本發明屬于電力系統技術領域，特別涉及一種綜合考慮建設成本、城市效益與供電均衡性三維度的配電網規劃方法.
背景技術：
配電網規劃是電網建設重要的前期工作，直接影響到未來電網的網絡結構、電網投資、經濟運行與電網可靠性，對電網建設有著十分重要的意義。然而傳統的配電網規劃只是一種數字化概念型規劃，通過數理化邏輯模型進行規劃與評價，缺乏與實際城市空間的有效銜接，實際實施與規劃存在較大差距，造成成本預算偏差較大、線路走線與道路及景觀系統缺乏統籌協調等問題。另外，傳統電網規劃采用見物不見人的規劃方式，考慮的主要是經濟技術的指標，而缺乏對人的活動、業態密度等與人的使用相關要素的考慮；并且缺乏對電力網絡鄰避效應等問題的認識，造成實際布局中的諸多問題。
技術實現要素：
發明目的：為了改進現有配電網規劃方法的不足，本發明結合城市規劃和配電網規劃相關理論，提出一種能夠達到城市整體效益最優和供電均衡的配電網規劃方法。
技術方案：本發明提出了一種綜合考慮城市整體效益最優和供電均衡性的配電網規劃方法，基于城市規劃地理信息，考慮電力設施布局對城市規劃整體的影響因子，并對各類因子進行量化，并基于此進行電力優化布局優化。優化目標為城市整體效益最優，而不是傳統的僅考慮電網最優。
將待規劃區域劃分成柵格地圖，用來表示柵格編號。假設在一個柵格中，同一類型線路和變電站的建設成本相同。
根據城市規劃相關理論，考慮城市規劃多因子。對影響電力設施布局的城市規劃相關因子進行計算，包括：
(1)形態結構因子：表示空間形態結構(原型)與電力網絡形態的關系，研究形態結構對電力布局的影響，將空間原型的理解轉化為對不同道路及功能片區的賦值。
(2)行為活動因子：表示行為與能耗的關系，研究人的活動對電力布局的影響。
(3)用地功能因子：表示不同用地功能與能耗，研究用地功能對電力布局的影響。
(4)業態關聯因子：表示業態與能耗的關系，研究業態與能耗的耦合
基于上述多因子矢量柵格平臺，分析城市規劃與電力規劃的目標及作用機制，通過城市空間的載體解析兩者的相互作用與影響機制，建立如下城市規劃視角下的配電網規劃聯合模型：
a.目標函數
基于上述矢量柵格平臺，從傳統配電網規劃的建設成本、城市綜合成本、供電均衡性三個維度作為組合目標函數，使城市整體效益最大化，表達式為：
其中，i表示柵格編號，n為多因子矢量柵格個數，f各量具體表達式如下：
1)建設成本維cfi：
cfi＝c1i+c2i+c3i
其中，cfi表示傳統配電網規劃的經濟成本。c1i為折算到每年的變電站投資及運行費用；c2i為折算到每年的變電站低壓側線路投資費用；c3i為變電站低壓側線路年網損費用。
ei為0-1變量，代表是否在柵格i上建設變電站，ei＝1表示“在柵格i上建設變電站”，ei＝0表示“不在柵格i上建設變電站”；si為變電站i的容量；r0為貼現率；t1為所需投建變電站的壽命；t2為所投建變電站低壓側線路的壽命；g(eisi)和u(eisi)分別為待建變電站的投資和運行成本；α為饋線投資因數；β為饋線網損因數；
2)城市效益維cui：
cui＝eiti
其中ti表示在柵格i上建設變電站的城市綜合成本，由多因子矢量柵格平臺得出。
其中，ηt表示電力設施建設對城市綜合效益的影響因子t的權重，eit表示柵格i的t因子的量化值；m表示城市綜合效益影響因子的數目。
3)供電均衡維cbi：
其中cbi表示變電站站址與負荷分布的均衡性關系。其中，m(si)代表負載率：
其中，σ表示供電區域的負荷密度，dmax表示最大允許供電半徑。
b.約束條件
1)變電站容量約束
其中，
2)供電半徑約束
dij≤dmax
該方法結合城市規劃和電網規劃相關理論，基于城市規劃視角下的大數據、多因子矢量柵格平臺，將城市規劃對電力布局的影響因子進行量化，并基于此平臺進行電力優化布局規劃。該方法分析城市規劃與電力規劃的目標及作用機制，通過城市空間的載體解析兩者的相互作用與影響機制，構建聯立模型，以建設成本、城市效益、供電均衡三個維度作為目標，達到配電網規劃的城市整體效益最優。
具體實施方式
下面對本發明做更進一步的解釋。
本發明提供了一種綜合考慮城市整體效益最優的配電網規劃方法，其具體步驟為：
(1)采集待規劃地區的空間形態結構、手機信令、能耗、用地形態、業態數據。得出城市規劃視角下的大數據、多因子矢量柵格，并給每個柵格進行編號。
(2)基于上述矢量柵格，綜合考慮配電網規劃的建設成本維、城市效益維、供電均衡維三個維度。
(3)建設成本維：基于柵格平臺考慮配電網規劃中的變電站建設成本問題，包括每個柵格上若建設變電站的投資及運行費用，變電站低壓側線路投資費用，變電站低壓側線路年網損費用。
(4)城市效益維：基于柵格平臺考慮建設變電站的城市綜合成本，結合城市規劃對配電網規劃的影響因子，包括形態結構、行為活動、用地功能因、業態關聯因子，得出每個柵格若要建設變電站的城市綜合成本。
(5)供電均衡維：基于柵格平臺考慮規劃區域整體的供電均衡性。通過負載率來定義供電均衡性，以達到區域內的變電站容量分布和負荷分布的均衡。
(6)基于上述三個維度，建立以城市綜合效益最優的配電網規劃模型，得出符合條件的變電站站址及容量，實現配電網規劃。
將待規劃區域劃分成柵格地圖，用來表示柵格編號。假設在一個柵格中，同一類型線路和變電站的建設成本相同。
根據城市規劃相關理論，考慮城市規劃多因子。對影響電力設施布局的城市規劃相關因子進行計算，包括：
形態結構因子：表示空間形態結構(原型)與電力網絡形態的關系，研究形態結構對電力布局的影響，將空間原型的理解轉化為對不同道路及功能片區的賦值。
行為活動因子：表示行為與能耗的關系，研究人的活動對電力布局的影響。
用地功能因子：表示不同用地功能與能耗，研究用地功能對電力布局的影響。
業態關聯因子：表示業態與能耗的關系，研究業態與能耗的耦合。
基于上述多因子矢量柵格平臺，分析城市規劃與電力規劃的目標及作用機制，通過城市空間的載體解析兩者的相互作用與影響機制，建立如下城市規劃視角下的配電網規劃聯合模型：
a、目標函數
基于上述矢量柵格平臺，從傳統配電網規劃的建設成本、城市綜合成本、供電均衡性三個維度作為組合目標函數，使城市整體效益最大化，表達式為：
其中，i表示柵格編號，n為多因子矢量柵格個數，f各量具體表達式如下：
(1)建設成本維cfi：
cfi＝c1i+c2i+c3i
其中，cfi表示傳統配電網規劃的經濟成本。c1i為折算到每年的變電站投資及運行費用；c2i為折算到每年的變電站低壓側線路投資費用；c3i為變電站低壓側線路年網損費用。
ei為0-1變量，代表是否在柵格i上建設變電站，ei＝1表示“在柵格i上建設變電站”，ei＝0表示“不在柵格i上建設變電站”；si為變電站i的容量；r0為貼現率；t1為所需投建變電站的壽命；t2為所投建變電站低壓側線路的壽命；g(eisi)和u(eisi)分別為待建變電站的投資和運行成本；α為饋線投資因數；β為饋線網損因數；
(2)城市效益維cui：
cui＝eiti
其中ti表示在柵格i上建設變電站的城市綜合成本，由多因子矢量柵格平臺得出。
其中，ηt表示電力設施建設對城市綜合效益的影響因子t的權重，eit表示柵格i的t因子的量化值；m表示城市綜合效益影響因子的數目。
(3)供電均衡維cbi：
其中cbi表示變電站站址與負荷分布的均衡性關系。其中，m(si)代表負載率：
其中，σ表示供電區域的負荷密度，dmax表示最大允許供電半徑。
b、約束條件
(1)變電站容量約束
其中，
(2)供電半徑約束
dij≤dmax。