CN105160484A

CN105160484A - 一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法

Info

Publication number: CN105160484A
Application number: CN201510580597.6A
Authority: CN
Inventors: 李亚龙; 刘福潮; 李淑鑫; 王维洲; �田�浩; 郑晶晶; 杜培东; 梁安琪; 张建华; 郭鹏; 韩永军; 蔡万通; 彭晶; 朱丹丹; 刘文颖
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; North China Electric Power University; State Grid Gansu Electric Power Co Ltd; Electric Power Research Institute of State Grid Gansu Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; North China Electric Power University; State Grid Gansu Electric Power Co Ltd; Electric Power Research Institute of State Grid Gansu Electric Power Co Ltd
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2015-12-16

Abstract

<b>本发明公开了一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，包括：建立荷源联合调峰方案的电力节能的等级标准，包括分级标准值和量化实际值；确定电力节能效果物元模型，包括电力节能经典域物元、节域物元和待评估物元矩阵；确定基于合作博弈的综合效益指标权重，计及了序关系分析法、熵权法和统计平均法三者权重；确定荷源联合调峰方案的电力节能的电力节能关联值矩阵，给出调峰方案选择的判断依据，实际运行的电网提供了指导。</b>

Description

一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法

技术领域

本发明属于电网节能降损技术领域，尤其涉及一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法。

背景技术

随着大规模风电基地集中接入容量的快速发展，大规模远距离输送以及其随机性和波动性特点，造成途径电网的网损显著增加。将具有可调节和可中断特点的高载能负荷纳入调峰控制体系，实现荷源协调控制，可达到电力节能和新能源就地消纳的双重目标。

然而高载能负荷参与的荷源联合调峰电力节能涉及电网、电源和高载能负荷三个方面，涉及面广相关性差，目前国内外尚未形成完整的指标体系和评估方法，给调度运行方案的选择带来了很多问题。

因此，需要一种电力评估方法来解决荷源联合调峰运行中所产生的一系列问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，用于解决定量评估荷源联合调峰方案的电力节能效果，确立实施优先度，为电网节能运行提供参考。

一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，所述电力节能综合评估方法包括以下步骤：

S1：建立荷源联合调峰的电力节能评估指标体系；

S2：在满足安全分析的情况下，提出若干个荷源联合调峰运行方案，并结合数学公式进行数学量化；采用专家主观打分法确定选取分级标准值，并结合量化实际值分析，建立荷源联合调峰的电力节能指标等级标准；

S3：根据所述电力节能指标等级标准，确定电力节能物元模型，计算量化的电力节能指标与不同等级水平的关联函数矩阵；

S4：基于序关系分析法、熵值法和统计平均法，利用合作博弈赋权法，求得电力节能指标的组合权重；

S5：将所述S3得到的关联函数矩阵所述S4得到的组合权重结合，形成荷源联合调峰方案的等级综合关联矩阵；

S6：分析所述综合关联矩阵，得出评估结果。

优选地,所述S3包括以下步骤：

S301：确立综合效益经典域物元：用R1，R2，R3和R4分别表示荷源联合调峰方案电力节能效果等级为优、良、中、差的评估区间对应的经典域物元矩阵；

S302：确立电力节能效果节域物元:用Rp表示荷源联合调峰的节能效益等级的全体；

S303：确立第i个荷源联合调峰运行方案的待评估物元矩阵Ri^*，包括第i个荷源联合调峰运行方案在某指标下的量化实际值；

S304：计算不同等级水平的关联函数矩阵：根据所述待评估物元、经典域物元和节域物元，计算指标与等级水平Nj的关联函数值K_j(q_i)；根据上述计算得到的关联函数值，得到第i个荷源联合调峰运行方案的关联值矩阵Fi。

优选地,所述S4包括以下步骤：

S401：计算各单一方法的权重及两两组合权重：

通过序关系分析法得到指标权重W(1)，通过熵值法得到指标权重W(2)，通过统计平均法得到指标权重W(3)；

S402：计算两两方法的组合权重：

依次计算W(2)与W(3)的组合权重W(3_1)，W(1)与W(3)的组合权重W(3_2)，W(1)与W(2)的组合权重W(2_3)；

S403：计算一致性相关系数：

依次计算W(1)与W(3_1)的一致性相关系数L(1)，W(2)与W(3_2)的一致性相关系数L(2)和W(3)与W(2_3)的一致性相关系数L(3)；

S404：计算组合权重W，并进行归一化处理得最终的组合权重W。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，综合考虑了荷-网-源三个方面的电力节能效果，通过建立基于合作博弈赋权的物元-可拓方法，对荷源联合调峰方案的电力节能效果进行评估，为荷源联合调峰方案的实施优先度提供指导。

附图说明

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。

图1为本发明荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法的流程图；

图2为含大规模风电及高载能负荷的区域电网示意图.

具体实施方式

为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

图1是荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法流程图。图1中，本发明提供的荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法包括：

S1：建立荷源联合调峰的电力节能评估指标体系，包括电网侧、电源侧和高载能负荷三个方面的电力节能指标，如表1所示；

表1荷源联合调峰方案的电力节能评估指标体系图

S2：在满足安全分析的情况下，提出多个荷源联合调峰运行方案，并结合数学公式进行数学量化；采用专家主观打分法确定选取分级标准值，并结合量化实际值分析，建立荷源联合调峰的电力节能指标等级标准；

S3：根据等级标准，确定电力节能物元模型，计算量化的电力节能指标与各等级水平的关联函数矩阵；

S4：采用序关系分析法、熵值法和统计平均法，分别求得电力节能指标的权重，如表2所示，利用合作博弈赋权法，求得电力节能指标的组合权重；

S5：将S3得到的关联函数矩阵与S4得到的组合权重结合，形成荷源联合调峰方案的等级综合关联矩阵。

S6：结合综合关联矩阵，分析评估结果，得出结论。

所述S3具体是：

S301：确立综合效益经典域物元

针对荷源联合调峰方案电力节能效果最优目标，用R1，R2，R3和R4分别表示荷源联合调峰方案电力节能效果等级为优、良、中、差的评估区间对应的经典域物元矩阵，可表示为：

\begin{matrix} R_{1} = [\begin{matrix} N_{1} & U_{1} & (a_{1}, \max_{1}] \\ U_{2} & (a_{2}, \max_{2}] \\ U_{3} & (a_{3}, \max_{3}] \\ U_{4} & (a_{4}, \max_{4}] \\ U_{5} & [\min_{5}, a_{5}) \\ U_{6} & [\min_{6}, a_{6}) \\ U_{7} & [\min_{7}, a_{7}) \end{matrix}] & R_{2} = [\begin{matrix} N_{2} & U_{1} & (b_{1}, a_{1}] \\ U_{2} & (b_{2}, a_{2}] \\ U_{3} & (b_{3}, a_{3}] \\ U_{4} & (b_{4}, a_{4}] \\ U_{5} & [a_{5}, b_{5}) \\ U_{6} & [a_{6}, b_{6}) \\ U_{7} & [a_{7}, b_{7}) \end{matrix}] \end{matrix}

\begin{matrix} R_{3} = [\begin{matrix} N_{3} & U_{1} & (c_{1}, b_{1}] \\ U_{2} & (c_{2}, b_{2}] \\ U_{3} & (c_{3}, b_{3}] \\ U_{4} & (c_{4}, b_{4}] \\ U_{5} & [b_{5}, c_{5}) \\ U_{6} & [b_{6}, c_{6}) \\ U_{7} & [b_{7}, c_{7}) \end{matrix}] & R_{4} = [\begin{matrix} N_{4} & U_{1} & [\min_{1}, c_{1}] \\ U_{2} & [\min_{2}, c_{2}] \\ U_{3} & [\min_{3}, c_{3}] \\ U_{4} & [\min_{4}, c_{4}] \\ U_{5} & [c_{5}, \max_{5}] \\ U_{6} & [c_{6}, \max_{6}] \\ U_{7} & [c_{7}, \max_{7}] \end{matrix}] \end{matrix}

其中，Uj表示第j个荷源联合调峰的电力节能指标(j＝1.2…7)，N1，N2，N3，N4分别表示节能等级为优、良、中、差的电力节能效果，maxi和mini分别为第i个调峰方案在指标Uj在电网约束条件下的最大值和最小值，ai,bi,ci分别为各指标等级标准的节点值。

S302：确立电力节能效果节域物元

节域物元矩阵用Rp表示，可表示为：

R_{p} = [\begin{matrix} N & U_{1} & [\min_{1}, \max_{1}] \\ U_{2} & [\min_{2}, \max_{2}] \\ U_{3} & [\min_{3}, \max_{3}] \\ U_{4} & [\min_{4}, \max_{4}] \\ U_{5} & [\min_{5}, \max_{5}] \\ U_{6} & [\min_{6}, \max_{6}] \\ U_{7} & [\min_{7}, \max_{7}] \end{matrix}]

其中N表示荷源联合调峰方案电力节能效果等级的全体。

S303：确立待评估物元

用Ri^*表示第i个荷源联合调峰运行方案的待评估物元矩阵，可表示为：

{R_{i}}^{*} = [\begin{matrix} N_{0} & U_{1} & X_{1 i} \\ U_{2} & X_{2 i} \\ U_{3} & X_{3 i} \\ U_{4} & X_{4 i} \\ U_{5} & X_{5 i} \\ U_{6} & X_{6 i} \\ U_{7} & X_{7 i} \end{matrix}]

其中N0表示待评估的调峰运行方案的电力节能效益等级，Xji为第i个荷源联合调峰运行方案在指标Uj下的量化实际值。

S304：

根据得到的待评估物元、经典域物元和节域物元，计算指标与等级水平的关联函数值。

指标Ui为等级水平Nj的对应区间为Q₀＝[a_ij,b_ij]，其中i＝1,2.…7，j＝1,2,3，4。对应的全效益区间Q＝[min_ij,max_ij]，在第n个荷源联合调峰运行方案下该指标的量化实际值为Xin，则关联函数值：

K (X_{1 i}, N_{j}) = \{\begin{matrix} \frac{- ρ (X_{1 i}, Q_{0})}{| Q_{0} |} & (X_{1 i} &Element; Q_{0}) \\ \frac{ρ (X_{1 i}, q_{0}, Q_{0})}{ρ (X_{1 i}, Q) - ρ (X_{1 i}, Q_{0})} & (X_{1 i} &NotElement; Q_{0}) \end{matrix} - - - (1)

其中：

ρ (X_{i n}, Q_{0}) = | X_{i n} - \frac{a_{i j} + b_{i j}}{2} | - \frac{b_{i j} - a_{i j}}{2} - - - (2)

ρ (X_{i n}, Q) = | X_{i n} - \frac{\min_{i j} + \max_{i j}}{2} | - \frac{\max_{i j} - \min_{i j}}{2} - - - (3)

表1中，“线路减少损耗成本”、“变压器减少损耗成本”、“发电机组供电煤耗减少成本”、“风电场增发电量效益”均为极大型指标，应采用右侧距方法计算；“启停损耗成本”、“长时间缺电损耗成本”、“用电设备损耗成本”为极小型指标，应采用左侧距方法计算。

根据上述计算得到的关联函数值，得到第i个荷源联合调峰运行方案的关联值矩阵Fi：

所述S4包括以下步骤：

S401：计算各单一方法的权重,参见表2:

表2三种单一权重方法的类型和步骤统计表

根据表2，分别计算序关系分析法得到指标权重W(1)，熵值法得到指标权重W(2)，统计平均法得到指标权重W(3)

S402：计算两两组合权重：

根据下式计算W(2)与W(3)的组合权重W(3_1)：

W (3_1) = \frac{W (2) + W (3)}{2} - - - (6)

同理计算得到W(1)与W(3)的组合权重W(3_2)，W(1)与W(2)的组合权重W(2_3)。

S403：计算一致性相关系数：

根据下式计算W(1)与W(3_1)的一致性相关系数L(1)：

L (1) = \frac{Σ_{j = 1}^{7} [W_{j} (1) - \overset{&OverBar;}{W (1)}] [W_{j} (3_1) - \overset{&OverBar;}{W (3_1)}]}{{Σ_{j = 1}^{7} {[W_{j} (1) - \overset{&OverBar;}{W (1)}]}^{2}}^{1 / 2} {Σ_{j = 1}^{7} {[W_{j} (3_1) - \overset{&OverBar;}{W (3_1)}]}^{2}}^{1 / 2}} - - - (7)

同理计算得到W(2)与W(3_2)的一致性相关系数L(2)和W(3)与W(2_3)的一致性相关系数L(3)。

S404：计算组合权重W：

W^{'} = Σ_{i = 1}^{3} W (i) L (i) - - - (8)

对W′进行归一化处理得最终的组合权重W。

实施例2：

图2是一个含大规模风电及高载能负荷的区域电网示意图，以此为例，本发明提供的荷源联合调峰方案的电力节能评估方法包括：

S1：根据图2所示电网示意图，提出2套荷源联合调峰运行方案，如表3所示。

表3高载能企业参与联合调峰方案

S2：根据表1节能指标体系和节能指标量化公式，结合专家主观打分，得到荷源联合调峰的电力节能指标等级标准，如表4所示。

表4荷源联合调峰的电力节能指标等级标准

S3：确定电力节能物元模型和关联函数矩阵

根据表4荷源联合调峰的电力节能指标等级标准，分别得到电力节能经典域物元：

\begin{matrix} R_{1} = [\begin{matrix} N_{1} & U_{1} & (4.95, 5.20] \\ U_{2} & (3.40, 3.60] \\ U_{3} & (7.70, 7.90] \\ U_{4} & (7.70, 8.20] \\ U_{5} & [1.70, 1.90) \\ U_{6} & [1.10, 1.40) \\ U_{7} & [0.50, 0.65) \end{matrix}] & R_{2} = [\begin{matrix} N_{2} & U_{1} & (4.80, 4.95] \\ U_{2} & (3.20, 3.40] \\ U_{3} & (7.50, 7.70] \\ U_{4} & (7.20, 7.70] \\ U_{5} & [1.90, 2.10) \\ U_{6} & [1.40, 1.70) \\ U_{7} & [0.65, 0.80) \end{matrix}] \end{matrix}

\begin{matrix} R_{3} = [\begin{matrix} N_{3} & U_{1} & (4.65, 4.80] \\ U_{2} & (3.00, 3.20] \\ U_{3} & (7.30, 7.50] \\ U_{4} & (6.70, 7.20] \\ U_{5} & [2.10, 2.30) \\ U_{6} & [1.70, 2.00) \\ U_{7} & [0.80, 0.95) \end{matrix}] & R_{4} = [\begin{matrix} N_{4} & U_{1} & [4.50, 4.65] \\ U_{2} & [2.80, 3.00] \\ U_{3} & [7.10, 7.30] \\ U_{4} & [6.20, 6.70] \\ U_{5} & [2.30, 2.50] \\ U_{6} & [2.00, 2.30] \\ U_{7} & [0.95, 1.10] \end{matrix}] \end{matrix}

电力节能节域物元：

R_{p} = [\begin{matrix} N & U_{1} & [4.50, 5.20] \\ U_{2} & [2.80, 3.60] \\ U_{3} & [7.10, 7.90] \\ U_{4} & [6.20, 8.20] \\ U_{5} & [1.70, 2.50] \\ U_{6} & [1.10, 2.30] \\ U_{7} & [0.50, 1.10] \end{matrix}]

荷源联合调峰运行方案的待评估物元：

\begin{matrix} {R_{1}}^{*} = [\begin{matrix} N_{0} & U_{1} & 4.68 \\ U_{2} & 2.92 \\ U_{3} & 7.80 \\ U_{4} & 7.50 \\ U_{5} & 2.43 \\ U_{6} & 1.20 \\ U_{7} & 0.60 \end{matrix}] & {R_{2}}^{*} = [\begin{matrix} N_{0} & U_{1} & 5.05 \\ U_{2} & 3.50 \\ U_{3} & 7.20 \\ U_{4} & 6.50 \\ U_{5} & 1.75 \\ U_{6} & 1.80 \\ U_{7} & 0.90 \end{matrix}] \end{matrix}

根据上述的计算公式，得到两个方案的电力节能关联值，统计如下：

F_{1} = [\begin{matrix} - 0.60 & - 0.40 & 0.20 & - 0.14 \\ - 0.80 & - 0.70 & - 0.40 & 0.40 \\ 0.50 & - 0.50 & - 0.75 & - 0.83 \\ - 0.22 & 0.40 & - 0.30 & - 0.53 \\ - 0.88 & - 0.83 & - 0.65 & 0.65 \\ 0.67 & - 0.67 & - 0.83 & - 0.89 \\ 0.24 & - 0.33 & - 0.67 & - 0.78 \end{matrix}]

F_{2} = [\begin{matrix} 0.40 & - 0.40 & - 0.63 & - 0.73 \\ 0.50 & - 0.50 & - 0.75 & - 0.83 \\ - 0.83 & - 0.75 & - 0.50 & 0.50 \\ - 0.80 & - 0.70 & - 0.40 & 0.40 \\ 0.75 & - 0.75 & - 0.88 & - 0.92 \\ - 0.44 & - 0.17 & 0.67 & - 0.29 \\ - 0.56 & - 0.33 & 0.67 & - 0.2 \end{matrix}]

S4：根据表1所示的计算方法，并应用合作博弈运算方法，计算得到电力节能的组合权重W1：

W₁＝(0.256,0.144,0.171,0.159,0.092,0.137,0.041)

S5：根据得到的电力节能关联值和组合权重，得到2个方案的综合关联度：

方案一：

方案二：

上述实例分析表明：本方法针对荷源联合调峰方案，运用基于合作博弈赋权的物元-可拓法，从电源、电网和高载能负荷三个方面，对其电力节能效果进行评估，得到荷源联合调峰方案的综合关联值，衡量调峰方案电力节能的优劣。克服了电力节能指标呈多样性且相关性差的问题。为调峰方案的选取提供指导。

最后应当说明的是：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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，其特征在于,所述电力节能综合评估方法包括以下步骤：

S1：建立荷源联合调峰的电力节能评估指标体系；

S5：将所述S3得到的关联函数矩阵所述S4得到的组合权重结合，形成荷源联合调峰方案的等级综合关联矩阵;

S6：分析所述综合关联矩阵，得出评估结果。

2.根据权利要求1所述的荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，其特征在于,所述S3包括以下步骤：

S301：确立综合效益经典域物元：用R1，R2，R3和R4分别表示荷源联合调峰方案电力节能效果等级为优、良、中、差的评估区间对应的经典域物元矩阵;

S302：确立电力节能效果节域物元:用Rp表示荷源联合调峰的节能效益等级的全体;

S303：确立第i个荷源联合调峰运行方案的待评估物元矩阵Ri^*，包括第i个荷源联合调峰运行方案在某指标下的量化实际值;

S304：计算不同等级水平的关联函数矩阵：根据所述待评估物元、经典域物元和节域物元，计算指标与等级水平Nj的关联函数值;根据上述计算得到的关联函数值，得到第i个荷源联合调峰运行方案的关联值矩阵Fi。

3.根据权利要求1所述的荷源联合调峰方案的电力节能综合评估方法，其特征在于,所述S4包括以下步骤：

S401：计算各单一方法的权重及两两组合权重：

通过序关系分析法得到指标权重W(1)，通过熵值法得到指标权重W(2)，通过统计平均法得到指标权重W(3);

S402：计算两两方法的组合权重：

依次计算W(2)与W(3)的组合权重W(3_1)，W(1)与W(3)的组合权重W(3_2)，W(1)与W(2)的组合权重W(2_3);

S403：计算一致性相关系数：

依次计算W(1)与W(3_1)的一致性相关系数L(1)，W(2)与W(3_2)的一致性相关系数L(2)和W(3)与W(2_3)的一致性相关系数L(3);

S404：计算组合权重，并进行归一化处理得最终的组合权重W。