CN108764728A - 一种清洁能源外送方案的评估及比选方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种清洁能源外送方案的评估及比选方法及装置，根据电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标，构建清洁能源外送方案的评价指标体系，全方位考虑清洁能源外送至受端系统后各方面的价值。再对评价指标体系中各评价指标进行标准化计算，消除不同的评价指标的优劣方向和量纲上的差异，便于评价。将标准化后的各评价指标采用TOPSIS法统一成一个综合指标，避免多个指标评价的不统一，保证可以准确选择最优方案，评估方法简单，实现容易，为清洁能源外送对受端系统的选择提供有效参考，进而使资源配置合理，避免造成资源的浪费。

Description

一种清洁能源外送方案的评估及比选方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统规划领域，尤其涉及一种清洁能源外送方案的评估及比选方法及装置。
背景技术
目前，随着环境污染的加剧以及能源不足的问题，越来越多的传统化石能源将被风能、太阳能等清洁能源取代，以在满足人们用电需求的同时，减小对环境的污染。
但是我国清洁能源供需存在严重不平衡，西部地区清洁能源资源丰富而负荷需求较小，存在大量盈余现象，具有较强的外送电能力；而东部负荷需求量大，但能源供给却不足。为实现在更大范围内的资源优化配置和节能减排中发挥重要作用，本领域人员开始采用“西电东送”的方法，即将资源丰富地区的清洁能源外送至资源稀缺的地区。
而在实现“西电东送”的过程中，当清洁能源外送方案不同，即清洁能源送至不同的受端系统时，由于不同的受端系统的功率需求程度不同以及对其产生的经济效益和生态环境效益也有所区别，会出现资源分配不合理的情况，即当前清洁能源外送方案与当前的受端系统并不是最佳匹配方案。可见，本领域人员常采用的清洁能源外送方案易出现资源配置不合理、导致资源被浪费的问题。
发明内容
本发明提供了一种清洁能源外送方案的评估及比选方法及装置，以解决现有的清洁能源外送方案易出现资源配置不合理、导致资源被浪费的问题。
第一方面，本发明提供了一种清洁能源外送方案的评估及比选方法，该方法包括以下步骤：
构建清洁能源外送方案的评价指标体系；所述评价指标体系包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标；
根据所述清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；以及，计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，对每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，确定与目标受端系统对应的最优清洁能源外送方案，实现对清洁能源外送方案的比选。
可选地，按照下述步骤构建清洁能源外送方案的评价指标体系：
根据所述受端系统中归属类型电源的可利用容量GΣ、其他区域的清洁能源输送至受端系统的功率Pr和受端系统负荷预估总需求量L'Σ，按照式Pd＝GΣ+Pr-L'Σ，确定电力需求量指标Pd；
根据所述受端系统内电源用于解决峰时负荷对应的容量Gpeak、受端系统内抽水蓄能电站可用于调峰的容量Phs和受端系统调峰所需求的容量Dpeak，按照式δpeak＝Gpeak+Phs-Dpeak，确定调峰能力水平指标δpeak；
根据全网火力发电总量QΣc、火力发电标煤耗量bcp和全网用电总量QΣL，按照式确定单位用电量碳排放指标CQ；
根据所述受端系统的煤电上网电价ρc和直流输电通道的平均费用ρDC，按照式ρclean＝ρc-ρDC，确定清洁能源送出电价水平指标ρclean；
根据所述Pd、δpeak、CQ和ρclean，构建清洁能源外送方案的评价指标体系。
可选地，在所述确定调峰能力水平指标的步骤之后，还包括：
按照下式，对所述调峰能力水平指标进行标准化处理，得到标准调峰能力水平指标；
式中，δp'eak为标准调峰能力水平指标，Pclean为清洁能源输送的功率。
可选地，按照下述步骤计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值：
根据同向化处理方法，以及下式，对每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行同向化处理；
利用无量纲化处理方法，以及下式，对同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行无量纲化处理，得到电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
式中，为经过无量纲化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；x′1，x'2，…，x'n分别为经过同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的同向化值。
可选地，按照下述步骤利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标：
根据标准化处理后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，按照下式，确定每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵；
式中，m为评价指标体系中评价指标的个数，n为评价对象的个数，其中，评价对象为清洁能源外送方案；
根据所述X矩阵，计算最优值向量X+和最劣值向量X-，确定最优值方案和最劣值方案；
其中，最优值向量为
最劣值向量为
按照下式，计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
根据所述和以及下式，计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，以确定标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标；
第二方面，本发明还提供了一种清洁能源外送方案的评估及比选装置，所述清洁能源外送方案的评估及比选装置包括用于执行第一方面各种实现方式中方法步骤的模块，具体包括：
构建模块，用于构建清洁能源外送方案的评价指标体系；所述评价指标体系包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标；
方案确定及计算模块，用于根据所述清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；以及，计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
比选模块，用于利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，对每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，确定与目标受端系统对应的最优清洁能源外送方案，实现对清洁能源外送方案的比选。
可选地，所述构建模块包括：
第一指标确定单元，用于根据所述受端系统中归属类型电源的可利用容量GΣ、其他区域的清洁能源输送至受端系统的功率Pr和受端系统负荷预估总需求量L'Σ，按照式Pd＝GΣ+Pr-L'Σ，确定电力需求量指标Pd；
第二指标确定单元，用于根据所述受端系统内电源用于解决峰时负荷对应的容量Gpeak、受端系统内抽水蓄能电站可用于调峰的容量Phs和受端系统调峰所需求的容量Dpeak，按照式δpeak＝Gpeak+Phs-Dpeak，确定调峰能力水平指标δpeak；
第三指标确定单元，用于根据全网火力发电总量QΣc、火力发电标煤耗量bcp和全网用电总量QΣL，按照式确定单位用电量碳排放指标CQ；
第四指标确定单元，用于根据所述受端系统的煤电上网电价ρc和直流输电通道的平均费用ρDC，按照式ρclean＝ρc-ρDC，确定清洁能源送出电价水平指标ρclean；
构建单元，用于根据所述Pd、δpeak、CQ和ρclean，构建清洁能源外送方案的评价指标体系。
可选地，所述第二指标确定单元包括：
指标确定子单元，用于按照下式，对所述调峰能力水平指标进行标准化处理，得到标准调峰能力水平指标；
式中，δ′peak为标准调峰能力水平指标，Pclean为清洁能源输送的功率。
可选地，所述方案确定及计算模块包括：
同向化处理单元，用于根据同向化处理方法，以及下式，对每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行同向化处理；
无量纲化处理单元，用于利用无量纲化处理方法，以及下式，对同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行无量纲化处理，得到电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
式中，为经过无量纲化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；x′1，x'2，…，x'n分别为经过同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的同向化值。
可选地，所述比选模块包括：
矩阵确定单元，用于根据标准化处理后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，按照下式，确定每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵；
式中，m为评价指标体系中评价指标的个数，n为评价对象的个数，其中，评价对象为清洁能源外送方案；
优劣向量计算单元，用于根据所述X矩阵，计算最优值向量X+和最劣值向量X-，确定最优值方案和最劣值方案；
其中，最优值向量为
最劣值向量为
距离计算单元，用于按照下式，计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
综合指标确定单元，用于根据所述和以及下式，计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，以确定标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标；
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种清洁能源外送方案的评估及比选方法及装置，根据用于评价受端系统未来对外送电力的需求紧迫程度的电力需求量指标、用于评价受端系统未来接受外送清洁能源时本区域能否满足调峰需求以及体现供电可靠性的调峰能力水平指标、用于评价清洁能源送入后对受端系统环境保护的有益性的单位用电量碳排放指标，以及用于评价清洁能源送出的所获取的收益的清洁能源送出电价水平指标，构建清洁能源外送方案的评价指标体系，全方位考虑清洁能源外送至受端系统后各方面的价值。再对评价指标体系中各评价指标进行标准化计算，消除不同的评价指标的优劣方向和量纲上的差异，便于评价。将标准化后的各评价指标采用TOPSIS法统一成一个综合指标，避免多个指标评价的不统一，保证可以准确选择最优方案，评估方法简单，实现容易，为清洁能源外送对受端系统的选择提供有效参考，进而使资源配置合理，避免造成资源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的各受端系统的综合指标值条形图；
图3为本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选装置的结构框图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选方法的流程图。
为了实现清洁能源外送社会各方面效益综合最大化，需对送至各受端系统外送方案评估后进行合适方案的比选，以将某个区域的清洁能源外送至最匹配的受端系统处。
参见图1，本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选方法，包括以下步骤：
S1、构建清洁能源外送方案的评价指标体系；所述评价指标体系包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标；
本实施例提供的评估及比选方法，需从多个角度评价清洁能源外送至各受端系统的方案优劣程度，以选择出最合适的外送方案。因此，在构建可比选出最合适的清洁能源外送方案的评价指标体系时，需从供需平衡、经济效益以及生态文明等多个角度评价清洁能源外送至各受端系统的方案优劣程度，即该评价指标系统包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标四大指标。
上述四大指标的确定，需要考虑配电网中每一区域的负荷、电源可用容量、输送功率等因素，因此，每个指标的确定都要自行确定。
具体地，本实施例中，按照下述步骤构建清洁能源外送方案的评价指标体系：
S11、根据所述受端系统中归属类型电源的可利用容量GΣ、其他区域的清洁能源输送至受端系统的功率Pr和受端系统负荷预估总需求量L'Σ，按照式Pd＝GΣ+Pr-L'Σ，确定电力需求量指标Pd；
电力需求量指标用于评价受端系统未来对外送电力的需求紧迫程度，需求量越大即清洁能源外送至此区域价值越高，属于越大越优型指标。
S12、根据所述受端系统内电源用于解决峰时负荷对应的容量Gpeak、受端系统内抽水蓄能电站可用于调峰的容量Phs和受端系统调峰所需求的容量Dpeak，按照式δpeak＝Gpeak+Phs-Dpeak，确定调峰能力水平指标δpeak；
调峰能力水平指标用于评价受端系统未来接受外送清洁能源时本区域能否满足调峰需求，对系统的可靠性供电有着重要的意义。
而对于清洁能源不同的外送容量，其调峰能力不一样，不具备对比性，因此将其值标准化化，即在所述确定调峰能力水平指标的步骤之后，还包括：
按照下式，对所述调峰能力水平指标进行标准化处理，得到标准调峰能力水平指标；
式中，δ′peak为标准调峰能力水平指标，Pclean为清洁能源输送的功率。
对于标准调峰能力水平指标值为正时，表示在此清洁能源外送方案下满足调峰需求，该情况下此值并非简单的越大越好，要考虑因素较多，此时不影响清洁能源外送情况。为了简化评价，均将较优方案值记为0；对于标准调峰能力水平指标值为负时，表示在此清洁能源外送方案下，调频存在缺额，能力差，属于越小越差型指标，此值是去除劣势方案重点考虑的因素，不能将其对应简化。
S13、根据全网火力发电总量QΣc、火力发电标煤耗量bcp和全网用电总量QΣL，按照式确定单位用电量碳排放指标CQ；
单位用电量碳排放指标放用于评价清洁能源送入后对受端系统环境保护的有益性，符合社会发展趋势，因此，单位用电量碳排放越高，清洁能源送入优势越明显社会价值越高，属于越大越优型指标。
S14、根据所述受端系统的煤电上网电价ρc和直流输电通道的平均费用ρDC，按照式ρclean＝ρc-ρDC，确定清洁能源送出电价水平指标ρclean；
清洁能源送出电价水平指标用于评价清洁能源送出后所获取的收益，不同受端系统煤电价格不一致，且与清洁能源距离不同，所需的直流输电造价不同，因此会产生清洁能源送出价格定价不同，而送出电价越高，收益越好，对于清洁能源站而言越值得送出。
S15、根据所述Pd、δpeak、CQ和ρclean，构建清洁能源外送方案的评价指标体系。
将电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标作为构建评价指标体系的基础，可以判断受端系统对清洁能源的需求紧迫程度，判断目标受端系统在接收清洁能源时能否满足调峰需求，以保证系统的供电可靠性，判断目标受端系统接收清洁能源后对环境的影响，以及，判断清洁能源站在送出清洁能源送至哪一个受端系统处才能获得最佳的收益，进而为每一个受端系统匹配一个最佳的清洁能源外送方案，使资源配置合理，避免造成资源的浪费。
S2、根据所述清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；以及，计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
不同的清洁能源站和不同的受端系统之间，会产生数个清洁能源外送方案，也就是说某个清洁能源外送方案对应的清洁能源站与受端系统之间可能相距较近，也可能相距较远，评价指标体系中四大指标可能满足要求，也可能不满足要求。因此，为了为每一个受端系统匹配到最合适的清洁能源外送方案，需要对每一个清洁能源外送方案进行评估，即计算每个清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，以消除不同的指标的优劣方向上以及量纲上的差异，便于评价。
具体地，本实施例中，按照下述步骤计算每个清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值：
S21、根据同向化处理方法，以及下式，对每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行同向化处理；
先按照同向化处理方法，对每个清洁能源外送方案对应的评价指标体系中四大指标进行同向化处理，得到同向化值，消除不同评价指标在优劣方向上的差异，使得每个评价指标具有同向性，便于比较和分析。
S22、利用无量纲化处理方法，以及下式，对同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行无量纲化处理，得到电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
式中，为经过无量纲化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；x′1，x'2，…，x'n分别为经过同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的同向化值。
再根据无量纲化处理方法，对经过同向化处理后得到的同向化值进行无量纲化处理，得到每个清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，消除不同评价指标在量纲上的差异，便于比较和分析。
S3、利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，对每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，确定与目标受端系统对应的最优清洁能源外送方案，实现对清洁能源外送方案的比选。
利用不考虑权重的等权TOPSIS(Technique for Order Preference bySimilarity to an Ideal Solution)法，将上述四个标准化后的评价指标值转化成一个综合指标，实现对外送方案的比选。
TOPSIS法是根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是在现有的对象中进行相对优劣的评价。通过检测评价对象与最优解、最劣解的距离来进行排序，若评价对象最靠近最优解同时又最远离最劣解，则为最好；否则不为最优。其中最优解的各指标值都达到各评价指标的最优值，最劣解的各指标值都达到各评价指标的最差值。
具体地，TOPSIS法最主要是求解理想解负理想解，理想解是一设想的最优的解(方案)，它的各个属性值都达到各备选方案中的最好的值；而负理想解是一设想的最劣的解(方案)，它的各个属性值都达到各备选方案中的最坏的值。方案排序的规则是把各备选方案与理想解和负理想解做比较，若其中有一个方案最接近理想解，而同时又远离负理想解，则该方案是备选方案中最好的方案。
具体地，本实施例根据等权TOPSIS法，按照下述步骤将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标：
S31、根据标准化处理后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，按照下式，确定每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵；
式中，m为评价指标体系中评价指标的个数，n为评价对象的个数，其中，评价对象为清洁能源外送方案；
在进行转化之前，需建立基础的转换数据模型，即得到每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵。m为评价指标的个数，本实施例中，评价指标系统中包括四大指标，所以m的取值最大为4；n为建立的清洁能源外送方案的个数，即根据清洁能源站和受端系统之间建立的数个候选清洁能源外送方案，每一个候选清洁能源外送方案即为一个评价对象。
S32、根据所述X矩阵，计算最优值向量X+和最劣值向量X-，确定最优值方案和最劣值方案；
其中，最优值向量为
最劣值向量为
求解上述X矩阵，得到的最优值向量X+即为最优值方案，最劣值向量X-即为最劣值方案。
S33、按照下式，计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
根据等权TOPSIS法，分别计算每一评价对象中每一评价指标与最优值方案的距离即分别计算电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标与最优值方案的距离以及，电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标与最劣值方案的距离以根据距离值进行排序，比选出最优值，即比选出相对于目标受端系统而言最合适的清洁能源外送方案。
S34、根据所述和以及下式，计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，以确定标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标；
计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，即利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，仅利用综合指标Ci进行后续的排序比较。
接近程度Ci用于评价各评价对象的优劣，Ci值越大，表示相应的评价对象越接近最优水平，综合竞争力越强，反之亦然。
因此，本实施例中，根据等权TOPSIS法，将计算得到的每一个评价对象对应的Ci进行排序，即将每个评价对象的综合指标按照优劣程度排序，以实现对每个清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，为每一个目标受端系统匹配出对应的最优清洁能源外送方案，即选择Ci值最接近理论最优方案时对应的清洁能源外送方案为目标受端系统的最优清洁能源外送方案，进而完成对清洁能源外送方案的比选。
可见，本实施例提供的方法，将多个评价指标采用TOPSIS法统一成一个综合指标，避免了多个指标评价的不统一，造成无法准确选择最优方案的情况发生；且此TOPSIS法对权重依赖较小，可不考虑指标权重，避免因权重不一致导致结果相差较多。因此，本实施例提供的方法，可为每一个受端系统匹配到最合适的清洁能源外送方案，使资源配置合理，避免造成资源的浪费。
由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种清洁能源外送方案的评估及比选方法，根据用于评价受端系统未来对外送电力的需求紧迫程度的电力需求量指标、用于评价受端系统未来接受外送清洁能源时本区域能否满足调峰需求以及体现供电可靠性的调峰能力水平指标、用于评价清洁能源送入后对受端系统环境保护的有益性的单位用电量碳排放指标，以及用于评价清洁能源送出的所获取的收益的清洁能源送出电价水平指标，构建清洁能源外送方案的评价指标体系，全方位考虑清洁能源外送至受端系统后各方面的价值。再对评价指标体系中各评价指标进行标准化计算，消除不同的评价指标的优劣方向和量纲上的差异，便于评价。将标准化后的各评价指标采用TOPSIS法统一成一个综合指标，避免多个指标评价的不统一，保证可以准确选择最优方案，评估方法简单，实现容易，为清洁能源外送对受端系统的选择提供有效参考，进而使资源配置合理，避免造成资源的浪费。
为了说明本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选方法所能取得的有益效果，下面结合具体实施方式进行说明。
下面以云南电网水电外送为例，此处清洁能源为水电，作进一步详细说明，结合云南送至受端系统输电距离可行性以及受端系统有接受外送电力需求，根据实际情况以及工程经验确定数个可行的清洁能源外送方案。以2025年水电外送情况为分析，冀北、河南、湖北、湖南、江西、重庆、江苏、安徽、浙江、广东、广西和贵州均可作为云南水电外送的受端系统。
采用本实施例提供的方法，建立清洁能源外送方案的评价指标体系并对其进行评估后，对其进行排序，然后根据外送需求选择合适的水电外送方案。具体步骤如下：
S1、构建包括受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标以及水电送出电价指标的评价指标体系，各项指标计算后如表1所示。
表1评价指标体系中各指标结果表
S2、根据清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；即云南水电外送的受端系统可为冀北、河南、湖北、湖南、江西、重庆、江苏、安徽、浙江、广东、广西和贵州，因此，每一个地区与云南之间都可作为一个清洁能源外送方案。
计算每个清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，即冀北、河南、湖北、湖南、江西、重庆、江苏、安徽、浙江、广东、广西和贵州对应的上述评价指标的标准化值，消除不同的评价指标的优劣方向上以及量纲上的差异。标准化后的各受端系统指标值见表2。
表2各受端系统标准化后指标值
S3、利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成的综合指标，按照表2所示数据，确定无量纲化处理后的X矩阵：
同时，计算每个评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
D+＝[0.15 0.08 0.08 0.26 0.22 0.29 0.59 0.28 0.55 0.05 0.82 0.35]；
D-＝[0.76 0.84 0.79 0.58 0.62 0.67 0.39 0.74 0.29 0.82 0.09 0.69]；
最后根据计算出的D+和D-，以及下式，计算每个评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，即每个地区与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci。
即C＝[0.83 0.92 0.91 0.69 0.74 0.70 0.39 0.73 0.34 0.95 0.10 0.66]
图2为各受端系统(冀北、河南、湖北、湖南、江西、重庆、江苏、安徽、浙江、广东、广西和贵州)的综合指标值条形图。
由图2可知，对每个清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，发现广东、湖北、河南和冀南的综合指标值较高，可以优选为重点考虑的水电外送方案，即将清洁能源送至广东、湖北、河南和冀南处的方案为最优清洁能源外送方案；江苏、浙江和广西的综合指标值较差，直接剔除不予考虑；对于其他几个受端系统，在云南水电盈余较大，外送迫切性较高时，可以考虑作为可考虑水电外送方案。可见，本发明实施例提供的方法，资源配置合理，不会造成资源的浪费。
图3为本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选装置的结构框图。
参见图3，本发明实施例提供的清洁能源外送方案的评估及比选装置，用于执行如图1所示的评估及比选方法的相应步骤。具体地，该装置包括：
构建模块1，用于构建清洁能源外送方案的评价指标体系；所述评价指标体系包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标；
方案确定及计算模块2，用于根据所述清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；以及，计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
比选模块3，用于利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，对每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，确定与目标受端系统对应的最优清洁能源外送方案，实现对清洁能源外送方案的比选。
可选地，所述构建模块1包括：
第一指标确定单元，用于根据所述受端系统中归属类型电源的可利用容量GΣ、其他区域的清洁能源输送至受端系统的功率Pr和受端系统负荷预估总需求量L'Σ，按照式Pd＝GΣ+Pr-L'Σ，确定电力需求量指标Pd；
第二指标确定单元，用于根据所述受端系统内电源用于解决峰时负荷对应的容量Gpeak、受端系统内抽水蓄能电站可用于调峰的容量Phs和受端系统调峰所需求的容量Dpeak，按照式δpeak＝Gpeak+Phs-Dpeak，确定调峰能力水平指标δpeak；
第三指标确定单元，用于根据全网火力发电总量QΣc、火力发电标煤耗量bcp和全网用电总量QΣL，按照式确定单位用电量碳排放指标CQ；
第四指标确定单元，用于根据所述受端系统的煤电上网电价ρc和直流输电通道的平均费用ρDC，按照式ρclean＝ρc-ρDC，确定清洁能源送出电价水平指标ρclean；
构建单元，用于根据所述Pd、δpeak、CQ和ρclean，构建清洁能源外送方案的评价指标体系。
可选地，所述第二指标确定单元包括：
指标确定子单元，用于按照下式，对所述调峰能力水平指标进行标准化处理，得到标准调峰能力水平指标；
式中，δ′peak为标准调峰能力水平指标，Pclean为清洁能源输送的功率。
可选地，所述方案确定及计算模块2包括：
同向化处理单元，用于根据同向化处理方法，以及下式，对每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行同向化处理；
无量纲化处理单元，用于利用无量纲化处理方法，以及下式，对同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行无量纲化处理，得到电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
式中，为经过无量纲化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；x′1，x'2，…，x'n分别为经过同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的同向化值。
可选地，所述比选模块3包括：
矩阵确定单元，用于根据标准化处理后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，按照下式，确定每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵；
式中，m为评价指标体系中评价指标的个数，n为评价对象的个数，其中，评价对象为清洁能源外送方案；
优劣向量计算单元，用于根据所述X矩阵，计算最优值向量X+和最劣值向量X-，确定最优值方案和最劣值方案；
其中，最优值向量为
最劣值向量为
距离计算单元，用于按照下式，计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
综合指标确定单元，用于根据所述和以及下式，计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，以确定标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标；
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于清洁能源外送方案的评估及比选装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

Claims (10)

1.一种清洁能源外送方案的评估及比选方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建清洁能源外送方案的评价指标体系；所述评价指标体系包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标；
根据所述清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；以及，计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，对每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，确定与目标受端系统对应的最优清洁能源外送方案，实现对清洁能源外送方案的比选。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述步骤构建清洁能源外送方案的评价指标体系：
根据所述受端系统中归属类型电源的可利用容量GΣ、其他区域的清洁能源输送至受端系统的功率Pr和受端系统负荷预估总需求量L'Σ，按照式Pd＝GΣ+Pr-L'Σ，确定电力需求量指标Pd；
根据所述受端系统内电源用于解决峰时负荷对应的容量Gpeak、受端系统内抽水蓄能电站可用于调峰的容量Phs和受端系统调峰所需求的容量Dpeak，按照式δpeak＝Gpeak+Phs-Dpeak，确定调峰能力水平指标δpeak；
根据全网火力发电总量QΣc、火力发电标煤耗量bcp和全网用电总量QΣL，按照式确定单位用电量碳排放指标CQ；
根据所述受端系统的煤电上网电价ρc和直流输电通道的平均费用ρDC，按照式ρclean＝ρc-ρDC，确定清洁能源送出电价水平指标ρclean；
根据所述Pd、δpeak、CQ和ρclean，构建清洁能源外送方案的评价指标体系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定调峰能力水平指标的步骤之后，还包括：
按照下式，对所述调峰能力水平指标进行标准化处理，得到标准调峰能力水平指标；
式中，δ′peak为标准调峰能力水平指标，Pclean为清洁能源输送的功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述步骤计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值：
根据同向化处理方法，以及下式，对每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行同向化处理；
利用无量纲化处理方法，以及下式，对同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行无量纲化处理，得到电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
式中，为经过无量纲化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；x′1，x'2，…，x'n分别为经过同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的同向化值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述步骤利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标：
根据标准化处理后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，按照下式，确定每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵；
式中，m为评价指标体系中评价指标的个数，n为评价对象的个数，其中，评价对象为清洁能源外送方案；
根据所述X矩阵，计算最优值向量X+和最劣值向量X-，确定最优值方案和最劣值方案；
其中，最优值向量为
最劣值向量为
按照下式，计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
根据所述和以及下式，计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，以确定标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标；
6.一种清洁能源外送方案的评估及比选装置，其特征在于，包括：
构建模块，用于构建清洁能源外送方案的评价指标体系；所述评价指标体系包括清洁能源送至受端系统的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标；
方案确定及计算模块，用于根据所述清洁能源的所在区域和受端系统的所在区域，确定数个清洁能源外送方案；以及，计算每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
比选模块，用于利用等权TOPSIS法，将标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值转化成一个综合指标，对每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标进行比较，确定与目标受端系统对应的最优清洁能源外送方案，实现对清洁能源外送方案的比选。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述构建模块包括：
第一指标确定单元，用于根据所述受端系统中归属类型电源的可利用容量GΣ、其他区域的清洁能源输送至受端系统的功率Pr和受端系统负荷预估总需求量L'Σ，按照式Pd＝GΣ+Pr-L'Σ，确定电力需求量指标Pd；
第二指标确定单元，用于根据所述受端系统内电源用于解决峰时负荷对应的容量Gpeak、受端系统内抽水蓄能电站可用于调峰的容量Phs和受端系统调峰所需求的容量Dpeak，按照式δpeak＝Gpeak+Phs-Dpeak，确定调峰能力水平指标δpeak；
第三指标确定单元，用于根据全网火力发电总量QΣc、火力发电标煤耗量bcp和全网用电总量QΣL，按照式确定单位用电量碳排放指标CQ；
第四指标确定单元，用于根据所述受端系统的煤电上网电价ρc和直流输电通道的平均费用ρDC，按照式ρclean＝ρc-ρDC，确定清洁能源送出电价水平指标ρclean；
构建单元，用于根据所述Pd、δpeak、CQ和ρclean，构建清洁能源外送方案的评价指标体系。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二指标确定单元包括：
指标确定子单元，用于按照下式，对所述调峰能力水平指标进行标准化处理，得到标准调峰能力水平指标；
式中，δ′peak为标准调峰能力水平指标，Pclean为清洁能源输送的功率。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述方案确定及计算模块包括：
同向化处理单元，用于根据同向化处理方法，以及下式，对每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行同向化处理；
无量纲化处理单元，用于利用无量纲化处理方法，以及下式，对同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标进行无量纲化处理，得到电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；
式中，为经过无量纲化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值；x′1，x'2，…，x'n分别为经过同向化处理后的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的同向化值。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比选模块包括：
矩阵确定单元，用于根据标准化处理后的每个所述清洁能源外送方案对应的电力需求量指标、调峰能力水平指标、单位用电量碳排放指标和清洁能源送出电价水平指标的标准化值，按照下式，确定每个所述清洁能源外送方案对应的经过无量纲化处理后的X矩阵；
式中，m为评价指标体系中评价指标的个数，n为评价对象的个数，其中，评价对象为清洁能源外送方案；
优劣向量计算单元，用于根据所述X矩阵，计算最优值向量X+和最劣值向量X-，确定最优值方案和最劣值方案；
其中，最优值向量为
最劣值向量为
距离计算单元，用于按照下式，计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最优值方案的距离以及计算每个所述评价对象的归属评价指标值与最劣值方案的距离
综合指标确定单元，用于根据所述和以及下式，计算每个所述评价对象与理论最优清洁能源外送方案的接近程度Ci，以确定标准化后的每个所述清洁能源外送方案对应的综合指标；
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