CN110458449A - 区域综合能源供应系统协同发展评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了区域综合能源供应系统协同发展评价方法，包括以下步骤：S1：建立指标体系，建立综合能源供应系统协同性评价指标体系；S2：收集各评价指标数据；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；S4：区域综合能源供应系统各子系统自身发展度计算；S5：区域综合能源供应系统协同度计算，输出区域综合能源供应系统协同发展评价结果。本发明主要针对区域综合能源供应系统协同发展评价方法，能够更客观更全面地反映区域综合能源供应系统的发展水平，从不同能源系统耦合的角度，提炼区域综合能源供应系统评价指标，指标是适用任何区域的，不受数据可得性影响。

Description

区域综合能源供应系统协同发展评价方法

技术领域

本发明涉及供应系统协同发展评价技术领域，具体为区域综合能源供应 系统协同发展评价方法。

背景技术

近年来，我国电力、煤炭、天然气、供热等行业取得了很大的进展，但 它们缺乏有效的协调，并且不时出现局部失衡，综合能源供应系统是解决各 能源系统协调性差的重要战略措施，对提高能源综合利用效率和可再生能源 消纳水平、促进节能减排和产业升级具有重要意义。

综合能源系统可分为三个层次：国家级、区域级和地方级。本发明区域 类别是指城市、城市群、省级或跨省级区域，当前，对综合能源供应系统综 合评价开展了不同程度的研究，有文献(薛屹洵，郭庆来，孙宏斌，沈欣 炜，汤磊.面向多能协同园区的能源综合利用率指标[J].电力自动化设备， 2017，7(6)，117-123.)为反映工业园区可再生能源消纳和能源利用效率，提 出了多能源协同工业园区的能效评价指标体系。有文献(陈锡锋.长沙某天然 气分布式能源项目综合效益评价分析[D].湖南大学，2015.)以天然气分布式 能源项目为研究对象，采用层次分析法确定各指标的权重，建立了基于模糊 层次分析法的评价模型，有文献(陈柏森，廖清芬，刘涤尘，等.区域综合能 源系统的综合评估指标与方法[J].电力系统自动化，2018，42(4)：174-182.) 考虑了配电网中分布式能源、天然气、地热能等能源，从能源、设备、配电 网和用户等维度提取评价指标，对区域综合能源系统进行综合评价，然而， 目前的大多数研究基本都侧重于园区级或孤立式的综合能源供应系统，针对 区域综合能源供应系统协同发展评价尚缺乏相关方法和体系。

区域综合能源供应系统协同发展的评价包含两个层面，其一是综合能源 供应系统各子系统自身的协同发展，其二是各子系统之间的协同发展。对不 同系统自身的协同发展水平的评价，是利用描述该系统发展水平的指标体系， 选择恰当的评价方法，对各系统的发展状态进行测度，对各子系统之间的发 展协同程度的评价，是在被测定各系统发展水平值的基础上，建立恰当的模 型，对各系统之间发展的协同程度进行测度。

发明内容

本发明的目的在于提供区域综合能源供应系统协同发展评价方法，以解 决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：区域综合能源供应系统协 同发展评价方法，包括以下步骤：

S1：建立指标体系；

S2：收集各评价指标数据；

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；

S4：区域综合能源供应系统各子系统自身发展度计算；

S5：区域综合能源供应系统协同度计算，输出区域综合能源供应系统评 价结果。

优选的，在S1中，建立指标的建立原则有整体性原则、现实性原则、关 键性原则与动态和静态相结合的原则。

优选的，整体性原则是指整体性是指所建立的指标体系要结构合理，能 够反映出综合能源系统的发展全貌；

现实性原则：是指要求一方面要选择能够客观反映综合能源系统发展状 态的指标，另一方面还要考虑到指标数据获取的实际可操作性；

关键性原则：是指根据协同学，系统由无序向有序发展的进程中，关键 在于系统少量的序参量之间的协同作用，它们左右着系统相变的特征和 规律；

动态与静态相结合的原则：是指综合能源系统的发展是一个动态变化的 过程，指标体系要既能反映综合能源系统在一定时期的稳定性，又能反 映其发展趋势。

优选的，在S1中，建立综合能源供应系统协同性评价指标体系；

综合能源供应系统协同性评价指标体系包括：

煤炭系统评价指标体系：从资源环节、生产环节、运输环节、调入环节、 消费环节评价煤炭系统发展水平；

天然气评价指标体系：从资源环节、生产环节、运输环节、调入环节、 消费环节评价天然气系统发展水平；

电力系统评价指标体系：从生产环节、传输环节、调入环节、消费环节 评价电力系统发展水平；

供热系统评价指标体系：从生产环节、传输环节、消费环节评价供热系 统发展水平。

优选的，在S3中，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。

优选的，在S4中，区域综合能源供应系统各子系统自身发展度是用于计 算各个子系统的发展情况。

优选的，在S5中，区域综合能源供应系统协同度是指不同子系统之间的 协同程度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：既包括反映每个系统各环节发 展水平的指标，还包括一些可以反映每个系统发展水平的综合指标和各个子 系统之间的协同发展指标，能够更客观更全面地反映区域综合能源供应系统 的发展水平，从不同能源系统耦合的角度，提炼区域综合能源供应系统评价 指标，指标是适用任何区域的，不受数据可得性影响。

附图说明

图1为本发明的区域综合能源供应系统协同发展评价流程框图。

具体实施方式

下面将对本发明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前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：区域综合能源供应系统协同发展 评价方法，包括以下步骤：

S1：建立指标体系，建立综合能源供应系统协同性评价指标体系，且综 合能源供应系统协同性评价指标体系包括煤炭系统评价指标体系、天然气评 价指标体系、电力系统评价指标体系与供热系统评价指标体系；

综合能源供应系统在实现协调发展的过程中，会受到诸多因素的影响， 具有非线性、动态性等发展特点，因此，在建立综合能源系统指标体系时， 应遵循以下原则：

(1)整体性原则

整体性是指所建立的指标体系要结构合理，能够反映出综合能源系统的 发展全貌，主要体现在两个方面其一是指标间具有恰当的结构关系，另一是 每一被选的指标具有较好的质量，也即每一指标都能够揭示综合能源系统发 展状态的某个侧面；

(2)现实性原则

现实性原则，要求一方面要选择能够客观反映综合能源系统发展状态的 指标，另一方面还要考虑到指标数据获取的实际可操作性，由于现实条件的 限制，一些指标的原始资料和数据没有办法或很难获得,这样的指标不具有实 际意义；

(3)关键性原则

根据协同学，系统由无序向有序发展的进程中，关键在于系统少量的序 参量之间的协同作用，它们左右着系统相变的特征和规律，因此，要选择影 响综合能源系统发展水平的关键性指标；

(4)动态与静态相结合的原则

综合能源系统的发展是一个动态变化的过程，因此，指标体系要既能反 映综合能源系统在一定时期的稳定性，又能反映其发展趋势，以比较全面地 客观地反映其发展状态；

1、煤炭系统评价指标体系

对煤炭系统，从资源环节、生产环节、调入环节、消费环节评价煤炭系 统发展水平，指标体系见表1所示；

表1煤炭系统评价指标体系

煤炭调入多样性指数

式中：x_coal为煤炭调入总量；x_i,coal为从第i个地区调入的煤炭量；N_coal为 煤炭来源数目；

2、天然气评价指标体系

对天然气系统，从资源环节、生产环节、运输环节、调入环节、消费环 节评价天然气系统发展水平，指标体系见表2所示；

表2天然气评价指标体系

天然气调入多样性指数

式中：x_gas为天然气调入总量；x_i,gas为从第i个地区调入的天然气量；N_gas为天然气来源数目；

3、电力系统评价指标体系

对电力系统，从生产环节、传输环节、调入环节、消费环节评价电力系 统发展水平，指标体系见表3所示；

表3电力系统评价指标体系

4、供热系统评价指标体系

由于集中供热在北方城市较为普遍，南方城市一般没有城市集中供热系 统，因此，供热系统评价仅限北方城市，对供热系统，从生产环节、传输环 节、消费环节评价供热系统发展水平，指标体系见表4所示；

表4供热系统评价指标体系

式中：x_heat为供热总量；x_i,heat为从第i种能源的供热量；N_heat为供热能源 种类数目；

S2：收集各评价指标数据，

考虑时域和区域两个角度，收集与整理指标体系中的各个指标的数据。 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，

指标数据的标准化

由于不同指标的含义不同，指标值的计算方法也不同，造成各指标的量 纲各异，因此，必须对各指标进行标准化处理，对正向指标，采用如下标准 化处理，

式中，y_j表示指标j的标准化值；x_j表示指标j的实际值；(x_j)_min表示指 标j的最小值；(x_j)_max表示中指标j的最大值；

对负向指标，采用如下标准化处理

指标权重确定方法

不管采用哪一种多指标综合评价方法对系统进行评价，都会涉及到指标 权重的赋值问题，指标赋权有两种方法，即主观赋权法和客观赋权法，主观 赋权法多是采取综合咨询评分的定性方法确定权重，然后对标准化后的数据 进行综合，客观赋权法是根据各指标间的相关关系或各指标值的变异程度来 确定权重。

本专利运用组合评价理论的思想，集成不同方法的优势，扬长避短，从 而得出更为准确、合理的评价结果，组合运用层次分析法和熵权法，运用层 次分析法计算各属性及指标的主观权重值，运用熵权方法计算客观权重，两 类权重结合得到组合权重；

S4：区域综合能源供应系统各子系统自身发展度计算，

子系统自身协同发展度

式中，φ_i表示子系统i的发展度；表示子系统i中指标j的权重；n_i为 子系统i指标个数；

S5：区域综合能源供应系统协同度计算，输出区域综合能源供应系统评 价结果，

不同子系统的协调度反映了综合能源供应系统整体的协调情况；采用离 差系数最小化协调度模型，引入离差系数

式中，m为子系统数目；s为各个子系统发展度的标准差

式中，c为该模型定义的协调度；k为调节系数，本发明专利中取2；

各个子系统的协调度计算公式为

协调度越大，则子系统之间越协调，

系统协调度等级划分标准如下，如表5所示：

表5系统协同程度评判准则

本发明主要针对区域综合能源供应系统协同发展评价方法，既包括反映 每个子系统各环节发展水平的指标，还包括一些可以反映每个子系统发展水 平的综合指标，通过把不同量纲的统计指标，转化成无量纲的相对评价值， 并综合这些评价值得出对区域综合能源供应系统整体的评价，能够更客观更 全面地反映区域综合能源供应系统的发展水平，从不同能源系统耦合的角度， 提炼区域综合能源供应系统评价指标，指标是适用任何区域的，不受数据可 得性影响。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (7)

1.区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立指标体系；

S2：收集各评价指标数据；

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；

S4：区域综合能源供应系统各子系统自身发展度计算；

S5：区域综合能源供应系统协同度计算，输出区域综合能源供应系统评价结果。

2.根据权利要求1的区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于：在S1中，建立指标的建立原则有整体性原则、现实性原则、关键性原则与动态和静态相结合的原则。

3.根据权利要求2的区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于：整体性原则是指所建立的指标体系要结构合理，能够反映出综合能源系统的发展全貌；

现实性原则：是指要求一方面要选择能够客观反映综合能源系统发展状态的指标，另一方面还要考虑到指标数据获取的实际可操作性；

关键性原则：是指根据协同学，系统由无序向有序发展的进程中，关键在于系统少量的序参量之间的协同作用，它们左右着系统相变的特征和规律；

动态与静态相结合的原则：是指综合能源系统的发展是一个动态变化的过程，指标体系要既能反映综合能源系统在一定时期的稳定性，又能反映其发展趋势。

4.根据权利要求1的区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于：在S1中，建立综合能源供应系统协同性评价指标体系；

综合能源供应系统协同性评价指标体系包括：

煤炭系统评价指标体系：从资源环节、生产环节、运输环节、调入环节、消费环节评价煤炭系统发展水平；

天然气评价指标体系：从资源环节、生产环节、运输环节、调入环节、消费环节评价天然气系统发展水平；

电力系统评价指标体系：从生产环节、传输环节、调入环节、消费环节评价电力系统发展水平；

供热系统评价指标体系：从生产环节、传输环节、消费环节评价供热系统发展水平。

5.根据权利要求1的区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于：在S3中，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。

6.根据权利要求1的区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于：在S4中，区域综合能源供应系统各子系统自身发展度是用于计算各个子系统的发展情况。

7.根据权利要求1的区域综合能源供应系统协同发展评价方法，其特征在于：在S5中，区域综合能源供应系统协同度是指不同子系统之间的协同程度。