CN103530706A - 一种配电网综合节能潜力分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网综合节能潜力分析方法，包括：基于最大潜力的节能技术，确定影响配电网节能效果的指标集

；基于确定的影响配电网节能效果的指标集，确定所有的配电网节能技术因素集

；基于层次分析法，比较确定的各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术；根据比较所得不同节能技术的节能潜力，优化形成综合配电网节能技术的优化改造方案。本发明所述配电网综合节能潜力分析方法，可以克服现有技术中节能效果差和评估难度大等缺陷，以实现节能效果好和评估难度小的优点。

Description

一种配电网综合节能潜力分析方法

技术领域

本发明涉及配电网节能技术领域，具体地，涉及一种配电网综合节能潜力分析方法。

背景技术

我国“十二五”规划明确提出了节能减排的任务和目标，电力系统本身是一个能耗大户，而配电网更是电力系统能量损耗的主体部分。配电网点多面广，线路情况复杂，但是节能潜力很大，因此挖掘配电网降损技术的节能潜力已成为这几年研究的热点，对供电企业提高经济效益，降低配电网损耗将起到至关重要的作用。

目前配电网节能潜力的分析方法是通过仿真或实际电网运用某单项节能措施后，计算运用节能技术前后配电网的节电量，从而判断某一单项节能技术的节能潜力。该方法难以获得不同降损措施的节能效果，无法体现各项节能措施的效益差别，对节能改造和规划欠缺具体化的指导意义。为此，考虑在提高节电量的基础上也降低对节能设备投资，并基于层次分析法提出配电网综合节能潜力分析方法，形成节能潜力评估的系统理念和思路，找出节能潜力最大的节能技术，这对节能技术的优化改造方案是非常有必要的。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在节能效果差和评估难度大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种配电网综合节能潜力分析方法，以实现节能效果好和评估难度小的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种配电网综合节能潜力分析方法，包括：

a、基于最大潜力的节能技术，确定影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)；

b、基于步骤a确定的影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)，确定所有的配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)；

c、基于层次分析法，比较步骤b确定的各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术；

d、根据步骤c比较所得不同节能技术的节能潜力，优化形成综合配电网节能技术的优化改造方案。

进一步地，在步骤a之前，还包括：

确定该分析方法的最终目标是找出最具节能潜力的配电网节能技术。

进一步地，在步骤a中，所述影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)，包括运行改变运行参数节电量指标和更换耗能元件节电量指标；其中，运行改变运行参数节电量指标为A₁，更换耗能元件节电量指标为A₂。

进一步地，在步骤b中，所述配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)，包括配电网线路改造、优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波的节能技术；

将所述优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波的节能技术，划分在改变运行参数节能量指标下；将所述线路改造、配电网变压器改造、无功补偿的节能技术，划分在更换耗能元件节能量指标之下。

进一步地，所述步骤c，具体包括：

c1、建立层次结构模型；

c2、基于步骤c1所得层次结构模型，构造判断矩阵：

A＝(a_ij)_m×n；

其中，a_ij表示准则层n个元素之间相对重要性的比较值，A表示准则层判断矩阵；

c3、对步骤c2所得判断矩阵进行一致性校验；验证完判断矩阵满足一致性校验后，根据计算出来的最大特征值，求出其相对应的最大特征向量Q＝[q₁,q₂...,q_n]，则有：BQ＝λmaxQ；

c4、将特征向量Q进行归一化，得到W＝[w₁,w₂,...w_n]，其中：

$w_i=\frac{q_i}{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i};$

则w_i为对应元素的权重系数；

c5、通过上述方法，首先求出评价指标的权重向量α，接下来求出针对每一个评价指标的各个节能措施的权重，最后针对评价指标A，比较各节能改造措施相互之间的优劣。

进一步地，所述步骤c1，具体包括：

针对配电网综合节能潜力分析，首先是将决策问题分为三层，最上面为目标层W，即最具有节能潜力的节能技术；最下面为方案层B＝(B₁,B₂,…,B_m)，即各项节能改造措施；中间是准则层A＝(A₁,A₂)，包括改变运行参数节能量指标和更换耗能元件节能量指标；

然后通过专家相互比较确定各准则对于目标的权重，以及各方案对于每一准则的权重，将方案层对准则层的权重及准则层对目标层的权重进行综合，最终确定方案层对目标层的权重，权重高的节能改造措施所对应的优先级也就高。

进一步地，所述步骤c2，具体包括：

使用9尺度法比较各准则层、方案层以及目标层之间的权重比重，即通常按1～9比例标度对重要性程度赋值，1～9标度的含义见下表：

标度	含义
		1	两个元素具有同样重要性
3	两个元素前者比后者重要
		5	两个元素前者比后者明显重要
7	两个元素前者比后者尤其重要
		9	两个元素前者比后者极端重要
2，4，6，8	相邻判断的中间值

对于准则层n个元素之间相对重要性的比较得到一个两两比较判断矩阵：

A＝(a_ij)_m×n；

如果判断矩阵A满足条件：aij>0，aji=aij-1，aij=1，由判断矩阵的性质知，一个m个元素的判断矩阵做m(m-1)/2个比较判断即可。

进一步地，所述步骤c3，具体包括：

根据矩阵理论，正互反型矩阵满足一致性时，它的最大特征根等于矩阵的阶数，于是用CI来表示评价判断矩阵的一致性指标：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1};$

其中，λ_max为A的最大特征根；

当CI值为0时，判断矩阵具有完全一致性，CI值越大，说明判断矩阵的一致性差，检验一致性还需要引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI值，对于1-10阶的RI值见下表：

阶数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											RI	0.00	0.00	0.58	0.90	1.12	1.24	1.36	1.41	1.45	1.49

对于1、2阶判断矩阵，RI只是形式上的，因为1、2阶判断矩阵总具有完全一致性；当阶数>2时，判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI的比值称为随机一致性比率CR：

$\mathrm{CR}=\frac{\mathrm{CI}}{\mathrm{RI}};$

其中，RI为平均随机一致性指标；

当CR≤0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整构成判断矩阵的元素的各种因素之间的标度。

进一步地，在步骤c5中，基于准则层和方案层的权重向量α和权重矩阵ω，根据层次分析法的原理，计算ωα^T即可得出各节能改造措施的权重，权重高的措施其对应优先级高。

进一步地，所述步骤d，具体包括：

综合配电网节能技术的优化改造方案，基于上述层次分析法得到不同节能技术的节能潜力大小，从大到小一次排序，最终确定节能技术的优先顺序，形成节能技术优化改造方案。

本发明各实施例的配电网综合节能潜力分析方法，由于包括：基于最大潜力的节能技术，确定影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)；基于确定的影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)，确定所有的配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)；基于层次分析法，比较确定的各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术；根据比较所得不同节能技术的节能潜力，优化形成综合配电网节能技术的优化改造方案；可以基于层次分析法从优化电网运行参数和更换设备两个角度同时考虑各种措施综合节能潜力，提出了基于配电网节能潜力分析的节能措施优化方法，可显著提升配电网的节电量；从而可以克服现有技术中节能效果差和评估难度大的缺陷，以实现节能效果好和评估难度小的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明配电网综合节能潜力分析方法（具体为基于层次分析法的配电网综合节能潜力分析方法）的流程示意图；

图2为本发明配电网综合节能潜力分析方法的结构模型图；

图3为本发明配电网综合节能潜力分析方法的优化方案流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1、图2和图3所示，提供了一种配电网综合节能潜力分析方法，用于形成节能潜力分析的系统理念和思路，解决无法对配电网不同节能技术节能潜力进行综合评估比较的问题。

该配电网综合节能潜力分析方法，基于层次分析法从优化电网运行参数和更换设备两个角度同时考虑各种措施综合节能潜力，提出了基于配电网节能潜力分析的节能措施优化方法，可显著提升配电网的节电量，具有一定的实用性。

参见图1，本实施例的配电网综合节能潜力分析方法，包括：

步骤1：确定该分析方法的最终目标是找出最具节能潜力的配电网节能技术；

步骤2：确定影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)，包括运行改变运行参数节电量指标、更换耗能元件节电量指标；运行改变运行参数节电量指标为A₁、更换耗能元件节电量指标为A₂；

步骤3：确定所有的配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)，包括配电网线路改造、优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波等技术；并将这些节能技术归类在改变运行参数节能量指标以及更换耗能元件节能量指标之下；

在步骤3中，配电网所有的节能技术B＝(B₁,B₂,…,B_m)划分在影响配电网节能效果指标因素集A＝(A₁,A₂)之下，可以将优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波等节能技术划分在改变运行参数节能量指标下，将线路改造、配电网变压器改造、无功补偿等节能技术划分在更换耗能元件节能量指标之下；

也就是说，在步骤3中，选择配电网线路改造、优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波等技术，并将这些节能技术归类在改变运行参数节能量指标以及更换耗能元件节能量指标之下；可以认为优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整运行功率因数、无功补偿节能技术等节能技术的评估标准是改变运行参数节能量指标，线路改造、配电网变压器改造、无功补偿等节能技术的评估标准是更换耗能元件节能量指标；

步骤4：采用或基于层次分析法，比较各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术；

在步骤4中，采用层次分析法，比较各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术的操作，具体包括：

⑴第一步是建立层次结构模型，参见图2：

针对配电网综合节能潜力分析，首先是将决策问题分为三层，最上面为目标层W，即最具有节能潜力的节能技术；最下面为方案层B＝(B₁,B₂,…,B_m)，即各项节能改造措施；中间是准则层A＝(A₁,A₂)，包括改变运行参数节能量指标和更换耗能元件节能量指标；然后通过专家相互比较确定各准则对于目标的权重，以及各方案对于每一准则的权重，将方案层对准则层的权重及准则层对目标层的权重进行综合，最终确定方案层对目标层的权重，权重高的节能改造措施所对应的优先级也就高。

⑵第二步是构造判断矩阵：

使用9尺度法比较各准则层、方案层以及目标层之间的权重比重，即通常按1～9比例标度对重要性程度赋值，表1列出了1～9标度的含义：

表1：标度的含义

标度	含义
		1	两个元素具有同样重要性
3	两个元素前者比后者重要
		5	两个元素前者比后者明显重要
7	两个元素前者比后者尤其重要
		9	两个元素前者比后者极端重要
2，4，6，8	相邻判断的中间值

对于准则层n个元素之间相对重要性的比较得到一个两两比较判断矩阵：

A＝(a_ij)_m×n；

其中，a_ij表示准则层n个元素之间相对重要性的比较值，A表示准则层判断矩阵；如果判断矩阵A满足条件：aij>0，aji=aij-1，aij=1，由判断矩阵的性质知，一个m个元素的判断矩阵做m(m-1)/2个比较判断即可；

⑶第三步对判断矩阵进行一致性校验，以保证所构成的判断矩阵合理有效：

根据矩阵理论，正互反型矩阵满足一致性时，它的最大特征根等于矩阵的阶数，于是用CI来表示评价判断矩阵的一致性指标：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1};$

其中，λ_max为A的最大特征根；

当CI值为0时，判断矩阵具有完全一致性，CI值越大，说明判断矩阵的一致性差，检验一致性还需要引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI值，对于1-10阶的RI值见下表2所示：

表2：1～10阶判断矩阵的RI值

阶数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											RI	0.00	0.00	0.58	0.90	1.12	1.24	1.36	1.41	1.45	1.49

对于1、2阶判断矩阵，RI只是形式上的，因为1、2阶判断矩阵总具有完全一致性；当阶数>2时，判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI的比值称为随机一致性比率CR：

$\mathrm{CR}=\frac{\mathrm{CI}}{\mathrm{RI}};$

其中，RI为平均随机一致性指标；

当CR≤0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整构成判断矩阵的元素的各种因素之间的标度；

验证完判断矩阵满足一致性校验后，根据计算出来的最大特征值，求出其相对应的最大特征向量Q＝[q₁,q₂...,q_n]，则有：BQ＝λmaxQ；

⑷第四步将特征向量Q进行归一化，得到W＝[w₁,w₂,...w_n]，其中：

$w_i=\frac{q_i}{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i};$

则w_i为对应元素的权重系数；

⑸第五步是通过上述方法，首先求出评价指标的权重向量α，接下来求出针对每一个评价指标的各个节能措施的权重，最后针对评价指标A，比较各节能改造措施相互之间的优劣：

基于准则层和方案层的权重向量α和权重矩阵ω，根据层次分析法的原理，计算ωα^T即可得出各节能改造措施的权重，权重高的措施其对应优先级高；

步骤5：根据比较不同节能技术的节能潜力，优化形成综合配电网节能技术的优化改造方案，参见图3；

在步骤5中，综合配电网节能技术的优化改造方案，基于上述层次分析法得到不同节能技术的节能潜力大小，从大到小一次排序，最终确定节能技术的优先顺序，形成节能技术优化改造方案。

经试验分析表明，上述实施例的配电网综合节能潜力分析方法，解决了现有节能潜力计算只能计算单项节能技术的节能潜力，难以获得不同降损措施的节能效果，无法体现各项节能措施的效益差别等问题。通过判断各节能技术对节能量潜力指标的影响，利用层次分析法，形成配电网节能潜力评估方法，最终建立配电网综合节能技术优化方案流程图，更好得提高了配电网的节能效果。

综上所述，本发明上述实施例的配电网综合节能潜力分析方法，包括：确定本方法目标为选择具有最大潜力的节能技术；确定影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)；确定所有的配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)，并将这些节能技术归类在改变运行参数节能量指标以及更换耗能元件节能量指标之下；基于层次分析法，比较各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术；根据比较不同节能技术的节能潜力，优化形成综合配电网节能技术的优化改造方案。该配电网综合节能潜力分析方法，解决了配电网无法同时有效计算不同节能技术的节能潜力问题。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，包括：

a、基于最大潜力的节能技术，确定影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)；

b、基于步骤a确定的影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)，确定所有的配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)；

c、基于层次分析法，比较步骤b确定的各节能技术，判断各节能措施的节能潜力，最终确定节能潜力最大的节能技术；

d、根据步骤c比较所得不同节能技术的节能潜力，优化形成综合配电网节能技术的优化改造方案。

2.根据权利要求1所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，在步骤a之前，还包括：

确定该分析方法的最终目标是找出最具节能潜力的配电网节能技术。

3.根据权利要求1或2所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，在步骤a中，所述影响配电网节能效果的指标集A＝(A₁,A₂)，包括运行改变运行参数节电量指标和更换耗能元件节电量指标；其中，运行改变运行参数节电量指标为A₁，更换耗能元件节电量指标为A₂。

4.根据权利要求1或2所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，在步骤b中，所述配电网节能技术因素集B＝(B₁,B₂,…,B_m)，包括配电网线路改造、优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波的节能技术；

将所述优化电源布点、线路经济运行、配电网变压器改造、调整配变负载系数、调整运行功率因数、无功补偿节能技术、治理三相不平衡负荷、消除谐波的节能技术，划分在改变运行参数节能量指标下；将所述线路改造、配电网变压器改造、无功补偿的节能技术，划分在更换耗能元件节能量指标之下。

5.根据权利要求1或2所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，所述步骤c，具体包括：

c1、建立层次结构模型；

c2、基于步骤c1所得层次结构模型，构造判断矩阵：

A＝(a_ij)_m×n；

其中，a_ij表示准则层n个元素之间相对重要性的比较值，A表示准则层判断矩阵；

c3、对步骤c2所得判断矩阵进行一致性校验；验证完判断矩阵满足一致性校验后，根据计算出来的最大特征值，求出其相对应的最大特征向量Q＝[q₁,q₂...,q_n]，则有：BQ＝λmaxQ；

c4、将特征向量Q进行归一化，得到W＝[w₁,w₂,...w_n]，其中：

$w_i=\frac{q_i}{\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i};$

则w_i为对应元素的权重系数；

c5、通过上述方法，首先求出评价指标的权重向量α，接下来求出针对每一个评价指标的各个节能措施的权重，最后针对评价指标A，比较各节能改造措施相互之间的优劣。

6.根据权利要求5所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，所述步骤c1，具体包括：

针对配电网综合节能潜力分析，首先是将决策问题分为三层，最上面为目标层W，即最具有节能潜力的节能技术；最下面为方案层B＝(B₁,B₂,…,B_m)，即各项节能改造措施；中间是准则层A＝(A₁,A₂)，包括改变运行参数节能量指标和更换耗能元件节能量指标；

然后通过专家相互比较确定各准则对于目标的权重，以及各方案对于每一准则的权重，将方案层对准则层的权重及准则层对目标层的权重进行综合，最终确定方案层对目标层的权重，权重高的节能改造措施所对应的优先级也就高。

7.根据权利要求5所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，所述步骤c2，具体包括：

使用9尺度法比较各准则层、方案层以及目标层之间的权重比重，即通常按1～9比例标度对重要性程度赋值，1～9标度的含义见下表：

标度 含义 1 两个元素具有同样重要性 3 两个元素前者比后者重要 5 两个元素前者比后者明显重要 7 两个元素前者比后者尤其重要 9 两个元素前者比后者极端重要 2，4，6，8 相邻判断的中间值

对于准则层n个元素之间相对重要性的比较得到一个两两比较判断矩阵：

A＝(a_ij)_m×n；

如果判断矩阵A满足条件：aij>0，aji=aij-1，aij=1，由判断矩阵的性质知，一个m个元素的判断矩阵做m(m-1)/2个比较判断即可。

8.根据权利要求5所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，所述步骤c3，具体包括：

根据矩阵理论，正互反型矩阵满足一致性时，它的最大特征根等于矩阵的阶数，于是用CI来表示评价判断矩阵的一致性指标：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1};$

其中，λ_max为A的最大特征根；

当CI值为0时，判断矩阵具有完全一致性，CI值越大，说明判断矩阵的一致性差，检验一致性还需要引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI值，对于1-10阶的RI值见下表：

阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.36 1.41 1.45 1.49

对于1、2阶判断矩阵，RI只是形式上的，因为1、2阶判断矩阵总具有完全一致性；当阶数>2时，判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI的比值称为随机一致性比率CR：

$\mathrm{CR}=\frac{\mathrm{CI}}{\mathrm{RI}};$

其中，RI为平均随机一致性指标；

当CR≤0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整构成判断矩阵的元素的各种因素之间的标度。

9.根据权利要求5所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，在步骤c5中，基于准则层和方案层的权重向量α和权重矩阵ω，根据层次分析法的原理，计算ωα^T即可得出各节能改造措施的权重，权重高的措施其对应优先级高。

10.根据权利要求1或2所述的配电网综合节能潜力分析方法，其特征在于，所述步骤d，具体包括：

综合配电网节能技术的优化改造方案，基于上述层次分析法得到不同节能技术的节能潜力大小，从大到小一次排序，最终确定节能技术的优先顺序，形成节能技术优化改造方案。

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