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中压配电网规划中计及多因素影响的供电分区划分方法研究

一、作者及发表信息

该研究由陈哲（重庆大学输配电装备系统安全与新技术国家重点实验室）、王主丁（重庆大学及重庆星能电气有限公司）、黄河（国网江苏省电力有限公司）、韩俊（国网江苏省电力有限公司经济技术研究院）和高松（国网江苏省电力有限公司）合作完成，发表于《电网技术》（*Power System Technology*）2020年第44卷第12期。

二、学术背景

研究领域：电力系统规划，特别是中压配电网（medium voltage distribution network, MV-DN）的网格化规划方法。
研究动机：随着电网规模扩大，传统配电网规划方法面临两大问题：
1. “落地难”：数学优化模型复杂，难以结合实际约束（如地理边界、管理边界、开发深度差异等）；
2. 全局性不足：现有方法多依赖单一因素（如用地性质或变电站供电范围），缺乏系统性。
研究目标：提出一种工程实用的供电分区划分方法，在“就近备供”原则基础上，通过前置和后置处理整合多因素影响（如负荷特性、可靠性要求、分布式电源等），提升分区划分的合理性和可操作性。

三、研究流程与方法

1. 总体框架

研究提出“基于供电分区划分的中压配电网规划流程”（图1），核心为计及多因素的供电分区优化划分，包括：
- 候选通道布局：整合变电站站址、现状通道、路网规划等，构建主干线路候选路径（图2）。
- 基于“就近备供”的初始分区：
- 主供站确定：根据变电站规划优化各站供电范围；
- 备供站选择：按主干转供通道综合造价最小原则确定备供站；
- 分区合并与细分：形成站间联络分区、站内联络分区和辐射型接线分区（图3）。

2. 多因素处理方法

• 前置处理：将难以建模的约束（如地理边界、专业协同）转换为通道费用，纳入候选通道布局。例如，将不同开发深度区域的共同边界通道费用设为极大值以禁止通行。
  
• 后置处理：对初始分区进行局部优化调整，具体包括：
  
  • 用地性质影响：通过负荷占用馈线容量的等值线路投资量化混合用地性质的经济性（公式1）；
    
  • 供电区域影响：按“就高不就低”原则统一分区建设标准（公式2）；
    
  • 开发深度影响：协调建成区与新区建设时序（公式3）；
    
  • 专业协同影响：融合规划、运检、营销等专业需求（公式4）；
    
  • 分布式电源（DG）影响：限制分区渗透率，就近消纳越限DG（公式5）；
    
  • 多因素综合：通过综合年收益增加值定量评估调整方案（公式6）。
    

3. 算例验证

以某市城区（面积38.59 km²，负荷250.34 MW）为例：
- 初始分区：基于“就近备供”划分5个变电站供电单元（图5）；
- 多因素调整：
- 用地性质：居民与工业负荷混合可降低峰谷差（图7-8），定量计算显示调整收益为负（-8.175万元），故保留原分区；
- 供电区域：将A类供电区域调整至相邻分区，年收益增加73.53万元（图9）；
- 开发深度：高开发深度区域调整后收益增加12.218万元（图10）；
- DG渗透率：通过负荷调整使分区渗透率从26%降至18%（图12）。

四、主要结果与逻辑关联

1. 方法有效性：前置处理通过通道费用整合约束，后置处理通过局部优化提升方案可行性。
   
2. 定量分析支持：公式1-6提供了多因素影响的量化工具，例如用地性质与供电区域冲突时，综合年收益（67.294万元）指导决策。
   
3. 工程适用性：算例证明方法可平衡技术可行性与经济性，解决DG渗透率、专业协同等实际问题。
   

五、结论与价值

科学价值：
- 提出“前置-后置”双阶段处理框架，弥补了传统优化模型难以处理复杂约束的缺陷；
- 开发多因素定量计算公式，为配电网分区规划提供理论工具。
应用价值：
- 提升网格化规划的落地性，支持“一张蓝图绘到底”的闭环管理；
- 适用于高比例DG接入、多专业协同等现代配电网场景。

六、研究亮点

1. 创新方法：首次将“就近备供”原则与多因素定量分析结合，兼顾全局优化与局部调整。
   
2. 工程导向：公式设计基于实际参数（如线路投资、负荷同时率），可直接指导规划实践。
   
3. 多学科融合：整合电力规划、运检管理、土地开发等多领域需求。
   

七、其他价值

• 提出的通道费用转换方法可扩展至其他约束（如环保限制）；
  
• 公式中的修正系数（如馈线长度修正系数kz）为后续研究提供参数化基础。
  

该研究通过理论创新与工程实践的结合，为中压配电网规划提供了兼具科学性和实用性的解决方案。