CN110334958A - 一种区域综合能源供应系统效益评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区域综合能源供应系统效益评估方法，包括步骤：建立区域综合能源供应系统效益评价指标体系；收集各评价指标数据；对各评价指标数据需要进行无量纲化处理，确定各评价指标权重；确定区域综合能源供应系统效益评价分值，输出区域综合能源供应系统评价结果。本发明将结合区域综合能源供应系统的新特点，以全局视角统筹能源开发利用的各个方面，从各个角度，以综合效益为核心，建立高度耦合的多层次、立体型区域综合能源供应系统综合效益评价指标体系，评估区域综合能源供应系统的综合效益。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统分析技术领域，具体涉及区域综合能源供应系统效益评估方法。
背景技术
当今，区域综合能源供应系统通过对电、热、冷、气等不同供能系统的统一规划和综合利用，可以实现区域能源系统互联、提高能源利用效率，促进能源系统清洁、安全、高效运行。全面科学的评价区域综合能源供应系统综合效益，及时发现区域综合能源供应系统建设运行中的不足，实现区域综合能源供应系统建设中技术和经济的均衡发展，对于正确指导区域综合能源供应系统规划、建设、运行、管理具有重大现实意义。
但传统的电力系统规划评价存在以下问题：
(1)评价内容亟待丰富。传统的评价方法通常仅针对电力系统内部进行评价，没有着眼于区域综合能源供应系统全局，评价内容不够全面，而仅针对电力系统进行评价已经无法体现区域综合能源供应系统的新特征。
(2)评价体系亟待完善。传统评价方法通常从电力系统中环境、经济、社会等某一角度进行综合评价，不同角度之间缺乏协同与耦合，整个评价体系不健全。
有鉴于此，继续提供一种综合考虑能源、环境、经济、社会等多方面的区域综合能源供应系统评价体系，构建起综合性和专业性相结合的立体式、多层次评价体系。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种区域综合能源供应系统效益评估方法，包括以下步骤：
建立区域综合能源供应系统效益评价指标体系；
收集各评价指标数据；
对各评价指标数据需要进行无量纲化处理，确定各评价指标权重；
确定区域综合能源供应系统效益评价分值，输出区域综合能源供应系统评价结果。
在上述方法中，所述效益评估指标包括能源效益、经济效益、社会效益与环境效益等方面的评价指标；
能源效益评价指标包括基础设施、清洁发展、能源安全、能源效率和能源转换与替代；
经济效益评价指标包括可负担性和能源生产率；
社会效益评价指标包括就业效益、区域公平和民生福利；
环境效益评价指标包括烟尘、二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物排放。
在上述方法中，所述基础设施包括指标：供电设施水平、人均生活用电量、燃气普及率和综合能源站占比；
清洁发展包括指标：清洁能源占比与煤炭清洁利用率；
能源安全包括指标：能源自给率、能源调入多样性指数、能源调入占GDP比率和能源对外依存度；
能源效率包括指标：回收能占一次能源比重、单位GDP能耗和一次能源利用效率；
能源转换与替代包括指标：电转气比重、煤改气比重和电能替代电量占比；
可负担性包括指标：企业用能成本占生产成本比重和家庭用能支出占家庭支出比重；
能源生产率包括指标：单位能源消费实现的地区生产总值，单位工业综合能源消费实现的工业增加值和单位农业综合能源消费实现的农业增加值；
就业效益包括指标：能源行业就业人口比重；
区域公平包括指标：能源可获取性和城乡能源消费差异指数；
民生福利包括指标：用户舒适度；
烟尘排放包括指标：单位能源消费烟尘排放量；
二氧化碳排放包括指标：单位能源消费二氧化碳排放量；
二氧化硫排放包括指标：单位能源消费二氧化硫排放量；
氮氧化物排放包括指标：单位能源消费氮氧化物排放量。
在上述方法中，通过熵权方法计算各评价指标的客观权重确定各评价指标权重。
在上述方法中，所述对各评价指标数据需要进行无量纲化处理包括：
评价指标j包括m个指标，待评价的区域i综合能源供应系统包括n个，则n个区域对应m个指标的指标值构成了指标决策矩阵为:
X＝(xij)n×m
对决策矩阵需要进行无量纲化处理，无量纲化之后得到的决策矩阵为：
Y＝(yij)n×m
正向指标，采用如下无量纲化处理：
式中，yij表示区域i评价指标j的标准化值；(xj)min表示评价指标j的最小值；(xj)max表示中评价指标j的最大值；
负向指标，采用如下标准化处理：
在上述方法中，所述确定各评价指标权重包括：
如果评价指标的决策作用，即评价指标的相对重要度与区域无关，那么评价指标j的相对重要度的不确定性由下式量度：
根据熵的极值性，将所述式(3)标准化，得到表征指标评价重要度的熵：
由e(yj)确定评价指标j的评价权值θj为：
在上述方法中，所述区域综合能源供应系统效益评价分值为：
区域i的综合能源供应系统效益评价分值为：
式中，βi为区域i的综合能源供应系统效益评价分值。
本发明将结合区域综合能源供应系统的新特点，以全局视角统筹能源开发利用的各个方面，从各个角度，以综合效益为核心，建立高度耦合的多层次、立体型区域综合能源供应系统综合效益评价指标体系，评估区域综合能源供应系统的综合效益。
附图说明
图1为本发明中提供的流程图；
图2为本发明案例中提供的各省份效益评估结果示意图。
具体实施方式
本发明将结合区域综合能源供应系统的新特点，以全局视角统筹能源开发利用的各个方面，从能源、环境、经济和社会等各个角度，以综合效益为核心，建立高度耦合的多层次、立体型区域综合能源供应系统综合效益评价指标体系。在此基础上，运用熵权法评估区域综合能源供应系统的综合效益。
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明做出详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种区域综合能源供应系统效益评估方法，包括以下步骤：
S1、建立区域综合能源供应系统效益评价指标体系；
本实施例中，具体通过能源效益、经济效益、社会效益与环境效益等方面的评价指标来对区域综合能源供应系统效益进行评价，协同各评价指标确定系统运行达到最优化的效益，但不仅限于上述4个方面，其他对区域综合能源供应系统效益影响的指标均适应实施例来评价分析。
(1)能源方面，区域综合能源供应系统通过加强不同能源子系统之间的互联互通，有利于提高综合能源供应系统发展水平，对能源基础设施建设、清洁能源发展、能源安全和能源效率等方面，均产生重要影响。能源效益指标涉及基础设施、清洁发展、能源安全、能源效率以及能源转换与替代等评价指标，如表1所示。
表1、能源效益指标体系
(2)经济方面，区域综合能源供应系统一方面可以通过能源基础设施建设、能源转化存储技术创新和管理制度变革等驱动经济增长，另一方面可以通过统一调度管理、多能互补等手段促进用能成本降低、能源生产率提高。经济效益指标主要包括可负担性和能源生产率2个评价指标，如表2所示。
表2、经济效益指标体系
(3)社会方面，区域综合能源供应系统既可以有效带动机械制造、信息网络等产业的发展，催生新的商业服务模式，又可以充分利用区域内各种能源资源，为用户提供更多选择，从而对就业、区域协调发展和民生福利产生影响。根据区域综合能源供应系统对社会的影响，从就业效益、区域公平和民生福利3个角度建立相应的评价指标，如表3所示。
表3、社会效益指标体系
(4)环境方面，区域综合能源供应系统能够保障可再生能源大规模开发和高效利用，减少煤炭等化石能源消耗，降低能源系统的烟尘、二氧化硫和氮氧化物等污染性气体以及二氧化碳等温室气体的排放，减少能源对环境系统的负面影响。根据区域综合能源系统对环境的影响，从烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放角度建立评价指标，如表4所示。
表4、环境效益指标体系
S2、收集各评价指标数据；
从时域、区域两个角度，对照所建立的指标体系中的各个指标进行数据收集与整理。
S3、对各评价指标数据需要进行无量纲化处理，确定各评价指标权重；具体如下：
本实施例，假设待评价的区域i综合能源供应系统包括n个，即i＝1,……n，各区域i所有的评价指标j包括m个指标，即j＝1,……m，则n个区域对应m个评价指标的指标值构成了指标决策矩阵：
X＝(xij)n×m
由于各评价指标的量纲和类型不同，难以直接进行比较，对决策矩阵需要进行无量纲化处理，无量纲化之后得到的决策矩阵为：
Y＝(yij)n×m
正向指标，采用如下无量纲化处理：
式中，yij表示区域i评价指标j的标准化值；(xj)min表示评价指标j的最小值；(xj)max表示中评价指标j的最大值。
负向指标，采用如下标准化处理：
如果指标的决策作用，即指标的相对重要度与区域无关，那么评价指标j的相对重要度的不确定性由下式量度：
运用熵权方法计算指标的客观权重，根据熵的极值性，把上式(3)标准化，得到表征指标评价重要度的熵：
0≤e(yj)≤1。
根据熵的定义及性质，e(yj)的值越小，评价指标j的决策相对重要度就越大。为了便于综合评价，由e(yj)确定评价指标j的评价权值θj为：
S4、确定区域综合能源供应系统效益评价分值，输出区域综合能源供应系统评价结果。
从定量角度来展现区域综合能源供应系统评价结果，便于对评价结果进行分析，并反映区域综合能源供应系统发展进程和水平，具体如下：
区域i的综合能源供应系统效益评价分值为：
式中，βi为区域i的综合能源供应系统效益评价分值。
下面通过具体实施案例说明本实施例。
本发明提出的评价指标进行区域综合能源供应系统效益评价时，由于在国内相关数据是以省份为单位进行统计的，因此，受到数据可得性的限制，本案例对中国大陆各省份进行综合能源供应系统协同发展评价，由于数据可得性，对中国大陆30个省份进行评价。效益评估结果见图1。
如图1所示，将区域综合能源供应系统效益评价结果分成三类，如下表5所示。
表5、各省份效益评估结果
(1)第一类地区：北京
北京地区不断加大能源结构调整和生态环境建设，促进了经济社会的协调发展，效益综合评价结果领先其他地区。
(2)第二类地区：天津、上海、山东、江西、山西、吉林、陕西、浙江、福建、江苏、湖北、湖南、广东、海南、重庆、四川
第二类地区相比第一类地区，综合效益有所降低，在能源、经济、社会、环境方面，存在一些不协调的问题。
具体来讲，天津、山东、江西、山西、吉林、福建、陕西在环境、能源生产率等方面存在不足；上海、浙江在能源效率、社会效益、环境方面相对不足；江苏能源效率、环境方面存在不足；广东、海南、湖南、湖北环境方面较为不足；四川、重庆在能源安全、能源效率、环境方面存在不足。
(3)第三类地区：安徽、河南、贵州、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、辽宁、黑龙江、青海、云南、河北、广西
第三类地区相比上述2类地区，短板比较明显出。河北、云南、内蒙古在能源效率、环境问题较为突出；辽宁、黑龙江环境问题较为突出；广西、贵州、甘肃在能源基础设施、能源生产率、环境等方面存在不足；新疆、安徽、河南、宁夏在环境、能源生产率等方面存在不足。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立区域综合能源供应系统效益评价指标体系；
收集各评价指标数据；
对各评价指标数据需要进行无量纲化处理，确定各评价指标权重；
确定区域综合能源供应系统效益评价分值，输出区域综合能源供应系统评价结果。
2.如权利要求1所述的区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，所述效益评价指标包括能源效益、经济效益、社会效益与环境效益等方面的评价指标；
能源效益评价指标包括基础设施、清洁发展、能源安全、能源效率和能源转换与替代；
经济效益评价指标包括可负担性和能源生产率；
社会效益评价指标包括就业效益、区域公平和民生福利；
环境效益评价指标包括烟尘、二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物排放。
3.如权利要求2所述的区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，所述基础设施包括指标：供电设施水平、人均生活用电量、燃气普及率和综合能源站占比；
清洁发展包括指标：清洁能源占比与煤炭清洁利用率；
能源安全包括指标：能源自给率、能源调入多样性指数、能源调入占GDP比率和能源对外依存度；
能源效率包括指标：回收能占一次能源比重、单位GDP能耗和一次能源利用效率；
能源转换与替代包括指标：电转气比重、煤改气比重和电能替代电量占比；
可负担性包括指标：企业用能成本占生产成本比重和家庭用能支出占家庭支出比重；
能源生产率包括指标：单位能源消费实现的地区生产总值，单位工业综合能源消费实现的工业增加值和单位农业综合能源消费实现的农业增加值；
就业效益包括指标：能源行业就业人口比重；
区域公平包括指标：能源可获取性和城乡能源消费差异指数；
民生福利包括指标：用户舒适度；
烟尘排放包括指标：单位能源消费烟尘排放量；
二氧化碳排放包括指标：单位能源消费二氧化碳排放量；
二氧化硫排放包括指标：单位能源消费二氧化硫排放量；
氮氧化物排放包括指标：单位能源消费氮氧化物排放量。
4.如权利要求1所述的区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，通过熵权方法计算各评价指标的客观权重确定各评价指标权重。
5.如权利要求1所述的区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，所述对各评价指标数据需要进行无量纲化处理包括：
评价指标j包括m个指标，待评价的区域i综合能源供应系统包括n个，则n个区域对应m个指标的指标值构成了指标决策矩阵为:
X＝(xij)n×m
对决策矩阵需要进行无量纲化处理，无量纲化之后得到的决策矩阵为：
Y＝(yij)n×m
正向指标，采用如下无量纲化处理：
式中，yij表示区域i评价指标j的标准化值；(xj)min表示评价指标j的最小值；(xj)max表示中评价指标j的最大值；
负向指标，采用如下标准化处理：
6.如权利要求5所述的区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，所述确定各评估指标权重包括：
如果指标的决策作用，即指标的相对重要度与区域无关，那么评价指标j的相对重要度的不确定性由下式量度：
根据熵的极值性，将所述式(3)标准化，得到表征指标评价重要度的熵：
0≤e(yj)≤1
由e(yj)确定评价指标j的评价权值θj为：
7.如权利要求6所述的区域综合能源供应系统效益评估方法，其特征在于，所述区域综合能源供应系统效益评估分值为：
区域i的综合能源供应系统效益评价分值为：
式中，βi为区域i的综合能源供应系统效益评价分值。
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