CN109034653B - 一种电源规划方案综合评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源规划方案综合评价方法，在获取到电源规划方案中的多个目标信息以及与各目标信息对应的多个评价因子之后，就依据获取的信息构建电源规划方案的评价指标体系；接着再依据各评价因子的标准化评分结果和权重系数得出电源规划方案的综合评价指数，最后利用综合评价指标对电源规划方案进行综合评价。由此可见，应用本评价方法可以将影响电源规划方案的相关因素进行有机整合，构建定量化评价电源规划方案优劣的指标体系，根据电源规划综合评价指数从整体上把握各个规划方案的差异，进而实现对电源规划方案的优劣评价。进而可以提高电源规划方案评价的全面性、客观性以及准确性，有效指导电源规划体系建设。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统规划技术领域，特别涉及一种电源规划方案综合评价方法。
背景技术
电源规划是电力系统规划的重要内容之一，其主要内容包括合理规划电源类型、建设规模、电源布点以及电源投产时序等，规划结果将直接影响电力系统今后的运行可靠性、灵活性、安全性以及经济性等。
现有的电源规划方案的评价指标研究主要侧重于分布式电源系统、间隙性电源系统等，对于整个发电系统本身的高效性、灵活性以及安全性等涉及较少。同时，在进行规划方案优劣的综合评价过程中，往往依赖于决策者的主观经验和技术背景，缺乏对影响电源规划方案相关因素的有机整合，不利于从整体上把握各个比选方案的差异。总体来看，目前还没有一套完全成熟的电源规划方案综合评价方法。
由此可见，如何提高电源规划方案评价的全面性、客观性以及准确性，从而有效指导电源规划体系建设的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电源规划方案综合评价方法，以提高电源规划方案评价的全面性、客观性以及准确性，从而有效指导电源规划体系建设的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电源规划方案综合评价方法，包括：
获取电源规划方案中的多个目标信息以及与各所述目标信息对应的多个评价因子；
依据各所述目标信息和各所述评价因子构建所述电源规划方案的评价指标体系；
计算各所述评价因子的标准化评分结果和权重系数；
依据各所述标准化评分结果和各所述权重系数得出所述电源规划方案的综合评价指数以对所述电源规划方案进行综合评价。
优选地，所述获取电源规划方案中的多个目标信息具体包括：
获取所述电源规划方案中的高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标。
优选地，所述高效性指标、所述灵活性指标、所述安全性指标、所述清洁性指标以及所述经济性指标均包含两级指标，分别为第一级指标和第二级指标。
优选地，所述高效性指标的第一级指标包含发电高效指标和送电高效指标；
所述高效性指标的第二级指标包含与所述发电高效指标对应的发电充裕性指标和新能源接入指标，与所述送电高效指标对应的送电规模指标和通道规模指标。
优选地，所述灵活性指标的第一级指标包含发电灵活指标；
所述灵活性指标的第二级指标包含与所述发电灵活指标对应的综合调节能力指标和新技术应用指标。
优选地，所述安全性指标的第一级指标包含本质安全指标和后果安全指标；
所述安全性指标的第二级指标包含与所述本质安全指标对应的电源分布指标、规模控制指标和保底抗灾指标，与所述后果安全指标对应的运行安全指标和能源供应安全指标。
优选地，所述清洁性指标的第一级指标包含电源结构指标和节能减排指标；
所述清洁性指标的第二级指标包含与所述电源结构指标对应的装机结构指标和电量结构指标，与所述节能减排指标对应的污染物排放指标和用能水平指标。
优选地，所述经济性指标的第一级指标包含投资建设指标和购电成本指标；
所述经济性指标的第二级指标包含与所述投资建设指标对应的投资运营指标和排污费用指标，与所述购电成本指标对应的上网电价指标和增购成本指标。
优选地，在所述依据各所述标准化评分结果和各所述权重系数得出所述电源规划方案的综合评价指数之后，还包括：
绘制所述电源规划方案中各所述目标信息的综合评价结构图。
优选地，所述电源规划方案的综合评价指数的具体计算公式为：
其中，Z为所述综合评价指数，A、B、C、D、E分别为所述高效性指标、所述灵活性指标、所述安全性指标、所述清洁性指标以及所述经济性指标的综合评分。
相比于现有技术，本发明所提供的一种电源规划方案综合评价方法，在获取到电源规划方案中的多个目标信息以及与各目标信息对应的多个评价因子之后，就依据获取的信息构建电源规划方案的评价指标体系；接着再依据各评价因子的标准化评分结果和权重系数得出电源规划方案的综合评价指数，最后利用综合评价指标对电源规划方案进行综合评价。由此可见，应用本评价方法可以将影响电源规划方案的相关因素进行有机整合，构建定量化评价电源规划方案优劣的指标体系，根据电源规划综合评价指数从整体上把握各个规划方案的差异，进而实现对电源规划方案的优劣评价。进而可以提高电源规划方案评价的全面性、客观性以及准确性，有效指导电源规划体系建设。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种电源规划方案综合评价方法流程图；
图2为本发明实施例所提供的某省电源规划方案的综合评价结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种电源规划方案综合评价方法，以提高电源规划方案评价的全面性、客观性以及准确性，从而有效指导电源规划体系建设的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例所提供的一种电源规划方案综合评价方法流程图，如图1所示，该方法包括：
S101：获取电源规划方案中的多个目标信息以及与各目标信息对应的多个评价因子。
电源规划是电力系统规划的重要内容之一，在电源规划方案制定好之后，需要对各比较选择方案的优劣进行综合评价，从多个电源规划方案中选取相对最优的作为推荐方案，所以在电源规划方案的综合评价过程中目标信息的选择就显得尤为重要。
本申请实施例所提供的电源规划方案综合评价方法，首先获取电源规划方案中的多个目标信息以及与各目标信息对应的多个评价因子。考虑到各指标对电源规划方案优劣的影响程度以及重要程度，作为优选地实施方式，目标信息具体包括高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标信息。在实际应用中，具体需要获取多少个目标信息可根据实际情况确定，本发明不作限定，本申请实施例中只要是与电源规划方案的综合评价相关的信息都可称为目标信息。
S102：依据各目标信息和各评价因子构建电源规划方案的评价指标体系。
在得出电源规划方案的各目标信息和对应的各评价因子之后，依据各目标信息和各评价因子构建电源规划方案的评价指标体系。
作为优选地实施方式，高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标均包含两级指标，分别为第一级指标和第二级指标，第二级指标下分多个评价因子。在本申请实施例中总共有43个评价因子。
作为优选地实施方式，高效性指标的第一级指标包含发电高效指标和送电高效指标；高效性指标的第二级指标包含与发电高效指标对应的发电充裕性指标和新能源接入指标，与送电高效指标对应的送电规模指标和通道规模指标。具体地，高效性指标主要表征系统内各类型电源的发电利用效率及区域电网的电源受入及送出能力。表1为电源规划方案中高效性指标下第二级指标及其对应的评价因子，如表1所示，表1中的电力盈余指标、高峰负荷时刻系统备用率指标、电量盈余指标和煤电利用小时数指标均表示与第二级指标中的发电充裕性指标对应的评价因子，高峰负荷时刻电源综合利用率指标以及弃风弃光率指标均表示与第二级指标中的新能源接入指标对应的评价因子。在实际应用中，档获取到与各目标信息对应的各评价因子之后，按照各评价因子的性质及重要程度，可以对各评价因子进行分类定位，主要分为约束类和优化类2个类型，约束类评价因子是电源规划方案需要满足的条件；优化类评价因子主要用于对比各电源规划方案的细节性差异。高效性指标下的评价因子共有9个，其中，约束类评价因子有4个、优化类评价因子有5个。
表1
高效性指标的第一级指标中的发电高效指标主要反映电源发电利用效率，包括发电充裕性指标和新能源接入指标2类第二级指标。发电充裕性指标包括电力盈余指标、高峰负荷时刻系统备用率指标、电量盈余指标和煤电利用小时数指标4个评价因子。下面对高效性指标下发电高效指标中与发电充裕性指标对应的各评价因子进行说明。
第一，电力盈余指标(约束类)表征为高峰负荷时刻的系统电力供应能力与用电需求的差值，主要用于校核系统供电能力是否充足，计算公式为：
其中，p为电力盈余量，i和m均表示系统内电源类型，Gi为第i类电源的装机容量，ki为高峰负荷时刻i类型电源保证出力，ΔP为净受入电力，W为考虑一定备用容量后的系统用电需求；
第二，高峰负荷时刻系统备用率指标(约束类)表征为高峰负荷时刻系统实际备用容量与全社会用电最高负荷的比值，计算公式为：
其中，R％为高峰负荷时刻系统备用率，Prs为高峰负荷时刻系统实际备用容量，Pload为全社会用电最高负荷。
第三，电量盈余指标(约束类)表征为全年系统内电源预计发电量与用电量的差值，也是校核系统供电能力是否充足的主要指标之一，计算公式为：
其中，e为电量盈余量，Ti为i类型电源预期利用小时数，ΔE为净受入电量，Es为全社会用电量。
第四，煤电利用小时数指标(优化类)。主要用于衡量煤电发电利用率，该指标一定程度上反映了系统的供需关系以及煤电在电力系统中所承担的角色，计算公式为：
其中，Gc为煤电装机容量。
高效性指标下新能源接入指标包括高峰负荷时刻电源综合利用率指标和弃风弃光率指标2个评价因子，下面对高效性指标下发电高效指标中与新能源接入指标对应的各评价因子进行说明。
第一，高峰负荷时刻电源综合利用率指标(优化类)用于衡量高峰负荷时刻发电综合效率，由于新能源保证出力较低，一般新能源装机比例越高，电源综合利用率越低，计算公式为：
其中，Ks为高峰负荷时刻电源综合利用率。
第二，弃风弃光率指标(约束类)用于衡量高峰负荷时刻发电综合效率，计算公式为：
其中，δwp表示弃风弃光率，n为风电场和光伏电站断面数量，ΔPt wp，j表示第j个断面在t时刻的充风弃光量，Pwp,j表示第j个断面在t时刻的发电功率，Sj为第j个断面的最大送电能力，Ewp为风电场和光伏电站总发电量。
高效性指标的第一级指标中的送电高效指标主要反映区域电网的电源受入及送出能力，包括送电规模指标和送电通道指标2类第二级指标。送电规模指标包括主要断面最大受电规模指标和主要断面最大送电规模指标2个评价因子，其中主要断面最大受电规模指标主要衡量负荷中心地区，主要断面最大送电规模指标主要衡量电源外送区域。下面对高效性指标下送电高效指标中与送电规模对应的各评价因子进行说明。
第一，主要断面最大受电规模指标(优化类)表征各类方式下主要受电区域最大受电规模，最大受电规模越小，说明区域电力自供能力越强，该指标一般用于负荷中心地区。
第二，主要断面最大送电规模指标(优化类)表征各类方式下主要送电区域最大送电规模，最大送电规模越大，说明区域电力富余情况越严重，该指标一般用于送电基地。
通道规模指标包括主要断面新增通道数量指标1个评价因子。下面对高效性指标下送电高效指标中与通道规模指标对应的各评价因子进行说明。
第一，主要断面新增送电通道数量指标(优化类)用于衡量在最大送/受电规模情况下，现在网架需要新增的通道数量，计算公式如下：
其中，NL表示需要新增的通道数量(向上取整)，TCC为最大送/受电规模，Plim为单个通道最大送电能力。
作为优选地实施方式，灵活性指标的第一级指标包含发电灵活指标；灵活性指标的第二级指标包含与发电灵活指标对应的综合调节能力指标和新技术应用指标。具体地，灵活性指标主要表征系统内电源相对负荷变化的调节能力，尤其是科学技术的发展带来的大规模新能源接入、新技术应用等接纳能力。表2为电源规划方案中灵活性指标下第二级指标及其对应的评价因子，如表2所示，表2中的调峰盈余指标、系统AGC调节能力指标和新能源综合调峰能力指标均表示与第二级指标中的综合调节能力指标对应的评价因子；大规模储能装置配置指标、火电灵活性改造规模指标和电动汽车充电功率指标均表示与第二级指标中的新技术应用指标对应的评价因子，灵活性指标下的评价因子共6个，其中约束类评价因子有2个、优化类评价因子有4个。
表2
灵活性指标的第一级指标中的发电灵活指标主要反映系统内电源相对负荷变化的调节能力，大规模新能源接入对系统调节能力的影响，以及电力系统对新技术的应用等，包括综合调节能力指标和新技术应用指标2类第二级指标。综合调节能力指标包括调峰盈余指标、系统AGC调节能力指标和新能源综合调峰能力指标3个评价因子。下面对灵活性指标下发电灵活指标中与综合调节能力指标对应的各评价因子进行说明。
第一，调峰盈余指标(约束类)表征系统内各类型电源运行的调峰容量满足电力系统日负荷峰谷差的需求，与系统内机组类型、各类型机组出力特性、机组调峰能力等因素相关，计算公式如下：
其中，pΔ表示调峰盈余量，Δki为第i类电源的调峰系数，ΔPΔ为净受入电力提供的调峰容量，β为系统日最小负荷率；Rr％为热备用率。
第二，系统AGC调节能力指标(约束类)表征系统内各类型电源跟踪负荷变化的能力，计算公式如下：
其中，αi％表示不同类型电源AGC调节系数，Gi’为第i类型电源具备AGC调节功能的规模。
第三，新能源综合调峰能力指标(优化类)反映大规模新能源接入后对电力系统调节能力的影响，对于风电装机规模较大的省级电力系统，由于风电往往具备反调峰效应，该指标可衡量新能源接入后恶化系统调峰能力的程度，计算公式如下：
PΔ,N＝Δkw×Gw+Δkp×Gp+Δkb×Gb
其中，PΔ,N表示新能源综合调峰能力，Δkw、Δkp、Δkb分别表示风电、光伏、生物质等新能源的调峰系数，Gw、Gp、Gb分别表示风电、光伏、生物质等新能源装机规模。
新技术应用指标包括大规模储能装置配置指标、火电灵活性改造规模指标和电动汽车充电功率指标3个评价因子。下面对灵活性指标下发电灵活指标中与新技术应用指标对应的各评价因子进行说明。
第一，大规模储能装置配置指标(优化类)是指储能装置具有良好的调节性能，可为系统提供调峰调频服务等辅助服务，合理配置一定规模的储能装置有利于提高系统灵活性，提高系统消纳新能源的能力，结合相关文献的研究成果，储能装置配置可按风电或者光伏的装机比例进行配置，计算公式如下：
GE＝kE1×Gw+kE2×Gp
其中，GE表示电化学储能的规模，kE1、kE2分别为单位容量风电和光伏需要配置储能装置的比例系数。
第二，火电灵活性改造规模指标(优化类)可提升燃煤电厂的运行灵活性，具体包括增强机组调峰能力、提升机组爬坡速度、缩短机组启停时间、增强燃料灵活性、实现热电解耦运行等方面，计算公式如下：
其中，Gc,re表示火电灵活性改造规模，ΔPf为采取火电灵活性改造之前系统调峰缺口，kc,re为采取灵活性改造后火电可提高的调峰深度。
第三，电动汽车充电功率指标(优化类)可提升系统日最小负荷率，减小峰谷差，缓解调峰压力，计算公式如下：
其中，Pev表示电动汽车低谷负荷充电功率，λσ为第σ类充电设施数量，Pσ为第σ类充电设施平均充电功率，ωσ为第σ类充电设施低谷负荷时刻的利用率。
作为优选地实施方式，安全性指标的第一级指标包含本质安全指标和后果安全指标；安全性指标的第二级指标包含与本质安全指标对应的电源分布指标、规模控制指标和保底抗灾指标，与后果安全指标对应的运行安全指标和能源供应安全指标。具体地，安全性指标主要表征系统受到自然灾害或能源供应能力不及预期等情况下的保持正常供电的能力，此外合理的电源布局也对系统的安全运行存在影响。表3为电源规划方案中安全性指标下第二级指标及其对应的评价因子，如表3所示，表3中的负荷中心地区电源/负荷比指标、负荷中心地区220kV及以下电源占比指标和负荷中心地区分布式电源占比指标均表示与第二级指标中的电源分布指标对应的评价因子；单个电源点最大建设容量指标表示与第二级指标中的规模控制指标对应的评价因子；保底抗灾电源规模指标和单一自然灾害最大损失电源规模指标均表示与第二级指标中的保底抗灾指标对应的评价因子；单一电源损失占区域最大负荷比指标和单一送电通道故障最大损失电源规模指标均表示与第二级指标中的运行安全指标对应的评价因子；气源不足损失电源占区域电源比指标和区外电力不足损失电源占区域电源比指标均表示与第二级指标中的能源供应安全指标对应的评价因子，安全性指标下的评价因子共10个，其中，约束类评价因子有3个、优化类评价因子有7个。
表3
安全性指标的第一级指标中的本质安全指标主要反映系统内电源的布局是否合理，承受自然灾害的能力以及系统自愈能力，包括电源分布指标、规模控制指标和保底抗灾指标3类第二级指标。电源分布指标包括负荷中心地区电源/负荷比指标、负荷中心地区220kV及以下电源占比指标和负荷中心地区分布式电源占比指标3个评价因子。下面对安全性指标下本质安全指标中与电源分布指标对应的各评价因子进行说明。
第一，负荷中心地区电源/负荷比指标(优化类)表征负荷中心地区电源与负荷的比例关系，指标值越高，说明地区的电源自供能力越强，计算公式如下：
第二，负荷中心地区220kV及以下电源占比指标(优化类)，反映负荷中心地区重要支撑性电源占比，指标值越高，说明地区的电源支撑能力越强，地区供电越可靠，计算公式如下：
第三，负荷中心地区分布式电源占比指标(优化类)分布式电源具有能源利用效率高，环境负面影响小，经济效益较优等特点，指标值越高，负荷就地平衡的能力越强，地区的综合能源利用效率越高，计算公式如下：
其中，rs,l表示负荷中心地区电源/负荷比，r220表示负荷中心地区220kV及以下电源占比，rdis表示负荷中心地区分布式电源占比，Gi,lc为负荷中心第i类电源装机规模，Gi,lc,220为负荷中心第i类220kV及以下电压等级电源装机规模，Gi,lc,dis为负荷中心第i类分布式电源装机规模，Plc为负荷中心地区全社会最高用电负荷。
规模控制指标包括单个电源点最大建设容量指标1个评价因子。下面对安全指标下本质安全指标中与规模控制指标对应的各评价因子进行说明。
单个电源点最大建设容量指标(优化类)，单个电源点的建设容量过大，容易造成电力送出选址和建设难度增大，发生单一故障时影响程度及范围也将增大，尤其是沿海地区的大型核电及煤电机组，需要做好单个电源点的最大建设容量控制。
保底抗灾指标包括具备黑启动电源地市占比指标和单一自然灾害最大损失电源规模指标2个评价因子。下面对安全指标下本质安全指标中与保底抗灾指标对应的各评价因子进行说明。
第一，具备黑启动电源地市占比指标(优化类)表征各地市电网因故障崩溃停运后，通过具有自启动能力机组带动无自启动能力的机组，逐步恢复系统供电的能力，计算公式如下：
其中，rbs表示具备黑启动电源地市占比，n为省级电网中地市电网数量，τs用于判断第s个地市是否含有黑启动电源，若有则为1，若无则为0。
第二，单一自然灾害最大损失电源规模指标(优化类)主要用于衡量包括台风、冰灾、洪涝、海啸等自然灾害对发电系统造成破坏性打击的影响。发生单一自然灾害时，统计最大损失电源规模，该指标值越小，说明该类方案下自然灾害对发电系统的影响越小。
安全性指标的第一级指标中的后果安全指标主要反映扰动情况下对电源安全供应的影响，以及能源供应能力不及预期等情况下的保持正常供电的能力，包括运行安全指标和能源供应安全指标2类第二级指标。运行安全指标包括单一电源损失占区域最大负荷比指标和单一送电通道故障最大损失电源规模指标2个评价因子。下面对安全指标下后果安全指标中与运行安全指标对应的各评价因子进行说明。
第一，单一电源损失占区域最大负荷比指标(约束类)，为降低系统对单一电源的依赖程度，分散风险点，单一电源损失占区域的负荷占比指标应尽量小，以提高系统运行安全性，计算公式如下：
第二，单一送电通道故障最大损失电源规模指标(优化类)，单一送电通道故障最大损失电源规模指标与送电通道汇集的电源规模有关，汇集的电源越多，最大损失电源潜在规模越大，对系统安全运行的影响越大，计算公式如下：
其中，kp,loss表示单一电源损失占区域最大负荷比，Gr,loss表示单一送电通道故障最大损失电源规模，Gloss为单一电源损失规模，Ploss,c为损失电源所在区域的负荷，Gr,k为送电通道r发生故障通道内损失的第k个电源装机。
能源供应安全指标包括气源不足损失电源占区域电源比指标区外电力不足损失电源占区域电源比指标2个评价因子，下面对安全指标下后果安全指标中与能源供应安全指标对应的各评价因子进行说明。
第一，气源不足损失电源占区域电源比指标(约束类)，我国天然气资源相对有限，进口天然气在部分省份占据了较大规模。随着国际天然气价格震荡形势的加剧以及地缘政治关系日趋复杂，天然气的稳定供应是影响气电发展的重要因素，计算公式如下：
第二，区外电力不足损失电源占区域电源比指标(约束类)，西电东送是我国电力资源优化配置的一项战略性举措。目前南方区域、西南地区以及中部三峡等主要西电东送工程均以水电为主，未来随着西部地区自身的发展，或受来水偏枯送电不及预期等影响，区外电力的稳定供应也将影响电源规划的安全发展，计算公式如下：
其中，rg,l、rWE,l分别表示气源不足损失电源占区域电源比、区外电力不足损失电源占区域电源比，M为天然气消费总量，βg、βWE为气源不足比例、区外电力不足比例，αg为发电用天然气占比，g为天然气发电等效气耗，Tg为天然气发电等效利用小时数，GWE为区外电力总规模。
作为优选地实施方式，清洁性指标的第一级指标包含电源结构指标和节能减排指标；清洁性指标的第二级指标包含与电源结构指标对应的装机结构指标和电量结构指标，与节能减排指标对应的污染物排放指标和用能水平指标。具体地，清洁性指标主要用于衡量系统内清洁能源占比、污染物排放及用能情况，引导清洁能源的接入与利用。表4为电源规划方案中清洁性指标下第二级指标及其对应的评价因子，如表4所示，表4中的火电装机占比指标、核电装机占比指标和可再生能源装机占比指标均表示与第二级指标中的装机结构指标对应的评价因子；火电电量占比指标、核电电量占比指标和可再生能源电量占比指标均表示与第二级指标中的电量结构指标对应的评价因子；二氧化硫排放指标、氮氧化物排放指标和二氧化碳排放指标均表示与第二级指标中的污染物排放指标对应的评价因子；发电用煤总量指标和发电用气总量指标均表示与第二级指标中的用能水平指标对应的评价因子，清洁性指标下的评价因子共11个，其中，约束类评价因子有2个、优化类评价因子有9个。
表4
清洁性指标的第一级指标中的电源结构指标主要反映系统内各类型电源装机占电源总装机比例、发电量占总发电量的比例，包括装机结构指标与电量结构指标2类第二级指标。装机结构指标包括火电装机占比指标、核电装机占比指标和可再生能源装机占比指标3个评价因子。下面对清洁性指标下电源结构指标中与装机结构指标对应的各评价因子进行说明。
第一，火电装机占比指标(优化类)主要用于测算系统内火电装机的比例，随着环境保护要求的不断提高，该指标应逐步降低，计算公式如下：
第二，核电装机占比指标(优化类)主要用于测算系统内核电装机的比例，与省内核电建设条件关联较大，计算公式如下：
第三，可再生能源装机占比指标(优化类)。主要用于测算系统内可再生能源装机的比例，随着清洁低碳能源体系要求的不断提高，该指标应逐步提升，计算公式如下：
其中，RF、RN、RR分别表示火电装机占比、核电装机占比和可再生能源装机占比，Gc、Gg、Go、GN、Gw、Gp、Gh、Gb分别为煤电、气电、油电、核电、风电、光伏、水电以及生物质发电的装机规模。
电量结构指标包括火电电量占比指标、核电电量占比指标和可再生能源电量占比指标3个评价因子。下面对清洁性指标下电源结构指标中与电量结构指标对应的各评价因子进行说明。
第一，火电电量占比指标(优化类)，计算公式如下：
第二，核电装机占比指标(优化类)，计算公式如下：
第三，可再生能源装机占比指标(优化类)，计算公式如下：
其中，eF、eN、eR分别表示火电电量占比、核电电量占比和可再生能源电量占比，Ec、Eg、Eo、EN、Ew、Ep、Eh、Eb分别为煤电、气电、油电、核电、风电、光伏、水电以及生物质发电的发电量。
清洁性指标的第一级指标中的节能减排指标主要反映电源发电对环境的污染物排放情况及系统中用于发电的一次能源总量，包括污染物排放指标和用能水平指标2类第二级指标。污染物排放指标包括二氧化硫排放指标、氮氧化物排放指标和二氧化碳排放指标3个评价因子。下面对清洁性指标下节能减排指标中与污染物排放指标对应的各评价因子进行说明。
第一，二氧化硫排放指标(优化类)用于测算电力系统二氧化硫排放情况，计算公式如下：
第二，氮氧化物排放指标(优化类)用于测算电力系统氮氧化物排放情况，计算公式如下：
第三，二氧化碳排放指标(优化类)用于测算电力系统二氧化碳排放情况，计算公式如下：
其中，
分别表示发电系统二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳排放总量，
分别表示发电系统单位电量二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳排放。
用能水平指标包括发电用煤总量指标和发电用气总量指标2个评价因子。下面对清洁性指标下节能减排指标中与用能水平指标对应的各评价因子进行说明。
第一，发电用煤总量指标(约束类)用于衡量煤炭生产活动过程中用于电力系统发电的煤炭用量，计算公式如下：
第二，发电用气总量指标(约束类)用于衡量天然气生产活动过程中用于电力系统发电的天然气用量，计算公式如下：
其中，Ccoal、Cgas分别表示发电用煤总量、发电用天然气总量，m1、m2分别为煤电、气电种类，gc,a、Tc,a、Gc,a分别表示第a类煤电发电的煤耗、利用小时数和装机规模，gg,a、Tg,a、Gg,a分别表示第a类气电发电的气耗、利用小时数和装机规模。
作为优选地实施方式，经济性指标的第一级指标包含投资建设指标和购电成本指标；经济性指标的第二级指标包含与投资建设指标对应的投资运营指标和排污费用指标，与购电成本指标对应的上网电价指标和增购成本指标。具体地，经济性指标主要用于评估电源规划方案带来的经济代价。表5为电源规划方案中经济性指标下第二级指标及其对应的评价因子，如表5所示，表5中的电源建设成本指标、固定运行费指标和可变运行费指标均表示与第二级指标中的投资运营指标对应的评价因子；综合排污费用指标表示与第二级指标中的排污费用指标对应的评价因子；平均上网电价指标表示与第二级指标中的上网电价指标对应的评价因子；火电灵活性改造费用指标和负荷中心地区煤改气增购成本指标均表示与第二级指标中的增购成本指标对应的评价因子，经济性指标下的评价因子共7个，其中，约束类评价因子有1个、优化类评价因子有6个。
表5
经济性指标的第一级指标中的投资建设指标主要对电源规划方案的建设成本、运行费用及污染物排放费用进行评估，包括投资运营指标与排污费用指标2个第二级指标。投资运营指标包括电源建设成本指标、固定运行费指标和可变运行费指标3个评级因子。下面对经济性指标下投资建设指标中与投资运营指标对应的各评价因子进行说明。
第一，电源建设成本指标(优化类)指电源的固定投资成本，计算公式如下：
第二，固定运行费指标(优化类)，一般包括固定资产折旧、管理人员工资、利息、公司管理费等，与机组建设成本直接相关，计算公式如下：
第三，可变运行费指标(优化类)主要包括发电燃料费以及附加运行费等，计算公式如下：
其中，SA、SB、SC分别表示电源建设成本、固定运行费、可变运行费的等值年费用，τ为贴现率，td,i为第i类电源的设计运行寿命，εi、gi、fi、δi分别表示第i类电源年固定运行费率、发电能耗、能源品类单价、附加成本费用。
排污费用指标包括综合排污费用指标1个评价因子。下面对经济性指标下投资建设指标中与排污费用指标对应的评价因子进行说明。
综合排染费用指标(优化类)，发电行业是大气污染物排放的主战场，综合排染费用可用于衡量发电业行污染物排放的经济成本，计算公式如下：
其中，Sct表示综合排污费用，CTb,i为第i类电源排放的第b类污染物单价。
经济性指标的第一级指标中的购电成本指标主要对用于衡量各类电源的平均上网电价，以及针对现有电源系统部分改造所带来的额外费用，包括上网电价指标和增购成本指标2个第二级指标。上网电价指标包括平均上网电价指标1个评价因子。下面对经济性指标下购电成本指标中与上网电价指标对应的评价因子进行说明。
平均上网电价指标(约束类)用于衡量电网平均购电成本，指标值越小，电力系统购电成本越低，计算公式如下：
其中，ca表示平均上网电价，ci为第i类电源的上网电价。
增购成本指标包括火电灵活性改造费用指标和负荷中心地区煤改气增购成本指标2个评价因子，下面对经济性指标下购电成本指标中与增购成本指标对应的评价因子进行说明。
第一，火电灵活性改造费用指标(优化类)，计算公式如下：
Sft＝Gc,ft×γ
第二，负荷中心地区煤改气增购成本指标(优化类)，计算公式如下：
Scg＝(cc-cg)×ΔEcg,lc
其中，Sft、Scg分别表示火电灵活性改造费用、负荷中心地区煤改气增购成本，γ为火电灵活性改造的单位成本，ΔEcg,lc为负荷中心地区煤改气的等效发电量，cc、cg分别表示煤电和气电的上网电价。
S103：计算各评价因子的标准化评分结果和权重系数。在实际应用中，需先计算各评价因子的标准化评分结果，然后再计算各评价因子的权重系数。
第一，计算各评价因子的标准化评分结果。
对于结果越大越好的评价因子：
对于结果越小越好的评价因子：
对于区间型的评价因子：
对于分档评分的评价因子：
其中，c表示评价因子标准化得分(百分制)，x、maxx、minx分别表示因子值、上限、下限，a、b为分别为区间型因子的上下限，s为分档因子的档数，第τ档所占比重为ψτ、评分为δτ(δτ∈[0,100])。
本实施例以某省2035年电源规划方案为例，提出三个电源规划比选方案。各评价因子的标准化评分结果如表6所示。
表6
计算各评价因子的权重系数具体为：
ω＝[ω1 ω2 … ωn]T
其中，n为正整数，ωn为第n个评价因子的权重系数。
具体地，包含以下子步骤：
首先，计算m个评价因子的重要度标度系统矩阵。
具体为，第一步，初始化评价因子标度尺和重要度标度系统矩阵，设置参数i＝1；
第二步，设置参数j＝1；
第三步，对比参数i与参数的j重要程度。按照评价因子的性质及重要程度，生成重要度标度系统矩阵元素aij。
第四步，如果i＝j，则aij＝1；如果i≠j，则对比评价因子相互间的重要程度，从标度尺中取值。对于矩阵中的倒数元素，aji＝1/aij
第五步，判断是否已经遍历评价内容项的所有评价因子，如果是则进入第六步骤；如果否则j＝j+1，进入第三步骤。
第六步，判断是否已完成重要度标度系统矩阵计算，如果是则输出矩阵，并结束；如果否则i＝i+1，进入第二步骤。
根据以上计算流程，得到重要度标度系统矩阵记为：
其次，计算标度系统矩阵的特征向量：
归一化处理后得到初步的评价因子权重系数矩阵：
再次，利用客观权重求取法对评价因子权重系数矩阵进行修正。对于第k个评价因子，如果其任意两个方案的标准化评分矩阵对应项相等，即：
cku＝ckv
将满足上式的评价因子构成合集H，合集H的最终权重系数矩阵记为ωH，即：
对于第k个评价因子，如果其任意两个方案的标准化评分矩阵对应项不等，相应地将这些评价因子构成合集K(K中共含有d项评价因子)，合集K对应的标准化评分矩阵可简记为Cd×n，其中第i项评价因子的熵值为：
评价因子i的最终权重系数修正为ωi：
最后，按上式对合集K中的所有评价因子进行修正，得到K的最终权重系数矩阵记为ωK，然后再按原序列排位，得到最终的评价因子权重系数矩阵：
ω＝[ωH；ωK]
本实施例中，各评价因子的权重系数结果如表7所示。
表7
| 评价因子 | 权重系数 | 评价因子 | 权重系数 | 评价因子 | 权重系数 | 评价因子 | 权重系数 |
| 1-1-1(A) | 0.227 | 2-1-1(C) | 0.053 | 3-2-1(B) | 0.067 | 4-2-1(C) | 0.055 |
| 1-1-1(B) | 0.227 | 2-1-2(A) | 0.074 | 3-2-2(A) | 0.200 | 4-2-2(A) | 0.165 |
| 1-1-1(C) | 0.227 | 2-1-2(B) | 0.074 | 3-2-2(B) | 0.200 | 4-2-2(B) | 0.165 |
| 1-1-1(D) | 0.045 | 2-1-2(C) | 0.053 | 4-1-1(A) | 0.033 | 5-1-1(A) | 0.131 |
| 1-1-2(A) | 0.032 | 3-1-1(A) | 0.029 | 4-1-1(B) | 0.055 | 5-1-1(B) | 0.131 |
| 1-1-2(B) | 0.076 | 3-1-1(B) | 0.040 | 4-1-1(C) | 0.165 | 5-1-1(C) | 0.131 |
| 1-2-1(A) | 0.045 | 3-1-1(C) | 0.067 | 4-1-2(A) | 0.033 | 5-1-2(A) | 0.079 |
| 1-2-1(B) | 0.045 | 3-1-2(A) | 0.067 | 4-1-2(B) | 0.055 | 5-2-1(A) | 0.393 |
| 1-2-2(A) | 0.076 | 3-1-3(A) | 0.067 | 4-1-2(C) | 0.165 | 5-2-2(A) | 0.079 |
| 2-1-1(A) | 0.372 | 3-1-3(B) | 0.067 | 4-2-1(A) | 0.055 | 5-2-2(B) | 0.056 |
| 2-1-1(B) | 0.372 | 3-2-1(A) | 0.200 | 4-2-1(B) | 0.055 |
S104：依据各标准化评分结果和权重系数得出电源规划方案的综合评价指数以对电源规划方案进行综合评价。
作为优选地实施方式，电源规划方案的综合评价指数的具体计算公式为：
其中，Z为所述综合评价指数，A、B、C、D、E分别为高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标的综合评分。
具体地，电源规划方案的综合评价指数计算过程为：
第一，计算高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标的综合评分结果：
定义电源规划方案综合评价指数：
式中：X∈[A，B，C，D，E]，A、B、C、D、E分别为高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标的综合评分；Z为电源规划方案的综合评价指数。
为了进一步提高电源规划方案的评价全面性以及便于相关人员查看评价结果，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，在依据各标准化评分结果和各权重系数得出电源规划方案的综合评价指数之后，还包括：
绘制电源规划方案中各目标信息的综合评价结构图。具体为，根据A、B、C、D、E值绘制各电源规划方案的综合评价结构图。结合综合评价指数和综合评价结构图对电源规划方案进行综合评价。
本实施例中，各方案的目标信息的综合评分结果和综合评价指数如下：
方案1：[A，B，C，D，E]＝[78.9，88.3，81.2，90.5，72.2]，综合评价指数Z＝82.5；
方案2：[A，B，C，D，E]＝[89.6，89.8，80.4，80.0，80.1]，综合评价指数Z＝84.1；
方案3：[A，B，C，D，E]＝[95.8，93.3，83.1，71.0，82.6]，综合评价指数Z＝85.6。
图2为本发明实施例所提供的某省电源规划方案的综合评价结构图，如图2所示。从图2中可以看出，三类方案在灵活性指标和安全性指标上差异不大，方案A的优势主要体现在清洁性指标，方案B的优势主要体现在高效性指标和经济性指标，方案C各类指标的优劣则相对均衡。从综合评价指数来看，方案C的评分相对最高。
以上对本发明所提供的一种电源规划方案综合评价方法进行了详细介绍。本文中运用具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明，只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本领域技术人员，在没有创造性劳动的前提下，对本发明所做出的修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请中。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”等类似词，使得包括一系列要素的单元、设备或系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种单元、设备或系统所固有的要素。
Claims (5)
1.一种电源规划方案综合评价方法，其特征在于，包括：
获取电源规划方案中的多个目标信息以及与各所述目标信息对应的多个评价因子；所述获取电源规划方案中的多个目标信息具体包括：获取所述电源规划方案中的高效性指标、灵活性指标、安全性指标、清洁性指标以及经济性指标；所述高效性指标、所述灵活性指标、所述安全性指标、所述清洁性指标以及所述经济性指标均包含两级指标，分别为第一级指标和第二级指标；
所述高效性指标的第一级指标包含发电高效指标和送电高效指标；所述高效性指标的第二级指标包含与所述发电高效指标对应的发电充裕性指标和新能源接入指标，与所述送电高效指标对应的送电规模指标和通道规模指标；
所述灵活性指标的第一级指标包含发电灵活指标；所述灵活性指标的第二级指标包含与所述发电灵活指标对应的综合调节能力指标和新技术应用指标；
与所述第二级指标中的综合调节能力指标对应的评价因子包括调峰盈余指标、系统AGC调节能力指标和新能源综合调峰能力指标；与所述第二级指标中的新技术应用指标对应的评价因子包括大规模储能装置配置指标、火电灵活性改造规模指标和电动汽车充电功率指标；
所述调峰盈余指标表征系统内各类型电源运行的调峰容量满足电力系统日负荷峰谷差的需求，计算公式如下：
其中，pΔ表示调峰盈余量，Δki为第i类电源的调峰系数，ΔPΔ为净受入电力提供的调峰容量，β为系统日最小负荷率；Rr％为热备用率，Gi为第i类电源的装机容量，Pload为全社会用电最高负荷；m为系统内电源类型总数；
所述系统AGC调节能力指标表征系统内各类型电源跟踪负荷变化的能力，计算公式如下：
其中，αi％表示不同类型电源AGC调节系数，Gi’为第i类型电源具备AGC调节功能的规模；AGC表示自动发电控制能力；
所述新能源综合调峰能力指标用于反映大规模新能源接入后对电力系统调节能力的影响，衡量新能源接入后恶化系统调峰能力的程度，计算公式如下：
PΔ,N＝Δkw×Gw+Δkp×Gp+Δkb×Gb
其中，PΔ,N表示新能源综合调峰能力，Δkw用于表示风电的调峰参数、Δkp用于表示光伏的调峰参数、Δkb用于表示生物质的调峰系数，Gw用于表示风电的装机规模、Gp用于表示光伏的装机规模、Gb用于表示生物质的装机规模；
所述大规模储能装置配置指标可按风电或者光伏的装机比例进行配置，计算公式如下：
GE＝kE1×Gw+kE2×Gp
其中，GE表示电化学储能的规模，kE1为单位容量风电需要配置储能装置的比例系数、kE2为单位容量光伏需要配置储能装置的比例系数；
所述火电灵活性改造规模指标可提升燃煤电厂的运行灵活性，计算公式如下：
其中，Gc,re表示火电灵活性改造规模，ΔPf为采取火电灵活性改造之前系统调峰缺口，kc,re为采取灵活性改造后火电可提高的调峰深度；
所述电动汽车充电功率指标可提升系统日最小负荷率，减小峰谷差，缓解调峰压力，计算公式如下：
其中，Pev表示电动汽车低谷负荷充电功率，λσ为第σ类充电设施数量，Pσ为第σ类充电设施平均充电功率，ωσ为第σ类充电设施低谷负荷时刻的利用率；ψ为充电设施类型总数；
所述安全性指标的第一级指标包含本质安全指标和后果安全指标；所述安全性指标的第二级指标包含与所述本质安全指标对应的电源分布指标、规模控制指标和保底抗灾指标，与所述后果安全指标对应的运行安全指标和能源供应安全指标；与所述保底抗灾指标对应的评价因子包括具备黑启动电源地市占比指标和单一自然灾害最大损失电源规模指标；
所述具备黑启动电源地市占比指标表征各地市电网因故障崩溃停运后，通过具有自启动能力机组带动无自启动能力的机组，逐步恢复系统供电的能力，计算公式为：
其中，rbs表示具备黑启动电源地市占比，n为省级电网中地市电网数量，τs用于判断第s个地市是否含有黑启动电源，若有则为1，若无则为0；
所述单一自然灾害最大损失电源规模指标用于衡量自然灾害对发电系统造成破坏性打击的影响；
与所述能源供应安全指标对应的评价因子包括气源不足损失电源占区域电源比指标和区外电力不足损失电源占区域电源比指标；
所述气源不足损失电源占区域电源比指标用于表示天然气的稳定供应情况，计算公式为：
其中，rg,l表示气源不足损失电源占区域电源比，M为天然气消费总量，βg为气源不足比例，αg为发电用天然气占比，g为天然气发电等效气耗，Tg为天然气发电等效利用小时数，Gi,lc为负荷中心第i类电源装机规模；
所述区外电力不足损失电源占区域电源比指标用于表示区外电力的稳定供应情况，计算公式为：
其中，rWE,l表示区外电力不足损失电源占区域电源比，βWE为区外电力不足比例，GWE为区外电力总规模，Gi,lc为负荷中心第i类电源装机规模；
依据各所述目标信息和各所述评价因子构建所述电源规划方案的评价指标体系；
计算各所述评价因子的标准化评分结果和权重系数；
依据各所述标准化评分结果和各所述权重系数得出所述电源规划方案的综合评价指数以对所述电源规划方案进行综合评价。
2.根据权利要求1所述的电源规划方案综合评价方法，其特征在于，所述清洁性指标的第一级指标包含电源结构指标和节能减排指标；
所述清洁性指标的第二级指标包含与所述电源结构指标对应的装机结构指标和电量结构指标，与所述节能减排指标对应的污染物排放指标和用能水平指标。
3.根据权利要求1所述的电源规划方案综合评价方法，其特征在于，所述经济性指标的第一级指标包含投资建设指标和购电成本指标；
所述经济性指标的第二级指标包含与所述投资建设指标对应的投资运营指标和排污费用指标，与所述购电成本指标对应的上网电价指标和增购成本指标。
4.根据权利要求1所述的电源规划方案综合评价方法，其特征在于，在所述依据各所述标准化评分结果和各所述权重系数得出所述电源规划方案的综合评价指数之后，还包括：
绘制所述电源规划方案中各所述目标信息的综合评价结构图。
5.根据权利要求1所述的电源规划方案综合评价方法，其特征在于，所述电源规划方案的综合评价指数的具体计算公式为：
其中，Z为所述综合评价指数，A、B、C、D、E分别为所述高效性指标、所述灵活性指标、所述安全性指标、所述清洁性指标以及所述经济性指标的综合评分。
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