CN108876131A - 基于电网成效贡献度的储备项目优选方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，包括全面搜集电网储备项目量化评价相关数据信息，建立基于电网成效的储备项目评价指标体系；S2：根据步骤S1所述的评价指标体系，分析并得出各指标的量化计算方法；S3.根据上述步骤中所述的评价指标体系及其量化方法计算，应用主客观权重相结合的原则，确定综合贡献度计算中各指标的权重计算方法；S4：根据步骤S3的权重计算公式，采用粒子群算法进行单目标寻优，确定最优权重；S5：根据步骤S4所述的最优权重，计算各储备项目的综合贡献度，结合各储备项目的投资，并考虑储备项目建成后对其它储备项目的影响，对各储备项目进行动态排序，完成储备项目的优选。

Description

基于电网成效贡献度的储备项目优选方法
技术领域
本发明涉及一种电网项目的优选方法，具体的，涉及一种基于电网成效贡献度的储备项目量化评价并进行优选的方法。
背景技术
电力市场化和电力企业体制改革的逐步深化、新能源发电波动性以及外送工程主体的多样化，加之原来的电网建设项目投资规模大、回收时间长等问题，使得经济因素在决策中的地位日益重要；与此同时出现的决策因素复杂化、不确定影响因素增加和决策主体多元化等新特点都为电网储备项目的建设评估决策提出了新的问题和挑战。
首先，我国电网发展滞后的矛盾经过大规模的电网建设虽然得到了充分的缓解，但电力“卡脖子”的现象仍然存在。其次，与非营利性机构的学校、医院不同，电网经营企业具有公用事业的性质，应与其他营利性公司一样具有自负盈亏的能力，以维持企业的正常运营与长久发展。此外，考虑到生态及社会环境的限制与影响，电网的建设也必须能够满足可持续发展的条件。这一系列事实都说明了建立与完善我国电网储备项目评价与筛选机制对进一步提升电网建设效率与效益具有重要的理论意义和现实意义。
当前中国电网建设项目经济评价的研究工作已经取得了很多成果，但随着电力行业环境的变化，现有的方法也存在一些不足之处：
一是受传统思想的影响，对电网建设项目只侧重从技术和安全角度的可行性与必要性分析，对经济角度的分析比较淡化；
二是缺乏对电网项目建设过程中不确定影响因素的分析，以及对这些影响因素的量化处理；
三是对电网建设项目储备库的评价内容和方法和动态优化管理，尚待进一步完善；
四是缺乏对整个区域电网同时实施多个项目的投资优化组合研究。
目前关于项目评价方面的研究主要是针对已投运项目采用模糊层次分析、专家打分、指标定量分析等方法进行后评价工作，而对于电网储备项目仍缺乏有效的量化评价方法，更没有考虑按项目建成后对整个电网的作用和成效，无法为储备项目出库、列入投资计划提供技术支撑。
因此，如何利用量化计算的方式，综合考虑投资，对现多个储备项目的动态优选排序。从而为储备项目出库、列入投资计划提供了技术支撑成为现有技术亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，利用量化计算的方式，综合考虑投资，为储备项目出库、列入投资计划提供了技术支撑。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，包括如下步骤：
S1：全面搜集电网储备项目量化评价相关数据信息，建立基于电网成效的储备项目评价指标体系；
S2：根据步骤S1所述的评价指标体系，分析并得出各指标的量化计算方法；
S3.根据上述步骤中所述的评价指标体系及其量化方法计算，应用主客观权重相结合的原则，确定综合贡献度计算中各指标的权重计算方法；
S4：根据步骤S3的权重计算公式，采用粒子群算法进行单目标寻优，确定最优权重；
S5：根据步骤S4所述的最优权重，计算各储备项目的综合贡献度，结合各储备项目的投资，并考虑储备项目建成后对其它储备项目的影响，对各储备项目进行动态排序，完成储备项目的优选。
因此，本发明综合考虑了安全性、经济性、协调性、环保效益和特殊需求，为储备项目建立了一套科学合理的评价指标体系；提出了基于电网综合成效的电网储备项目评价方法，实现多个储备项目的动态优选排序。从而为储备项目出库、列入投资计划提供了技术支撑，对提升国家电网公司投资管理工作水平和工作效率、促进电网科学决策、精准投资具有重要意义。
附图说明
图1是根据本发明具体实施例的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法的流程图；
图2是根据本发明具体实施例的输电网储备项目评价指标体系；
图3是根据本发明具体实施例的配电网储备项目评价指标体系。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
参见图1，示出了根据本发明具体实施例的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法的流程图，包括如下步骤：
S1：全面搜集电网储备项目量化评价相关数据信息，建立基于电网成效的储备项目评价指标体系；
具体的，所述储备项目评价指标体系分为输电网储备项目评价指标体系和配电网储备项目评价指标体系。
其中输电网储备项目评价指标体系包括：电网安全指标，主要包括N-1准则的满足率、停电概率和短路电流指标；网源协调能力指标，即输电能力指标；输电网运行指标，包括网损和电压水平；效益评价指标，包括电量效益、节能减排效益；特别事件需求满足度指标，即政策要求的特殊项目需求。
所述配电网储备项目评价指标体系：网架完善指标，主要包括线路N-1准则的满足率、负荷转带能力、线路联络率；不同电压等级协调能力指标，即供电能力提指标；配网运行指标，主要包括线损率、电压合格率和供电可靠性；效益评价指标，主要包括电量效益、节能减排效益；客户(市政)急迫需求满足度指标。
S2：根据步骤S1所述的评价指标体系，分析并得出各指标的量化计算方法。
该步骤即用于对各指标进行量化，便于下一阶段的计算各指标的最优权重。
具体而言：
(一)对于所述输电网储备项目评价指标体系中，包括
(1)电网安全指标：
a.N-1准则的满足率：
N-1原则是指正常运行方式下的电力系统中任一元件(如线路、发电机、变压器等)无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内，这通常称为N-1原则，N-1准则满足率的计算式如下：
式中，ηN-1为N-1准则满足率；NN-1为满足N-1准则的元件数量；Ntota1为总元件的数量。
b.停电概率
停电概率分布函数表达式如下：
式中，Y(x)为停电概率分布函数；T为停电事件总数；x为停电持续时间；f(x)为停电事件频数和停电持续时间的拟合函数；μ为随机扰动项。
c.短路电流
初始短路电流计算式：
式中，I″k是初始短路电流周期分量；UN是短路点的系统的基准电压，Zk是归算到短路点的短路阻抗；C是与UN相对应的电压修正系数，计算最大短路电流时，取其最大值。
(2)构建网源协调能力提升度指标，即输电能力提升度指标，
本指标运用蒙特卡罗法进行系统状态选择，综合考虑发电机随机故障、线路随机故障、发电机和负荷波动等多种不确定因素。对每次抽样产生的样本分别计算其相应的可用输电能力，在积累了足够数目的样本后，就可以得到输电系统的可用输电能力概率统计指标，
设N为总的抽样次数，ATC(Xi)是第i次抽样样本Xi状态下的ATC，根据概率理论，ATC的期望值E(ATC)为：
(3)输电网运行指标
a.网损指标
简化系统网络损耗的计算，表达式：
式中，ELOSS为年网络损耗电量，单位kWh；Tmax为年最大负荷损耗小时数，单位h；PLj为第j条线路中的有功潮流，单位MW；Uj为第j条线路的电压水平，单位kV；NA为所有线路的集合；Yj为第j条线路的单回线路电阻，单位Ω。
b.电压水平指标
本发明采用电压合格率作为电压水平的衡量指标，其表达式如下：
式中，Pvq为电压合格率；Ti为节点i在一年中电压在合格范围内运行的总时间；n为节点总数。
(4)效益评价指标
a.电量效益
电量效益指的是项目建成后变电站和线路增加的输电量与项目工程投资的比。
其中，变电站和线路的年输电量计算公式为：
式中，i＝1代表变电站，i＝2代表线路。Wi为变电站和线路增加的最大年输电量，Tmaxi为年最大利用小时数，Pmaxi是最大负荷，同时率ηi为供电范围内最大负荷的同时率。
b.节能减排效益
系统的第k种污染气体排放量Ek(SO2、CO2、NOx)与系统的出力和机组的运行特性有关。Ek计算式如下：
式中，Pg为第g台发电机的有功功率，B为发电机台数，Ekg为第g台发电机发出单位有功功率所释放的第k种污染气体量。
总的污染气体排放量Et计算式如下：
式中，K为总的污染气体类目；Zk为第k种污染气体权重因子。
节能减排效益为减少的总污染气体排放量。
(5)特别事件需求满足度指标
特别事件需求满足度指标分为政策引导项目需求满足度指标和经济建设项目需求满足度指标，根据是否有政策引导和经济建设引导来评价该指标，有引导时该指标值为1，未有引导时该指标值为0。
对于所述配电网储备项目评价指标体系，包括：
(1)网架完善度指标
a.N-1准则的满足率
配电网N-1准则的核心与输电网N-1准则相同，其计算方式也基本一致。
b.负荷转供能力
负荷转供能力由馈线故障对应变电站的转供负荷容量获取。一般而言，当某电网与外网接口的出口断路器发生故障时，该电网损失的负荷将最大。线路出口断路器断开后，将对端线路、储能装置和DG作为备用恢复电源，通过改变运行方式，恢复的最大负荷定义为线路的转供能力PRL。
式中，M为可以恢复的变压器负荷个数，N为最大变压器负荷数量，βm为负荷节点m的重要程度，取值范围为[0，1]，，Lm为负荷节点m的负荷。
c.线路联络率
线路联络率由配电网实现各线路“手拉手”联络总量决定。
式中，ηconnect为线路联络率，Lconnect为有联络的线路条数，Ltotal为线路总数。
(2)不同电压等级协调能力指标，即供电能力指标
配电网供电能力是指在满足一定安全准则的条件下，一定区域内配电网最大能供应用户用电的能力，即配电网满足一定安全准则所能通过的最大功率量。对于一个含多个互联变电站的配电网整体来说，其满足N-1安全准则的供电能力为：
式中，P为配电系统的供电能力，M为该配电系统主变的台数，N为该配电系统线路的条数，Rj为主变j的额定容量，Tj为主变j的负载率，Li为线路的可输送容量。
(3)配网运行指标
a.线损率指标
线损率计算公式为：
式中，η线损为线损率；W售电为售电量；W供电为供电量。
b.电压合格率指标
电压合格率的计算方法与输电网项目的计算方法相同。
c.供电可靠性指标
供电可靠性的指标是从系统的角度对配电网供电可靠性进行综合度量，可靠性指标定义及公式如下；
系统平均停电频率指标SAIFI(system average interruption frequencyindex)，单位：次/(用户·a)。
其中，λi和Ni分别为负荷点i的故障率和用户数；R为系统所有负荷点的集合。
(4)效益评价指标
a.电量效益
配电网的电量效益与输电网的电量效益相同，只在输电量计算时在原有公式基础上增加分布式电源的发电量。
因此，此处的电量效益指的是项目建成后变电站、线路和分布式电源增加的输电量与项目工程投资的比
其中，增加的年发、输电量计算公式为：
式中，i＝1代表变电站，i＝2代表线路，i＝3代表分布式电源。Wi为增加的发、年输电量，Tmaxi为年最大利用小时数，Pmaxi是最大负荷或分布式电源最大发电功率，同时率ηi为供电范围内最大负荷的同时率或分布式电源最大发电功率的同时率；
b.节能减排效益
配电网的节能减排效益与输电网的计算方法相同。
(5)客户(市政)急迫需求满足度指标
配电网直接连接电力用户，则配电网储备项目的构建应考虑市政急迫需求。在本发明中，客户(市政)急迫需求主要包括三个方面：主变电站负载率，线路负载率以及线路重载率。配电网的变电项目、网络架构规划项目以及分布式电源的安装应能解决这三个方面的问题。主变电站负载率越大、线路负载率越大、线路重载率越高，则客户(市政)急迫需求越大，需求满足度指标越具有现实意义。
通过计算主变负载率、线路负载率以及线路重载率，由专家调查法得到三个方面的权重，综合得到客户(市政)急迫需求满足度。
主变电站负载率(％)：可以直观的表现负荷的具体分布情况和主变的利用效率。计算公式为：
线路负载率(％)：直观表现各线路接待负荷情况，反映电网结构是否合理。计算公式为：
线路重载比例(％)：重载线路是指年最大负载率在70％及以上且保持运行时间在1h以上的配电线路。计算公式为：
客户紧迫需求满足度反映了储备项目对客户急迫需求的满足程度，是正向指标，即该指标值越大，储备项目的成效贡献度越高。
S3.根据上述步骤中所述的评价指标体系及其量化方法计算，应用主客观权重相结合的原则，确定综合贡献度计算中各指标的权重计算方法。
具体而言：
为了照顾到决策者的主观偏好，又要做到决策的客观真实性，达到主观客观的统一，因此需要对主客观权重进行集成，运用基于矩估计理论的组合赋权法将使得评价指标的赋权更加科学合理。本发明的主观赋权法具体是指德尔菲法和层次分析法；客观赋权法具体是指熵权法和均方差法；主客观权重相结合的原则，本发明具体是指基于矩估计理论的组合赋权法。
基于矩估计理论的组合赋权法的主要思想是：分别从主观权重总体和客观权重总体中抽取d个样本和q-d个样本，采用样本均值和2阶原点矩等效总体期望和方差。针对每个属性Gj的q个权重样本，需要满足组合权重Wj与q个主客观权重的偏差越小越好，同时也要考虑不同属性的主客观权重相对重要程度α和β，则组合权重即求解如下优化模型：
针对本发明的具体赋权步骤是：
(1)运用德尔菲法和层次分析法对储备项目所有的评价指标进行赋权，作为主观权重的两个样本，则得到各指标的主观权重集合为：
WH＝{whj|1≤h≤d，1≤j≤y}
式中，Whj是第h种赋权法，第j个指标的权重向量，d是主观赋权法的方法个数，y是评价指标个数，其中，对任意h，存在
(2)采用熵权法和均方差法对储备项目所有的评价指标进行赋权，作为客观权重的两个样本，则得到各指标的客观权重集合：
Wz＝{wzj|d+1≤z≤q，1≤j≤y}
式中，Wzj是第z种赋权法，第j个指标的权重向量，q是主观赋权法和客观赋权法的总个数，q-d是客观赋权法的方法个数，y是评价指标个数，其中，对于任意z，存在
(3)根据矩估计理论，分别计算每个评价指标的主观权重期望值E(whj)和客观权重期望值E(Wzj)：
(4)计算每个评价指标的主观权重和客观权重的相对重要程度系数αj和βj；
(5)计算针对储备项目所有评价指标的主、客观权重的相对重要程度α和β：
(6)针对每个评价指标，希望所求最优权重Wj与q个主客观权重的偏差H(wj)越小越好，因此采用等权的线性加权方法将模型优化为，得到权重计算公式：
求解上述基于矩估计理论的组合赋权法的权重计算公式，即可得到基于电网成效贡献度的储备项目量化综合评估各评价指标的最优组合权重。
S4，根据步骤S3的权重计算公式，采用粒子群算法进行单目标寻优，确定最优权重。
粒子群算法寻优性能优良，概念清晰、公式简单、参数少、易编程，对初值无特殊要求，具备高效的隐并行性，适合处理不可微、非凸函数等。
具体的，步骤S4所述的粒子群优化算法，寻优步骤为：
(1)根据步骤S3的权重计算公式，设定粒子群算法的参数包括种群规模N、最大速度vmax、学习因子c1，c2、惯性权重初值wmax、惯性权重终值wmin、最大迭代次数I，并初始化种群中每个粒子的位置和速度，令迭代次数k＝1；
(2)计算每个粒子的适应性，即计算每个粒子的目标函数值H(wj)，令第k次迭代后粒子的位置为Xk Id，第k次迭代后粒子的速度为Vk Id，第k次迭代该粒子本身所找到的最优解为pk bestId，第k次迭代整个种群目前找到的最优解为gk bestId；
(3)根据下面的公式计算当前迭代次数下的惯性权重，wk是第k次迭代后惯性权重。
(4)根据下面的公式更新粒子的位置和速度，其中rand1和rand2是[0，1]之间的随机数，
(5)判断迭代次数k是否达到最大迭代次数I，若达到最大迭代次数I，转到步骤(7)，若没有，则转到步骤(6)；
(6)迭代次数k加1，转到步骤(2)；
(7)输出最优解，即本发明各评价指标的最优权重。
S5：根据步骤S4所述的最优权重，计算各储备项目的综合贡献度，结合各储备项目的投资，并考虑储备项目建成后对其它储备项目的影响，对各储备项目进行动态排序，完成储备项目的优选。
具体而言，
将本发明所涉及的所有指标转为提升度指标来进行动态排序，其计算式如下：
式中，Vi为提升度指标值，Vai为储备项目建设后指标值，Vbi为储备项目建设前指标值。
计算得到各提升度指标的提升度后，分别为输电网储备项目和配电网储备项目计算各指标的贡献度。在本发明中，各指标的贡献度计算为：
式中，Vik为第k个储备项目第i个提升度指标值，M为储备项目个数，Sik为储第k个储备项目第i个指标贡献度。
这种指标贡献度的计算方法，消除了各指标量纲和评价标准等因素的差异，不管对输电网储备项目/配电网储备项目的提升度指标还是效益指标和特别事件需求满足度指标/客户急迫需求满足度指标，都可以计算单个储备项目的指标贡献度。
基于电网单位投资成效贡献度的储备项目动态优选排序方法的具体步骤如下：
(1)本发明采用了指标贡献度计算的方法，并利用基于矩估计理论的组合赋权法得到的各指标贡献度最优权重系数和各指标的贡献度值，求得各电网储备项目的综合贡献度，计算公式为：
式中，Sk为第k个储备项目综合贡献度值；N为电网储备项目基于成效贡献度的量化综合评价指标体系中的指标总数；Wi为各指标贡献度的最优权重系数向量；Sik为综合评价指标体系中各指标的贡献度值。
(2)假定第k个储备项目对整个电网的综合贡献度为Sk，计算该储备项目的单位投资综合贡献度Ck，即：
式中，fk是第k个储备项目的测算投资额。
设第一优选项目为Max{C1，C2，...，Cx}，从而找出单位投资综合贡献度最高的储备项目，即为第一轮优选储备项目。
(3)对于剩下的待选项目，重复步骤(1)、(2)计算出第二优选项目。
进一步的需要注意的是，在考虑剩下的项目对项目优先级的影响的时候，需要考虑已经被优选的项目对现状电网的影响。比如，电网的某些薄弱环节指标在之前的项目实施中已经得到部分解决，剩下的项目对该指标的贡献度影响值就变小了，或者先实施的项目也可能对后实施的项目的附加投资带来影响，如先实施的项目可能占据后实施项目的走廊通道，后实施的项目则需要重新估算附加投资。
(4)对于难以计入上述模型进行定量分析的政策性项目，组织专家对其实施顺序做人工干预，提前或推后该储备项目的顺序。
(5)重复步骤(3)、(4)，直到排列出所有储备项目的优先级顺序：{C1，C2，…，Cx}。
(6)校验所有项目实施完成后，现状电网的薄弱环节是否全部得到解决。若还没有完全解决，可向上级电网提出建议和意见适当增加相应的工程项目。
实施例一：
依据图2建立的评价体系的基础指标的定义及其计算方法，确定相关实际数据：
以某地区建设的配电网项目进行说明：该地区有主变36台，总容量1134MVA；线路279条，可通过“N-1”校验的线路有97条，存在站间联络的线路有84条；负荷转供能力256MW；线损率28％；电压合格率73％；供电可靠性0.16次/(用户·a)；污染物排放量为61.2μg/m3；电网的供电能力为910MVA，负荷为750MW，电网资产为120000万元，主变负载率52％、线路负载率76％、线路重载率32％。通过德尔菲法评价，客户(市政)急迫需求满足度指标的主变负载率指标权重为0.38，线路负载率指标权重为0.41，线路重载率指标权重为0.21.
该地区现有A、B、C三个配电网改造项目即将建设，其单个项目建设后对电网的各评价指标值如表1所示：
表1单个项目建设后电网的各指标
要计算指标贡献度首先将储备项目建设前后的指标值转化为提升度指标，单个项目建设后电网的各提升度指标，如表2所示：
表2单个项目建设后电网的各提升度指标
计算得到各提升度指标的提升度后，分别为配电网储备A、B、C项目计算各指标的贡献度。在本发明中，各指标的贡献度计算结果如表3所示
表3单个项目建设后电网的各指标贡献度
由表3可以看出B项目指标的贡献度普遍高于A、C项目，但B项目的建设投资也是最大的。所以此时不能确定B项目优先建设。还需要计算各指标的最优权重，进行加权计算，最后得出储备项目的建设顺序。
在本算例中，本发明的主观赋权法具体是指德尔菲法和层次分析法；客观赋权法具体是指熵权法和均方差法；各指标分别采用主观赋权法和客观赋权法的权重计算结果，如表4所示：
表4各指标分别采用主观赋权法和客观赋权法的权重
由表4的数据可以得出所有指标的主、客观权重集合whj和wzj。然后分别计算每个评价指标的主观权重期望值E(whj)和客观权重期望值E(wzj)，其值如表5所示
表5各指标主观权重期望值和客观权重期望值，
计算每个指标的主观权重和客观权重的相对重要程度系数αj和βj，如表6所示；
表6各指标主观权重和客观权重的相对重要程度系数
解得，主客观权重相对重要程度α＝0.496，β＝0.504。然后，将多目标最优化模型转化为求解单目标最优化模型：
应用粒子群算法求解所提出的优化模型。算法参数设置为：取最大迭代次数I为100；最大速度vmax＝10；学习因子c1＝c2＝2；惯性权重初值wmax＝0.8、惯性权重终值wmin＝0.3；种群大小N＝30。采用粒子群算法得出最优权重，如下表所示。
表7各指标最优权重
利用基于矩估计理论的组合赋权法得到的各指标贡献度最优权重系数和各指标的贡献度值，可求取各电网储备项目的综合贡献度。但考虑到电网储备项目建设投资的特点，在建立储备项目动态优选排序模型时，不仅要考虑储备项目的综合贡献度，还要考虑到储备项目的建设投资额。故需计算储备项目在单位资金下的贡献度，结果如表8所示：
表8各储备项目在单位资金下的贡献度
电网储备项目的动态优选第一轮排序就是按照其在单位资金下的贡献度大小进行排序的，储备项目在单位资金下的贡献度大的会优先建设，反之，就会延时建设。如下表所示，B项目会优先建设，A、C项目延时建设。
在本算例中，要确定A、C项目的建设顺序需要进行储备项目动态优选排序，重新计算A、C项目的指标贡献度和在单位资金下的指标贡献度，分别如下表所示：
表9 A、C项目指标贡献度
表10 A、C项目在单位资金下的指标贡献度
因本算例中A、B、C三个项目先建项目对后续项目并无影响，而且A、B、C三个项目中无政策性项目，不需人工干预。
故经过储备项目动态优选排序，最终A、B、C项目建设顺序如下：B项目-C项目-A项目。
综上，本发明具有如下优点
(1)基于电网成效贡献度评价的储备项目评价指标体系
针对电网基建储备项目特点，从经济性、安全性、协调性等方面研究电网基建储备项目对电网发展的贡献度，建立一套科学合理的储备项目成效评价指标体系。
(2)考虑电网整体安全性、经济性等的储备项目贡献度的计算方法
通过分析各电网基建储备项目分别在安全、经济、运行等方面对整个电网成效评估指标的改善情况，计算各评价指标的提升度，并通过单个储备项目建设对全网成效评估指标的改善比例来得到单个储备项目建设各指标的贡献度。通过研究各类指标的权重确定分析方法，提出电网储备项目对电网的综合贡献度计算方法。
(3)电网储备项目的优选排序模型
建立电网储备项目的优选排序模型，；通过研究电网储备项目综合贡献度的计算方法，将综合贡献度除以项目投资，以此为依据，研究各储备项目之间对电网成效贡献的解耦方法，提出电网储备项目动态优化排序方法。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (8)

1.一种基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，包括如下步骤：
S1：全面搜集电网储备项目量化评价相关数据信息，建立基于电网成效的储备项目评价指标体系；
S2：根据步骤S1所述的评价指标体系，分析并得出各指标的量化计算方法；
S3.根据上述步骤中所述的评价指标体系及其量化方法计算，应用主客观权重相结合的原则，确定综合贡献度计算中各指标的权重计算方法；
S4：根据步骤S3的权重计算公式，采用粒子群算法进行单目标寻优，确定最优权重；
S5：根据步骤S4所述的最优权重，计算各储备项目的综合贡献度，结合各储备项目的投资，并考虑储备项目建成后对其它储备项目的影响，对各储备项目进行动态排序，完成储备项目的优选。
2.根据权利要求1所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
在步骤S1中，所述储备项目评价指标体系分为输电网储备项目评价指标体系和配电网储备项目评价指标体系，
其中输电网储备项目评价指标体系包括：电网安全指标，包括N-1准则的满足率、停电概率和短路电流指标；网源协调能力指标，即输电能力指标；输电网运行指标，包括网损和电压水平；效益评价指标，包括电量效益、节能减排效益；特别事件需求满足度指标，即政策要求的特殊项目需求；
所述配电网储备项目评价指标体系：网架完善指标，主要包括线路N-1准则的满足率、负荷转带能力、线路联络率；不同电压等级协调能力指标，即供电能力提指标；配网运行指标，主要包括线损率、电压合格率和供电可靠性；效益评价指标，主要包括电量效益、节能减排效益；客户(市政)急迫需求满足度指标。
3.根据权利要求1所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
在步骤S2所述的各指标的量化计算方法具体为：
(一)对于所述输电网储备项目评价指标体系中，包括
电网安全指标：
a.N-1准则的满足率：
N-1原则是指正常运行方式下的电力系统中任一元件无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内，N-1准则满足率的计算式如下：
式中，ηN-1为N-1准则满足率；NN-1为满足N-1准则的元件数量；Ntotal为总元件的数量；
b.停电概率
停电概率分布函数表达式如下：
式中，Y(x)为停电概率分布函数；T为停电事件总数；x为停电持续时间；f(x)为停电事件频数和停电持续时间的拟合函数；μ为随机扰动项；
c.短路电流
初始短路电流计算式：
式中，I″k是初始短路电流周期分量；UN是短路点的系统的基准电压，Zk是归算到短路点的短路阻抗；C是与UN相对应的电压修正系数，计算最大短路电流时，取其最大值；
(2)构建网源协调能力提升度指标，即输电能力提升度指标，
本指标运用蒙特卡罗法进行系统状态选择，综合考虑发电机随机故障、线路随机故障、发电机和负荷波动的多种不确定因素，
设N为总的抽样次数，ATC(xi)是第i次抽样样本xi状态下的ATC，根据概率理论，ATC的期望值E(ATC)为：
(3)输电网运行指标
a.网损指标
简化系统网络损耗的计算，表达式：
式中，ELOSS为年网络损耗电量，单位kWh；Tmax为年最大负荷损耗小时数，单位h；PLj为第j条线路中的有功潮流，单位MW；Uj为第j条线路的电压水平，单位kV；NA为所有线路的集合；γj为第j条线路的单回线路电阻，单位Ω；
b.电压水平指标
采用电压合格率作为电压水平的衡量指标，其表达式如下：
式中，Pvq为电压合格率；Ti为节点i在一年中电压在合格范围内运行的总时间；n为节点总数；
(4)效益评价指标
a.电量效益
电量效益指的是项目建成后变电站和线路增加的输电量与项目工程投资的比，
其中，变电站和线路的年输电量计算公式为：
式中，i＝1代表变电站，i＝2代表线路，Wi为变电站和线路增加的最大年输电量，Tmaxi为年最大利用小时数，Pmaxi是最大负荷，同时率ηi为供电范围内最大负荷的同时率；
b.节能减排效益
系统的第k种污染气体排放量Ek(SO2、CO2、NOx)与系统的出力和机组的运行特性有关，Ek计算式如下：
式中，Pg为第g台发电机的有功功率，B为发电机台数，Ekg为第g台发电机发出单位有功功率所释放的第k种污染气体量，
总的污染气体排放量Et计算式如下：
式中，K为总的污染气体类目；zk为第k种污染气体权重因子，节能减排效益为减少的总污染气体排放量；
(5)特别事件需求满足度指标
特别事件需求满足度指标分为政策引导项目需求满足度指标和经济建设项目需求满足度指标，根据是否有政策引导和经济建设引导来评价该指标，有引导时该指标值为1，未有引导时该指标值为0；
对于所述配电网储备项目评价指标体系，包括：
(1)网架完善度指标
a.N-1准则的满足率
配电网N-1准则的核心与输电网N-1准则相同，其计算方式也相同；
b.负荷转供能力
负荷转供能力由馈线故障对应变电站的转供负荷容量获取，当某电网与外网接口的出口断路器发生故障时，该电网损失的负荷将最大，线路出口断路器断开后，将对端线路、储能装置和DG作为备用恢复电源，通过改变运行方式，恢复的最大负荷定义为线路的转供能力PRL，
式中，M为可以恢复的变压器负荷个数，N为最大变压器负荷数量，βm为负荷节点m的重要程度，取值范围为[0，1]，Lm为负荷节点m的负荷；
c.线路联络率
线路联络率由配电网实现各线路“手拉手”联络总量决定；
式中，ηconnect为线路联络率，Lconnect为有联络的线路条数，Ltotal为线路总数；
(2)不同电压等级协调能力指标，即供电能力指标，
配电网供电能力是指在满足一定安全准则的条件下，一定区域内配电网最大能供应用户用电的能力，即配电网满足一定安全准则所能通过的最大功率量，对于一个含多个互联变电站的配电网整体来说，其满足N-1安全准则的供电能力为：
式中，P为配电系统的供电能力，M为该配电系统主变的台数，N为该配电系统线路的条数，Rj为主变j的额定容量，Tj为主变j的负载率，Li为线路的可输送容量；
(3)配网运行指标
a.线损率指标
线损率计算公式为：
式中，η线损为线损率；W售电为售电量；W供电为供电量；
b.电压合格率指标
电压合格率的计算方法与输电网项目的电压合格率计算方法相同；
c.供电可靠性指标
可靠性指标定义及公式如下；
系统平均停电频率指标SAIFI(system average interruption frequency index)，单位：次/(用户·a)，
其中，λi和Ni分别为负荷点i的故障率和用户数；R为系统所有负荷点的集合；
(4)效益评价指标
a.电量效益
电量效益指的是项目建成后变电站、线路和分布式电源增加的输电量与项目工程投资的比，
其中，增加的年发、输电量计算公式为：
式中，i＝1代表变电站，i＝2代表线路，i＝3代表分布式电源。Wi为增加的发、年输电量，Tmaxi为年最大利用小时数，Pmaxi是最大负荷或分布式电源最大发电功率，同时率ηi为供电范围内最大负荷的同时率或分布式电源最大发电功率的同时率；
b.节能减排效益
配电网的节能减排效益与输电网的计算方法相同；
(5)客户(市政)急迫需求满足度指标
客户(市政)急迫需求主要包括三个方面：主变电站负载率，线路负载率以及线路重载率，通过计算主变负载率、线路负载率以及线路重载率，由专家调查法得到三个方面的权重，综合得到客户(市政)急迫需求满足度，
主变电站负载率(％)：可以直观的表现负荷的具体分布情况和主变的利用效率，计算公式为：
线路负载率(％)：直观表现各线路接待负荷情况，反映电网结构是否合理，计算公式为：
线路重载比例(％)：重载线路是指年最大负载率在70％及以上且保持运行时间在1h以上的配电线路，计算公式为：
客户紧迫需求满足度反映了储备项目对客户急迫需求的满足程度，是正向指标，即该指标值越大，储备项目的成效贡献度越高。
4.根据权利要求1所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
在步骤S3中，运用基于矩估计理论的组合赋权法，分别从主观权重总体和客观权重总体中抽取d个样本和q-d个样本，采用样本均值和2阶原点矩等效总体期望和方差，针对每个属性Gj的q个权重样本，需要满足组合权重wj与q个主客观权重的偏差越小越好，同时也要考虑不同属性的主客观权重相对重要程度α和β，则组合权重即求解如下优化模型：
5.根据权利要求4所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
在步骤S3中，具体赋权步骤是：
(1)运用德尔菲法和层次分析法对储备项目所有的评价指标进行赋权，作为主观权重的两个样本，则得到各指标的主观权重集合为：
WH＝{whj|1≤h≤d，1≤j≤y}
式中，whj是第h种赋权法，第j个指标的权重向量，d是主观赋权法的方法个数，y是评价指标个数，其中，对任意h，存在
(2)采用熵权法和均方差法对储备项目所有的评价指标进行赋权，作为客观权重的两个样本，则得到各指标的客观权重集合：
Wz＝{wzj|d+1≤z≤q，1≤j≤y}
式中，wzj是第z种赋权法，第j个指标的权重向量，q是主观赋权法和客观赋权法的总个数，q-d是客观赋权法的方法个数，y是评价指标个数，其中，对于任意z，存在
(3)根据矩估计理论，分别计算每个评价指标的主观权重期望值E(whj)和客观权重期望值E(wzj)：
(4)计算每个评价指标的主观权重和客观权重的相对重要程度系数αj和βj；
(5)计算针对储备项目所有评价指标的主、客观权重的相对重要程度α和β：
(6)针对每个评价指标，希望所求最优权重wj与q个主客观权重的偏差H(wj)越小越好，因此采用等权的线性加权方法将模型优化，得到权重计算公式：
6.根据权利要求1所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
具体的，步骤S4所述的粒子群优化算法，寻优步骤为：
(1)根据步骤S3的权重计算公式，设定粒子群算法的参数包括种群规模N、最大速度vmax、学习因子c1，c2、惯性权重初值wmax、惯性权重终值wmin、最大迭代次数I，并初始化种群中每个粒子的位置和速度，令迭代次数k＝1；
(2)计算每个粒子的适应性，即计算每个粒子的目标函数值H(wj)，令第k次迭代后粒子的位置为xk Id，第k次迭代后粒子的速度为vk Id，第k次迭代该粒子本身所找到的最优解为pk bestId，第k次迭代整个种群目前找到的最优解为gk bestId；
(3)根据下面的公式计算当前迭代次数下的惯性权重，wk是第k次迭代后惯性权重，
(4)根据下面的公式更新粒子的位置和速度，其中rand1和rand2是[0，1]之间的随机数，
(5)判断迭代次数k是否达到最大迭代次数I，若达到最大迭代次数I，转到步骤(7)，若没有，则转到步骤(6)；
(6)迭代次数k加1，转到步骤(2)；
(7)输出最优解，即本发明各评价指标的最优权重。
7.根据权利要求1所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
在步骤S5中，将所涉及的所有指标转为提升度指标来进行动态排序，其计算式如下：
式中，Vi为提升度指标值，Vai为储备项目建设后指标值，Vbi为储备项目建设前指标值；
计算得到各提升度指标的提升度后，分别为输电网储备项目和配电网储备项目计算各指标的贡献度，各指标的贡献度计算为：
式中，Vik为第k个储备项目第i个提升度指标值，M为储备项目个数，Sik为储第k个储备项目第i个指标贡献度；
随后基于电网单位投资成效贡献度的储备项目动态优选排序，具体步骤为：
(1)利用基于矩估计理论的组合赋权法得到的各指标贡献度最优权重系数和各指标的贡献度值，求得各电网储备项目的综合贡献度，计算公式为：
式中，Sk为第k个储备项目综合贡献度值；N为电网储备项目基于成效贡献度的量化综合评价指标体系中的指标总数；wi为各指标贡献度的最优权重系数向量；Sik为综合评价指标体系中各指标的贡献度值；
(2)假定第k个储备项目对整个电网的综合贡献度为Sk，计算该储备项目的单位投资综合贡献度Ck，即：
Ck＝Sk/fk
式中，fk是第k个储备项目的测算投资额，
设第一优选项目为Max{C1，C2，…，Cx}，从而找出单位投资综合贡献度最高的储备项目，即为第一轮优选储备项目；
(3)对于剩下的待选项目，重复步骤(1)、(2)计算出第二优选项目；
(4)对于难以计入上述模型进行定量分析的政策性项目，组织专家对其实施顺序做人工干预，提前或推后该储备项目的顺序；
(5)重复步骤(3)、(4)，直到排列出所有储备项目的优先级顺序：{C1，C2，...，Cx}。
8.根据权利要求7所述的基于电网成效贡献度的储备项目优选方法，其特征在于：
在步骤S5中，对于储备项目动态优选排序，还包括在子步骤(3)中，在考虑剩下的项目对项目优先级的影响的时候，需要考虑已经被优选的项目对现状电网的影响。
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