一种基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统

技术领域

本发明涉及决策优化领域，更具体地，涉及一种基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统。

背景技术

配电网是国家智能电网的重要组成部分，是直接连接广大电力客户的社会公共服务平台和保障电力“落得下、配得出、用得上”的关键环节。但由于配网工程具有项目众多、规模相对小、项目繁杂、时间紧迫及建设资金有限等特点，长期以来配电网建设存在标准执行难度大、过程管控粗放、成效评估缺失等诸多问题，在投资需求远大于投资能力的情况，科学高效的进行项目优选成为配电网规划建设中需要突破的关键难题。

现有技术中，多属性决策模型(multi-attribute decision making，MADM)是建立多维评估指标体系并分配各维度权重，利用多属性决策模型对项目优劣排序，用于在多个相互冲突的投资建设方案中选择潜在的最优方案；但当候选项目中备选建设项目数量较多，项目之间存在效益耦合和可靠性关联时，该类模型存在明显不足。配电网项目优化模型是基于运筹学理论，以投资目标或资金约束等划定边界条件，不同投资目标为目标函数建立优化模型并求解投资计划安排；但该类模型忽视了投产过程中的全局综合效益，不能对项目进行统一有效的优选排序。

发明内容

本发明为克服上述现有技术忽视投产过程中的全局综合效益的缺陷，提供一种基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统，包括：

配网项目获取模块，用于获取至少两个规划配网项目信息；

配网项目成本计算模块，用于根据规划配网项目信息，计算并输出每个规划配网项目的全生命周期成本C

投资收益计算模块，用于根据规划配网项目信息，计算并输出每个规划配网项目的全生命周期收益；所述全生命周期效益包括社会效益F

评估指标生成模块，用于根据每个规划配网项目的全生命周期成本C

项目优选排序结果输出模块，用于根据单位投资效益X

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明所述系统基于可靠性因素引入了缺供电量、社会效益概念，并将这两项的效益作为总效益的一部分，使其更加接近于实际工程建设优选需求，特别适用于现如今配电网工程项目具有项目众多、规模相对小、项目繁杂的背景；通过将项目运行过程中的初始、运行、维护和退役成本充分考虑，对不同的项目形成统一的全生命周期成本的计算。此外，本发明所述系统的全面完整性能应对不同类型项目的多种收益模式，在效益部分不仅考虑了增供电量的效益，还结合可靠性指标加入了项目由于缺供电量减少带来的收益和社会效益，为电网公司不同类型项目全生命周期内收益的统一优选做出了统一的标准，实现了精益化项目优选，为电网公司的项目对比和排序优选，提供了强而有力的工具。

附图说明

图1为基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统的架构图；

图2为实施例2中规划配网项目导入信息一览图；

图3为实施例2中所述系统的数据流向示意图；

图4为实施例2中配网项目优选排序结果一览图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提出一种基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统，参阅图1，包括：

配网项目获取模块，用于获取至少两个规划配网项目信息；

配网项目成本计算模块，用于根据规划配网项目信息，计算并输出每个规划配网项目的全生命周期成本C

投资收益计算模块，用于根据规划配网项目信息，计算并输出每个规划配网项目的全生命周期收益；所述全生命周期效益包括社会效益F

评估指标生成模块，用于根据每个规划配网项目的全生命周期成本C

项目优选排序结果输出模块，用于根据单位投资效益X

本实施例中，考虑了项目的全生命周期成本，将项目运行过程中的初始、运行、维护和退役成本充分考虑，而在效益部分不仅考虑了增供电量的效益，还加入了项目由于缺供电量减少带来的收益和社会效益，并将这两项的效益作为总效益的一部分，使其更加接近于实际工程建设优选需求，实现了精益化项目优选，可用于后续辅助规划方案编制、前期决策、投资决策、项目实施效果评价等。与传统的配电网多属性决策模型相比，本实施例所述系统适用的项目的类型和场景更加广泛，没有严格的项目数量限制。

在一具体实施过程中，全生命周期成本通过初始投资成本C

C

在一优选实施例中，所述初始投资成本包括设备购置费用和安装费用，表达式如下：

式中，D

在一优选实施例中，所述运行成本C

C

其中，线路损耗C

式中，T

变压器损耗C

式中，P

由于电网的整个寿命周期时间跨度很长，在对规划方案进行全生命周期成本分析时应考虑资金的时间价值，将不同时刻的资金折算到同一时期才具有可比性这样才能使得规划方案的评价更加符合实际。该优选实施例将将全生命周期成本不同时刻的资金折算成第一年的等效资金，也称为折现值。

配电网的运行成本是指在配电网的运行过程中所发生的一切费用的总和，主要为配电网网损。该优选实施例中，将每年网损费用采用折算净现值带入考虑，将其运行周期内每一年的经济损失转换成投资前的经济损失，提高所述系统的适应性。

在一具体实施过程中，功率损耗的差值ΔP

在一具体实施过程中，折现率r预设为0.08。

维护成本指配电网中元件的检修费用和维护费用等。为了保证配电网的正常运行，需要定期的对电力设备进行检修维护，以增加设备运行的可靠性，将故障消除在萌芽状态。

在一优选实施例中，所述维护成本C

式中，w

由于目前绝大多数供电企业对供电设备维护、检修费用管理的办法是根据年度总费用进行计划，在另一优选实施例中，所述维护成本C

退役成本指电力设备退役后在处理过程中发生的费用，其包括废弃设备的拆除成本、运输成本以及设备的回收残值。

在一优选实施例中，所述退役成本C

C

其中，工程主体退役成本C

式中，h

关联工程拆除费用C

式中，D

即该优选实施例中，配电网项目涉及的退役成本为项目拆除涉及各类元件的拆卸费用与剩余价值的差值之和。

在电网供电过程中，会出现电力设备发生故障或电力供应不足导致供电中断的现象，这时就会产生停电损失，而这部分停电损失就是指全社会所承担的全部经济损失，包括工业用户停电造成的产量减少、质量受损、生产设备损坏、危及员工安全，商业用户停电造成的销售量减少、商品损坏、对职工和用户的身体健康造成危害等，居民停电造成的有家电损坏、数据丢失、经济损失、居民安全和健康受损等；而在项目投产后，由于网架优化，线路可靠性提升，这部分停电损失会有明显减少。将由于项目投产形成的停电损失减少效益称之为项目投资社会效益。

在一优选实施例中，所述社会效益F

式中，G(t)表示单位社会停电成本，即地区产电比；SAIFI

在一优选实施例中，所述缺供电量差值收益F

式中，H表示单位电价成本；f表示针对不同项目类型的停电社会效益影响系数；r为社会折现率；SAIFI

SAIDI

在一可选实施例中，所述系统平均停电频率SAIFI表达式为：

式中，λ

所述系统平均停电持续时间SAIDI表达式为：

式中，U

配电网可靠性定义为供电系统对用户持续供电的能力。在该优选实施例中，引入可靠性指标SAIFI和SAIDI，对规划项目中馈线组系统进行可靠性计算。此外，由于不同地区停电对社会影响不同，引入停电社会效益影响系数，当某些地区停电影响较大时，加入该系数可更加合理的评估此项收益。

在一优选实施例中，所述增供电量收益F

(1)若规划配网项目为新增负荷类项目，则所述增供电量收益F

式中，P

(2)若规划配网项目为无新增负荷类项目，则所述增供电量收益F

式中，P

作为非限制性示例，针对配网典型问题，根据下表对规划配网项目进行分类。

表1规划配网项目分类表

在一具体实施过程中，当项目实施后，如果主要是增加可靠性，将降低负荷率，而新增负荷较少时，主要的效益计算为缺供电量部分；当项目实施后，如果主要时负荷增加(如新增配线等)，则在收益计算上主要表现为增供电量部分。基于项目的实际需求将增供电量收益划分成有新增负荷的增量电网项目和无新增负荷的网架结构改善项目，避免了无新增负荷就没有增供收益的情况，能更加有效的对不同类型的项目进行横向优选。

在一优选实施例中，所述单位投资效益X

在该优选实施例中，可以看出，项目的单位投资效益越高，则项目的实施性价比越高；而综合投资效益比例越大，则表示该项目的投资建设提升效益越高。

实施例2

本实施例对实施例1提出的一种基于全生命周期成本效益模型的配网项目优选排序系统进行了仿真实验，以验证其可行性。

向实施例1所述系统中导入一批规划配网项目信息，导入信息如图2所示，包括项目名称、项目建设地区、地区年最大负荷利用小时数、原线路年用电量、项目建设地区年GDP、原馈线架空线路长度等。

参阅图1、图3，项目详细导入所述系统的配网项目获取模块后，分别经配网项目成本计算模块和投资收益计算模块，计算生成全生命周期成本和全生命周期效益，所述全生命周期成本包括初始投资成本、运行成本、维护成本和退役成本，所述全生命周期效益包括社会效益、缺供电量效益和增供电量效益。所述系统生成结果如图4所示。可以看到，经过该仿真系统的测算，所列出的项目的总效益和单位投资效益都根据该模型计算得出，并且系统实现了可以依据不同的数据(总效益和单位投资效益)选择升序降序的排序方式，真正的实现了配电网项目基于全生命周期的优选排序。配网人员可基于此对未来要做的项目进行有依据的选择，为配网规划的大数据规划奠定了基础。

实施例3

本实施例提出一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如下操作：

获取至少两个规划配网项目信息；

根据规划配网项目信息，计算并输出每个规划配网项目的全生命周期成本C

根据规划配网项目信息，计算并输出每个规划配网项目的全生命周期收益；所述全生命周期效益包括社会效益F

根据每个规划配网项目的全生命周期成本C

根据单位投资效益X

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。