第2卷 第2期 智 能 电 网 Vol. 2 No. 2 2014年2月 Smart Grid Feb. 2014
文章编号：2095-5944 (2014) 02-0041-05 中图分类号：TM 72 文献标志码：A
输电网规划综合评价指标体系研究
岳云力, 黄毅臣, 韩锐
(国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北京市 西城区 100045)
Construction of a Comprehensive Index System for
Evaluating Power Transmission Network Planning
YUE Yunli, HUANG Yichen, HAN Rui
(State Grid Jibei Electric Economic Research Institute, Xicheng District, Beijing 100045, China)
ABSTRACT: The quality and effective operation of electric power network planning plays an important role in maintaining the safety and stability of power network. Therefore, it is necessary to develop a comprehensive evaluation index system and criteria for power transmission, so as to quantitatively evaluate the merits of the power network planning scheme. In this study, a comprehensive index system including specific indicators was constructed from technical and economical point, and the index system was used and validated by comprehensively evaluating a “Twelfth Five” main grid plan of an electric power company. The result indicated that the evaluation index system was reasonable and the “West Central East Network” plan of the company was feasible.
KEY WORDS：electric power network planning; electric power network evaluation; index system; analytic hierarchy process (AHP)
摘要：电网规划方案的优劣与实施程度对电网的安全稳定起着关键作用；因此有必要建立一套较为完整的输电网评价指标体系和评价标准，对规划方案的优劣进行量化评估。该研究从技术和经济两方面构建输电网规划综合评价指标体系的具体指标；并通过对某电网公司的“十二五”主网架规划进行综合评价，来使用和验证此评价体系。结果表明：该研究构建的输电网规划综合评价指标体系是合理的，该电网公司的“西环东网”输电网规划是可行的。
关键词：电网规划；电网评价；指标体系；层次分析法
0 引言
电网规划是一项复杂艰巨的系统工程，具有规
模大、不确定因素多、涉及领域广的特点[1-3]，电网
规划方案的优劣和实施程度对电网的安全稳定和
适应发展水平起着关键作用。目前，电网规划仍存
在规划方案主观性和随意性强、经济性差、不注重
电网长远发展等问题，且缺乏行之有效的电网分析
定量评估方法和决策依据；因此，有必要建立一套
较为完整的输电网评价指标体系和评价标准，对规
划方案的优劣进行量化评估，确定未来电网规划方
向，找出电网安全隐患和薄弱环节，有针对性地进
行改造和建设，使电网运行更加安全、可靠、经济，
使电网发展更加适应地区社会和经济发展需要，以
达到电网综合效益的最大化。本文从技术和经济两
方面给出输电网规划综合评价指标体系的具体指
标，通过对某电网“十二五”主网架规划的综合评
价，验证输电网规划综合评价指标体系的合理性和
某电网“西环东网”输电网规划的可行性。 1 电网评价方法的研究现状
在常规的电网评价方法中，通常对待选方案就
潮流分布、稳定水平、短路水平和经济比较4个方
面进行分析比较和评价，但评价中主要采用定性的
语言加以描述，显得过于粗糙[4]。有些文献采用某
个单一指标或一个综合指标对满足一定约束条件
的待选方案进行评价，如文献[5]，提出了一种基于
风险度评价的配电网多目标灵活规划算法。这种方
法的优点是考虑了各种不确定因素，适应性较好，
可以对大量的方案进行评价；但由于目标函数单
一，且约束条件不全面，无法对电网性能做出全面
的评估。对电网性能方面开展研究的文献集中在可
靠性方面，如：文献[6]提出了适用于电网规划的实
用电网综合评价体系，提炼出了基于可靠性评估的
电网规划数学模型和流程；文献[7]提出了衡量线路
阻塞程度的指标，用于评价电网传输能力的不充裕
性。随着电力市场的发展，相继出现了一些描述电
力市场环境下电网性能的指标，如文献[8]，提出了42 岳云力等：输电网规划综合评价指标体系研究 Vol. 2 No. 2
区域间电网的最大输电能力(total transmission
capability，TTC)、输电可靠性裕度(transmission
reliability margin，TRM)和可用输电能力(available
transmission capability，ATC)等指标。
对电网规划进行综合评价的文献并不多见，且
大多数为高、中、低压配电网评价，如文献[9-12]
等，对于220 kV及以上的主网架输电网络评价的
文献很少，且存在部分指标意义不大或在实际电网
中难以获得精确数据等问题。文献[13]对电网脆弱
性评估及输电网网络拓展规划问题进行了深入研
究，但没考虑风电等新能源的自身特性和发展规模
所带来的社会效益和风险[14-15]。
综上所述，本文尝试从技术、经济两方面构建
一个科学全面的评价指标体系，为电网规划的科学
评价提供更多的参考建议。
2 输电网规划综合评价指标体系
2.1 电网规划评价流程和框架
电网规划评价过程包括评价指标设置和规划
评价2个方面。在深刻分析电网和负荷特性的基础
上，本研究选取一些有代表性、能够充分反映电网
性能、便于计算和测量的指标，合理地选择指标的
评估判据和评分标准，通过综合的评判决策方法，
判断规划电网的优劣。具体流程如图1所示。 分析电网和负荷特性
选择评价指标
选择指标评估判据和评分标准
设定指标权重 评价指标设置阶段
规划评价阶段 现状电网 指标评估 规划电网指标评估
综合评分 综合评分
规划评价分析
图1 电网规划评价流程 Fig. 1 Process of power grid planning evaluation 依据指标体系设计的原则和思路，针对输电网
的特点，将输电网规划综合评价指标体系分为技术
指标和经济指标2个部分。技术指标包括电网发展
速度和规模、电网安全与质量2个部分；经济指标
包括电网发展效益、企业经营状况2个部分。该指
标体系共有指标13项，体系框架如图2所示。
财务内部收益率 财务净现值率 动态投资回收期 单位电网投资增售电量可再生能源发电量占比潮流分布 短路水平 稳定水平 N−1及N−2通过率统调最大负荷年均增长率单位电网规模支撑等效装机网络适应性 容载比 输电网规划综合评价指标体系
技术指标 经济指标
发展速度与规模电网安全与质量电网发展 效益 企业经营状况
图2 输电网规划综合评价指标体系框架 Fig. 2 Frame of comprehensive index system for evaluating transmission network planning
2.2 技术指标
1）统调最大负荷年均增长率。该指标为评估
区域内现状年到规划年统调最大负荷年均增长
率，反映区域的经济发展情况和最高电力需求增
长情况。
2）单位电网规模支撑等效装机。该指标反映
规划年单位电网规模(变电容量、输电线路)支撑电
源装机规模情况。①单位变电容量支撑等效装机等
于等效电源装机除以公用变电容量之和；②单位线
路长度支撑等效装机等于等效电源装机除以线路
长度之和；③等效电源装机等于规划直接接入该电
压等级电厂装机容量与低电压等级水电、风电等汇
集容量和交直流跨区跨省输入(输出)电力的总和
(输入为正，输出为负)。
3）网络适应性指标。该指标指在输电网络正
常情况下，同比例地增加各节点的负荷，直到有线
路达到其极限容量为止。所增加的负荷大小代表了
网络对负荷不确定性增长的适应性[16]。
4）容载比。该指标整体上反映某一区域电网
变电容量对于负荷的供电能力。容载比是评估区第2卷 第2期 智 能 电 网 43
域内某一时刻投入的变电总容量与对应的负荷的
比值。
eiaxSmSRP=∑ (1)
式中：RS为容载比，kVA/kW；Pmax为该电压等级最
大负荷日最大负荷，104 kW；eiS∑为该电压等级年
最大负荷日投入运行的变电站总容量，104 kVA。 计算时该电压等级发电厂的升压变压器容量、区域间联络变压器容量、用户专用变压器容量以及直供负荷容量不应计入。 5）N−1、N−2通过率。该指标为某一电压等级
电网主要输变电元件(不考虑母线)满足N−1、N−2
标准的比例，用以检验电网结构强度和运行方式是
否满足安全运行要求，反映了电网供电的安全性和
抵抗大面积停电的能力。N−1、N−2通过率等于满
足N−1、N−2的元件数量除以总元件数量。
6）潮流分布指标。该指标反映了规划电网潮
流分布的合理性和协调性。计算方法为：①比较线
路经济输送功率和稳定限额的大小，取最小值作为
输电能力；②分别计算各个重要线路输电能力与线
路潮流之差的绝对值占该输电能力的比例，最后求
几何平均数。 7）短路水平指标。该指标反映了规划电网短
路电流的合理性和协调性。计算方法为：首先分
别计算各段主要母线允许短路电流与母线短路电
流之差占该母线允许短路电流的比例，再求几何
平均数。 8）稳定水平指标。该指标指电角度差大于某
个设定角度的发电机节点对数与系统发电机总节
点数之比，反映了电网的暂态稳定能力。
2.3 经济指标
1）单位电网投资增售电量。该指标指现状年
至规划年单位电网投资对应的增售电量，考虑了电
网投资对售电量影响的滞后性，主要反映电网投资
的经济效益。单位电网投资增售电量等于规划年售
电量减去现状年售电量，再除以现状年前一年至规
划年前一年电网投资之和。 2）可再生能源发电量占比。该指标指电网可
再生能源发电量占全网电源发电量的比例，包括水
电、风电、光伏和其他可再生能源，既反映了电网
对环境带来的社会效益，又反映了风电等可再生能
源的不确定性对电网运行带来的风险。 3）财务内部收益率(financial internal rate of
return，FIRR)。该指标为使得项目计算期内的经济或者财务净现值累计为0的折现率，表达式为
ci,co,IRR=1()(1)0nttttFFF−−+=∑ (2)
式中：FIRR为所求的内部收益率；Fci,t为第t期现金
流入量；Fco,t为第t期现金流出量；Fci,t−Fco,t为第t
期的净现金流量；n为项目计算期。
4）财务净现值率(financial net present value
rate，FNPVR)。该指标为净效益现值与投资值之比。
5）动态投资回收期。该指标为在考虑货币时
间价值的条件下，以投资项目净现金流量的现值抵
偿原始投资现值所需要的全部时间项目的净收益
抵偿全部投资所需要的时间，其表达式为
ci,co,c=0()(1)0TttttFFi−−+=∑ (3)
式中：ic为基准收益率；T为所求的动态投资回收期。
3 评价方法
层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)[17]
是一种定性与定量相结合的多属性决策方法，它的
基本原理是根据具有递阶结构的目标、子目标(准
则)、约束条件及部门等来评价方案，用比较的方法
确定判断矩阵，然后把判断矩阵的最大特征根相应
的特征向量的分量作为相应的系数，最后综合出各
方案各自的权重。AHP具有系统性、综合性、准确
性、简便性等特点，比较适于解决结构较为复杂、
难以量化的多目标决策问题，也是处理某些难于完
全用定量方法分析的复杂问题的一种有力手段。
AHP首先建立层次结构模型；然后从第2层开
始进行成对比较，构造成对比较矩阵，计算单排序
权向量，并做一致性检验；最后计算总排序权向量，
并做一致性检验，若通过检验，则可按照总排序权
向量表示的结果进行决策，否则需要重新考虑模型
或重新构造成对比较矩阵。
本文首先建立层次结构模型，分为目标层、准
则层、策略层、指标层和方案层，具体结构模型如
图3所示。
然后根据专家群体判断的方法，逐级制定中间
层指标权重，在一定程度上克服人主观因素对整个
评价的影响。具体划分原则为
11niiZ==∑ (4)
11mijjZ==∑ (5)