CN109559012A - 一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法，属于电力系统规划方案评价领域。该方法首先建立待评价电网规划方案集，然后构建包括五个评价维度和三个评价层次的电网规划方案综合评价指标体系，并设定各个评价指标的权重；对每个待评价电网规划方案计算技术层评价指标的评分值，并进而得到每个待评价电网规划方案的综合评价值，得到综合评价最佳的电网规划方案；该方法能够考虑大规模风电并网对电网规划的影响，得到最为合理的电网规划方案，以提高风电的消纳水平，提升电力系统运行的安全性和效率。

Description

一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法
技术领域
本发明属于电力系统规划评估领域，具体涉及一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法。
背景技术
近年来风电在我国快速发展，装机容量和发电量都不断增加。2017年，全国风电累计并网装机容量达到1.64亿千瓦，占全部发电装机容量的9.2％，风电发电量3057亿千瓦时，占全部发电量的4.8％。风电技术比较成熟，成本不断下降，在未来仍然是我国深入推进能源生产和消费革命、促进大气污染防治的重要手段，预计到2030年，风电并网发电量占比将提升至30％。风电的快速发展有助于推动我国能源体系向清洁低碳模式转变，但由于风电出力存在一定的随机性和间歇性，大规模风电并网将对电网的规划和运行产生显著影响。
电网规划是指根据电力系统的负荷预测及电源规划对输电系统的主要网架做出发展规划，是电力系统规划的一个重要组成部分。电网规划的基本要求是通过制定的电网规划方案，确保供电所要求的输送容量、电压质量和供电可靠性等，将电力系统各部分组合起来使其运行效率最高，并且适应系统未来的发展需要。面对大规模风电并网，制定科学合理的电网规划方案以适应大规模风电并网给电力系统形态带来的改变，成为保障电力系统稳定发展的重要前提。
电网的网络拓扑结构复杂并且规模较大，导致电网规划具有大量的约束条件和高维的决策变量，难以通过传统的优化方法进行求解。目前的电网规划通常是先根据部分容易处理的约束条件产生多个有竞争力的电网规划方案，然后从安全性、经济性、环保性等方面对电网规划方案进行评价，通过计算得到各方案评价指标值，利用综合评价方法对多个具有不同特性的电网规划方案进行评价对比，最终做出方案选择决策。因此，综合评价方法在电网规划中具有重要的理论和现实意义。
电网规划方案是在负荷预测和电源规划的基础上得到的主要网架发展方案，因此电网规划方案涉及的技术参数包括负荷数据、电源数据、网架数据，其中网架数据除了已有网架数据，还包括规划期变电站和线路建设数据。以上技术参数可以构成电力系统时序运行模拟的输入参数，电力系统时序运行模拟是根据电源规划、电网规划、负荷预测等数据形成系统边界条件，通过选择一定的优化目标，在一系列运行约束下模拟系统一段时间的运行过程。清华大学开发的GOPT软件中电力系统时序运行模拟功能能够实现对电网规划方案的量化分析，能够考虑机组的运行特性、系统运行状态、机组调峰能力、线路传输能力等多种约束，通过长时间周期的运行模拟得到电网运行的状态数据，为电网规划方案综合评价提供与运行相关的数据基础。
中国专利，专利号：CN 102315642 A，公开了一种电网规划方案的环境影响评价方法。该方法利用工频电场、工频磁场、土地资源利用效率和城市景观的协调程度，开展电网规划的环境影响评价工作，根据以上技术指标可综合比较多个待选规划方案在实施过程中对生态环境质量、环境敏感点、人体健康等的影响，识别电网规划方案存在的不足，并确定推荐方案和得出预防或减轻环境影响的对策及措施。该方法仅对电网规划方案的环境影响进行评价，没有考虑电网规划方案的其他评价特性，也未涉及风电接入的影响因素。
中国专利，专利号：CN 102999809 A，公开了一种用于间歇性电源高渗透电网规划的安全性评估方法。该方法通过选定方案、分析典型运行方式稳定性、选择电力系统运行状态并分析、评估电网规划安全性等步骤，将稳定设施费用和停电风险损失计入电网规划方案的综合年费用中，对方案进行安全性和经济性综合比选。该方法重点对电网规划方案的安全性进行评价，考虑了经济性的综合年费用，涉及到间歇性电源因素，但该方法没有针对间歇性电源的评价步骤，也缺乏综合评价的方法。
中国专利，专利号：CN 102214922 A，公开了一种电网规划方案的评估系统。该系统包括充裕度评估模块、安全性评估模块、潮流分布合理性评估模块和短路电流合理性评估模块。该系统能够评价静态条件下电力系统满足用户电力和电能量的能力，评价动态条件下电力系统经受住突然扰动并不间断地向用户提供电力和电能量的能力，评价线路负载的大小分布以及整个输电网络的负载分布指标，检验最大短路电流以使系统中各厂站的短路容量均在设备额定开断能力范围内。该系统较全面地对电网规划方案的静态安全性和动态安全性进行了评价，并且能够评价潮流分布和短路电流合理性，但是该系统没有考虑大规模风电并网因素，且评价因素较少，无法实现电网规划方案的综合评价。
中国专利，专利号：CN 104331773 A，公开了一种电网规划方案综合评估方法。该方法通过建立电网规划方案的综合评价指标体系，进行相关指标量化，利用数据包络法确定不同方案的权重，将备选方案和最优方案指标集组成方案集矩阵，将方案集矩阵利用灰色关联度计算关联系数矩阵，并与综合权重确定各方案的关联度即选出最终方案。该电网规划方案评估方法有效地弥补了层次分析法和数据包络法的缺陷，并且利用灰色关联度提高了电网规划方案的区分度。该方法对30个指标中的21个末端指标利用层次分析法确定了权重，考虑了电网规划方案的技术性、经济性、占地和环境指标以及适应性四个方面，但四个方面中涉及指标较少，评价范围不够全面，并且该方法没有考虑规划方案的灵活性也没有涉及大规模风电并网因素。
综合评价方法中评价指标是基本要素，用于描述评价对象某一方面属性的优劣。构建合理完备的综合评价指标体系是电网规划方案综合评价工作的重中之重，也是衡量综合评价工作水平的重要依据。已有的综合评价指标体系构建方法，一般是从安全性、经济性和环保性三个方面筛选评价指标，部分研究加入了灵活性的评价指标，这些方法的评价对象大多聚焦于传统的风电占比较低的电力系统，对大规模风电并网的情况考虑较少。在未来风电大规模并网的发展形势下，电网规划会具有许多新的特点，已有的电网规划方案评价指标体系难以满足需求，需要更为准确全面的评价指标。综合评价技术中的指标权重表示被评价对象的不同侧面的重要程度的定量分配，对各评价指标在总体评价中的作用进行区分。通常来说设置权重的方法有主观经验法、主次指标排队分类法、专家调查法等。综合运用各种方法科学设置指标权重，能够最大程度减少主观感受的影响，得到尽可能客观的综合评价结果。在设置指标权重过程中，需要注意指标之间的关联关系和隶属关系，确保不同指标对最终评价结果具有合理的影响程度。综合评价技术中往往涉及大量不同类型的技术指标，各个技术指标的量纲不同，难以直接根据指标数值进行评价，因此需要科学合理的手段将各个指标的有量纲值转化为相同取值范围内的无量纲评分值，进而能够根据指标的评分值和权重进行综合评价值的计算。
因此，有必要建立一套大规模风电并网条件下电网规划方案综合评价方法，对规划方案的优劣进行量化评价，确定未来电网规划方向，使电网能够更加安全地运行，使电网能够更好地服务于风电及其他可再生能源发展，以达到电网综合效益的最大化。
发明内容
本发明的目的是克服现有电网规划方案综合评价中不能考虑大规模风电并网影响因素的不足，提出一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法。该方法能够考虑大规模风电并网对电网规划的影响，得到最为合理的电网规划方案，以提高风电的消纳水平，提升电力系统运行的安全性和效率。
本发明提出一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法，包括以下步骤：
1)获取n个待评价的电网规划方案，建立待评价电网规划方案集 CASE＝{case1,case2,case3,…,casen}；对第i个待评价的电网规划方案casei，获取对应的技术参数，包括：负荷数据、电源数据、网架数据；
2)构建电网规划方案综合评价指标体系；该指标体系包括五个评价维度和三个评价层次；其中，五个评价维度包括：安全维W1、经济维W2、环保维W3、灵活维W4和风电消纳维W5；三个评价层次包括：目标层C1、准则层C2和技术层C3；选择不同评价维度以及不同评价层次对应的评价指标，并确定评价指标的隶属关系；具体如下：
2-1)选择安全维各评价层次评价指标；安全维中，目标层的评价指标为可靠性对应的准则层评价指标为检验通过率合理性用电可靠性其中检验通过率对应的技术层评价指标为N-1通过率N-2通过率合理性对应的技术层评价指标为重载线路比例轻载线路比例最大负载率负载不均衡度短路电流充裕度容载比用电可靠性对应的技术层评价指标为负荷削减概率期望缺供电量
2-2)选择经济维各评价层次评价指标；经济维中，目标层的评价指标为经济性对应的准则层评价指标为静态评价指标动态评价指标投资效率其中静态评价指标对应的技术层评价指标为建设投资费用年运行费用网损率动态评价指标对应的技术层评价指标为等年值投资费用内部收益率动态投资回收期投资效率对应的技术层评价指标为单位投资增售电量单位投资增供负荷
2-3)选择环保维各评价层次评价指标；环保维中，目标层的评价指标为环保性对应的准则层评价指标为碳排放环境影响其中碳排放对应的技术层评价指标为系统运行碳排放电网运行碳排放环境影响对应的技术层评价指标为噪声影响工频电场影响工频磁场影响设备环保率土地资源利用效率城市景观协调度
2-4)选择灵活维各评价层次评价指标；灵活维中，目标层的评价指标为灵活性对应的准则层评价指标为负荷灵活性网络灵活性其中负荷灵活性对应的技术层评价指标为统调负荷最大年增长率负荷增长裕度网络灵活性对应的技术层评价指标为网络扩展裕度网络可再生能源并网裕度
2-5)选择风电消纳维各评价层次评价指标；风电消纳维中，目标层的评价指标为风电消纳能力对应的准则层评价指标为风电接纳能力源网协调性其中风电接纳能力对应的技术层评价指标为风电上网电量占比风电弃能率源网协调性对应的技术层评价指标为风电预测准确性计划发电能力智能调度控制能力
3)设定步骤2)建立的指标体系中各个评价指标的权重，评价指标的权重为其中，m代表维度编号，o代表层次编号，m∈{1,2,3,4,5},o∈{1,2,3}，所有权重均满足
目标层评价指标为一级指标，五个维度对应目标层评价指标为对应的权重分别为满足条件：
准则层指标为二级指标，同一个目标层评价指标对应的准则层指标的权重和为1，即满足条件：
技术层指标为三级指标，同一个准则层评价指标对应的技术层指标的权重和为1，即满足条件：
4)对步骤1)的待评价电网规划方案集中每个规划方案计算得到对应的技术层评价指标的评分值；具体方法如下：
首先计算每个规划方案中各个技术层评价指标的参数值，将同一个技术层评价指标 zi m3的最优参数值所对应规划方案的该评价指标的评分值vi m3设为100；然后计算其它规划方案该评价指标的评分值；
对于方案集CASE＝{case1,case2,case3,…,casen}的任一技术层评价指标先将数值越小越优的指标进行倒数处理转化为数值越大越优，通过下式得到该技术层评价指标的评分值：
最终得到每个规划方案各个技术层评价指标的评分值；
5)计算每个规划方案的综合评价值，得到综合评价最佳的电网规划方案；具体步骤如下：
5-1)根据每个规划方案的技术层评价指标的评分值和权重计算准则层评价指标的评分值，隶属于准则层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
5-2)根据每个规划方案的准则层评价指标的评分值和权重计算目标层评价指标的评分值，隶属于目标层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
5-3)根据每个规划方案的目标层评价指标的评分值和权重计算该规划方案的综合评价值，综合评价值最高的规划方案即为综合评价最佳的电网规划方案；对于casec，通过下式计算其综合评价值：
本发明的技术特点及有益效果在于：
本发明方法在大规模风电并网条件下综合考虑安全、经济、环保、灵活以及风电消纳等因素，将为大规模风电并网条件下的电网规划提供成熟、全面的解决方案，有助于风电上网发电、提高电力线路的利用小时数并保障电力系统的安全，有助于电力公司在未来风电并网容量不断增多的情况下灵活修正规划方案，进一步增加风电的消纳水平以及电力系统运行的安全性和效率，促进我国新能源建设以及电力网络建设的健康有序发展。
具体实施方式
本发明提出一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法，下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明如下。
本发明提出一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法，包括以下步骤：
1)获取n个待评价电网规划方案，建立待评价电网规划方案集，n为正整数；对待评价的第i个电网规划方案casei，获取对应的技术参数，包括：负荷数据、电源数据、网架数据；n个待评价的电网规划方案，共同组成待评价方案集 CASE＝{case1,case2,case3,…,casen}，该方案集中包括n组相同的负荷数据和电源数据，以及n组不同的网架数据。
2)构建电网规划方案综合评价指标体系；该指标体系包括五个评价维度和三个评价层次，具体如表1所示；其中，五个评价维度包括：安全维(W1)、经济维(W2)、环保维(W3)、灵活维(W4)和风电消纳维(W5)；三个评价层次包括：目标层(C1)、准则层(C2)和技术层(C3)。
表1电网规划方案综合评价指标体系表
选择不同评价维度以及不同评价层次对应的评价指标，并确定评价指标的隶属关系。具体如下：
2-1)选择安全维各评价层次评价指标；安全维中，目标层的评价指标为可靠性对应的准则层评价指标为检验通过率合理性用电可靠性其中检验通过率对应的技术层评价指标为N-1通过率N-2通过率合理性对应的技术层评价指标为重载线路比例轻载线路比例最大负载率负载不均衡度短路电流充裕度容载比用电可靠性对应的技术层评价指标为负荷削减概率期望缺供电量
2-2)选择经济维各评价层次评价指标；经济维中，目标层的评价指标为经济性对应的准则层评价指标为静态评价指标动态评价指标投资效率其中静态评价指标对应的技术层评价指标为建设投资费用年运行费用网损率动态评价指标对应的技术层评价指标为等年值投资费用内部收益率动态投资回收期投资效率对应的技术层评价指标为单位投资增售电量单位投资增供负荷
2-3)选择环保维各评价层次评价指标；环保维中，目标层的评价指标为环保性对应的准则层评价指标为碳排放环境影响其中碳排放对应的技术层评价指标为系统运行碳排放电网运行碳排放环境影响对应的技术层评价指标为噪声影响工频电场影响工频磁场影响设备环保率土地资源利用效率城市景观协调度
2-4)选择灵活维各评价层次评价指标；灵活维中，目标层的评价指标为灵活性对应的准则层评价指标为负荷灵活性网络灵活性其中负荷灵活性对应的技术层评价指标为统调负荷最大年增长率负荷增长裕度网络灵活性对应的技术层评价指标为网络扩展裕度网络可再生能源并网裕度
2-5)选择风电消纳维各评价层次评价指标；风电消纳维中，目标层的评价指标为风电消纳能力对应的准则层评价指标为风电接纳能力源网协调性其中风电接纳能力对应的技术层评价指标为风电上网电量占比风电弃能率源网协调性对应的技术层评价指标为风电预测准确性计划发电能力智能调度控制能力
上述不同维度、不同层次对应的具体指标，共同构成了一种风电并网条件下电网规划方案综合评价的指标体系。每一个指标都有隶属的评价维度和评价层次，并且隶属的评价维度和评价层次都具有唯一性。不同评价维度的评价指标之间没有关联关系，相同评价维度但不同评价层次的评价指标之间存在关联关系。技术层评价指标一般为不可再分解的具体指标，一般由电网规划方案的技术参数直接得到或计算得到，关系上隶属于准则层对应指标；准则层指标为综合性指标，一般由技术层指标计算得到，关系上隶属于目标层对应指标；目标层指标为综合性指标，一般由准则层指标计算得到，等级关系最高。
3)设定步骤2)建立的指标体系中各个评价指标的权重，评价指标的权重为其中，m代表维度编号，o代表层次编号，m∈{1,2,3,4,5},o∈{1,2,3}，所有权重均满足
目标层评价指标可以视为一级指标，五个维度对应目标层评价指标为 对应的权重分别为满足条件：
准则层指标可以视为二级指标，每个准则层指标都有且仅有一个与之对应的目标层评价指标。同一个目标层评价指标对应的准则层指标的权重和为1，即满足条件：
技术层指标可以视为三级指标，每个技术层指标都有且仅有一个与之对应的准则层评价指标。同一个准则层评价指标对应的技术层指标的权重和为1，即满足条件：
常用的设定权重的方法有主观经验法、主次指标排队分类法、专家调查法等，在综合评价实践中可根据方案特性选择合理的设定权重方法。
4)对步骤1)的待评价电网规划方案集中每个规划方案计算得到对应的技术层评价指标的评分值；具体方法如下:
首先计算每个规划方案中各个技术层评价指标的参数值，将同一个技术层评价指标 zi m3的最优参数值所对应规划方案的该评价指标的评分值vi m3设为100；然后计算其它规划方案该评价指标的评分值；
对于方案集CASE＝{case1,case2,case3,…,casen}的任一技术层评价指标先将数值越小越优的指标进行倒数处理转化为数值越大越优，通过下式得到该技术层评价指标的评分值：
最终得到每个规划方案中各个技术层评价指标的评分值。
5)计算每个规划方案的综合评价值，得到综合评价最佳的电网规划方案；具体步骤如下：
5-1)根据每个规划方案的技术层评价指标的评分值和权重计算准则层评价指标的评分值，隶属于准则层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
5-2)根据每个规划方案的准则层评价指标的评分值和权重计算目标层评价指标的评分值，隶属于目标层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
5-3)根据每个规划方案的目标层评价指标的评分值和权重计算该规划方案的综合评价值，综合评价值最高的规划方案即为综合评价最佳的电网规划方案；对于casec，通过下式计算其综合评价值：
下面结合一个具体实施例对本发明进一步详细说明如下。
1)获取n个待评价的电网规划方案，建立待评价电网规划方案集。
有3个待评价的电网规划方，即n＝3。3个电网规划方案主要区别在于网架数据不同，即新增和扩建变电站不同、新建和扩建输电线路不同，而3个方案的负荷数据和电源数据相同。将这3个包括负荷数据、电源数据、网架数据的待评价电网规划方案，构成待评价电网规划方案集CASE＝{case1,case2,case3}。
2)构建电网规划方案的综合评价指标体系；该指标体系包括五个评价维度和三个评价层次；其中，五个评价维度包括：安全维(W1)、经济维(W2)、环保维(W3)、灵活维 (W4)和风电消纳维(W5)；三个评价层次包括：目标层(C1)、准则层(C2)和技术层 (C3)。
选择不同评价维度以及不同评价层次对应的评价指标，并确定评价指标的隶属关系。具体如下：
2-1)选择安全维各评价层次评价指标；安全维中，目标层的评价指标为可靠性对应的准则层评价指标为检验通过率合理性用电可靠性其中检验通过率对应的技术层评价指标为N-1通过率N-2通过率合理性对应的技术层评价指标为重载线路比例轻载线路比例最大负载率负载不均衡度短路电流充裕度容载比用电可靠性对应的技术层评价指标为负荷削减概率期望缺供电量
2-2)选择经济维各评价层次评价指标；经济维中，目标层的评价指标为经济性对应的准则层评价指标为静态评价指标动态评价指标投资效率其中静态评价指标对应的技术层评价指标为建设投资费用年运行费用网损率动态评价指标对应的技术层评价指标为等年值投资费用内部收益率动态投资回收期投资效率对应的技术层评价指标为单位投资增售电量单位投资增供负荷
2-3)选择环保维各评价层次评价指标；环保维中，目标层的评价指标为环保性对应的准则层评价指标为碳排放环境影响其中碳排放对应的技术层评价指标为系统运行碳排放电网运行碳排放环境影响对应的技术层评价指标为噪声影响工频电场影响工频磁场影响设备环保率土地资源利用效率城市景观协调度
2-4)选择灵活维各评价层次评价指标；灵活维中，目标层的评价指标为灵活性对应的准则层评价指标为负荷灵活性网络灵活性其中负荷灵活性对应的技术层评价指标为统调负荷最大年增长率负荷增长裕度网络灵活性对应的技术层评价指标为网络扩展裕度网络可再生能源并网裕度
2-5)选择风电消纳维各评价层次评价指标；风电消纳维中，目标层的评价指标为风电消纳能力对应的准则层评价指标为风电接纳能力源网协调性其中风电接纳能力对应的技术层评价指标为风电上网电量占比风电弃能率源网协调性对应的技术层评价指标为风电预测准确性计划发电能力智能调度控制能力
3)设定步骤2)建立的指标体系中各个评价指标的权重，评价指标的权重为其中，m代表维度编号，o代表层次编号，m∈{1,2,3,4,5},o∈{1,2,3}，所有权重均满足
目标层评价指标可以视为一级指标，五个维度对应目标层评价指标为 对应的权重分别为满足条件：
准则层指标可以视为二级指标，每个准则层指标都有且仅有一个与之对应的目标层评价指标。同一个目标层评价指标对应的准则层指标的权重和为1，即满足条件：
技术层指标可以视为三级指标，每个技术层指标都有且仅有一个与之对应的准则层评价指标。同一个准则层评价指标对应的技术层指标的权重和为1，即满足条件：
常用的设定权重的方法有主观经验法、主次指标排队分类法、专家调查法等，在综合评价实践中可根据方案特性选择合理的设定权重方法。
本实施例中，各指标权重的设定按照等权重处理，按照权重设定方法得到各个维度各个层次评价指标的权重。
目标层指标权重集ωi m1＝{0.2,0.2,0.2,0.2,0.2}；
安全维准则层指标权重集ωi 12＝{1/3,1/3,1/3}；
安全维技术层指标权重集ωi 13＝{0.5,0.5,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6,0.5,0.5}；
经济维准则层指标权重集ωi 22＝{1/3,1/3,1/3}；
经济维技术层指标权重集ωi 23＝{1/3,1/3,1/3,1/3,1/3,1/3,0.5,0.5}；
环保维准则层指标权重集ωi 32＝{0.5,0.5}；
环保维技术层指标权重集ωi 33＝{0.5,0.5,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6}；
灵活维准则层指标权重集ωi 42＝{0.5,0.5}；
灵活维技术层指标权重集ωi 43＝{0.5,0.5,0.5,0.5}；
风电消纳维准则层指标权重集ωi 52＝{0.5,0.5}；
风电消纳维技术层指标权重集ωi 53＝{0.5,0.5,1/3,1/3,1/3}。
4)对步骤1)的待评价电网规划方案集中每个规划方案计算得到对应的技术层评价指标的评分值；具体方法如下:
首先计算3个待评价电网规划方案的各个技术层评价指标的参数值，技术层评价指标的参数值可以通过规划方案的技术参数或者电力系统运行模拟的数值结果计算得到。本实施例具体如下：
式中，li为第i条线路的负载率，nl为线路总条数。
式中，为所有线路负载率的平均值。
式中，nm为母线的总条数。
式中，∑Se表示变电站总变电容量，Pmax表示最大负荷。
式中，Sf为系统失效状态，m(Sf)为系统失效状态Sf在随机抽样中出现的次数，M为随机抽样总数，NF为系统负荷状态数，Ff为在负荷状态f下系统失效状态集合，Tf为负荷状态f的持续时间，T为负荷曲线持续时间。
式中，E(Sf)为失效状态Sf下系统的负荷削减量。
建设投资费用＝新建输变电设备所需的投资费用
年运行费用＝年运行维护费用
式中，I为折算到项目建成年的总投资费用，r为折现率，Y为项目的总使用年限。
内部收益率是电网规划项目计算期内经济或财务净现值累计为0的折现率，计算表达式为：
式中，FIRR为所求的内部收益率；Fci,t为第t期现金流入量；Fco,t为第t期现金流出量； Y为项目计算期。
动态投资回收期是在考虑货币时间价值的条件下，以投资项目净现金流量的现值抵偿原始投资现值所需要的全部时间，计算表达式为:
式中，T为所求的动态投资回收期。
系统运行碳排放＝系统供给负荷所造成的碳排放
电网运行碳排放＝网损电量×电网基准排放因子
噪声影响＝方案建设施工期的时间平均声级
式中，K为新增线路走廊的总数量。
统调负荷最大年增长率＝现状年到规划年统调负荷允许的最大的年增长率
负荷增长裕度＝有线路达到其极限容量时所增加的负荷大小
网络可再生能源并网裕度＝规划方案可以接纳的可再生能源最大并网容量
根据3个规划方案的技术参数及电力系统时序运行模拟结果，得到每个规划方案的技术层评价指标的参数值，如下表所示。
表2本发明实施例3个规划方案的技术参数及电力系统时序运行模拟结果表
技术层评价指标 case1 case2 case3
N-1通过率 45％ 65％ 85％
N-2通过率 60％ 32％ 52％
重载线路比例 17％ 20％ 11％
轻载线路比例 10％ 8％ 6％
最大负载率 50％ 68％ 83％
负载不均衡度 65％ 95％ 60％
短路电流充裕度 0.050 0.043 0.042
容载比 0.700 0.564 0.389
负荷削减概率 0.030 0.035 0.024
期望缺供电量 54000.00 27435.34 33544.85
建设投资费用 17.20747 18.6 12.39624
年运行费用 7.977189 12.5 9.447981
网损率 12％ 8％ 8％
等年值投资费用 3.046765 3.876721 5.4
内部收益率 4％ 5％ 6％
动态投资回收期 16 13.38268 12.46865
单位投资增售电量 1568.82 2000.00 1629.80
单位投资增供负荷 425.0454 500 383.954
系统运行碳排放 13.45679 14.96266 20.86
电网运行碳排放 7.297973 8.881488 10.54
噪声影响 45.96007 60.4 51.2919
工频电场影响 0.572661 0.447553 0.7
工频磁场影响 0.8 0.63301 0.679125
设备环保率 0.513712 0.86 0.472589
土地资源利用效率 0.450258 0.682554 0.73
城市景观协调度 0.441548 0.82 0.578481
统调负荷最大年增长率 7％ 9％ 7％
负荷增长裕度 52500 35954.94 50624.93
网络扩展裕度 0.190552 0.26777 0.3
网络可再生能源并网裕度 3606.792 4300 3870.586
风电上网电量占比 0.06 0.10 0.06
风电弃能率 0.30 0.21 0.24
风电预测准确性 0.683491 0.92 0.470349
计划发电能力 0.613232 0.524596 0.78
智能调度控制能力 0.566808 0.406216 0.66
根据参数值计算各个技术层指标的评分值，将同一个技术层评价指标zi m3的最优参数值所对应方案的该评价指标的评分值vi m3设为100；
对于方案集CASE＝{case1,case2,case3}的某一个技术层评价指标先将参数值越小越优的指标进行倒数处理转化为参数值越大越优，然后通过下式得到不同规划方案技术层评价指标的评分值：
以安全维技术层指标负荷削减概率为例，3个待评价方案的该指标参数值分别为该指标参数值的数值越小表明系统可靠性越高，对各指标参数值进行倒数处理，得到case2的参数值倒数最大，将该指标评分值设为 100，即进一步计算得到
最终得到技术层评价指标的评分值，如下所示：
表3本发明实施例技术层评价指标的评分值表
5)计算每个规划方案的综合评价值，得到综合评价最佳的电网规划方案；具体步骤如下：
5-1)根据每个规划方案的技术层评价指标的评分值和权重计算准则层评价指标的评分值，隶属于准则层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
case1技术层评价指标的评分值为
case2技术层评价指标的评分值为
case3技术层评价指标的评分值为
技术层评价指标权重为：
以安全维准则层评价指标用电可靠性为例，其对应的技术层评价指标集为则用电可靠性评分值计算公式为：
进而得到：
case1准则层评价指标的评分值为
case2准则层评价指标的评分值为
case3准则层评价指标的评分值为
准则层评价指标权重为：
5-2)根据每个规划方案的准则层评价指标的评分值和权重计算目标层评价指标的评分值，隶属于目标层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
以安全维目标层评价指标可靠性为例，其对应的准则层评价指标集为则用电可靠性评分值计算公式为：
进而得到：
case1目标层评价指标的评分值为
case2目标层评价指标的评分值为
case3目标层评价指标的评分值为
目标层评价指标权重为：
5-3)根据每个规划方案的目标层评价指标的评分值和权重计算该规划方案的综合评价值，综合评价值最高的规划方案即为综合评价最佳的电网规划方案；对于casec，通过下式计算其综合评价值：
本实施例中，计算每个规划方案综合评价值：
case1方案综合评价值为
case1V＝79.208
case2方案综合评价值为
case2V＝83.841
case3方案综合评价值为
case3V＝82.976
得到case2V＞case3V＞case1V，因此在3个待评价的电网规划方案中，第2个电网规划方案为综合评价最佳的电网规划方案。

Claims (1)

1.一种风电并网条件下电网规划方案综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取n个待评价的电网规划方案，建立待评价电网规划方案集CASE＝{case1,case2,case3,…,casen}；对第i个待评价的电网规划方案casei，获取对应的技术参数，包括：负荷数据、电源数据、网架数据；
2)构建电网规划方案综合评价指标体系；该指标体系包括五个评价维度和三个评价层次；其中，五个评价维度包括：安全维W1、经济维W2、环保维W3、灵活维W4和风电消纳维W5；三个评价层次包括：目标层C1、准则层C2和技术层C3；选择不同评价维度以及不同评价层次对应的评价指标，并确定评价指标的隶属关系；具体如下：
2-1)选择安全维各评价层次评价指标；安全维中，目标层的评价指标为可靠性对应的准则层评价指标为检验通过率合理性用电可靠性其中检验通过率对应的技术层评价指标为N-1通过率N-2通过率合理性对应的技术层评价指标为重载线路比例轻载线路比例最大负载率负载不均衡度短路电流充裕度容载比用电可靠性对应的技术层评价指标为负荷削减概率期望缺供电量
2-2)选择经济维各评价层次评价指标；经济维中，目标层的评价指标为经济性对应的准则层评价指标为静态评价指标动态评价指标投资效率其中静态评价指标对应的技术层评价指标为建设投资费用年运行费用网损率动态评价指标对应的技术层评价指标为等年值投资费用内部收益率动态投资回收期投资效率对应的技术层评价指标为单位投资增售电量单位投资增供负荷
2-3)选择环保维各评价层次评价指标；环保维中，目标层的评价指标为环保性对应的准则层评价指标为碳排放环境影响其中碳排放对应的技术层评价指标为系统运行碳排放电网运行碳排放环境影响对应的技术层评价指标为噪声影响工频电场影响工频磁场影响设备环保率土地资源利用效率城市景观协调度
2-4)选择灵活维各评价层次评价指标；灵活维中，目标层的评价指标为灵活性对应的准则层评价指标为负荷灵活性网络灵活性其中负荷灵活性对应的技术层评价指标为统调负荷最大年增长率负荷增长裕度网络灵活性对应的技术层评价指标为网络扩展裕度网络可再生能源并网裕度
2-5)选择风电消纳维各评价层次评价指标；风电消纳维中，目标层的评价指标为风电消纳能力对应的准则层评价指标为风电接纳能力源网协调性其中风电接纳能力对应的技术层评价指标为风电上网电量占比风电弃能率源网协调性对应的技术层评价指标为风电预测准确性计划发电能力智能调度控制能力
3)设定步骤2)建立的指标体系中各个评价指标的权重，评价指标的权重为其中，m代表维度编号，o代表层次编号，m∈{1,2,3,4,5},o∈{1,2,3}，所有权重均满足
目标层评价指标为一级指标，五个维度对应目标层评价指标为对应的权重分别为满足条件：
准则层指标为二级指标，同一个目标层评价指标对应的准则层指标的权重和为1，即满足条件：
技术层指标为三级指标，同一个准则层评价指标对应的技术层指标的权重和为1，即满足条件：
4)对步骤1)的待评价电网规划方案集中每个规划方案计算得到对应的技术层评价指标的评分值；具体方法如下：
首先计算每个规划方案中各个技术层评价指标的参数值，将同一个技术层评价指标zi m3的最优参数值所对应规划方案的该评价指标的评分值vi m3设为100；然后计算其它规划方案该评价指标的评分值；
对于方案集CASE＝{case1,case2,case3,…,casen}的任一技术层评价指标c＝1,2,…,n，先将数值越小越优的指标进行倒数处理转化为数值越大越优，通过下式得到该技术层评价指标的评分值：
最终得到每个规划方案各个技术层评价指标的评分值；
5)计算每个规划方案的综合评价值，得到综合评价最佳的电网规划方案；具体步骤如下：
5-1)根据每个规划方案的技术层评价指标的评分值和权重计算准则层评价指标的评分值，隶属于准则层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
5-2)根据每个规划方案的准则层评价指标的评分值和权重计算目标层评价指标的评分值，隶属于目标层评价指标的技术层评价指标集为通过下式计算准则层评价指标评分值：
5-3)根据每个规划方案的目标层评价指标的评分值和权重计算该规划方案的综合评价值，综合评价值最高的规划方案即为综合评价最佳的电网规划方案；对于casec，通过下式计算其综合评价值：
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