周 勇， 楊 漾

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司恩施供電公司， 湖北 恩施 445000）

0 引言

工業(yè)園區(qū)作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，在推動經(jīng)濟發(fā)展和社會進步方面具有重要作用[1]。而配電網(wǎng)絡(luò)作為工業(yè)園區(qū)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，其經(jīng)濟運行的效率和穩(wěn)定性直接影響到生產(chǎn)的正常進行以及資源的有效利用。隨著負荷需求的不斷增加和能源結(jié)構(gòu)的變化，傳統(tǒng)的配電策略已經(jīng)難以滿足經(jīng)濟和環(huán)保的雙重要求。因此，如何在保障供電可靠性的前提下，優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行成為了一個亟待解決的問題。

1 工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行分析

1.1 工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)特點

通過對工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式，以及負荷特性和波動性的深入分析，能夠為后續(xù)的經(jīng)濟運行策略設(shè)計提供基礎(chǔ)和指導(dǎo)[2]。同時充分考慮這些特點，有助于優(yōu)化電網(wǎng)的能源分配和電力供應(yīng)，提升工業(yè)園區(qū)的能源利用效率和經(jīng)濟運行水平。

1.2 拓撲結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式

工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方式對其能源分配、供電可靠性等方面產(chǎn)生深遠影響。不同工業(yè)園區(qū)根據(jù)其規(guī)模和用電負荷特點，可能采用不同的拓撲結(jié)構(gòu)，如環(huán)網(wǎng)、徑路網(wǎng)、混合網(wǎng)絡(luò)等。這些不同的組網(wǎng)方式將直接影響電力傳輸和故障恢復(fù)能力。在工業(yè)園區(qū)內(nèi)，如何選擇最適合的拓撲結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方式，以滿足高效能源傳輸和可靠供電的要求，成為經(jīng)濟運行的重要考慮因素[3]。

1.3 負荷特性與波動性分析

工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的負荷特性與波動性直接影響到電力系統(tǒng)的負荷分配和運行策略。不同類型的工業(yè)園區(qū)可能具有不同的負荷特點，如穩(wěn)定負荷、間歇負荷、季節(jié)性波動等。負荷的波動性對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響，進而影響設(shè)備的壽命和電網(wǎng)的可靠性。理解工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)負荷的特性，有助于合理設(shè)計經(jīng)濟運行策略，減少能源浪費，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。

1.4 經(jīng)濟運行指標(biāo)體系構(gòu)建

通過構(gòu)建經(jīng)濟運行指標(biāo)體系，能夠綜合考慮成本、效益、可靠性和穩(wěn)定性等多個方面的因素，為工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行提供量化的評價和指導(dǎo)，促進電力系統(tǒng)的優(yōu)化和提升[4]。

1.4.1 成本與效益評價指標(biāo)

在工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行中，成本與效益是重要的考慮因素。成本包括電網(wǎng)的輸電損耗、設(shè)備的維護成本等，而效益則涉及供電的可靠性、資源的有效利用等。構(gòu)建成本與效益評價指標(biāo)體系有助于綜合考慮電網(wǎng)的運行成本和運行效益，從而實現(xiàn)經(jīng)濟運行的目標(biāo)。評價指標(biāo)可以包括供電成本、單位電量成本、資源利用效率等，以定量的方式衡量經(jīng)濟運行的效果，為后續(xù)策略設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。

1.4.2 可靠性與穩(wěn)定性評價指標(biāo)

工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到生產(chǎn)活動的正常進行和電力供應(yīng)的穩(wěn)定性?？煽啃园ü╇姷倪B續(xù)性、故障的恢復(fù)時間等，而穩(wěn)定性則關(guān)注電壓和頻率的穩(wěn)定性。構(gòu)建可靠性和穩(wěn)定性評價指標(biāo)體系，有助于評估電力系統(tǒng)的可靠性水平，從而制定相應(yīng)的經(jīng)濟運行策略。評價指標(biāo)可以包括平均故障間隔時間、平均修復(fù)時間、電壓穩(wěn)定度、頻率穩(wěn)定度等，以衡量系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性水平。

2 基于負荷最優(yōu)分斷點的工業(yè)園配電經(jīng)濟運行策略

2.1 負荷最優(yōu)分斷點理論解析

在工業(yè)園區(qū)的電力系統(tǒng)運營中，有效的負荷管理是一個關(guān)鍵因素，它直接影響到電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和整個運營的經(jīng)濟性。負荷最優(yōu)分斷點理論提供了一個結(jié)合這兩方面的方法，旨在找出能同時優(yōu)化系統(tǒng)性能和經(jīng)濟效益的負荷分布方案[5]。

2.1.1 負荷最優(yōu)分斷點的概念與原理

負荷最優(yōu)分斷點是指在配電系統(tǒng)中，通過將負荷分布劃分為不同的區(qū)間，使得在每個區(qū)間內(nèi)采用最優(yōu)的電能分配策略，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)經(jīng)濟運行。其基本原理基于電力系統(tǒng)的負荷分布特性和電網(wǎng)設(shè)備的優(yōu)化配置，通過將負荷分布分段處理，可以更精細地適應(yīng)不同負荷水平下的經(jīng)濟運行需求。

在負荷最優(yōu)分斷點策略中，首先利用負荷預(yù)測模型來預(yù)測未來一段時間內(nèi)的負荷需求。然后，通過對預(yù)測結(jié)果進行分析，將負荷分布劃分為多個區(qū)間，每個區(qū)間代表一個負荷水平范圍。在每個區(qū)間內(nèi)，選擇最合適的配電策略，包括變壓器的調(diào)整、電容器的投切、分布式電源的利用等，以最小化供電成本、降低能源浪費，并確保電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.1.2 分斷點策略與經(jīng)濟性的關(guān)系

分斷點策略作為負荷最優(yōu)分斷點策略的核心組成部分，在經(jīng)濟性方面扮演著關(guān)鍵的角色。該策略的設(shè)計與選擇直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的成本效益，需要在考慮負荷特性、設(shè)備運行和電能供應(yīng)等多方面因素的基礎(chǔ)上進行。

在分斷點策略中，合理地設(shè)置分斷點可以使不同負荷區(qū)間內(nèi)的電力分配方式更加精細和有效。通過根據(jù)負荷特性，將負荷分布劃分為適當(dāng)?shù)膮^(qū)間，可以更好地應(yīng)對不同負荷水平下的經(jīng)濟運行需求。例如，對于穩(wěn)定負荷區(qū)間，可以采取優(yōu)化供電策略以降低供電成本；對于高峰負荷區(qū)間，可以調(diào)整電力分配以應(yīng)對峰值需求。

分斷點的選擇應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。較低的分斷點可能會導(dǎo)致電網(wǎng)設(shè)備過度配置，增加成本，而較高的分斷點可能會降低電力供應(yīng)的可靠性。因此，在設(shè)置分斷點時，需要在經(jīng)濟成本與電力供應(yīng)的可靠性之間找到一個平衡點。這種平衡可以通過優(yōu)化算法、數(shù)學(xué)模型等方法來實現(xiàn)，以確保分斷點策略在經(jīng)濟性和效益方面的雙重目標(biāo)得到充分滿足。

2.2 策略設(shè)計與優(yōu)化模型

通過合理設(shè)計和應(yīng)用負荷預(yù)測模型、分斷點判定算法和最優(yōu)負荷分配算法，可以實現(xiàn)負荷最優(yōu)分斷點策略的有效實施，為工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行提供科學(xué)依據(jù)，優(yōu)化電力系統(tǒng)的能源分配，降低成本，提高效率和可靠性[6]。

2.2.1 負荷預(yù)測模型

負荷預(yù)測模型可以預(yù)測未來一段時間內(nèi)工業(yè)園區(qū)的負荷需求。不同負荷類型和季節(jié)性波動要求使用不同的負荷預(yù)測方法，例如：基于時間序列分析的ARIMA 模型、基于機器學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。通過建立合適的負荷預(yù)測模型，為分斷點的選擇和最優(yōu)負荷分配提供準(zhǔn)確的負荷數(shù)據(jù)支持。

2.2.2 分斷點判定算法

分斷點判定算法決定了如何將負荷分布劃分為不同的區(qū)間，從而實現(xiàn)負荷最優(yōu)分斷點策略。這需要綜合考慮負荷預(yù)測數(shù)據(jù)、電力設(shè)備狀態(tài)和經(jīng)濟性要求。基于統(tǒng)計分析、優(yōu)化算法（如遺傳算法、粒子群算法等）等方法，確定合適的分斷點。判定算法還需要考慮供電的連續(xù)性，以確保在分斷點切換時不會影響電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

2.2.3 最優(yōu)負荷分配算法

最優(yōu)負荷分配算法是根據(jù)劃分后的負荷區(qū)間，選擇最優(yōu)的電力分配策略。這包括變壓器的調(diào)整、電容器的投切、分布式電源的應(yīng)用等。線性規(guī)劃、遺傳算法、蟻群算法等方法可以用來尋找最優(yōu)的負荷分配方案，以最小化供電成本和能源浪費。

3 典型案例分析

以A 工業(yè)園為案例，對基于負荷最優(yōu)分斷點的配電經(jīng)濟運行策略進行實際應(yīng)用與分析。A 工業(yè)園是一個大型、多元化的工業(yè)區(qū)，擁有從高能耗的生產(chǎn)線到低負荷的研發(fā)實驗室等多種類型的電力需求。該園區(qū)的電力系統(tǒng)由于復(fù)雜的負荷分布和不規(guī)則的負荷波動，導(dǎo)致電力成本高昂并對系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。

該園區(qū)2022 年7 月份應(yīng)用基于負荷最優(yōu)分斷點的工業(yè)園配電經(jīng)濟運行策略進行配電優(yōu)化。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的分析能夠為決策者提供具體的信息，幫助他們更好地制定經(jīng)濟運行策略，實現(xiàn)能源利用的最大化和成本的最小化。本研究的模型和算法被應(yīng)用于該園區(qū)，并得出了顯著的結(jié)果：通過合理設(shè)置分斷點和優(yōu)化負荷分配，電力成本降低了約10%，單位電量成本降低0.075 元/kW·h，同時系統(tǒng)負荷波動性降低，電壓穩(wěn)定性改善，經(jīng)濟性和可靠性均得到提升。具體見表1。

4 結(jié)語

本研究旨在通過引入負荷最優(yōu)分斷點策略，將負荷分布合理劃分，以實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行。在工業(yè)園配電網(wǎng)絡(luò)的特點和經(jīng)濟運行指標(biāo)體系分析的基礎(chǔ)上，通過負荷最優(yōu)分斷點理論的解析，構(gòu)建了相應(yīng)的策略設(shè)計與優(yōu)化模型?；谪摵勺顑?yōu)分斷點的工業(yè)園配電經(jīng)濟運行策略，不僅推動了工業(yè)園區(qū)配電系統(tǒng)經(jīng)濟運行的理論研究，還提供了一種高效、可行的運營方案，有助于實現(xiàn)電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定和經(jīng)濟效益的最大化。未來，隨著工業(yè)自動化、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，如何更精準(zhǔn)地實施負荷最優(yōu)分斷點策略，以及如何將這些先進技術(shù)融入到傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運營中，將是值得進一步探索的問題。