崔宇輝，李建輝，邊建偉

1.輝縣市電業(yè)局，河南新鄉(xiāng) 453600

2.封丘縣電業(yè)局，河南新鄉(xiāng) 453600

0 引言

電網(wǎng)建設(shè)是我國在21世紀(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域和新經(jīng)濟(jì)增長基礎(chǔ)工業(yè)，電網(wǎng)節(jié)點是現(xiàn)代電網(wǎng)運行建設(shè)的重要組成部分，其上是發(fā)電廠電源點、電網(wǎng)電源點，其下是電力客戶。電力的輸變配在整個電網(wǎng)運行建設(shè)過程中，與購電、輸電配送、無功管理、電能質(zhì)量管理、線損管理和電網(wǎng)運行建設(shè)環(huán)節(jié)一樣，成為電網(wǎng)運行建設(shè)的基本功能之一，起到承上啟下的作用。電網(wǎng)節(jié)點規(guī)模龐大，地處要塞，其建設(shè)和經(jīng)營不僅會影響到周邊地區(qū)，甚至影響到整個城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且對所處區(qū)域的生態(tài)環(huán)境等都會帶來重大影響。如何綜合考慮地理位置、道路狀況、輸電配送距離、輸電配送環(huán)節(jié)、輸電配送線路選擇、輸電配送時效、輸電配送成本等因素，科學(xué)選擇規(guī)劃電網(wǎng)節(jié)點數(shù)量與位置將直接影響電網(wǎng)運行建設(shè)成本與電力輸電配送服務(wù)質(zhì)量。

因此，在電網(wǎng)節(jié)點的投資建設(shè)之前進(jìn)行周密詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計十分必要，而電網(wǎng)節(jié)點的選址則在其規(guī)劃設(shè)計中占據(jù)核心地位，它不僅影響著電網(wǎng)節(jié)點的經(jīng)營方式，而且也對電網(wǎng)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)布局、經(jīng)營收益率有著至關(guān)重要的決定性作用。從某種程度上來說，電網(wǎng)節(jié)點選址的優(yōu)劣，影響著電網(wǎng)節(jié)點經(jīng)營的成敗。

1 電網(wǎng)節(jié)點選址基礎(chǔ)概述

電網(wǎng)節(jié)點選址問題是電網(wǎng)運行建設(shè)配送研究的核心問題。傳統(tǒng)的選擇一般只是粗略考慮離負(fù)荷中心的遠(yuǎn)近、進(jìn)出線方便、地形地貌、電網(wǎng)負(fù)荷容量等因素，缺乏科學(xué)有效的標(biāo)準(zhǔn)化評價方法與工具。

關(guān)于這方面的研究，國內(nèi)外已經(jīng)有許多專家學(xué)者提出了很多模型。其中重心法模型屬于連續(xù)選址模型，它計算簡單，電網(wǎng)節(jié)點地點的選址是不加特定限制，有自由選擇的長處。與此同時，重心法模型的自由度過多，它認(rèn)為輸送費用只與電網(wǎng)節(jié)點與低壓臺區(qū)分配點之間的直線距離成正比，而且假定不同地點的建設(shè)、管理與輸送費用相同，這顯然與電力生產(chǎn)的實際不符。得到的選址結(jié)果往往不是最優(yōu)的。針對這些問題，在考慮這些因素的情況下建立電網(wǎng)節(jié)點選址模型。

在普通的模型構(gòu)建中，通常采用“費用”一詞，而在日常的電力工作中，主要使用“成本”一詞。在本文中，主要使用電力研究中常見的“成本”來替代費用，在某些模型敘述中，仍沿用“費用”一詞。

2 電網(wǎng)節(jié)點選址方法

2.1 電網(wǎng)節(jié)點選址的一般方法

1）解析方法；2）最優(yōu)化規(guī)劃方法；3）啟發(fā)式方法；4）仿真方法；5）綜合因素評價法；6）專家選擇法；7）模擬法。

2.2 電網(wǎng)節(jié)點選址的重心法

對于單一電網(wǎng)節(jié)點進(jìn)行選址時，重心法是一種有效的方法。按重心法的表面意義理解，是將各分銷點視為重量的質(zhì)點，令運輸量與運輸費率之積為各質(zhì)點的等效重量，重心是到各點距離最短的點，從而將尋求電網(wǎng)節(jié)點的選址問題轉(zhuǎn)化為求重心坐標(biāo)的問題。

2.3 電網(wǎng)節(jié)點選址的CFLP法

當(dāng)電網(wǎng)節(jié)點的能力有限制，這里我們可以看做電網(wǎng)節(jié)點的已完全確定的情況下，可采用CFLP法，從電網(wǎng)節(jié)點的備選地點中選出總費用最小的由多個電網(wǎng)節(jié)點（此處數(shù)值為假設(shè)值）組成的配電輸送系統(tǒng)。

2.4 電網(wǎng)節(jié)點選址的Baumol - Wolfe 法

Baumol-Wolfe 模型是在CFLP 模型的基礎(chǔ)上，綜合考慮了電網(wǎng)節(jié)點無功空載等損耗成本。該方法假定電網(wǎng)節(jié)點的候選位置及其變動、固定存儲成本已知，求解電網(wǎng)節(jié)點的個數(shù)、大小和位置，以使輸電配送成本和無功管理成本之和最小。實際上在原始的CFLP模型中，存在存儲成本這一概念，基于商品的特性與共性，我們可以看到電網(wǎng)無功具有與靜置的商品基本類似的特點，因此在這里我們將無功損耗成本替換掉存儲成本。

3 電網(wǎng)節(jié)點選址重心法模型改進(jìn)

3.1 模型的假設(shè)

設(shè)有n個用戶端,它們各自的坐標(biāo)是(xi,yi),(i=1,2…n )，電網(wǎng)節(jié)點的坐標(biāo)是（x,y），假設(shè)如下：1）運輸費用只與電網(wǎng)節(jié)點和輸送目標(biāo)客戶的直線距離有關(guān)，不考慮電網(wǎng)潮流方向與運行方式；2）選擇電網(wǎng)節(jié)點時，不考慮電網(wǎng)節(jié)點所處地理位置的物業(yè)建設(shè)費用；3）各需求點的需求量已知；4）可以估計各個備選電網(wǎng)節(jié)點的固定費用（包括基本建設(shè)費和固定經(jīng)營費）；5）可以估計經(jīng)營管理產(chǎn)生的可變費用，并在總費用中加以考慮。

3.2 模型的建立

建立如下模型：

在這個模型中，考慮了各個備選電網(wǎng)節(jié)點的固定費用（包括基本建設(shè)費和固定經(jīng)營費）以及輸配電過程中的可變費用，這樣與實際情況更加接近。第一個式子是普通的重心法模型，第二個式子將電網(wǎng)節(jié)點的輸電配送費用分成了三部分，即輸送費用、固定費用和可變費用，并根據(jù)經(jīng)驗分別賦予它們一定的權(quán)數(shù)，這樣計算比較得到的最優(yōu)解更具有現(xiàn)實意義。

3.3 模型的計算

采用迭代法，通過迭代，得到各個備選的電網(wǎng)節(jié)點Ii。迭代法（Iterative Method）是數(shù)值分析的過程中，以一個初始估計為出發(fā)點，尋找一系列近似解來解決問題（一般是解方程或者方程組）的整個方法。一般來說，迭代法的算法定義可以表述為：在已給定的線性方程組x=Bx+f中（方程組中的x、B、f同是矩陣，而任意線性方程組都可以變換成此形式），用公式x(k+1）=Bx(k)+f（括號中為“Bx”的上標(biāo)，代表迭代k次得到的x，初始時k=0)逐步帶入求近似解的方法稱為迭代法（或稱一階定常迭代法）。如果k趨向無窮大時limx（k）存在，記為x*，稱此迭代法收斂。由此可以得出此方程組的解就是x*，否則稱為迭代法發(fā)散。

3.4 重心坐標(biāo)的求解

按重心法，將各配送點視為有質(zhì)量的點為各質(zhì)點的等效重量，中心是到各質(zhì)點距離最短的點。這樣，尋求電網(wǎng)節(jié)點的地址問題，轉(zhuǎn)化成求重心坐標(biāo)的問題。根據(jù)重心法的思路，可以容易求出重心坐標(biāo)。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的講，電網(wǎng)節(jié)點需要有一定的供電半徑，大城市城區(qū)里的電網(wǎng)節(jié)點的供電半徑一般都在2km～3km以內(nèi)，小城市一般在5km以內(nèi)。在建設(shè)時還需要有進(jìn)出線的線路走廊 需要有相應(yīng)的空地。諸多不同情況的存在使得選址的設(shè)計與施工面臨諸多非標(biāo)準(zhǔn)化的困惑，通過建立一個科學(xué)的模型，使用重心法，僅需考慮電力用戶端總體覆蓋區(qū)域，即可計算得到具有重要參考價值的電網(wǎng)節(jié)點坐標(biāo)。在今后的電力生產(chǎn)中，可以作為一條科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)得到應(yīng)用。

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