一种电力系统差异化规划经济性评估方法

摘要

本发明公开了一种电力系统差异化规划经济性评估方法。该方法基于大电网差异化规划的原则和要求，综合全寿命周期成本理论和灾害经济学中的“有无对比”原理，提出一套差异化全寿命周期成本效益经济评估体系，综合考虑差异化规划的加强成本、减损效益、灾害发生时间和概率，提出了累计加强成本、期望净收益和收益成本比三个经济性评估指标；综合考虑不同设备使用寿命和投运时间的差异，通过确定统一的时间周期，实现了差异化规划从设备级（单元件）到系统级（多元件）的经济性评估。本方法对电网差异化规划中加强设备的选择和设计标准的确定以及经济最优差异化规划方案的比选都具有重要的指导意义。

主权项

1.一种电力系统差异化规划经济性评估方法，其特征在于：包括以下步骤；步骤1、确定核心骨干网架；明确电网差异化规划后在灾害场景下的运行模式，在灾害场景下电网结构由差异化线路组成，即仅剩下核心骨干网架稳定运行；步骤2、根据电网差异化规划经济成本要素建立基于差异化全寿命周期成本的经济性评估体系，包括差异化成本和差异化效益；差异化成本包括核心骨干网架的新建成本和对原有电网提高标准的改造成本，具体包括差异化投资成本、差异化运行成本、差异化维护成本和差异化报废成本；差异化效益为“无差异化设计”时发生灾害可能造成的损失，即“减损”效益，包括直接效益和间接效益；步骤3、分别计算差异化成本和差异化效益：3.1、计算差异化投资成本CI，计算过程中，将所有投资折算为单位线路新增成本与线路长度的乘积：CI＝C_i×l_i    （1）其中，C_i为第i条强化线路的单位新增成本，l_i为线路长度。3.2、计算差异化运行成本CO和差异化维护成本CM，按差异化投资成本百分比进行计算：CO+CM＝K₁CI    (2)其中，K₁为运行维护比例系数；3.3、计算差异化报废成本CD：$\mathrm{CD}=f_1-f_2=K_2\mathrm{CI}-\frac{\mathrm{CI}}{{(1+r)}^N}---\left(3\right)$其中，f₁为处理成本；f₂为残值；K₂为处理系数；r为年均折旧系数，N为寿命周期；3.4、计算直接经济效益B₁：B₁＝B₁₁+B₁₂+B₁₃    (4)B₁₁＝CI′=C′_i×l_i    (5)B₁₂＝(λ₃-λ₂)×L₁×T+(λ₂-λ)×L₁×T    (6)B₁₃＝(λ₃-λ₂)×L₂×T+(λ₂-λ)×L₂×T    (7)其中，B₁₁，B₁₂，B₁₃分别表示电力设施抢修费用、重要负荷与电源保障收益、一般负荷与电源保障效益；CI′为不进行差异化规划时的初始投资，C′_i为第i条强化线路不进行差异化规划时所需的单位投资，l_i为线路长度；λ₃为电力公司的售电电价；λ₂为发电公司的上网电价；λ为发电成本；L₁为保障的重要负荷数；L₂为保障的一般负荷数；T为灾害场景下期望停电时间；3.5、计算间接经济效益B₂：B₂＝a₁B₁₂+a₂B₁₃    （8）其中，a₁为重要负荷与电源的保障系数，a₂为一般负荷与电源的保障系数；步骤4、建立经济性评估模型，包括建立设备级经济性评估模型或建立系统级经济性评估模型，具体包括：（1）确定多设备运行时的寿命周期N设定差异化设计后的设备1最先投运，其使用寿命周期为N₁，Δt₁为设备1相对于自身的投运时间差，Δt₁≡0，其他设备相对于设备1投运时间差分别为Δt₂,Δt₃,…,Δt_m，使用寿命周期分别为N₂,N₃,…,N_m，则寿命周期N为：N＝max(Δt₁+N₁,Δt₂+N₂,…,Δt_m+N_m)    （9）（2）建立设备级经济性评估模型设定自然灾害发生在寿命周期内的第k年，k=1,2，…，N，N为单个设备的研究周期，则：设备α在第k年的累计差异化成本F(α，k)为：$F(\alpha ,k)={\mathrm{CI}}_{\alpha }{(1+i)}^k+{(\mathrm{CO}+\mathrm{CM})}_{\alpha }\frac{{(1+i)}^k-1}{i}+\left\{\begin{array}{cc}0& (k=\mathrm{1,2},···,N-1)\\ {\mathrm{CD}}_{\alpha }& (k=N)\end{array}\right.---\left(10\right)$设备α所带来的直接效益和间接效益为：DB(α)=(B₁+B₂)_α    （11）其中，式（10）中等号右边的第一项和第二项表示设备α的差异化投资成本和差异化运行成本、差异化维护成本折算至第k年的值；差异化报废成本只在全寿命周期末存在；i为年利率；（3）建立系统级经济性评估模型设定自然灾害发生在寿命周期的第k年，m₁个投运设备还未达到自身使用寿命周期，用集合A表示：m₂个投运设备需要进行更换，用集合B表示：在单个设备差异化累计成本F的基础上，考虑资金的时间价值，得到所有设备在寿命周期的第k年的累计成本函数F_Σ以及相应的差异化效益DB_Σ；$F_{\Sigma }=\underset{{\Omega }_1\in A}{\Sigma }F({\Omega }_1,k-{\mathrm{\Delta t}}_{{\Omega }_1})+\underset{{\Omega }_2\in B}{\Sigma }[F({\Omega }_2,N_{{\Omega }_2}){(1+i)}^{k-(N_{{\Omega }_2}+{\mathrm{\Delta t}}_{{\Omega }_2})}+F({\Omega }_2,k-(N_{{\Omega }_2}+{\mathrm{\Delta t}}_{{\Omega }_2}))]$$\left(12\right)$DB_Σ＝(B₁+B₂)_Σ    （13）式（12）中，F_Σ表示系统级累计成本函数，表示已投运但未达到自身使用寿命的设备的累计成本和，另一部分表示进行了设备更换的累计成本和；Ω₁为已投运但无需更换的设备，表示相应设备的投运时间差，Ω₂表示需要进行更换的设备，和分别表示相应设备的使用寿命周期和投运时间差，i为年利率；式（13）表示多设备差异化设计带来的直接效益和间接效益之和。步骤5、计算基于差异化全寿命周期的经济性评估指标；第N年的累计差异化成本F_N 、收益E(W)、收益成本比IR$E\left(W\right)=P\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{W}_k{(1+i)}^{N-k}=P\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}({\mathrm{DB}}_k-F_k){(1+i)}^{N-k}---\left(14\right)$$\mathrm{IR}=\frac{E\left(W\right)}{F_N}---\left(15\right)$其中，k表示自然灾害发生的年份，N为寿命周期，p为自然灾害年均发生概率，W_k表示年收益；在设备级经济性评估中，将k=N代入 F(α,k)中，得到F_N；在系统级经济性评估中，将k=N代入F_Σ中得到F_N；F_k表示第k年的累计差异化成本，DB_k表示第k年的差异化效益；在设备级经济性评估中，F_k=F(α，k),DB_k=(B₁+B₂)_α；在系统级经济性评估中，F_k=F_Σ，DB_k=DB_Σ＝(B₁+B₂)_Σ。