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CN116029577A - 一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置 - Google Patents

一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置 Download PDF

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CN116029577A
CN116029577A CN202210897474.5A CN202210897474A CN116029577A CN 116029577 A CN116029577 A CN 116029577A CN 202210897474 A CN202210897474 A CN 202210897474A CN 116029577 A CN116029577 A CN 116029577A
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CN
China
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Application number
CN202210897474.5A
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English (en)
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张海
熊雄
徐旖旎
邵瑶
冀慧强
范须露
刘丽霞
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China Online Shanghai Energy Internet Research Institute Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Original Assignee
China Online Shanghai Energy Internet Research Institute Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置，包括：确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度；根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标；利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵；利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量；合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。满足低碳电力要求下，能够全面对交直流混合配电网综合效益进行评价。

Description

一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置。
背景技术
配电网评估是一项繁杂的系统工程，需要从各个方面综合考虑，构建一套科学、合理的电网发展评估体系。评估可从多个角度进行。如可持续发展能力、分布式能源系统、宏观微观层面、需求响应、静动态方向进行评估。评估过程主要包括评判指标选取、权重计算、评估结果确定。评判指标选取可从源头切入，综合评估的评判指标较全面，国内外评估体系多针对电网的某一属性进行评估，不能全面对交直流混合配电网综合效益进行评价。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法，包括：
确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度；
根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标；
利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵；
利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量；
合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。
进一步的，所述用于评估交直流混合配电网综合效益的维度，至少包括：电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性。
进一步的，交直流混合配电网综合效益的评判指标，包括：
将维度电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性作为一级评判指标，其中，
一级评判指标电网发展水平，包括二级评判指标N-1通过率、供电可靠率、综合电压合格率和综合频率合格率；
一级评判指标智能化水平，包括二级评判指标智能变电站数比、配电自动化覆盖率和智能电表覆盖率；
一级评判指标经济性，包括二级评判指标综合线损率、单位电量供电成本、容量利用率和资产负债率；
一级评判指标协调性，包括二级评判指标容载比、电力弹性系数和单位电量GDP；
一级评判指标绿色性，包括二级评判指标清洁能源发电占比、清洁能源减排量、清洁能源接入容量占比和电力系统碳排放强度。
进一步的，利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，包括：
选取模糊分布法中的梯形分布与半梯形分布构建所述评判指标的隶属函数，具体为，
偏小型：
Figure SMS_1
偏大型：
Figure SMS_2
中间型：
Figure SMS_3
进一步的，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵，包括：
假设影响评判结果的因素有n个，则集合U＝{u1，u2，u3，…，un}称为因素集合，ui(i＝1，2，3，…，n)为影响因素，
对每个影响评判结果的因素进行分组编号，设为U＝{U1，U2，U3，…，UN}，其中设Ui中有ni个因素，
Figure SMS_4
可知
Figure SMS_5
ui为一级评判指标，Ui为二级评判指标；
假设所有可能出现的用来表述结果的评语有m个，记作V＝{v1，v2，v3，…，vm}称为评语集合，对
Figure SMS_6
中的第
Figure SMS_7
个元素进行单因素评价；
确定
Figure SMS_8
对评语vj(j＝1，2，3，…，j)的隶属度，得到单因素评判结果：
Figure SMS_9
对Ui中的每个因素进行评判，可得到Ui的模糊隶属判矩阵，
Figure SMS_10
进一步的，利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量，包括：
建立多层评判指标结构；
将每个评判指标两两比较，按相对重要程度评定所述评判指标的分数；
根据所述评判指标的分数，确定评判矩阵A；
根据评判矩阵A的最大特征根λ对应的归一化特征向量作为评判指标的权重向量w。
进一步的，合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果，包括：
设一级评判指标和二级评判指标的权重向量为：
Figure SMS_11
A＝(a1,a2,a3,…,aN)
其中各权重向量满足归一化条件
Figure SMS_12
对于二级模糊综合评价，首先进行一级综合评价，再进行二级综合评价，其中，一级模糊综合评价结果如下：
Figure SMS_13
将一级评判结果作为因素值进行二级综合评判，即一级模糊评判集(B1,B2,…,BN)T作为因素值进行二级综合评判，得到二级综合评判的模糊关系矩阵R为：
Figure SMS_14
则二级模糊综合判定向量为：
Figure SMS_15
式中：
Figure SMS_16
表示模糊矩阵的合成算子，该报告采用加权平均模型进行综合评判；bj＝(j＝1,2,3,…,m)为评判对象对于每个评语的隶属度。为了更好地解释评判结果，可将模糊综合判定结果归一化。令：
Figure SMS_17
将B′作为最终的评定结果，bj'可理解为评价对象属于第j个评语的百分比，根据最大隶属度原则，max{bj'}为评价对象的最终评价结果。
本发明同时提供一种用于交直流混合配电网综合效益的评估装置，包括；
维度确定单元，用于确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度；
评判指标确定单元，用于根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标；
隶属矩阵构建单元，用于利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵；
权重向量确定单元，用于利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量；
判定结果获得单元，用于合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。
进一步的，权重向量确定单元，包括：
结构建立子单元，用于建立多层评判指标结构；
分数评定子单元，用于将每个评判指标两两比较，按相对重要程度评定所述评判指标的分数；
评判矩阵确定子单元，用于根据所述评判指标的分数，确定评判矩阵A；
权重向量确定子单元，用于根据评判矩阵A的最大特征根λ对应的归一化特征向量作为评判指标的权重向量w。
本发明同时提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求上述任一项所述的方法的步骤。
本发明提供的一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置，能够全面对交直流混合配电网综合效益进行评估分析，为配电网规划提供有效建议。建立的配电网综合效益评估体系，从电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性5个方面，基于层次分析法建立，分为一级和二级评判指标，其中绿色性一级评判指标中，加入了电力系统碳排放强度二级评判指标，满足低碳电力要求，使配电网规划更加高效合理，实现电网运行可持续发展。同时，所建立的评估体系可以很好适用于基于层次分析法和多级模糊综合评判法的评估算法中，为配电网规划提供有效建议。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法的流程示意图；
图2是本发明实施例涉及的一种用于交直流混合配电网综合效益的评估体系；
图3是本发明实施例涉及的一种用于交直流混合配电网综合效益的评估算法流程图；
图4是本发明实施例涉及的交直流混合配电网接线方案一；
图5是本发明实施例涉及的交直流混合配电网接线方案二；
图6是本发明实施例涉及的交直流混合配电网接线方案三；
图7是本发明实施例提供的一种用于交直流混合配电网综合效益的评估装置的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
交直流混合配电网综合效益的一般评估指标有可靠性、经济性、环保性等指标，单项评估指标选取需具备反映该情况的能力，但为准确体现配电网水平，也应选择较全面的指标，例如针对环境、互动性、综合能效及经济性等；也可从需求切入，根据需求响应评估。此外，在电力体制改革下，分布式电源应用愈加广泛，也应加以考虑。
基于以上分析，有必要建立一种包含电网发展水平、经济性、协调性、智能化水平和绿色性5个维度多层级的评估指标体系，从而基于层次分析法和多级模糊综合评判法对交直流混合配电网进行综合效益评估。
本发明主要目的就是要满足交直流混合配电网规划方案除了要在技术上先进、可靠，在经济上合理，还要满足低碳环保的要求，构建科学全面的评估体系，采用基于层次分析法和多级模糊综合评判法的评估算法。
下面结合图1提供的种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法的流程示意图，对本发明提供的方法进行详细说明。
步骤S101，确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度。
基于层次分析法和多级模糊综合评判法的评估算法，其基本原理是根据全面性、可测性、独立性、客观性的原则对评估指标进行选取。配电网评估是一个评判指标很多，数据复杂的系统性工作。配电网评估的指标有定性和定量之分，定性指标多以百分比的形式反映配电网某方面的效果水平，定量指标以数值量纲形式反映配电网某方面增加减少的具体量。指标选取所涵盖的角度要与配电网的实际发展形式相结合，应尽可能全面地体现出配电网改造台区的特点。保证供电安全可靠，提供优质电能是电网的根本目标，社会经济发展相协调，提高清洁能源的利用率是电网实现可持续发展的必要条件，提高智能性是未来电网发展的必由之路，同时，要满足低碳电力要求。因此，用于评估交直流混合配电网综合效益的维度，至少包括：电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性。选取上述5个指标作为准则层，对配电网改造台区的综合效益进行全面的评估。建立的评估指标体系是否合理直接影响交直流配网规划综合效益评估的结果。因此，建立评估指标体系要有一定的科学依据，同时又要结合配网的实际情况。
步骤S102，根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标。
将维度电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性作为一级评判指标，其中，
一级评判指标电网发展水平，包括二级评判指标N-1通过率、供电可靠率、综合电压合格率和综合频率合格率；
一级评判指标智能化水平，包括二级评判指标智能变电站数比、配电自动化覆盖率和智能电表覆盖率；
一级评判指标经济性，包括二级评判指标综合线损率、单位电量供电成本、容量利用率和资产负债率；
一级评判指标协调性，包括二级评判指标容载比、电力弹性系数和单位电量GDP；
一级评判指标绿色性，包括二级评判指标清洁能源发电占比、清洁能源减排量、清洁能源接入容量占比和电力系统碳排放强度；
对每个一级评判指标下二级评判指标进行评估，获得每个一级评判指标的影响力；对每个一级指评判指标下的二级评判指标，根据重要程度赋予不同的权重系数，获得所述二级评判指标的评估值，将所述评估值的和，作为每个一级评判指标的影响力。
对每个一级评判指标的影响力进行综合评估，构建交直流混合配电网综合效益的评估指标体系。对每个一级评判指标下的二级评判指标，根据重要程度赋予不同的权重系数，获得所述二级评判指标的评估值，将所述评估值的和，作为每个一级评判指标的影响力。
基于层次分析法建立的评估评判指标体系如下表所示：
Figure SMS_18
下面对各个一级评判指标及其包括的二级评判指标进行详细说明。
1、电网发展水平
电网发展水平与许多因素有关，包括安全性，智能性等等，这里主要指其中的安全因素，智能性另着重说明。安全性指标定义为电网向用户持续、高质量供电的能力，它是衡量配电系统管理水平、拟定规划方案和确定投资策略的重要准则和依据。其主要由N-1通过率指标、系供电可靠率指标、综合电压合格率指标和综合频率合格率指标组成。
N-1通过率：指在最大负荷运行方式下，在变电站出线开关停运后，该线路全部负荷可通过不超过两次操作就能转移到其它线路供电，此类线路所占的比例，由此可知，线路“N-1”通过率的提升将有效提高供电可靠性，是供电企业为电力用户提供可靠、优质电力供应的有效手段之一。
Figure SMS_19
其中，PN为N-1通过率，m为满足N-1校验的线路数，l为线路总数。
供电可靠率：指在统计期间内配电网络对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值。由供电可靠率的定义可以看出，要提高供电可靠率，就要尽量缩短客户停电时间、减少客户停电次数，其实质就是降低统计期内客户总的停电时间。供电可靠率是供电质量的重要指标，也是提高电能质量的重要内容。
Figure SMS_20
其中，PG为供电可靠率，t为统计期实际供电时间之和，T1为统计期时间。
综合电压合格率：在配电网的规划和评估中，综合电压合格率一般用于反映配电网的电能质量。在中压线路中，合格电压被认为是在额定电压的93％-107％范围内的电压。
Figure SMS_21
其中，PU为综合电压合格率，t1为实际运行电压在允许偏差范围内运行时间，T2为总运行时间。
综合频率合格率：指的是实际运行的频率在允许频率偏差范围内累计运行时间(分钟)与对应总运行统计时间(分钟)的百分比。电力系统的正常运行频率偏差不可超过±0.2Hz。
Figure SMS_22
其中，Pf为综合频率合格率，t2为实际运行频率在允许偏差范围内允许时间，T2为总运行时间。
2、智能化水平
在科技水平高度发达的今天，一个系统的智能化水平代表着其未来的发展前景，因此对配电网的智能化水平指标进行评估具有重要意义。其主要包括智能变电站数比、配电自动化覆盖率、智能电表覆盖率三个指标。
智能变电站数比：指配电网智能变电站数于变电站总数的百分比。
Figure SMS_23
其中，α为智能变电站数比，n1为智能变电站数，N1为变电站总数。
配电自动化覆盖率：以开关二遥为主，指实施配电自动化的开关二遥(及以上)与开关总数的百分比。
Figure SMS_24
其中，β为配电自动化覆盖率，n2为实施配电自动化的开关二遥(及以上)数，N2为开关总数。
智能电表覆盖率：指实现智能电表个数与用电用户总数的百分比。
Figure SMS_25
其中，γ为智能电表覆盖率，n3为智能电表数，N3为用电用户数。
3、经济性
经济性评价是选择和评估配网系统规划方案的重要判据，对于电力公司来说，一个方案的经济性很大程度上就决定了其能否通过表决。经济性指标包括综合线损率、单位电量供电成本、容量利用率、资产负债率四个指标。
综合线损率：指本单位总损失电量占总供电量的百分率，是反映供电企业管理水平的一项重要经济指标。
Figure SMS_26
其中，Ll为综合线损率，q1为总售电量，Q为总供电量。
单位电量供电成本：指电力公司供电成本总额与售电量的比值。
Figure SMS_27
其中，c为单位电量供电成本，s为供电成本总额，Q1为售电量。
容量利用率：指电网实际运行容量与电网总容量的百分比。
Figure SMS_28
其中，r为容量利用率，c1为电网实际运行容量，C为电网总容量。
资产负债率：资产负债率又称举债经营比率,它是用以衡量企业利用债权人提供资金进行经营活动的能力,以及反映债权人发放贷款的安全程度的指标,通过将企业的负债总额与资产总额相比较得出,反映在企业全部资产中属于负债比率。资产负债率反映在总资产中有多大比例是通过借债来筹资的，也可以衡量企业在清算时保护债权人利益的程度。
Figure SMS_29
其中，d为资产负债率，D为负债总额，P为资产总额。
4、协调性
配电网协调性是非常重要的一项指标，它决定了一个配电网能否发展长远，能否很好适应区域环境，因此有必要对其进行评估分析。协调性主要包括容载比、电力弹性系数、单位电量GDP三个指标。
容载比：配电网内同一电压等级的主变压器总容量与对应的供电总负荷之比，用Rt表示，其数值可由下式估算：
Figure SMS_30
式中K1为负荷分散系数，K1>1；K2为平均功率因数；K3为主变压器运行率，即系统最大负荷时该变压器的负荷与其额定容量之比；K4为储备系数，包括负荷发展储备系数。
电力弹性系数：指一段时间内电力消费增长速度与国民生产总值增长速度的比值，用以评价电力与经济发展之间的总体关系。
Figure SMS_31
其中，K为电力弹性系数，m为电力消费年平均增长率，n为国民经济年平均增长率。
单位电量GDP：指某地区年度GDP与本地区年度售电量的比值。
Figure SMS_32
其中，G为单位电量GDP，G1为地区年度GDP，Q1为地区年度售电量。
5、绿色性
配电网作为电网的重要组成部分，其发展也要符合低碳电力的要求。因此绿色性指标评估必不可少，其主要包括清洁能源发电占比、清洁能源减排量、清洁能源接入容量占比和电力系统碳排放强度四个指标。
清洁能源发电占比：指配网中分布式电源发电总容量占配网发电总容量的比值，其中清洁能源主要指分布式电源。
Figure SMS_33
其中，p1为清洁能源发电占比，sc为分布式电源发电总容量，sd为配网发电总容量。
清洁能源减排量：清洁能源其所发的电量原则上不需要消耗化石燃料，因此使用清洁能源，意味着减少化石燃料的燃烧(即节约标准煤使用量)，减少二氧化碳及其他气体粉尘的排放量，对于从根本上治理空气污染具有重大的意义。其表达式为：
t＝T1-T2
其中，t为清洁能源减排量，T1为统计期CO2排放量，T2为比较期同期CO2排放量。
清洁能源接入容量占比：清洁能源作为高效环保能源，其接入容量在一定程度上反映了配电网的接纳能力和交互水平
Figure SMS_34
其中，p2为清洁能源接入容量占比，Sc为分布式能源接入总容量，Sd为配网总容量。
电力系统碳排放强度：根据碳元素的来源与含量,可以将能源分为含碳能源、零碳能源和碳中性能源三类。含碳能源主要指化石能源，零碳能源指太阳能、风能等可再生能源，碳中性能源指生物质能。为此，电力系统碳排放强度的物理意义更全面。
Figure SMS_35
其中，IC为电力系统碳排放强度，单位为Kg/(KW·h)，表示电力系统产出单位发电量所排放的CO2量；NE为电力系统净碳排放量，单位为Kg；ηi表示不同发电技术的供电效率，F为消耗燃料的总能量,单位为kJ，则
Figure SMS_36
为电力系统的总发电量，单位为KW·h；下标C表示含碳能源，CN表示碳中性能源，CF表示零碳能源；无量纲参数R,表示该电力系统的输入能源中含碳能源所含碳占系统总输入碳量的比例，即，
Figure SMS_37
K为碳回收率,代表电力系统内碳源排放的CO2中被系统内碳汇吸收的比例。
由上式表明，通过增加可再生能源发电量，可以在不改变分子的情况下增大分母，显著降低电力系统碳排放强度。将式作简单变形可得到
Figure SMS_38
步骤S103，利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵。
假设影响评判结果的因素有n个，则集合U＝{u1，u2，u3，…，un}称为因素集合，ui(i＝1，2，3，…，n)为影响因素，
对每个影响评判结果的因素进行分组编号，设为U＝{U1，U2，U3，…，UN}，其中设Ui中有ni个因素，
Figure SMS_39
可知
Figure SMS_40
ui为一级评判指标，Ui为二级评判指标；
假设所有可能出现的用来表述结果的评语有m个，记作V＝{v1，v2，3，…，vm}称为评语集合，对
Figure SMS_41
中的第
Figure SMS_42
个元素进行单因素评价；
确定
Figure SMS_43
对评语vj(j＝1，2，3，…，j)的隶属度，得到单因素评判结果：
Figure SMS_44
对Ui中的每个因素进行评判，可得到Ui的模糊隶属判矩阵，
Figure SMS_45
步骤S104，利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量.
建立多层评判指标结构；将每个评判指标两两比较，按相对重要程度评定所述评判指标的分数；根据所述评判指标的分数，确定评判矩阵A；根据评判矩阵A的最大特征根λ对应的归一化特征向量作为评判指标的权重向量w。这样确定权重向量的方法称为特征根法。当λ＝n时，矩阵A为一致阵，无需进行一致性检验；而当λ＞n时，矩阵A为不一致阵，λ比n大的越多，不一致性越严重，因此需要进行一致性检验。一致性检验是通过一致性指标和随机一致性指标，检验一致性比率是否<0.1的过程。通过检验后，归一化的特征向量即为最终的权重向量。
定义一致性指标CI：
Figure SMS_46
其中，n为矩阵A的阶数。
定义随机一致性指标RI，随机构造500个成对比较矩阵A1,A2,A3,…,A500，则可得一致性指标CI1,CI2,CI3,…CI500，则
Figure SMS_47
可根据表2来查随机一致性指标RI数值：
表2随机一致性指标RI数值表
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51
一般，当一致性比率
Figure SMS_48
时，认为A的不一致性程度在容许范围之内，可用其归一化特征向量作为权重向量，否则要重新构造对比矩阵。
步骤S105，合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。
设一级评判指标和二级评判指标的权重向量为：
Figure SMS_49
A＝(a1,a2,a3,…,aN)
其中各权重向量满足归一化条件
Figure SMS_50
对于二级模糊综合评价，首先进行一级综合评价，再进行二级综合评价，其中，一级模糊综合评价结果如下：
Figure SMS_51
将一级评判结果作为因素值进行二级综合评判，即一级模糊评判集(B1,B2,…,BN)T作为因素值进行二级综合评判，得到二级综合评判的模糊关系矩阵R为：
Figure SMS_52
则二级模糊综合判定向量为：
Figure SMS_53
式中：
Figure SMS_54
表示模糊矩阵的合成算子，该报告采用加权平均模型进行综合评判；bj＝(j＝1,2,3,…,m)为评判对象对于每个评语的隶属度。为了更好地解释评判结果，可将模糊综合判定结果归一化。令：
Figure SMS_55
将B′作为最终的评定结果，bj'可理解为评价对象属于第j个评语的百分比，根据最大隶属度原则，max{bj'}为评价对象的最终评价结果。
下面参照附图并结合实例对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
图2中的评估体系建立好后(上述表所示)，基于层次分析法和多级模糊综合评判法的评估算法，依据图3，对交直流混合配电网综合效益进行评估。
第一步进行评判指标计算，图4、5、6接线方案设备配置如下表所示：
方案一 方案二 方案三
额定功率(KW) 150 100 100
总容量(MVA) 16.0 22.4 23.2
运行容量(MVA) 12.2 16.67 18.25
分布式能源总容量(MVA) 2.86 5.21 5.86
分布式电源发电容量(MVA) 1.21 1.83 2.13
最大效率 99％ 99％ 99％
备用馈线开关 所有线路 所有线路 所有线路
停电时长(％) 0.10 0.06 不停电
综合电压合格率(％) 99.90 99.92 100
综合频率合格率(％) 99.89 99.87 99.95
配电室 5座 7座 7座
智能配电室 1座 1座 2座
开关个数 12 16 22
配电自动化的开关二遥(及以上) 7 10 16
用电用户数 3088 3088 3088
智能电表数 2599 2677 2865
供电量(KW·h) 18528 19621 20156
售电量(KW·h) 17989 18654 19869
供电成本(万元) 9174.39 9700.08 9139.74
资产总额(万元) 32589 35987 36894
负债总额(万元) 24600 25600 26800
容载比(％) 1.96 2.01 2
电力弹性系数(％) 94 81 88
单位电量GDP(万元) 18.43 17.38 19.65
CO2减排量(吨) 11.37 13.64 15.27
碳排放强度(Kg/KW·h) 112 156 107
根据改造台区三种不同接线方案的设备配置参数，可计算出各二级因素值，如下表所示：
Figure SMS_56
Figure SMS_57
Figure SMS_58
Figure SMS_59
Figure SMS_60
第二步，进行一级综合评判。如电网发展水平，4个电网发展水平指标均为正向指标，即指标值越大越优，因此选择偏大型隶属函数，隶属函数如下式所示：
偏小型：
Figure SMS_61
偏大型：
Figure SMS_62
中间型：
Figure SMS_63
可得单因素评价矩阵R1为：
Figure SMS_64
其中，
Figure SMS_65
表示第j个子因素关于第i个子因素的优先程度，xji为表中数据部分第j行i列的值。
根据层次分析法求解权重向量，层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是指将一个复杂的目标分解为多个目标或准则，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序，以作为目标决策的系统方法。其基本步骤如下：
(1)建立多层级的评判指标结构；
(2)构造成对比较的矩阵，如下表所示：
尺度 含义
1 第i个因素与第j个因素的影响相同
3 第i个因素比第j个因素的影响稍强
5 第i个因素比第j个因素的影响强
7 第i个因素比第j个因素的影响明显强
9 第i个因素比第j个因素的影响绝对的强
2，4，6，8表示第i个因素相对于第j个因素的影响介于上述两个相邻等级之间。两两比较结果cij构成的矩阵称为判断矩阵A。
(3)计算各指标权重向量并做一致性检验。
定义一致性指标CI：
Figure SMS_66
其中，λ为A的特征值，n为A的阶数。
定义随机一致性指标RI，可根据下表来查随机一致性指标RI数值：
n 1 2 3 4 5 6 7
RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32
一般，当一致性比率
Figure SMS_67
时，认为A的不一致性程度在容许范围之内，可用其归一化特征向量作为权重向量，否则要重新构造对比矩阵，对A加以调整。
经专家问卷调查，可得成对比较矩阵为：
Figure SMS_68
矩阵A最大特征值λ＝4.0341，归一化特征向量w＝{0.0798,0.2071,0.2272,0.4860}，则
Figure SMS_69
Figure SMS_70
故CR＜0.1，表明成对比较矩阵A通过了一致性检验。因此根据层次分析法得到的权重向量为A1＝(0.0798,0.2071,0.2272,0.4860)。
通过加权平均法得出电网发展水平指标的一级评判结果：
Figure SMS_71
同理，对其他4个一级指标中的二级指标进行一级评判，可得到评判结果为：
Figure SMS_72
Figure SMS_73
Figure SMS_74
Figure SMS_75
第三步，进行二级综合评判。所有一级模糊评判结果作为因素值进行二级评判，如下表所示：
Figure SMS_76
选择偏大型隶属函数，计算得到二级综合评判矩阵R为：
Figure SMS_77
对5个准则层的评判指标应用层次分析法，可得成对比较矩阵为：
Figure SMS_78
矩阵A特征向量w＝{0.2062,0.1399,0.2580,0.1161,0.2798},CR＜0.1，通过了一致性检验。因此权重向量为A＝(0.2062，0.1339，0.2580，0.1161，0.2798)。通过加权平均法得出改造台区不同方案的综合效益二级综合评判结果为：
Figure SMS_79
从最终的评价结果可知，改造方案三的总体评价最优，其次为改造方案一，改造方案二评价最低。从准则层评判指标的权重来看，经济性和绿色性是目前电网发展很注重的两个方面，符合目前电网的实际情况，改造方案三在协调性、绿色性中的单因素评价较好，且智能化水平和电网发展水平也明显优于其他改造方案，因此最终的综合效益评估最高，验证了该评估指标体系及算法的有效性，可以为配电网规划提供有效建议。
基于同一发明构思，本发明同时提供一种用于交直流混合配电网综合效益的评估装置700，如图7所示，包括：
维度确定单元710，用于确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度；
评判指标确定单元720，用于根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标；
隶属矩阵构建单元730，用于利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵；
权重向量确定单元740，用于利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量；
判定结果获得单元750，用于合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。
进一步的，权重向量确定单元，包括：
结构建立子单元，用于建立多层评判指标结构；
分数评定子单元，用于将每个评判指标两两比较，按相对重要程度评定所述评判指标的分数；
评判矩阵确定子单元，用于根据所述评判指标的分数，确定评判矩阵A；
权重向量确定子单元，用于根据评判矩阵A的最大特征根λ对应的归一化特征向量作为评判指标的权重向量w。
本发明同时一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求上述任一项所述的方法的步骤。
本发明提供的一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法及装置，能够全面对交直流混合配电网综合效益进行评估分析，为配电网规划提供有效建议。建立的配电网综合效益评估体系，从电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性5个方面，基于层次分析法建立，分为一级和二级评判指标，其中绿色性一级评判指标中，加入了电力系统碳排放强度二级评判指标，满足低碳电力要求，使配电网规划更加高效合理，实现电网运行可持续发展。同时，所建立的评估体系可以很好适用于基于层次分析法和多级模糊综合评判法的评估算法中，为配电网规划提供有效建议。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于交直流混合配电网综合效益的评估方法，其特征在于，包括：
确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度；
根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标；
利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵；
利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量；
合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于评估交直流混合配电网综合效益的维度，至少包括：电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交直流混合配电网综合效益的评判指标，包括：
将维度电网发展水平、智能化水平、经济性、协调性、绿色性作为一级评判指标，其中，
一级评判指标电网发展水平，包括二级评判指标N-1通过率、供电可靠率、综合电压合格率和综合频率合格率；
一级评判指标智能化水平，包括二级评判指标智能变电站数比、配电自动化覆盖率和智能电表覆盖率；
一级评判指标经济性，包括二级评判指标综合线损率、单位电量供电成本、容量利用率和资产负债率；
一级评判指标协调性，包括二级评判指标容载比、电力弹性系数和单位电量GDP；
一级评判指标绿色性，包括二级评判指标清洁能源发电占比、清洁能源减排量、清洁能源接入容量占比和电力系统碳排放强度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，包括：
选取模糊分布法中的梯形分布与半梯形分布构建所述评判指标的隶属函数，具体为，
偏小型：
Figure FDA0003769631810000021
偏大型：
Figure FDA0003769631810000022
中间型：
Figure FDA0003769631810000023
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵，包括：
假设影响评判结果的因素有n个，则集合U＝{u1，u2，u3，…，un}称为因素集合，ui(i＝1，2，3，…，n)为影响因素，
对每个影响评判结果的因素进行分组编号，设为U＝{U1，U2，U3，…，UN}，其中设Ui中有ni个因素，
Figure FDA0003769631810000024
可知
Figure FDA0003769631810000025
ui为一级评判指标，Ui为二级评判指标；
假设所有可能出现的用来表述结果的评语有m个，记作V＝{v1，v2，v3，…，vm}称为评语集合，对
Figure FDA0003769631810000026
中的第
Figure FDA0003769631810000027
个元素进行单因素评价；
确定
Figure FDA0003769631810000031
对评语vj(j＝1,2,3,…,j)的隶属度，得到单因素评判结果：
Figure FDA0003769631810000032
对Ui中的每个因素进行评判，可得到Ui的模糊隶属判矩阵，
Figure FDA0003769631810000033
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量，包括：
建立多层评判指标结构；
将每个评判指标两两比较，按相对重要程度评定所述评判指标的分数；
根据所述评判指标的分数，确定评判矩阵A；
根据评判矩阵A的最大特征根λ对应的归一化特征向量作为评判指标的权重向量w。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果，包括：
设一级评判指标和二级评判指标的权重向量为：
Figure FDA0003769631810000034
A＝(a1,a2,a3,…,aN)
其中各权重向量满足归一化条件
Figure FDA0003769631810000035
对于二级模糊综合评价，首先进行一级综合评价，再进行二级综合评价，其中，一级模糊综合评价结果如下：
Figure FDA0003769631810000036
将一级评判结果作为因素值进行二级综合评判，即一级模糊评判集(B1,B2,…,BN)T作为因素值进行二级综合评判，得到二级综合评判的模糊关系矩阵R为：
Figure FDA0003769631810000041
则二级模糊综合判定向量为：
Figure FDA0003769631810000042
式中：
Figure FDA0003769631810000044
表示模糊矩阵的合成算子，该报告采用加权平均模型进行综合评判；bj＝(j＝1,2,3,…,m)为评判对象对于每个评语的隶属度。为了更好地解释评判结果，可将模糊综合判定结果归一化。令：
Figure FDA0003769631810000043
将B′作为最终的评定结果，bj'可理解为评价对象属于第j个评语的百分比，根据最大隶属度原则，max{bj'}为评价对象的最终评价结果。
8.一种用于交直流混合配电网综合效益的评估装置，其特征在于，包括；
维度确定单元，用于确定用于评估交直流混合配电网综合效益的维度；
评判指标确定单元，用于根据所述维度，确定交直流混合配电网综合效益的评判指标；
隶属矩阵构建单元，用于利用模糊分布法，确定所述评判指标的隶属函数，根据所述隶属函数，构建所述评判指标的隶属矩阵；
权重向量确定单元，用于利用层次分析法，确定所述评判指标的权重向量；
判定结果获得单元，用于合成所述隶属矩阵和权重，获得每个评判指标的模糊判定结果，将所述模糊判定结果归一化处理，获得交直流混合配电网综合效益评判指标的综合判定结果。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，权重向量确定单元，包括：
结构建立子单元，用于建立多层评判指标结构；
分数评定子单元，用于将每个评判指标两两比较，按相对重要程度评定所述评判指标的分数；
评判矩阵确定子单元，用于根据所述评判指标的分数，确定评判矩阵A；
权重向量确定子单元，用于根据评判矩阵A的最大特征根λ对应的归一化特征向量作为评判指标的权重向量w。
10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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CN117649155A (zh) * 2024-01-30 2024-03-05 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种电网企业碳减排能力的评估方法、系统及存储介质

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