基于反熵权和层次分析法的变电站优化选址决策研究

黄子珍

（广西电网有限责任公司柳州供电局广西柳州545000）

摘要：变电站是电网规划的重要环节之一，科学合理的选择变电站的站址能优化电网布局、节省电力投资，对系统安全经济运行有很重大的意义。由于变电站建设的初始投资成本要充分考虑站址的可行性和社会效益，而且这些因素不能完全通过数学模型得到量化，所以文中运用反熵权—层次分析法站址进行多目标综合评价，确定变电站选址定容方案。通过一个实际算例分析可以得知此方法可靠，具有很强的实用性.

关键词：反熵权—层次分析法变电站选址

0.引言

随着当前社会经济的快速发展以及工业水平的不断进步，电能作为一种比较清洁高效的能源其发展受到了国家有关部门的高度重视。近年来，城市用地紧张、用电需求增大，环保标准的提升等，都使得变电站选址在电网规划中又出现了新的问题。变电站站址的选址和确定应在对变电站工程整体规划进行深入、全面的了解之上,在符合变电站的需求以及变电站选址相关决策理论的基础上对影响变电站站址选择的因素进行综合考虑,其中包括地形地貌、气象条件、交通运输、负荷分布、电网结构、城市规划等主要因素,变电站的选址工作具有较强的技术性,同时还要符合某些政策的要求。通过对具体的技术指标以及经济、环境指标的对比分析,从初步拟定的站址方案中优选出最佳的站址方案。由于变电站科学合理的规划不但可以降低整体工程造价,而且还将会极大程度的降低电网损耗,从而保证电力系统的安全运行,使得管理水平以及调度的灵活性有明显提高,进而直接影响电力企业的经济效益和整个电网的结构。因此通过对影响变电站站址选址的因素进行全面科学的总结分析和归纳,建立一个全面合理的变电站站址优选模型对变电站进行科学的选址工作有重要的指导意义。

1变电站的选址是个非常复杂的决策过程，其中涉及到各种利益与不确定因素。

长期以来，大量专家学者对其选址进行了大量的研究。文献[1]根据变电站的地理因素提出了基于GIS与灰色聚类评估模型对变电站进行选址研究。文献[2]提出了证据理论的概念，对变电站选址进行了综合决策。文献[3]对变电站的选址要素进行了归纳总结。文献[4]提出了模糊层次分析法，运用了综合评价方法进行变电站选址。文献[5]运用熵权法对变电站选址进行了研究。

变电站选址定容是一个多目标，多约束条件，多阶段的决策工作,由于变电站建设的初始投资成本要充分考虑站址的可行性和社会效益，而且这些因素不能完全通过数学模型得到量化，所以文中运用反熵权—层次分析法站址进行多目标综合评价，确定变电站选址定容方案,在站址的最终地理位置的选择采用反熵权—层次分析法，此方法是一种客观的决策方法，能对各种指标因素进行科学的评估，从而确定各个因素在变电站选址决策中的权重，达到综合效益最好的选址方案。通过算例分析表明，本文所提方法简单实用，具有很强的科学性和可行性。

2反熵权—层次分析法原理与赋权步骤

层次分析法是一种应用广泛的评价方法，他充分应用了专家的经验与知识。层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，简称AHP）是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法，它特别适用于那些难于完全定量分析的问题。它是美国运筹学家T.L.Saaty教授于上世纪70年代初期提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。化学及热力学中所指的熵，是一种测量在动力学方面不能做功的能量总数。熵亦被用于计算一个系统中的失序现象。熵是一个描述系统状态的函数，但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较。熵是描述物质系统状态的一个函数，熵能反映一个系统的无序化程度，即系统有序程度越高，则熵就越小，反之，无序程度越高，则熵就越大，信息量就越小；反熵权是在熵权法基础上提出的。两种反熵的定义方式：

（1）假设有m项评价指标，n个评价对象。建立清晰的层次结构；

（2）比较下一层指标之间相对上一层指标的重要性，逐层建立判断矩阵并计算该层目标的权重；

（3）对单层权重进行一致性检验；

（4）利用反熵权法获得一组信息权重Ui；

（5）利用反熵计算得到的信息权重修正由层次分析法得到的权重向量，得到

（6）层次总排序，计算得出每层权重后，各层权重进行加权计算得出最底层对最顶层的总权重。

3.算例分析

某新开发区规划面积30.7km2,预计若干年后的负荷增长为185.2MW。为满足负荷的需求，需新建110kV变电站2～4座，该地区最大负荷同时率为0.75，容载比要求为1.8～2.2。根据供电部门建设变电站的要求，拟定有5种选址方案进行综合评价，优中选优。

3.1算法步骤

针对变电站建设可行性以及如何优化初始投资成本的难题，运用反熵权-层次分析法进行决策优化。本文从交通状况，施工条件，防洪排水，通讯干扰，地质地形，用地性质对候选的五块选址区域进行优化比较。评价指标结构图见表1

方案层的综合满意得分为0.442,0.74，0.442,0.708,1.通过对比可以知道建造站址综合满意度优劣排序为方案5最优，方案4次之，其他方案的优劣以此为方案2、方案1和3。

4结束语

对变电站的规划与设计是整个电网系统的重要组成部分,运用科学、先进的研究成果和方法,建立合理的电网结构,一方面大大减轻了电力设计人员的工作量,另一方面也使得电网规划、设计结果更加科学、合理。在传统的变电站规划中,通常是对大量数据进行统计以确定出水平年的负荷量,再对原有变电站的结构布局进行考察,通过对技术经济等条件进行分析比较,最终确定出所建变电站的具体位置。传统的方法基本都是规划设计人员依靠经验进行判断来确定变电站位置,没有对量的概念,此方法不仅工作量大、工期长,还会受到很多主观因素的较大影响,以致很难全面的考虑影响变电站选址的因素,这就使得变电站的选址工作难度很大.本文应用层次分析法确定各指标的主观权重,用熵权法得到客观权重,将主观和客观评价相结合,用主客观评价的反熵权—层次分析法进行选址的优化决策获得了满意的选址结果。通过对某开发区的实例选址验证了此种方法的科学实用性。

参考文献

[1]黄少先，徐松林.基于GIS与灰色聚类评估模型的变电站选址[J].电力系统保护与控制,2011,39(24):84-89

[2]齐文斌,南志远.综合评判模型在变电站选址中的应用[J].现代电力,1999,16(1):39-46

[3]费智聪.熵权-层次分析法与灰色-层次分析法研究[D].2009,天津大学.

[4]闫丽梅,许爱华,任爽,陈娟.一种变电站选址的新方法[J].高电压技术,2007,33(9):75-79

[5]来士龙.基于熵权和TOPSIS法的变电站选址研究[D],华北电力大学，2011.