域需要满足的预测负荷；pn为现有线路的总额定传输功率；η为现有接线模式对应的线路负载率。若项目不能按时投运，在[T1,T2]时段内必然造成负荷损失。对于第i个建设项目，因损失负荷造成的电量损失为
（9）
式中：psji为少供月份j的少供负荷；hji为少供月份j的停电小时数；mi为造成少供损失的月份总数；Pfji为少供月份j需要满足的预测负荷。对于项目安排不合理导致可靠性降低造成的停电损失，采用平均停电时间指标进行计算。对于第i个建设项目，ψi为用户停电与供电企业由于少售电而造成的损失电量之和。由于项目投运前后可靠性指标(平均停电时间)发生变化，故停电损失电量ψi包含项目投运前、后2部分
（10）
式中：1iψ为1月份至项目投运月份之间的停电损失电量；2iψ为项目投运后至12月份之间的停电损失电量；ni为线路用户数(配变数)；Sji为线路第j台配变容量；λi为配变的平均利用率；cosϕi为配变功率因数；AIHC-1i、AIHC-2i分别为项目投运前、后线路的用户平均停电时间；ti为项目投运月份。采用故障后果分析法计算用户平均停电时间，分析馈线组成元件(如开关、电缆线路、架空线路等)的各种潜在故障模式及其对系统的影响，统计各元件平均年故障率、故障时受影响的用户数、平均修复时间、负荷转移情况，进而可确定用户平均停电时间。②中压配电网改造项目的电量损失计算模型。中压配电网改造项目包括网架结构的完善，老旧设备、高损耗设备的改造等，目的为提高配电网的供电可靠性。因此改造项目损失电量的计算只考虑因安排不当导致可靠性降低带来的停电损失ψ，计算公式如式(10)。
二、模型求解
1.求解步骤。1）生成初始种群。配电网建设计划优化问题需要对所有项目的开始时间进行编码，由于建设项目数量庞大，采用整数编码方式，以减小染色体长度。由于建设项目必须在一定的客观因素限制下进行，因此产生初始种群时，项目建设起始时间只能在允许范围内随机选取。2）采用复合形算法不断构造复合形，步步收缩，更换坏点，逐渐趋近最优解。将初始种群中的个体作为初始复合形的k个顶点，然后计算复合形中所有顶点的适应度函数，找出最好点xp和最坏点xb，然后求取映像点xm。
xm=x+α(x−xb)（11）
式中：x为除最坏点xb以外所有顶点的中心点，且
；α为反射系数，一般α≥1。
检查xm的可行性，比较xm与xb的适应度函数值，若xm的适应度函数值小于xb的适应度函数值，则用xm替代xb，形成新的复合形；否则则将α值缩小一半，再计算映像点xm，直到映像点xm的函数值小于最坏点xb的函数值。当α经过多次收缩达到ε(ε为给定值，一般取应度函数值，则说明映射失败，此时，需将次坏点替代最坏点xb，然后按照式(11)重新计算xm。将复合形中相邻点的适应度函数值之差除以最好点xp的适应度函数值，并将该结果小于δ作为迭代终止准则，即10−4)时，如果xm的适应度函数值还是劣于xb的适
（12）
若满足终止迭代条件，则输出结果，否则转到式(11)继续执行运算。3）交叉操作。交叉操作中，采取自适应减小交叉概率pc的策略，以对群体中的优良个体起到保护作用。
pc=pc0−(pc0−pcmin)Loop/Gen(13)
式中：pc0为进化初期选取的交叉概率；pcmin为预先设定的小交叉概率；Loop为当前进化代数；Gen为进化总代数。pc的取值范围一般为0.40~0.99。4）变异操作。为改变变异算子在整个寻优过程中的发散性，在变异操作过程中自适应减小变异概率pm。
（14）
式中：pm0为进化初期选择的较大变异概率；pmmin为预先设定的小变异概率；pm′为当前进化代数的变异概率；fvalue为当前个体的适应度函数值；fmax为当前群体的最大适应度函数值。pm的取值范围一般为0.000 1~0.010 0。5）选择操作。选择操作模拟生物界优胜劣汰的自然现象，从旧种群中选择出适应性强的个体。选择算子采用比例选择算子，个体i被选择的概率为
（15）
式中：fi为个体i的适应度；M为种群数。当个体选择概率确定后，在[0,1]区间产生均匀随机数来决定哪个个体参加交配。若个体选择概率大，则能被多次选中，其遗传基因会在种群中扩大；若个体的选择概率小，则将被淘汰。（6）终止条件判断。若进化代数未达到最大迭代次数，则转到步骤2），继续进化过程；否则以进化过程中所得的具有最小适应度函数值的个体作为最优解输出，终止运算。
参考文献：
[1]甘鸣．电网建设项目投资优化方法研究．2016.
[2]赵燕，电网建设项目投资优化及辅助决策支持系统研究2017.
论文作者:胡长骏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
标签：建设项目论文; 时间论文; 电量论文; 损失论文; 项目论文; 函数论文; 线路论文; 《基层建设》2018年第18期论文;