电力系统规划复习要点.doc

第一章
1.电网规划的基本要求是什么？
（1） 输电，配电，变电比例适当，容量充裕。
（2） 电压支撑点多
（3） 保证用户供电可靠性
（4） 系统运行的灵活性
（5） 系统运行的经济性。潮流分布合理，线损小，投资运行费用少
（6） 便于运行，在变动运行方式或检修时，操作简便安全，对通信线路影响小等
2.电力规划的主要内容？各部分之间的关系？
（1） 电力系统负荷预测 （2）电源规划 （3）电网规划
电力规划负荷预测是电源规划和电网规划的基础，并和它们同属电力系统规划，其结构与国家计划及能源计划及能源之间的关系如图所示

国家计划及能源政策
能源规划
电力负荷预测
电源规划
电网规划
电力系统规划基础，可提供电力需求增长状况、负荷曲线和负荷分布状况

第二章
1.什么是电力负荷？综合用电负荷？供电负荷？发电负荷？
（1） 电力负荷包括以下两方面含义a)用以指安装在国家机关，企业，居民等用电户外的设备。b)用以描述上述用电设备所消耗的电力或电量数值
（2） 综合用电负荷：系统中所有用电设备消耗总功率的总和
（3） 供电负荷：综合用电负荷+网络消耗功率
（4） 发电负荷：供电负荷+厂用电
2.什么是电力负荷预测？其预测对象包括哪些？
（1） 电力负荷预测是以电力负荷为对象进行一系列的预测工作。
（2） 对象包括：对未来电力需求量（功率）的预测，对未来用电量（能量）的预测，对负荷曲线的预测。
3.电力负荷按用电单位或部门的重要性划分，可分为几类？
分为三类：
（1） 一类负荷：关系到国民经济的命脉以及人民的生命财产安全的用户，必须保证高度的供电可靠性。
（2） 二类负荷：在国民经济的地位不如一类负荷，对其停电造成的经济损失也不小，但不是不可挽回。要至少有中等程度的供电可靠性。
（3） 三类负荷：与人民的生命财产安全关系不大，中断供电损失小，供电可靠性低。
4.对电网调度和电网规划部门而言，电力负荷预测按时间来分类，一般可分为几类？
答：（1）电网规划设计部门对电力负荷预测的时间范围划分界定如下：
1） 长期负荷预测一般指预测期限为10~30年并以年为单位的预测。
2） 中期负荷预测值预测期限为5~10年并以年为单位的预测。
3） 短期负荷预测的预测期限为1~5年，主要是为电力系统规划，特别是配电网规划服务的，对配电网的增容、规划极为重要。
（2）电网调度部门对电力负荷预测的时间范围划分界定如下：
1） 超短期负荷预测实质时间跨度在1h之内的负荷预测，其中用于电能质量控制需5~10s的负荷预测值用于安全监视需要1~5min的负荷值，而用于预防控制和紧急状态处理需10~60min的负荷值。
2） 短期负荷预测是指时间跨度在24~48h内的负荷预测，主要用于水火电分配、水火协调、经济调度和功率交换。
3） 中期负荷预测是指时间跨度在一周至一月内的负荷预测，主要用于水库调度、机组检修、交换计划和燃料计划。
4） 长期负荷预测则指以年为单位的负荷预测，主要用于电源和电网的发展规划，需数年至数十年的负荷值。
5.说出几种你知道的确定性负荷预测方法？
答：确定性负荷预测方法是把电力负荷（含电力与电量）预测用一个或一组方程来描述，电力负荷与变量之间有明确的一一对应关系。可分为：
（1） 经验技术预测法：专家预测法、类比法、主观概率法。
（2） 经典技术预测法：分产业产值（产量）单耗法、电力消费弹性系数法、负荷密度法人均电量指标换算法、分部门法。
（3） 回归预测法：一元线性回归模型、多元线性回归模型、非线性回归模型
（4） 时间序列预测法： 一阶自回归AR（1）、n阶自回归 AR（n）、自回归与移动平均ARMA（n，m）。
（5） 趋势外推预测法：水平趋势外推、线性趋势外推、多项式趋势外推、增长趋势外推。
（6） 经济模型预测法、相关系数预测法和饱和曲线预测法等。
6. 说出几种你知道的不确定性负荷预测方法？
答：
（1） 电力系统负荷预测的灰色预测法。
（2） 模糊预测法：模糊时间序列预测法、模糊线性回归预测法、模糊聚类预测法、模糊相似优先比预测法。
（3） 电力负荷预测的神经网络预测法。
（4） 其他方法：专家系统法、优选组合法。
7.预测模型分析评价的必要性是什么？
答：研究产生误差的原因，计算并分析误差的大小，不但可以认识预测结果的准确程度，从而在利用预测资料做决策时具有重要的参考价值；同时，对于改进负荷预测工作，检验和选用恰当的预测方法等方面也有很大帮助。
（1） 预测误差形成原因
（2） 预测误差分析指标：
1） 绝对误差。设Y表示电力负荷实际值，表示预测值，则为绝对误差。
2） 相对误差。
3） 均方根误差。
4） 后验差检验。
8.负荷预测误差产生的原因以及允许范围
（1）数学模型大多数只包括一些主要因素，次要因素往往被忽略了，与实际负荷之间存在误差。
（2）负荷所受的影响是千变万化的，进行预测的目的和要求也是多种多样的，预测方法若选择不当，也会造成误差。
（3）预测需用到大量资料，各项资料并不能都保证可靠。
（4）某种意外事件的发生也会造成预测误差。
短期预测的误差不应超过3%，中期预测的允许误差为5%，长期预测的误差不应超过15%

第三章
1、电力系统规划的经济评价原则 52
（1）技术上可行。
（2）从国家整体利益出发，不带主观偏见，不迁就照顾人情。
（3）符合国家能源和电力建设方针政策。
（4）按市场经济规律办事。
（5）符合集资办电、统一规划、统一调度、省为实体的电力管理体制精神。

2、经济评价方法分为哪三类53
（1）静态评价法：在评价工程项目投资的经济效果时，不考虑资金的时间价值。简单直观，但难以考虑工程项目在使用期内收益和费用的变化，难以考虑各方案使用寿命的差异，特别是不能考虑资金的时间因素。一般只用于简单项目的初步可行性研究。
（2）动态评价法：有四种：净现值法、内部收益率法、费用现值法、等年费用法。考虑了资金的时间因素，比较符合资金的动态规律，给出的经济评价更符合实际。
（3）不确定性的评价法：考虑原始数据的不确定性及不准确性的经济分析方法。分为三种：盈亏平衡分析、灵敏度分析、概率分析。不确定性来自电力负荷的预测误差，一次能源和电工技术设备价格的变化等。

3、何谓现值、将来值、等年值、递增年值 54
现值P ：把不同时刻的资金换算为当前时间的等效金额，此金额称为现值。这种换算称为贴现计算，现值也称为贴现值。
将来值F ：把资金换算为将来某时刻的等效金额，此金额称为将来值。资金的将来值有时也叫终值。
等年值A ：把资金换算为按期等额支付的金额，通常每期为一年，故此金额称作等年值。
递增年值G ：把资金折算为按期递增支付的金额，此金额称为递增年值。
第四章
1、电源规划的任务 65
确定在何时、何地新建何种类型、何种规模的发电厂，在满足负荷需求并达到各种技术经济指标的条件下，使规划期内电力系统能安全运行且投资经济合理。

2、电源规划数学模型表述为哪几部分 66
（1）目标函数：一般为系统总投资费用最小。
（2）约束条件 ：对于不同系统，约束条件不同；使用不同的优化算法，约束条件也有差异。通常规划中都需要考虑的条件有：电源建设施工约束、系统运行约束、备用容量或可靠性约束。
3.何谓电力不足概率。电量不足期望值？
电力不足概率LOLF定义为：研究期间内，电网在不同负荷水平下由于电网结构不合理或设备检修及故障停运而引起供电不足造成用户停电的平均次数。LOLf不仅与负荷水平和设备状态有关，还与电网各状态之间的转移有关，
详细公式推导见课本69
电量不足期望值EENS定义为：研究期间内，由于电网结构不合理或部分电器设备停运造成电网供电不足，而使用户得不到供电的缺电量均值。

4.简单介绍一下模拟进化方法在电源规划中的应用？
模拟进化算法通过对生物进化机制的模拟发展而来，运用运算过程与生物进化过程相仿。其哲学基础是达尔文的“适者生存，优胜劣汰”的自然选择学说。该算法能将从自然界抽象出来的人造最适应生存的环境与“进化算子”结合起来，形成一种强搜索过程。
其优越性体现在：
（1）群体搜索策略可同时对多个解进行评估，使其具有较好的全局搜索性能，减少了陷入局部解的可能。同时也易于并行化。
（2）在标准模拟进化算法基础上，进行遗传操作，其适应度函数不仅不受连续可微的限制，而且其定义域可任意设定。使其特别适合于求解非连续变量的结构优化问题。
（3）可求出一组解。包括全局最优和局部最优。可让规划者自行选择。
目前电力规划中出现的模拟进化方法主要包括：遗传算法、遗传规划、进化规划和进化策略等。这些方法均属于随机化方法，原理上能够以较大的概率找到优化问题的全局最优解，具全局收敛性、固有并行处理特性、通用性及鲁棒性强的特点。（如果时间充裕，可以在结合页遗传算法的具体介绍。）

第五章
1.何谓可靠性？电力系统可靠性评价的主要指标有哪些？
可靠性的经典定义是指一个元件、一台设备或一个系统在预定时间内和规定条件下完成其规定功能的能力。当讲概率论用于对可靠性定量评价时，则常用可靠度或可用率作为量度其可靠性的特性指标，表示元件、设备或系统可靠工作的概率。
电力系统可靠性评价的主要指标有：
（1）概率指标。概率指标主要是指电力系统发生故障的概率，如系统的可用度、电力不足概率等。
（2）频率指标。频率指标主要是指电力系统在单位时间（如1年）内发生故障的平均次数。
（3）时间指标。时间指标主要是指电力系统发生故障的平均持续时间，如系统首次故障的平均持续时间、两次故障之间的平均持续时间、故障平均持续时间等。（4）期望值指标。期望值指标主要是指电力系统在单位时间（如1年）内发生故障的天数期望值，以及电力系统由于故障而少供电量的期望值等。

2.电力系统可靠性分析计算的主要方法有哪两类？
电力系统可靠性分析计算的主要方法有解析法和模拟法。
（1）解析法。解析法是将设备或系统的寿命过程在假定条件下进行合理的理想化，然后通过建立可靠性数学模型，经过数值计算获得系统各项可靠性指标，其计算结果可信度高，具体方法有网络法和状态空间法。但是当系统规模大、结构复杂，并且一些假定条件不成立时，采用解析法会比较困难。这时采用模拟法可能更为方便和灵活。
（2）模拟法。模拟法的主要代表是蒙特卡洛模拟法，是一种随机模拟方法，其基本思想是：将系统中每台设备的概率参数在计算机上用随机数表示，建立一个概率模型或随机过程，使其参数为问题所要求的解，然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求参数的统计特征，最后给出所求的可靠性指标近似值。与解析法相比，模拟法更加灵活和简单，它不受系统规模和复杂程度的限制。其不足之处在与计算时间与计算精度的紧密相关性，为了获取精度较高的可靠性指标，往往需要很长的计算时间。

3．电力系统规划中进行可靠性评价的意义是什么？
长期以来，我国的电力系统规划工作者在对系统规划设计方案进行分析比较和决策时，对于供电可靠性的考虑，大多数是凭借经验，以定性分析为主，而没有从系统结构，可能的运行方式、随机发生的设备故障等方面通过分析计算整体考虑电力系统的可靠性，缺乏定量的科学决策依据，这样会导致将来投运的系统难以在技术和经济上达到整体最优，系统供电可靠性也难以提高。而若通过对系统规划设计方案的供电可靠性进行定量评估缝隙，并作为方案之间比较的定量依据，则可以有效地指导电力系统规划工作。
另外，在电力系统规划或改造建设过程中，通过可靠性分析计算，不仅可以找出存在的薄弱环节，还可以获知对可能将要采取的提高供电可靠性的措施实施后的效果如何，对比措施实施前后的可靠性提高程度，这样才能为最后的决策提供更为科学的依据。
4.设备故障特性可用哪几方面指标来描述
1、设备故障率
2、设备可靠度R(t)即实际工作时间大于预定工作时间的概率
3、设备不可靠度FU(t)及其概率密度Fu(t)
4、设备平均持续工作时间MTTF
5.设备的修复特性可用哪几方面指标来说明
1、设备修复率u(t):表明可修复设备故障后修复的难易程度及效果的量称为修复率。
2、设备未修复度MD（t）即实际修复时间大于预定修复时间的概率
对应的设备修复度为FD（t）=
3、设备平均修复时间MTTR
6.评价发电系统规划方案的可靠性水平时，最常用的指标有哪些
1、概率指标
2、期望值指标：电力时间不足期望值LOLE；电量不足期望值EENS
3．频率指标
4、时间指标
7.电网规划可靠性评价的准则是什么？评价指标有哪些？
1、输电网规划可靠性评价指标：①电力时间不足概率LOLP②平均供电可靠率ASAI③电力时间不足期望值LOLE④电力不足概率LOLF⑤电力不足持续时间LOLD⑥电网的电量不足期望值EENS
2、配电网规划可靠性评价指标：①系统平均停电频率指标SAIFI②系统平均停电持续时间指标SAIDI③系统平均供电可用率指标ASAI④系统电量不足指标ENSI⑤用户平均停电频率指标CAIFI⑥用户平均停电频率持续时间指标CAIDI
8.变电站电气主接线可靠性评价的准则是什么？其评价流程是什么
1、不出现全站停电事故，即变电站至少有一条出线能得到连续供电
2、变电站中指定的若干条出线能得到连续正常（没有负荷停电）供电
3、变电站的所有出线都必须能得到连续正常（没有负荷停电）供电
流程：选定变电站——选定运行方式——选定可靠性准则——确定导致变电站故障的最小割集——可靠性指标计算——结果分析——结论或建议
第六章
1 电网规划的目的及主要内容是什么？其规划的重点是什么？
答：电网规划是确定在何时、何地投建何种类型的线路及其回路数，以达到规划周期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下使系统的费用最小。
主要内容是确定输电方式、选择电网电压、确定变电站布局和规模、确定网络规模。
电网规划的重点是对主网网架进行规划。
2 我国电网规划要解决的主要问题是什么？
答：（1）大型水、火电厂（群）及核电厂接入系统规划。这类电厂出线较多，距离较长，如何与电网连接的问题比较复杂，一般需要做专题研究。
（2）各大区电网或省级电网的受端主干电网规划。
（3）大区之间或省级电网之间联网规划。
（4）城市电网规划
（5）大型工矿企业的供电网规划
3 电网规划应具备的条件是什么？
答：电网规划的最终结果主要取决于原始资料及规划方法。没有足够的和可靠的原始资料，任何优秀的规划方法也不可能取得切合实际的电力负荷资料，一个优秀的电网规划必须以见识的前期工作为基础，包括搜集整理系统的电力负荷资料，当地的社会经济发展状况，电源点和输电线路方面的原始资料等，具体如下：
（1）规划年度用电负荷的电力、电量资料，其中包括总水平，分省、分区及分变电站的电力、电量值以及必要的负荷特性参数。
（2）规划年度电源（现有和新增）的情况，其中包括电厂位置（厂址）、装机容量、单机容量和机型等；对于水电厂，除上诉参数以外，还应有不同水文年发电量、保证输出功率受阻容量、重复容量调节特性等参数。
（3）现有电网（包括在建设和以列入基建计划的线路和变电站）的基础资料，其中包括电压等级，网络接线，线路长度，导线型号，变电站主变压器容量、型式、台数等主要规范资料，一般应有系统现况图（地理接线及单线接线图）。对未来网络规划的发展情况，包括可能架设新线路的路径、长度以及扩建和待建变电站站址资料，以便能够形成足够数量的网络方案。
进行城网规划时，应掌握城市发展规划、地区用电负荷的增长及其城市道路、隧道、桥梁的发展规划、变电站可能布点位置、架空线电缆线走廊。
4.根据数学方法分类，电网规划方案方法分为几类？并对每一类做出相应解释？
答：可分为启发式方法和数学优化法
启发式方法以直观分析为依据，通常基于系统某一性能指标对可行路径上一些线路参数的灵敏度，根据一定的原则，逐步迭代直到满足要求为止。这种方法直观、灵活、计算时间短，便于人工参与决策且能给出符合工程实际的较优解；缺点是难以选择既容易计算又能真正反映规划问题实质的性能指标，并且当网络规模大时，指标对于一组方案差别都不大，难以优化选择。常用的启发式方法可分为基于线路性能指标（如线路过负荷）的启发式方法和基于系统性能指标（如系统年缺电量）的启发式方法。计算过程可归纳为过负荷校验、灵敏度分析、方案形成。
数学优化方法是将电网规划的要求归纳为运筹学中的数学规划模型，然后通过一定的优化算法求解，从而获得满足约束条件的最优规划方案。电网规划数学优化模型主要包含变量、约束条件和目标函数。
5.电力电量平衡容量由哪几部分组成？
装机容量：指系统中各类电厂发电机组额定容量的总和。
工作容量：发电机担任电力系统正常负荷的容量，指电力系统最大负荷时的工作容量。
备用容量：为了保证系统不间断供电并保持在额定频率下运行而设置的装机容量，包括负荷备用、事故备用和检修备用
必需容量：维持电力系统正常供电所必须达到的装机总容量，即工作容量和备用容量之和。
重复容量：指水电厂为了多发季节性电能，节约火电燃料而增设的发电容量。
受阻容量：由于各种原因，发电设备不能按额定容量发电时的容量
水电空闲容量：电力平衡中未能得到利用的那部分水电装机容量。
第七章
填空：配电网变电站选址可分为（单源、多源）连续选址两种，其目标函数基于四种不同的目标建模，他们分别是基于（等负荷）原则、（初投资）最小原则、（负荷矩）最小原则和（网络运行费）最小原则建模。