CN106056290A - 一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法 - Google Patents

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CN106056290A CN201610391336.4A CN201610391336A CN106056290A CN 106056290 A CN106056290 A CN 106056290A CN 201610391336 A CN201610391336 A CN 201610391336A CN 106056290 A CN106056290 A CN 106056290A
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Abstract

一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，包括：1、体系建立基础，包括1)体系构建的基础层次结构和2)体系的子目标层确定；2、细化三级指标构建基础体系，基于步骤1中确定的体系构建基础层次结构和子目标，对各子目标进行细化，从而确定体系的指标层，包括：设备运行效率、电网规模效率指标、公司效益指标、社会效益指标和环保效益指标；3、基于步骤2得到综合评估指标体系，梳理指标间相互影响关系，利用回归分析模型确定各指标的定级区间；4、基于步骤2建立的指标体系和步骤3确定的指标定级区间，结合各指标实际运行历史数据，可以得到对指标运行情况的初步判断，根据指标合理运行范围区间得到的经典域成为模型计算的基础。

Description

一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法
技术领域：
本发明属于电力系统优化规划与运行效率效益评估领域，具体涉及一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法。
背景技术：
随着我国社会经济的发展、电力技术的更新以及供电质量和可靠性要求的提高，对输电网运行提出了更高的要求。输电网运行涉及到大量的考核指标，需要对其进行科学、合理、全面的评价。通过建立输电网效率效益评估体系，能将有关的输电网运行情况进一步地细化和分解，有利于电力机构切实履行电力安全、经济、优质传输职责。通过客观的衡量输电网运行的实际状况，起到积极指导电网和电源规划以及正确引导电网和电源投资的重要作用，为国家节约资源，促进电网电源协调发展。一套完整的监管评价标准，能全面地反映输电网运营中存在的问题。
近年来对输电网运行效率效益评估体系的研究主要集中在指标体系大多从可靠性安全性经济性等考虑，但是没有系统的，有针对性的从电力系统主网的运行效率和效益两个角度进行分析。在评估体系的研究对象方面，多针对于中小城市中压配网、大城市高压配网，对输电网的评估需要作出适当的调整。同时，近年来新能源渗透率增大，现在的评估体系考虑新能源指标的不够系统，并且没有从新能源发电的效率和效益来考虑，大多数只是考虑了新能源接入的环保性，应将其对输电网的影响细化并量化为具体指标加入到综合评估体系中。
发明内容：
本发明的目的是提供一种系统全面的、科学合理的、充分考虑了电网公司利益的输电网运行效率效益评估检测体系；本发明旨在说明电力系统效率效益的评估依据，从输电网运行效率和效益两大核心点出发，考虑电力系统安全性、可靠性、经济性、协调性评估输电网运行效率，同时从企业角度和市场角度考察输电网运行效益，并在此基础上，将新能源接入后的影响细化，得到更加科学、准确、具有指导性意义的评估结果；本发明能从不同的角度检测输电网运行效率和效益，进而能够具有针对性地对运行效率、效益分析进行分析，本发明适用于任意类型、任何区域的输电网，并可以拓展至其他工程领域。
基于以上原因，本发明建立了一种计及新能源接入的输电网运行效率效益评估方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，包括以下步骤：
步骤1、体系建立基础，包括1)体系构建的基础层次结构和2)体系的子目标层确定；
步骤2、细化三级指标构建基础体系，基于步骤1中确定的体系构建基础层次结构和子目标，对各子目标进行细化，从而确定体系的指标层，包括：201)设备运行效率、202)电网规模效率指标、203)公司效益指标、204)社会效益指标和205)环保效益指标；
步骤3、基于步骤2得到综合评估指标体系，梳理指标间相互影响关系，利用回归分析模型确定各指标的定级区间；
步骤4、基于步骤2建立的指标体系和步骤3确定的指标定级区间，结合各指标实际运行历史数据，得到对指标运行情况的初步判断，根据指标合理运行范围区间得到的经典域成为模型计算的基础。
本发明进一步的改进在于，步骤1的步骤1)中，在建立评估体系前，首先确定体系的基本层次结构，由于电网运行的效率效益的指标侧重于电网运行效率和电网公司运营效益两个方面，同时电网运行效率和电网公司运营效益又有相应的子指标，因此分为三层目标来评估电网的运行效率效益，包括：
1-1)目标层，电网运行效率效益评价的目标是获得当前电网运行状况以及电网投资和收益的关系，因此设立电网运行效率效益评估指标，并把它作为指标体系的目标指标；
1-2)子目标层，为了能更好地体现电网运行状况以及电网投资收益对评价指标的贡献，从输电网运行效率和效益两方面出发，将综合评估目标详细划分为几大类子目标；
1-3)指标层
按子目标层的类别划分，对每一个子目标，确定几个详细的指标对其进行描述，所有的三级指标构成体系的指标层。
本发明进一步的改进在于，步骤1的步骤2)中，基于步骤1)中确定的体系构建的基础层次结构，结合电网运行效率和效益评价两大方面，以输电网效率效益综合评估值为目标，确定体系的子目标层，包括：
2-1)电网运行效率的子目标
从物理角度将电网运行效率指标细分为安全性、可靠性、利用程度和协调性指标；其中，安全性即，系统在发生故障情况下，系统能保持稳定运行和正常供电的风险程度；可靠性即，向用户提供质量合格的、连续的电能的能力；利用程度即，从电网运行过程中，出现的运行均匀程度，设备利用程度和输送过程中电量损耗的角度来评估输电网利用程度指标；协调性即，输电网各设备、元件的配置比例的合理程度；
2-2)电网运行效益的子目标
电网的效益评估，即经济性评估，电网的经济性指标从电网的投资效益和经济效益两方面来选取，电网的投资效益是电网的产出与投入的比较；投资效益评价，就是对投资项目的经济效益、电网性能效益和社会效益进行分析，并在此基础上，对投资项目的技术可行性、经济赢利性做出相应的评价结论，作为投资决策的依据和电网运营优劣的评判。经济效益是指企业的生产总值与生产成本之间的比率关系。经济效益通常由财务指标反映，包括资产负债率、投资回收期和财务净现值；
从企业和社会相结合的角度，从成本、收益两个出发点，将电网作为电力市场中的重要组成部分，连接电源与用户的资源配置平台。
本发明进一步的改进在于，步骤2的步骤201)中，设备运行效率包括：
2011)线路最大负载率：该指标反映线路实际年最大输送功率达到该线路经济输送功率的情况，从而体现线路的容量利用水平；对于某地区某电压等级共计N回输电线路，则该地区该电压等级输电线路最大负载率为：
2012)线路平均负载率：该指标反映线路年实际输送电量占理论最大经济输送电量的比例；
对于某地区某电压等级共计N回输电线路，则该地区该电压等级输电线路平均负载率为：
2013)主变最大负载率：该指标反映某一变压器最大负荷达到变压器额定容量的程度；对于某地区某电压等级共计N台主变，则该地区该电压等级的主变最大负载率为：
2014)主变平均负载率：该指标反映某一台主变的容量平均利用效率，指标数值越高，说明主变利用效率越高；对于某地区都电压等级共计N台主变，则该地区该电压等级的主变平均负载率为：
2015)可利用系数，包括：
(1)线路可利用系数，线路可利用系数反映线路的使用效率，计算公式为：
(2)主变可利用系数，变压器可利用系数反映变压器的使用效率，计算公式为：
2016)强迫停运率
强迫停运率反映电网运行安全性，由线路或主变的强迫停运小时数决定，强迫停运率越小，则电网运行效率越高，包括：
(1)线路强迫停运率
(2)主变强迫停运率
2017)直流系统能量利用率
在统计期间内，统计对象实际输送能量与额定输送能量的百分比。
U = T T E P m × P H × 100 %
式中，TTE为总输送电量，单位兆瓦时，Pm为额定输送功率，PH为统计期间小时数，单位为小时；
2018)直流系统能量可用率，在统计期间内，直流输电系统能够输送能量的能力，计算公式如下：
E A = A H - E O H P H × 100 %
式中，AH为可用小时数，单位为小时；EOH为降额运行等效停运小时数，单位为小时。
本发明进一步的改进在于，步骤2的步骤202)中，电网规模效率指标包括：
2021)规划电网单位支撑用电负荷
该指标反映规划电网变电容量、输电线路规模对用电负荷的支撑情况，统计范围包括220千伏和330千伏；包括：
(1)单位变电容量支撑用电负荷
计算方法：规划电网单位变电容量支撑用电负荷＝规划最高用电负荷/规划变电容量之和；
其中：规划变电容量之和＝Σ规划220(330)千伏公用降压变电容量
(2)单位线路支撑用电负荷
规划电网单位线路长度支撑用电负荷＝规划最高用电负荷/规划线路长度之和
规划线路长度之和＝Σ规划220(330)千伏公用线路长度
用电负荷为规划全省统调最高用电负荷，即规划最高发电负荷与规划跨省交换电力的同时刻最大预计值，其中输入为正，输出为负；
2022)规划电网单位支撑等效装机
该指标反映规划电网单位规模支撑规划的电源装机规模情况。统计范围为500千伏及以上电网；包括：
(1)单位变电容量支撑等效装机
计算方法：规划电网单位变电容量支撑等效装机＝电源规划等效电源装机/规划变电容量之和；
其中：规划变电容量之和＝Σ500(750)千伏公用变电容量
(2)单位线路支撑等效装机
规划单位线路长度支撑等效装机＝电源规划等效电源装机/规划线路长度之和
规划线路长度之和＝Σ500(750)千伏线路长度
规划等效电源装机＝规划合计接入该电压等级电厂装机容量+低电压等级水电、风电汇集容量±交直流跨区跨省输入或输出电力，其中，输入为正，输出为负。
本发明进一步的改进在于，步骤2的步骤203)中，公司效益指标包括：
2031)EBITDA利润率
EBITDA利润率(％)＝EBITDA/营业收入×100％
其中，EBITDA＝利润总额+利息费用+折旧+摊销；
2032)单位电量购售电成本售价比，该指标表征从电价差获得的收益水平，如下：
单位电量购售电成本售价比＝单位电量购电成本/单位电量售价
2033)资产负债率，计算方法为：
资产负债率＝负债总额/资产总额×100％
2034)净资产收益率，计算方法为：
净资产收益率＝净利润/股东权益＝(税后经营利润-税后利息)/股东权益
2035)流动资产周转率
流动资产周转率＝主营业务收入净额/平均流动资产总额X100％
2036)总资产增长率
总资产增长率＝本年总资产增长额/年初资产总额×100％
其中：本年总资产增长额＝年末资产总额-年初资产总额。
本发明进一步的改进在于，步骤2的步骤204)中，社会效益指标包括：
2041)接入电铁里程，考虑电气化火车接入后的影响，接入电铁里程越大，产生的正面社会效益越大；
2042)服务满意度，包括：
(1)政府满意度
即从政府发展的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括供电可靠性带来的用户体验是否达标，对节能减排是否做出贡献；
(2)用户满意度
即从用户体验的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括供电连续性、电压合格率和电价合理程度；
(3)发电企业满意度
即从发电企业竞价上网的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括发电量和计划用电量的匹配程度，以及收购电价的合理程度。
本发明进一步的改进在于，步骤2的步骤205)中，环保效益指标包括：
2051)新能源发电节排量
指采用新能源发电带来的减排效果，考虑带来的二氧化碳和二氧化硫减排量；
2052)新能源发电节约标煤
该指标反映了采用风电光伏发电代替火力发电，从而节约的燃煤量，以标准煤为单位计算。
本发明进一步的改进在于，步骤3中，为了对以上建立的效率和效益评估指标进行定级打分，利用输电网历史数据，结合回归模型，基于指标间的影响因素，对每一个评估指标做线性拟合，得到指标合理范围；
若对于指标y,与y相关联的影响因素指标有5个，分别标记为x1,x2,x3,x4和x5，假设y可以用5个影响因素指标表示，即
y＝a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+C (1)
其中，ai为对应于拟合曲线影响因素指标的指标系数，i＝1,2,...,5，系数越大则说明该指标对指标y的影响力越大；
由历史数据拟合得到指标系数，得到拟合曲线后，根据当年的影响因素指标数据，得到y的最佳取值。
根据CV＝σ/μ得标准差系数，指标合理取值区间由(2)确定，其中ymin为指标合理取值下限，ymax为指标合理取值上限，y为由式(1)确定的指标最佳值；
y m i n = y × ( 1 - C V ) y max = y × ( 1 + C V ) - - - ( 2 )
从而对于指标y，其最佳运行区间为(ymin,ymax)，再根据+10％和‐10％左右浮动，得到其他等级的运行区间；
最后，利用古林法物元可拓模型得到最终计算结果。
相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：
本发明从输电网运行效率和效益两大核心点出发，考虑电力系统安全性、可靠性、经济性、协调性评估输电网运行效率，同时从企业角度和市场角度考察输电网运行效益，将新能源接入后的影响细化，系统全面地将输电主网各个运行指标纳入评估体系，使评估结果更加科学、准确，提供合理的输电网效率效益评估结果，为提高输电网效率效益提供理论依据，从而指导电力系统运行情况的适当改善，给整个电力系统的安全、可靠和经济运行带来巨大的效益。本发明具有通用性，可应用于任何输电网效率效益评估问题中，甚至其思路也可拓展应用于电力系统规划分析和投资决策问题。另外，该评估模型不仅可以对输电网效率效益做出评价，也可以应用于工程项目管理和预警机制的研究中。本发明有望在多个领域启发效率效益评估的新思路并获得应用。
附图说明：
图1为本发明的体系建立层次结构图；
图2为本发明涉及的评估体系图；
图3为本发明涉及的指标影响关系图；
图4为本发明算例中，效率指标权重分布图；
图5为本发明算例中，效益指标权重分布图；
图6为本发明算例中，效率评估值逐年发展趋势图；
图7为本发明算例中，效益评估值逐年发展趋势图；
图8为本发明算例中，效率效益综合评估值逐年发展趋势图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，包括以下步骤：
1、体系建立基础
1)体系构建的基础层次结构
在建立评估体系前，首先确定体系的基本层次结构，由于电网运行的效率效益的指标侧重于电网运行效率和电网公司运营效益两个方面，同时电网运行效率和电网公司运营效益又有相应的子指标，因此分为三层目标来评估电网的运行效率效益，在附图1中表示；
1-1)目标层。电网运行效率效益评价的目标是获得当前电网运行状况以及电网投资和收益的关系，因此设立电网运行效率效益评估指标，并把它作为指标体系的目标指标；
1-2)子目标层。为了能更好地体现电网运行状况以及电网投资收益对评价指标的贡献，从输电网运行效率和效益两方面出发，将综合评估目标详细划分为几大类子目标；
1-3)指标层
按子目标层的类别划分，对每一个子目标，确定几个详细的指标对其进行描述，所有的三级指标构成体系的指标层；
2)体系的子目标层确定
基于1)中确定的体系构建的基础层次结构，结合电网运行效率和效益评价两大方面，以输电网效率效益综合评估值为目标，确定体系的子目标层，在附图2中表示；
2-1)电网运行效率的子目标
电网运行效率评定主要从五个方面出发：一是要看组织变压器的运行是否经济合理，二是要看在规定范围内电网运行电压是否稳定，三是要看负荷的功率因数是否符合要求并达到最佳状态，四是要看系统供电负荷率是否达到电网运行最好水平，五是要看电网线损是否降到最低；
本发明从物理角度将电网运行效率指标细分为安全性、可靠性、利用程度和协调性指标。安全性即，系统在发生故障情况下，系统能保持稳定运行和正常供电的风险程度；可靠性即，向用户提供质量合格的、连续的电能的能力；利用程度即，从电网运行过程中，出现的运行均匀程度，设备利用程度和输送过程中电量损耗的角度来评估输电网利用程度指标；协调性即，输电网各设备、元件的配置比例的合理程度；
2-2)电网运行效益的子目标
电网的效益评估，即经济性评估，电网的经济性指标从电网的投资效益和经济效益两方面来选取，电网的投资效益是电网的产出与投入的比较。投资效益评价，就是对投资项目的经济效益、电网性能效益和社会效益进行分析，并在此基础上，对投资项目的技术可行性、经济赢利性做出相应的评价结论，作为投资决策的依据和电网运营优劣的评判。经济效益是指企业的生产总值与生产成本之间的比率关系。经济效益通常由财务指标反映，包括资产负债率、投资回收期和财务净现值；
本发明从企业和社会相结合的角度，从成本、收益两个出发点，将电网作为电力市场中的重要组成部分，连接电源与用户的资源配置平台，有效传递上下游各种价格信号，促进电力市场良性发展；
2、细化三级指标构建基础体系
基于步骤1中确定的体系构建基础层次结构和子目标，对各子目标进行细化，从而确定体系的指标层，包含以下5类的信息：
201)设备运行效率
2011)线路最大负载率：
该指标反映线路实际年最大输送功率达到该线路经济输送功率的情况，从而体现线路的容量利用水平。
不同型号导线的经济输送功率不同，统一电压等级不应取同一个标准。若导线实际对应的经济输送功率大于该给定值，将可能导致部分线路的指标计算结果大于100％；另外，若导线实际对应的经济输送功率小于该给定值，如老旧线路线型较小，将导致指标计算结果偏小，不能反映线路实际利用情况。
对于某地区某电压等级共计N回输电线路，则该地区该电压等级输电线路最大负载率为：
2012)线路平均负载率：
该指标反映线路年实际输送电量占理论最大经济输送电量的比例。
对于某地区某电压等级共计N回输电线路，则该地区该电压等级输电线路平均负载率为：
2013)主变最大负载率：
该指标反映某一变压器最大负荷达到变压器额定容量的程度。主变最大负载率是反映一年中某一台主变的最大功率与额定容量的关系。根据《城市电力网规划设计导则》，正常运行时主变负荷不应超过其额定容量，考虑N-1情况下，不影响对用户的供电，当主变台数为2台时，主变负载率应为50％。
对于某地区某电压等级共计N台主变，则该地区该电压等级的主变最大负载率为：
2014)主变平均负载率：
该指标主要反映某一台主变的容量平均利用效率，指标数值越高，说明主变利用效率越高。对于某地区都电压等级共计N台主变，则该地区该电压等级的主变平均负载率为：
2015)可利用系数
(1)线路可利用系数
输电线路利用率反映输电系统规划的合理性以及电网企业合理运营电网的情况。输电线路利用率反映了输电系统运营的经济型，利用率过低说明没有充分利用现有线路的输电能力，同时也反映输电系统过度超前建设造成不必要的投资和浪费；利用率过高可能会对线路的寿命造成影响，同时也反映输电系统建设可能滞后社会经济的发展速度。
线路可利用系数反映线路的使用效率。计算公式为：
(2)主变可利用系数
变压器可利用系数反映变压器的使用效率。计算公式为：
2016)强迫停运率
强迫停运率反映电网运行安全性，由线路或主变的强迫停运小时数决定，强迫停运率越小，则电网运行效率越高。
(1)线路强迫停运率
(2)主变强迫停运率
2017)直流系统能量利用率
在统计期间内，统计对象实际输送能量与额定输送能量的百分比。
U = T T E P m × P H × 100 %
式中，TTE为总输送电量，单位兆瓦时。
2018)直流系统能量可用率
在统计期间内，直流输电系统能够输送能量的能力。
E A = A H - E O H P H × 100 %
式中，AH为可用小时数，单位为小时；EOH为降额运行等效停运小时数，单位为小时；PH为统计期间小时数，单位为小时。
202)电网规模效率指标
2021)规划电网单位支撑用电负荷
该指标反映规划电网变电容量、输电线路规模对用电负荷的支撑情况，统计范围包括220千伏和330千伏。
(1)单位变电容量支撑用电负荷
计算方法：规划电网单位变电容量支撑用电负荷＝规划最高用电负荷/规划变电容量之和；
其中：规划变电容量之和＝Σ规划220(330)千伏公用降压变电容量
(2)单位线路支撑用电负荷
规划电网单位线路长度支撑用电负荷＝规划最高用电负荷/规划线路长度之和
规划线路长度之和＝Σ规划220(330)千伏公用线路长度
用电负荷为规划全省统调最高用电负荷，即规划最高发电负荷与规划跨省交换电力的同时刻最大预计值，其中输入为正，输出为负。
2022)规划电网单位支撑等效装机
该指标反映规划电网单位规模(变电容量、输电线路)支撑规划的电源装机规模情况。统计范围为500千伏及以上电网。
(1)单位变电容量支撑等效装机
计算方法：规划电网单位变电容量支撑等效装机＝电源规划等效电源装机/规划变电容量之和
其中：规划变电容量之和＝Σ500(750)千伏公用变电容量
(2)单位线路支撑等效装机
规划单位线路长度支撑等效装机＝电源规划等效电源装机/规划线路长度之和
规划线路长度之和＝Σ500(750)千伏线路长度
规划等效电源装机＝规划合计接入该电压等级电厂装机容量+低电压等级水电、风电等汇集容量±交直流跨区跨省输入(输出)电力。(注：输入为正，输出为负)
203)公司效益指标
2031)EBITDA利润率
该指标是“税息折旧及摊销前利润”，反映了省公司的盈利能力。
EBITDA利润率(％)＝EBITDA/营业收入×100％
注：EBITDA＝利润总额+利息费用+折旧+摊销。
2032)单位电量购售电成本售价比
即每一度电，购电价与售电价之比。该指标表征从电价差获得的收益水平。
单位电量购售电成本售价比＝单位电量购电成本/单位电量售价。
2033)资产负债率
这个指标用于反应电网经营企业财务健康程度。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。如果举债很大，超出债权人心理承受程度，企业就借不到钱。如果企业不举债，或负债比例很小，说明企业畏缩不前，对前途信心不足，利用债权人资本进行经营活动的能力很差。从财务管理的角度来看，企业应当审时度势，全面考虑，在利用资产负债率制定借入资本决策时，必须充分估计预期的利润和增加的风险，在二者之间权衡利害得失，作出正确决策。
通常，公司的资产负债率应控制在50％左右。从公司债权人的立场来讲，公司的资产负债率越低越好，这样，公司的偿债能力有保证，借款的安全系数就高。从公司投资者的角度来看，如果公司总资产利润率高于借款利息率，则资产负债率越高越好；反之，则越低越好。而从公司经营者角度来看，如果资产负债率过高，超出债权人的心理承受程度，公司就借不到钱；如果公司资产负债率过低，这说明公司在经营过程中比较谨慎，不轻易借款进行投资，或者是自有资金比较充足，暂时还不需要大规模的举债。
资产负债率在某种程度上反映了该行业的竞争力情况，负债率越高，竞争力越大。
计算方法为：
资产负债率＝负债总额/资产总额×100％。
该指标既不是越低越好，也不是越高越好，当此负债率大于1时，说明公司已经资不抵债，将会面临巨大的破产风险，而当负债率太小，会说明利用债权人资本进行经营活动的能力很差。
2034)净资产收益率
它是企业净利润与平均净资产的比率，反映所有者权益所获报酬的水平。
净资产收益率＝净利润/股东权益＝(税后经营利润-税后利息)/股东权益
2035)流动资产周转率
流动资产周转率是分析流动资产周转情况的一个综合指标，流动资产周转的快，可以节约资金，提高资金的利用效率。
流动资产周转率(次)＝主营业务收入净额/平均流动资产总额X100％
2036)总资产增长率
是企业本年总资产增长额同年初资产总额的比率，反映企业本期资产规模的增长情况。资产增长是企业发展的一个重要方面，发展性高的企业一般能保持资产的稳定增长。
总资产增长率＝本年总资产增长额/年初资产总额×100％
其中：本年总资产增长额＝年末资产总额-年初资产总额
总资产增长率越高，表明企业一定时期内资产经营规模扩张的速度越快。但在分析时，需要关注资产规模扩张的质和量的关系，以及企业的后续发展能力，避免盲目扩张。
204)社会效益指标
2041)接入电铁里程
考虑电气化火车接入后的影响，接入电铁里程越大，产生的正面社会效益越大；
2042)服务满意度
(1)政府满意度
即从政府发展的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括供电可靠性带来的用户体验是否达标，对节能减排是否做出贡献；
(2)用户满意度
即从用户体验的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括供电连续性、电压合格率和电价合理程度；
(3)发电企业满意度
即从发电企业竞价上网的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括发电量和计划用电量的匹配程度，以及收购电价的合理程度。
205)环保效益指标
2051)新能源发电节排量
指采用新能源发电带来的减排效果，考虑带来的二氧化碳和二氧化硫减排量。
表5-1单位发电量的CO2排放量指标
表5-2单位发电量的SO2排放量
2052)新能源发电节约标煤
该指标反映了采用风电光伏发电代替火力发电，从而节约的燃煤量，以标准煤为单位计算。
3、利用回归分析模型确定指标定级区间
为了对以上建立的效率和效益评估指标进行定级打分，利用省网与各年历史数据，利用回归模型，基于指标间的影响因素，对每一个评估指标做线性拟合，得到适应于陕西省的指标合理范围。
电网本身是一个负荷需求、电源装机、利用效率、安全标准、设备水平相互影响、相互作用的复杂系统。诸多指标之间存在紧密联系，在特定情况下，可以建立某个指标和另外多个指标之间的函数关系式。本发明采用多元回归的方法对指标合理取值范围进行研究。鉴于本发明所建立指标体系中包含指标众多，选取容载比、变机比、主变最大负载率、主变平均负载率、线路最大负债率和线路平均负载率、线损率、单位电网投资增售电量、单位电网投资增供负荷、资产负债率和净资产收益率十一个指标对其合理取值范围进行分析。
多元回归的基本思想是：在研究多个历史数据点的基础上，拟合出因变量和多个自变量之间的关系曲线，得到其函数关系式。用此函数关系式去推断所考察年份指标合理值，进而计算得到其合理取值范围。
包含如下五个步骤：
(一)指标关系分析。这是多元回归中最重要的一步，分析指标之间的关系也就是确定被解释变量的解释变量。针对某一被解释变量，选取合适的解释变量关系到多元回归模型的准确性，是影响回归效果的重要因素之一。
(二)选取所考察地区的历史数据。该步骤主要完成了数据收集工作，需要注意的是为了使回归效果更好，应当尽可能多的选取数据点。
(三)回归模型的选取。多元回归存在多种模型，如线性多元回归、多项式回归和指数回归等。考虑到该项目中不同自变量指标对因变量指标的影响呈现线性关系，这里选取线性多元回归模型。
(四)计算被解释变量和解释变量之间的相关系数，得到函数表达式。
(五)根据所得函数表达式和待考察年份解释变量数据，推断待考察年份被解释变量的合理值，并确定去合理取值区间。
附图3为选取的指标间影响关系。
4、模型计算
基于步骤2建立的指标体系和步骤3确定的指标定级区间，结合各指标实际运行历史数据，可以得到对指标运行情况的初步判断，根据指标合理运行范围区间得到的经典域成为模型计算的基础。
4-1)古林法
古林法是将人的主观判断以数量形式进行表达的一种科学处理方法。当对于各个评价的对象的重要性需要做出定量的估计时，运用此种方法能够比较准确的反映出客观的问题。古林法是关联矩阵法中最为常用的一种综合评价方法，关联矩阵评价法的应用关键在于确定被评价的各项之间相对的重要程度，称其为ωj。
为了便于专家对各指标的相对重要程度评价，首先将某一层级的指标按重要程度的高低进行基本排序。
给出某一层级的一列指标{ai}，i＝1，2，…，n.假设经过初步排序，其指标排列重排为其重要程度按先后顺序逐个递减。
按照初步排序，将指标两两之间进行比较，并用数值表示其重要程度。比如指标aj和aj-1之间的相对重要程度如果用指标所占的权重wj和wj-1来表示，则
wj-1＝Rj-1×wj j＝1,2,...,n
设基准化处理后的结果为Kj，最后一个指标Kn作为基准，令其为1，从而自后向前计算其他评价指标的K值。计算公式如下：
K j - 1 = R j - 1 × K j K n = 1 , j = 1 , 2 , ... , n
将Kj的所有数值相加，分别用每一个Kj除以数值和，则所得结果为各评价指标的权重。从而对于归一化后的权重计算为
W j = K i Σ j = 1 n K j , i = 1 , 2 , ... , n ; j = 1 , 2 , ... , n
对于相同指标体系，不同专家处于知识经验等众多客观原因，其确定的序关系不尽相同。为解决这一问题，对所有专家的打分，均假定其排序不同。若存在m位专家，每个专家对于最终权重的确定，其话语权是均等的，则认为每人给出其打分序列的概率均等，为则对其中任意第j位专家若对指标ai排序打分使该指标最后的权重为wij，那么所有m位专家的综合打分值，相对于指标ai而言，其最终的权重为
w i = Σ j = 1 m a i j m , i = 1 , 2 , ... , n
对于二级指标，其二级相对权重的计算步骤与三级指标相对权重计算步骤一样，则若对于二级指标序列{bi},i＝1,2,...,t，其相对权重若为{w1,w2,...wt}，则所有三级指标的绝对权重则为{w1×w1j；w2×w2j；...；wt×wtj}，其中j为每个二级指标下的群组指标的个数。
4-2)物元可拓模型
物元可拓模型以物元理论和可拓集合论作为理论框架，通过建立经典域、节域和评价等级，根据实测数据计算待评物元关于评级等级的关联度，以此来确定评价对象的等级。物元是物元可拓模型的基本单元，其以有序三元组R＝(事物，特征，量值)＝(B，A，K)作为描述事物的基本单位。
首先确定事物的经典域、节域和待评价物元。令
R j = ( B j , a i , K i j ) = B j a 1 K 1 j a 2 K 2 j . . . . . . a n K n j = B j a 1 ( x 1 j , y 1 j ) a 2 ( x 2 j , y 2 j ) . . . . . . a n ( x n j , y n j )
其中，Bj为第j个二级评价指标；a1,a2,...,an为Bj的n个不同特征；K1j,K2j,...,Knj分别是Bj对应于a1,a2,...,an的取值范围，即经典域；xij和yij为Kij的取值边界。
令
R p = ( B , a i , K p i ) = B a 1 K p 1 a 2 K p 2 . . . . . . a n K p n = B j a 1 ( x p 1 , y p 1 ) a 2 ( x p 2 , y p 2 ) . . . . . . a n ( x p n , y p n )
式中：B为二级评价指标的全体，Kp1,Kp2,...,Kpn分别是B对应于a1,a2,...,an的取值范围，即节域。
令
R 0 = ( B 0 , a i , K i ) = B j a 1 K 1 a 2 K 2 . . . . . . a n K n
式中，R0为待评测物元；K1,K2,...,Kn分别是B0对应于a1,a2,...,an的实测数据。
当评价指标的实测数据超过节域的范围时，其关联函数值就无法测算(即分母为零)，此时无法应用该模型对电能质量进行评价。因此，需要对物元可拓模型进行改进，方法是对经典域物元和待评物元进行规格化处理。
对经典域物元进行规格化处理，可得：
R j ′ = ( B j , a i , K i j ′ ) = B j a 1 ( x 1 j x p 1 , y 1 j y p 1 ) a 2 ( x 2 j x p 2 , y 2 j y p 2 ) . . . . . . a n ( x n j x p n , y n j y p n )
对待评价物元进行规格化处理，可得：
R 0 ′ = B j a 1 K 1 / y p 1 a 2 K 2 / y p 2 . . . . . . a n K n / y p n
本发明中权重的确定采用上述的古林法，根据各指标的相对重要程度进行排序，然后计算出归一化后的最终权重值。
对规格化后的待评价物元计算其关于改进后的经典域量值范围的距离D：
D ( k , K i j ′ ) = | k - x + y 2 | - y - x 2
式中，k为指标最后的评价值，x，y分别为区间的左右端点值。
用得到的距离Dij来计算，和那一个评价等级最接近，即和那一个评价等级距离最短，得到接近度为：
N j ( p 0 ) = 1 - 1 n ( n + 1 ) Σ i = 1 n D j ( k ) w i ( a i )
其中，wi(ai)为评价指标的权重，n为评价指标的个数。
由Nt(p0)＝max{Nj(p0)}可得，待评价物元属于t等级。令
N ~ j ( p 0 ) = N j ( p 0 ) - m i n j N j ( p 0 ) m a x j N j ( p 0 ) - m i n j N j ( p 0 )
从而
j * = Σ j = 1 m j N ~ j ( p 0 ) Σ j = 1 m N ~ j ( p 0 )
式中，j*是待评价物元R0的等级变量特征值。通过j*可以判断待评价物元R0偏向相邻等级的程度。
下面以一个实施例说明本发明的具体实施步骤；
以陕西省算例进行算法验证，陕西电网内网、省调统调电厂共计61座，机组142台，总装机容量23316.55兆瓦。陕西电网330千伏及以上输电线路共有203条，总长度10506.188千米。其中：±500千伏直流线路1条，长度533.86千米(陕西境内长度为294.0千米)。陕西电网共有110(35)千伏线路2380条，长度33620.43千米。以陕西省网2010-2014年运行数据为例，进行指标处理如下。
1、指标定级区间的确定
取330kV主变最大负载率进行分析，影响该指标的因素主要有330kV主变N-1通过率(x1)、330kV单回线路长度(x2)、330kV单台变电容量(x3)、负荷率(x4)、最大峰谷差(x5)、电源装机(x6)。解释变量和被解释变量在2010年—2015年期间的历史数据如所示。
表5-3解释变量和被解释变量历史数据
选取线性多元回归模型对历史数据进行拟合，得到的函数表达式如下所示。
y＝0.164x1-2.005x2+4.296x3+0.006x4-0.014x5+45.945 (1)
采用该函数关系式对2010年和2015年的330kV主变最大负载率情况进行分析。在2010年-2015年期间，各年份330主变N-1通过率的标准差为3.767，均值为65.210，根据CV＝σ/μ可得标准差系数CV＝3.767/65.210＝0.058。指标合理取值区间由(2)确定，其中ymin为指标合理取值下限，ymax为指标合理取值上限，y为由(1)确定的指标合理值。
y min = y × ( 1 - C V ) y max = y × ( 1 + C V ) - - - ( 2 )
对于2010年330kV主变最大负载率而言，y＝0.164*77.78-2.005*51.10+4.296*26.31+0.006*430-0.014*578+45.945＝63.761，进而ymin＝63.761*(1-0.058)＝60.06，ymax＝63.761*(1+0.058)＝67.46，其合理取值范围为(60.06，67.46)，实际值为63.85，在合理取值范围之内。
对于2015年330kV主变最大负载率，y＝0.164*45.28-2.005*44.87+4.296*27.19+0.006*613.5-0.014*1299+45.945＝65.71，进而ymin＝61.10*(1-0.058)＝57.56，ymax＝61.10*(1+0.058)＝64.64，其合理取值范围为(61.90，69.52)，实际值为66.00，在合理取值范围之内。
依此类推，从而得到所有指标的定级区间如下：
表5-4解释变量和被解释变量历史数据单位：％
2、运行效率指标
(1)运行效率指标权重值
表7-1效率指标权重
C1 C2 C3 C4 C5 C6
0.070 0.070 0.064 0.058 0.064 0.058
C7 C8 C9 C10 C11 C12
0.058 0.058 0.056 0.056 0.048 0.045
C13 C14 C15 C16 C17 C18
0.034 0.034 0.032 0.032 0.026 0.026
C19 C20 C21 C22 C23 C24
0.024 0.019 0.019 0.018 0.018 0.015
(2)运行效率逐年评估结果
表7-2效率评估下，各年的等级评估值
2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年
效率评估值 3.519 3.142 3.277 3.375 3.237 3.321
3、运营效益指标
(1)运营效益指标权重值
表7-3效益指标权重
C25 C26 C27 C28 C29 C30
0.054 0.054 0.059 0.057 0.057 0.052
C31 C32 C33 C34 C35
0.167 0.167 0.128 0.103 0.103
(2)运营效益逐年评估结果
表7-4效益评估下，各年的评估值
2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年
效益评估值 2.626 2.624 2.626 2.627 2.637 2.642
最后得到逐年的等级评定为：
表7-5各年的综合评估值
2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年
综合评估值 3.073 2.883 2.951 3.001 2.937 2.982
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，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、体系建立基础，包括1)体系构建的基础层次结构和2)体系的子目标层确定；
步骤2、细化三级指标构建基础体系，基于步骤1中确定的体系构建基础层次结构和子目标，对各子目标进行细化，从而确定体系的指标层，包括：201)设备运行效率、202)电网规模效率指标、203)公司效益指标、204)社会效益指标和205)环保效益指标；
步骤3、基于步骤2得到综合评估指标体系，梳理指标间相互影响关系，利用回归分析模型确定各指标的定级区间；
步骤4、基于步骤2建立的指标体系和步骤3确定的指标定级区间，结合各指标实际运行历史数据，得到对指标运行情况的初步判断，根据指标合理运行范围区间得到的经典域成为模型计算的基础。
2.根据权利要求1所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤1的步骤1)中，在建立评估体系前，首先确定体系的基本层次结构，由于电网运行的效率效益的指标侧重于电网运行效率和电网公司运营效益两个方面，同时电网运行效率和电网公司运营效益又有相应的子指标，因此分为三层目标来评估电网的运行效率效益，包括：
1-1)目标层，电网运行效率效益评价的目标是获得当前电网运行状况以及电网投资和收益的关系，因此设立电网运行效率效益评估指标，并把它作为指标体系的目标指标；
1-2)子目标层，为了能更好地体现电网运行状况以及电网投资收益对评价指标的贡献，从输电网运行效率和效益两方面出发，将综合评估目标详细划分为几大类子目标；
1-3)指标层
按子目标层的类别划分，对每一个子目标，确定几个详细的指标对其进行描述，所有的三级指标构成体系的指标层。
3.根据权利要求2所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤1的步骤2)中，基于步骤1)中确定的体系构建的基础层次结构，结合电网运行效率和效益评价两大方面，以输电网效率效益综合评估值为目标，确定体系的子目标层，包括：
2-1)电网运行效率的子目标
从物理角度将电网运行效率指标细分为安全性、可靠性、利用程度和协调性指标；其中，安全性即，系统在发生故障情况下，系统能保持稳定运行和正常供电的风险程度；可靠性即，向用户提供质量合格的、连续的电能的能力；利用程度即，从电网运行过程中，出现的运行均匀程度，设备利用程度和输送过程中电量损耗的角度来评估输电网利用程度指标；协调性即，输电网各设备、元件的配置比例的合理程度；
2-2)电网运行效益的子目标
电网的效益评估，即经济性评估，电网的经济性指标从电网的投资效益和经济效益两方面来选取，电网的投资效益是电网的产出与投入的比较；投资效益评价，就是对投资项目的经济效益、电网性能效益和社会效益进行分析，并在此基础上，对投资项目的技术可行性、经济赢利性做出相应的评价结论，作为投资决策的依据和电网运营优劣的评判，经济效益是指企业的生产总值与生产成本之间的比率关系，经济效益通常由财务指标反映，包括资产负债率、投资回收期和财务净现值；
从企业和社会相结合的角度，从成本、收益两个出发点，将电网作为电力市场中的重要组成部分，连接电源与用户的资源配置平台。
4.根据权利要求1所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤2的步骤201)中，设备运行效率包括：
2011)线路最大负载率：该指标反映线路实际年最大输送功率达到该线路经济输送功率的情况，从而体现线路的容量利用水平；对于某地区某电压等级共计N回输电线路，则该地区该电压等级输电线路最大负载率为：
2012)线路平均负载率：该指标反映线路年实际输送电量占理论最大经济输送电量的比例；
对于某地区某电压等级共计N回输电线路，则该地区该电压等级输电线路平均负载率为：
2013)主变最大负载率：该指标反映某一变压器最大负荷达到变压器额定容量的程度；对于某地区某电压等级共计N台主变，则该地区该电压等级的主变最大负载率为：
2014)主变平均负载率：该指标反映某一台主变的容量平均利用效率，指标数值越高，说明主变利用效率越高；对于某地区都电压等级共计N台主变，则该地区该电压等级的主变平均负载率为：
2015)可利用系数，包括：
(1)线路可利用系数，线路可利用系数反映线路的使用效率，计算公式为：
(2)主变可利用系数，变压器可利用系数反映变压器的使用效率，计算公式为：
2016)强迫停运率
强迫停运率反映电网运行安全性，由线路或主变的强迫停运小时数决定，强迫停运率越小，则电网运行效率越高，包括：
(1)线路强迫停运率
(2)主变强迫停运率
2017)直流系统能量利用率
在统计期间内，统计对象实际输送能量与额定输送能量的百分比：
U = T T E P m × P H × 100 %
式中，TTE为总输送电量，单位兆瓦时，Pm为额定输送功率，PH为统计期间小时数，单位为小时；
2018)直流系统能量可用率，在统计期间内，直流输电系统能够输送能量的能力，计算公式如下：
E A = A H - E O H P H × 100 %
式中，AH为可用小时数，单位为小时；EOH为降额运行等效停运小时数，单位为小时。
5.根据权利要求4所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤2的步骤202)中，电网规模效率指标包括：
2021)规划电网单位支撑用电负荷
该指标反映规划电网变电容量、输电线路规模对用电负荷的支撑情况，统计范围包括220千伏和330千伏；包括：
(1)单位变电容量支撑用电负荷
计算方法：规划电网单位变电容量支撑用电负荷＝规划最高用电负荷/规划变电容量之和；
其中：规划变电容量之和＝Σ规划220(330)千伏公用降压变电容量
(2)单位线路支撑用电负荷
规划电网单位线路长度支撑用电负荷＝规划最高用电负荷/规划线路长度之和
规划线路长度之和＝Σ规划220(330)千伏公用线路长度
用电负荷为规划全省统调最高用电负荷，即规划最高发电负荷与规划跨省交换电力的同时刻最大预计值，其中输入为正，输出为负；
2022)规划电网单位支撑等效装机
该指标反映规划电网单位规模支撑规划的电源装机规模情况，统计范围为500千伏及以上电网；包括：
(1)单位变电容量支撑等效装机
计算方法：规划电网单位变电容量支撑等效装机＝电源规划等效电源装机/规划变电容量之和；
其中：规划变电容量之和＝Σ500(750)千伏公用变电容量
(2)单位线路支撑等效装机
规划单位线路长度支撑等效装机＝电源规划等效电源装机/规划线路长度之和
规划线路长度之和＝Σ500(750)千伏线路长度
规划等效电源装机＝规划合计接入该电压等级电厂装机容量+低电压等级水电、风电汇集容量±交直流跨区跨省输入或输出电力，其中，输入为正，输出为负。
6.根据权利要求5所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤2的步骤203)中，公司效益指标包括：
2031)EBITDA利润率
EBITDA利润率(％)＝EBITDA/营业收入×100％
其中，EBITDA＝利润总额+利息费用+折旧+摊销；
2032)单位电量购售电成本售价比，该指标表征从电价差获得的收益水平，如下：
单位电量购售电成本售价比＝单位电量购电成本/单位电量售价
2033)资产负债率，计算方法为：
资产负债率＝负债总额/资产总额×100％
2034)净资产收益率，计算方法为：
净资产收益率＝净利润/股东权益＝(税后经营利润-税后利息)/股东权益
2035)流动资产周转率
流动资产周转率＝主营业务收入净额/平均流动资产总额X100％
2036)总资产增长率
总资产增长率＝本年总资产增长额/年初资产总额×100％
其中：本年总资产增长额＝年末资产总额-年初资产总额。
7.根据权利要求6所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤2的步骤204)中，社会效益指标包括：
2041)接入电铁里程，考虑电气化火车接入后的影响，接入电铁里程越大，产生的正面社会效益越大；
2042)服务满意度，包括：
(1)政府满意度
即从政府发展的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括供电可靠性带来的用户体验是否达标，对节能减排是否做出贡献；
(2)用户满意度
即从用户体验的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括供电连续性、电压合格率和电价合理程度；
(3)发电企业满意度
即从发电企业竞价上网的角度，对区域电网运行情况的满意程度，包括发电量和计划用电量的匹配程度，以及收购电价的合理程度。
8.根据权利要求7所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤2的步骤205)中，环保效益指标包括：
2051)新能源发电节排量
指采用新能源发电带来的减排效果，考虑带来的二氧化碳和二氧化硫减排量；
2052)新能源发电节约标煤
该指标反映了采用风电光伏发电代替火力发电，从而节约的燃煤量，以标准煤为单位计算。
9.根据权利要求1所述的一种计及新能源接入的输电网运行效率效益检测方法，其特征在于，步骤3中，为了对以上建立的效率和效益评估指标进行定级打分，利用输电网历史数据，结合回归模型，基于指标间的影响因素，对每一个评估指标做线性拟合，得到指标合理范围；
若对于指标y,与y相关联的影响因素指标有5个，分别标记为x1,x2,x3,x4和x5，假设y可以用5个影响因素指标表示，即
y＝a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+C (1)
其中，ai为对应于拟合曲线影响因素指标的指标系数，i＝1,2,...,5，系数越大则说明该指标对指标y的影响力越大；
由历史数据拟合得到指标系数，得到拟合曲线后，根据当年的影响因素指标数据，得到y的最佳取值；
根据CV＝σ/μ得标准差系数，指标合理取值区间由(2)确定，其中ymin为指标合理取值下限，ymax为指标合理取值上限，y为由式(1)确定的指标最佳值；
y min = y × ( 1 - C V ) y max = y × ( 1 + C V ) - - - ( 2 )
从而对于指标y，其最佳运行区间为(ymin,ymax)，再根据+10％和‐10％左右浮动，得到其他等级的运行区间；
最后，利用古林法物元可拓模型得到最终计算结果。
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