CN109740863A - 基于大电源接入系统的综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于大电源接入系统的综合评价方法，包括：S1、从经济性以及技术性方面选取评价指标；S2、通过层次分析法确定各评价指标的主观权重；S3、采用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和CRITIC方法进行客观综合，确定客观权重；S4、Kendall和谐系数，对主客观的权值综合分析，得到最终的权重值；S5、利用灰色密切值方法进行综合评估。本发明通过对主客观的权值综合分析，得到最终的权重值，利用灰色密切值方法进行综合评估，实现对电源接入系统状况进行全面准确的描述，解决了现有技术中对电源接入系统的评价局限于单一指标，评价效果不全面的问题，提高了电网结构合理性。

Description

基于大电源接入系统的综合评价方法

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别是基于大电源接入系统的综合评价方法。

背景技术

电源规划是电力系统电源布局的综合决策，在电力系统规划中处于十分重 要的地位，电源规划的合理与否，将直接影响系统今后运行的可靠性、经济性、 电能质量、网络结构和发展方式。从对电网影响的角度对电源接入系统方案进 行评价，有助于发现各规划方案存在的问题，在多个规划方案中进行合理选择。

在我国东部负荷中心，随着经济社会的快速发展，受规划选址、资源压力、 环境保护等因素制约，地区电源的建设变得越来越困难。对于山东电网来说， 全面把握电网现状与电源建设存在的问题，并进行科学分析和评判，是电源规 划的重要基础。在优先接纳省外来电的同时，省内电源仍需保持适度发展。随 着低碳经济的推进，山东利用电力清洁能源潜力也较大。积极发展核电，充分 利用胶东半岛的区位优势和优越的站址资源，建设先进核电机组，降低对燃煤 机组的过分依赖，提高清洁能源比例。科学有序发展风力发电。山东风力资源 主要分布在烟台、威海、青岛、东营、滨州等沿海地区。山东电网电源结构有 待进一步优化。在电源建设规模有限的条件下，如何合理选择电源规划方案， 使综合效益最优，是一个非常值得关注的问题。

通常情况下，在确定地区电源接入系统方案时，一般首先选定几种可行方 案，经过潮流、短路、稳定计算后，同时考虑接入系统投资，由经验来选择最 优方案。总体上看，现有的评价电厂接入系统方案的研究多局限于单一指标， 与经济社会、环境生态的协同性考虑不够充分，未结合各区域网架发展的实际 与资源环境等条件，评价效果不够全面。

发明内容

本发明的目的是提供基于大电源接入系统的综合评价方法，旨在解决现有 技术中对电源接入系统的评价局限于单一指标，评价效果不全面的问题，提高 电网结构合理性。

为达到上述技术目的，本发明提供了基于大电源接入系统的综合评价方法， 所述方法包括以下操作：

S1、从经济性以及技术性方面选取评价指标；

S2、通过层次分析法确定各评价指标的主观权重；

S3、采用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和CRITIC方法 进行客观综合，确定客观权重；

S4、通过Kendall和谐系数对主客观的权值综合分析，得到最终的权重值；

S5、利用灰色密切值方法进行综合评估。

优选地，所述评价指标选取电网投资、网络损耗、N-1合格率、短路电流、 容量裕度平均值以及电网可靠性。

优选地，所述通过层次分析法确定各评价指标的主观权重的操作步骤如下：

构建递阶层次结构，明确各元素之间的关系；

根据递阶层次结构建立判断矩阵；

一致性检验，当通过一致性检验后，计算层次总排序的一致性。

优选地，所述客观权重的计算方法如下：

假设有n个对象，L种赋权方法获得的权重W_k＝[w_k1,w_k2,L,w_kn]，k＝1,2,L,l， 其线性组合如下：

为了找到最优的权重解，可以对上述公式离差最小化：

对上式进行微分得到最优一阶导数，如下所示：

将其展开可以得到如下公式：

求得一组(α₁,α₂,α₃,L,α₄)，归一化处理得到客观的综合权重W_obj。

优选地，所述Kendall和谐系数的计算公式如下：

其中N为指标个数；K为2，代表主客观两种赋权方法；S为指标值之和R_i与这些指标之和的平均值的离差平方和，即其中m_i是主客赋权中有重 复数值的个数，n_ij为权重结果中第j个重复数值的个数，当主客观中无相同数 值时，T_i＝0。

优选地，所述最终的权重值的计算公式如下：

W＝(w₁,w₂,L,w_n)^T＝θW_sub+(1-θ)W_obj

W_sub为主观的综合权重，W_obj为客观的综合权重，θ为权重系数。

优选地，所述利用灰色密切值方法进行综合评估的具体过程如下：

(1)指标的标准化处理；

(2)计算加权标准化矩阵；

(3)确定正负理想解；

(4)计算与正负理想解的灰色关联度；

(5)计算评估对象与正负理想解的欧式距离；

(6)无量纲化处理；

(7)将确定的无量纲正负理想解相融合，获得评估结果。

优选地，所述与正负理想解的灰色关联度的计算公式如下：

其中，ζ为分辨系数，0＜ζ＜1；

与正理想解的灰色关联度为：

与负理想解的灰色关联度为：

优选地，所述评估对象与正负理想解的欧式距离的计算公式如下：

优选地，所述评估结果的计算公式如下：

其中，a为欧式距离和形状的取舍程度，0≤a≤1，这个值根据评估电网的 实际情况来进行取值：

其中，F_i数值越小，评估结果越优。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果， 上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本发明通过确定电源接入系统的评价指标，通过层次分 析法确定主观权重，利用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和 CRITIC方法进行客观综合，计算客观权重，通过引入Kendall和谐系数，对主 客观的权值综合分析，得到最终的权重值，最后利用灰色密切值方法进行综合 评估，实现对电源接入系统状况进行全面准确的描述，解决了现有技术中对电 源接入系统的评价局限于单一指标，评价效果不全面的问题，提高了电网结构 合理性。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的基于大电源接入系统的综合评价方法流程 图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附 图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来 实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和 设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种 重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间 的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了 对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

下面结合附图对本发明实施例所提供的基于大电源接入系统的综合评价方 法进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例公开了基于大电源接入系统的综合评价方法， 所述方法包括以下操作：

S1、从经济性以及技术性方面选取评价指标；

S2、通过层次分析法确定各评价指标的主观权重；

S3、采用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和CRITIC方法 进行客观综合，确定客观权重；

S4、通过Kendall和谐系数对主客观的权值综合分析，得到最终的权重值；

S5、利用灰色密切值方法进行综合评估。

本发明实施例分别从经济性以及技术性方面选取评价指标，经济性方面选 取电网投资、网络损耗两项指标，技术性选取N-1合格率、短路电流、容量裕 度平均值以及电网可靠性四项指标。

多指标的综合评估是一个复杂的系统性工程，受多种因素的影响，为了得 到一个合理的评判结果，需要对评价对象的属性和影响因素进行合理的分析。 本发明实施例通过博弈论综合三种客观赋权方法得到的权重去修正主观权重， 对于评估方法则提出了根据客观分析的基于几何距离和几何趋势相结合的灰色 密切值法。

由于不同指标有着不同的数值数量级，在评估过程中不能直接进行比较赋 权，需要对不同指标数据进行预处理，本发明实施例采用极值法进行标准化。

对于x_ij越大越优的指标数据，采用下述公式：

其中，上述方式进行的所有指标都在[0,1]之间，便于综合评估。

对于x_ij越小越优的指标，可采用下述公式：

对于中间型的指标数据，采用离最优值的偏差来分析该指标数据，因此可 以认为该指标为成本型指标，即越小越优型。

通过层次分析法确定各评价指标的主观权重，具体过程如下：

构建递阶层次结构，明确各元素之间的关系，分别制定目标层、准则层和 方案层。

建立判断矩阵；建立递阶层次后，从最上层依次对下一层中与之相关的元 素进行两两比较建立判断矩阵。假设A为目标层，与准则B进行两两比较可以 得到判断矩阵如下：

其中，B_ij表示准则与准则相对于目标的重要程度。

一致性检验，采用以下公式：

检查判断矩阵B一致性，当λ_max＝m时，CI＝0，表示完全一致；当CI值越 远离0，表明其一致性越差。CI与指标RI之比为CR，CR称为随机一致性比率， 公式如下：

当CR<0.1时，判断矩阵具有一致性；当CR>0.1，需要重新评估使之符合判 断标准。当通过一致性检验后，计算层次总排序的一致性。

对于客观权重来说，由于客观权重是根据实际数据统计分析得到的指标为 依据，所以评估过程中根据本身数学方法的原理不同，会产生不同的结果。本 发明实施例采用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和CRITIC 方法进行客观综合，通过不同权重之间找到一致或妥协，极小化最优权重与各 个权重的偏差。

假设有n个对象，L种赋权方法获得的权重W_k＝[w_k1,w_k2,L,w_kn]，k＝1,2,L,l。

其线性组合如下：

为了找到最优的权重解，可以对上述公式离差最小化：

对上式进行微分得到最优一阶导数，如下所示：

将其展开可以得到如下公式：

求得一组(α₁,α₂,α₃,L,α₄)，归一化处理得到客观的综合权重W_obj。

为了计算主客观权重值，本发明实施例引入Kendall和谐系数，通过主客 观的权值综合分析，得到最终的权重值。Kendall和谐系数的具体计算公式如 下：

其中N为指标个数；K为2，代表主客观两种赋权方法；S为指标值之和R_i与这些指标之和的平均值的离差平方和，即其中m_i是主客赋权中有重 复数值的个数，n_ij为权重结果中第j个重复数值的个数，当主客观中无相同数 值时，T_i＝0。

主客权重系数的关系可以用表1权重系数θ表示。

表1

当r<0.5的时候，可以采用上式进行θ的修正，得到W的值，如果r>0.5 的时候，取值θ＝0.5。由于客观权重是对主观权重的修正，不能代替主观权重 的赋权判断，因此假定权重系数的最大取值为0.5，最终权重值如下：

W＝(w₁,w₂,L,w_n)^T＝θW_sub+(1-θ)W_obj

最后进行归一化得到标准权重

利用灰色密切值评估模型对评价指标进行综合评估。

对m个电网评估对象进行评估，其中含有n个指标，每一个指标的具体数 值为x_ij(1≤i≤m,1≤j≤n)，构造相应的指标矩阵为X＝(x_ij)_m×n，具体过程如下：

(1)指标的标准化处理。

(2)计算加权标准化矩阵。对于标准化之后的矩阵，规范化处理，与指标 权重结合得到加权决策矩阵Z，ω_j为第j个指标的权重，指标的权重具体表达 式如下：

(3)正负理想解的确定。对于正负理想解而言，可以根据决策矩阵选择最 优值，也可根据实际情况来确定理想解。假定zij值越大指标越优，则正理想 指标就是指标的最大值和最小值。如果zij值越小指标越优，则负理想解指标 就是指标的最小值和最大值，如下所示：

(4)计算与正负理想解的灰色关联度，如下所示：

其中，ζ为分辨系数，0＜ζ＜1。一般取ζ＝0.5。则与正理想解的灰色关 联矩阵为：

最后得到i与正理想解的灰色关联度：

同理，可以求得i与负理想解的灰色关联度：

(5)计算评估对象与正负理想解的欧式距离如下所示：

(6)无量纲化处理：

其中，M_i代表

(7)将确定的无量纲正负理想解相融合：

其中，a为欧式距离和形状的取舍程度，0≤a≤1，这个值根据评估电网的 实际情况来进行取值：

其中，F_i数值越小，评估结果越优。

本发明实施例通过确定电源接入系统的评价指标，通过层次分析法确定主 观权重，利用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和CRITIC方法 进行客观综合，计算客观权重，通过引入Kendall和谐系数，对主客观的权值 综合分析，得到最终的权重值，最后利用灰色密切值方法进行综合评估，实现 对电源接入系统状况进行全面准确的描述，解决了现有技术中对电源接入系统 的评价局限于单一指标，评价效果不全面的问题，提高了电网结构合理性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：

S1、从经济性以及技术性方面选取评价指标；

S2、通过层次分析法确定各评价指标的主观权重；

S3、采用基于博弈论的综合赋权法，将熵权法、变异系数法和CRITIC方法进行客观综合，确定客观权重；

S4、通过Kendall和谐系数对主客观的权值综合分析，得到最终的权重值；

S5、利用灰色密切值方法进行综合评估。

2.根据权利要求1所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述评价指标选取电网投资、网络损耗、N-1合格率、短路电流、容量裕度平均值以及电网可靠性。

3.根据权利要求1所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述通过层次分析法确定各评价指标的主观权重的操作步骤如下：

构建递阶层次结构，明确各元素之间的关系；

根据递阶层次结构建立判断矩阵；

一致性检验，当通过一致性检验后，计算层次总排序的一致性。

4.根据权利要求1所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述客观权重的计算方法如下：

假设有n个对象，L种赋权方法获得的权重W_k＝[w_k1,w_k2,L,w_kn]，k＝1,2,L,l，其线性组合如下：

为了找到最优的权重解，可以对上述公式离差最小化：

对上式进行微分得到最优一阶导数，如下所示：

将其展开可以得到如下公式：

求得一组(α₁,α₂,α₃,L,α₄)，归一化处理得到客观的综合权重W_obj。

5.根据权利要求1所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述Kendall和谐系数的计算公式如下：

其中N为指标个数；K为2，代表主客观两种赋权方法；S为指标值之和R_i与这些指标之和的平均值的离差平方和，即其中m_i是主客赋权中有重复数值的个数，n_ij为权重结果中第j个重复数值的个数，当主客观中无相同数值时，T_i＝0。

6.根据权利要求1所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述最终的权重值的计算公式如下：

W＝(w₁,w₂,L,w_n)^T＝θW_sub+(1-θ)W_obj

W_sub为主观的综合权重，W_obj为客观的综合权重，θ为权重系数。

7.根据权利要求1所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述利用灰色密切值方法进行综合评估的具体过程如下：

(1)指标的标准化处理；

(2)计算加权标准化矩阵；

(3)确定正负理想解；

(4)计算与正负理想解的灰色关联度；

(5)计算评估对象与正负理想解的欧式距离；

(6)无量纲化处理；

(7)将确定的无量纲正负理想解相融合，获得评估结果。

8.根据权利要求7所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述与正负理想解的灰色关联度的计算公式如下：

其中，ζ为分辨系数，0＜ζ＜1；

与正理想解的灰色关联度为：

与负理想解的灰色关联度为：

9.根据权利要求7所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述评估对象与正负理想解的欧式距离的计算公式如下：

10.根据权利要求7所述的基于大电源接入系统的综合评价方法，其特征在于，所述评估结果的计算公式如下：

其中，a为欧式距离和形状的取舍程度，0≤a≤1，这个值根据评估电网的实际情况来进行取值：

其中，F_i数值越小，评估结果越优。