CN111553608A - 一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法，包括以下步骤，S1：确定城市配网综合能源系统效益评价指标体系；S2：确定所述评价指标体系中评价指标计算方法；S3：确定所述评价指标体系中评价指标权重计算方法；S4：根据所述的评价指标体系的评价指标及权重，利用预设的评价模型对城市综合能源系统进行效益评价。本发明的技术方案利用预设的评价模型对城市综合能源系统进行效益评价，城市配网综合能源系统效益评价方法有效地解决了综合能源效益评价过程中的多级评价指标带来的评价不准确问题，提高了有效性与准确性。

Description

一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法

技术领域

本发明涉及属于综合能源技术领域，是一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法。

背景技术

近年来，综合能源系统的理论研究、工程建设己经受到国内外能源领域学者的广泛关注，成为一个趋势。综合能源系统作为能源互联网的物理载体不仅是能源领域备受关注的研究发展方向，同时也是目前我国能源结构调整的重要发展方向。综合能源系统能有效提高能源的综合利用效率，实现社会用能的可持续供应，加快可再生能源开发的力度和进度，提高社会供能系统的灵活性、经济性、安全性和自愈能力，同时对实现节约能源、减少污染排放的目标具有重要意义。综合能源系统指在传统供能网络的基础上，通过对能源的产生、传输与分配、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统。综合能源系统主要包括以下几个环节：能源供给与传输、能源耦合、能源存储以及终端用能用户。在综合能源系统的研究领域，针对其建模、规划、调度、控制、交易模式、评价等都有一定的研究进展。为了更好地理解新综合能源系统与适应新一代物联网体系下的综合能源系统运行服务新模态，有必要对城市配网综合能源系统效益评价进行深入的研究，为综合能源系统的改进与优化提供技术支撑。

目前针对综合能源系统效益评价研究也逐渐增多，但是但是其研究重点比较单一，许多只停留在理论研究阶段，缺乏实际应用价值，不足构成系统，没有形成一定的体系架构。没有一个有效的综合能源系统效益评价方法将会造成综合能源系统建设后出现系统故障率高，系统效益差或者系统无法正常运行等一系列问题，随着城市配网综合能源系统的快速建设，如何正确的对城市配网综合能源系统效益进行评价等问题显得迫在眉睫。为了保障城市配网综合能源系统高效地运行、产出高效益并符合国家可持续发展战略，对城市配网综合能源系统效益评价方法的研究是非常必要的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法，解决了以上提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法，包括以下步骤:

S1：确定城市配网综合能源系统效益评价指标体系；

S2：确定所述评价指标体系中评价指标计算方法；

S3：确定所述评价指标体系中评价指标权重计算方法；

S4：根据所述的评价指标体系的评价指标及权重，利用预设的评价模型对城市综合能源系统进行效益评价。

进一步的，所述城市配网综合能源系统效益评价体系包含3个二级指标，每个二级指标包含3个三级指标。

进一步的，所述二级指标分别为系统可靠性、系统经济性、系统环保性。

进一步的，所述系统可靠性包含供电可靠率、供热可靠率、供冷可靠率这3 个三级指标。

进一步的，所述系统经济性包含系统建设利润率、设备利用率、节约能源比。

进一步的，所述系统环保性包含CO2减排量、有害物质减排量、清洁能源占比。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

本发明的技术方案通过确定城市配网综合能源系统效益评价指标体系、对评价指标进行量化计算、并确定所述评价指标体系中评价指标权重、最后根据所述的评价指标体系的评价指标及权重，利用预设的评价模型对城市综合能源系统进行效益评价，城市配网综合能源系统效益评价方法有效地解决了综合能源效益评价过程中的多级评价指标带来的评价不准确问题，提高了有效性与准确性。

附图说明

图1为一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法的流程图；

图2综合能源系统效益评价指标体系的结构图；

图3为多级可拓评价步骤图。

具体实施方式

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1-3，一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法，包括以下步骤：

S1：确定城市配网综合能源系统效益评价指标体系；如图1所示，所述城市配网综合能源系统效益评价指标体系包含3个二级指标，每个二级指标包含3 个三级指标；二级指标分别为系统可靠性、系统经济性、系统环保性；系统可靠性包含供电可靠率、供热可靠率、供冷可靠率这3个三级指标；系统经济性包含系统建设利润率、设备利用率、节约能源比；系统环保性包含CO2减排量、有害物质减排量、清洁能源占比；

S2：确定城市配网综合能源系统效益评价指标计算方法；

(1)系统可靠性

可靠性指标，用于评估综合能源系统能源网络正常持续运行工况及故障后的应急处理能力。参考《供电系统用户供电可靠性评价规程》，了解到供电系统用户可靠性的统计、评价相应的技术要求和方法，本项目用供电可靠性、供热可靠性以及供冷可靠性来评价综合能源系统的可靠性。

本发明中的供冷、热、电可靠性用系统平均失能时间来表示，系统平均失能时间指每个用户在统计时间内的平均失能小时数。计算公式为：

式中：χ_i为系统平均失能时间，i下标为能源形式，分别有电、热、冷，单位为小时/户；M_i为能源i失能次数，单位为次；t_i,j为能源i第j次失能的持续时间，单位为小时；h_i,j为能源i第j次失能影响的用户数，单位为户；F为目标系统的总用户数，单位为户。

(2)设备经济性

1)设备利用率

设备利用率用设备一段时间内实际运行时间与计划运行时间的比值，反映设备装置工作状态和工作效率。计算公式为

式中：ζ为设备利用率；J_i,m为提供能源i的设备m实际的工作时间，单位为小时；T_i,m为提供能源i的设备m计划的工作时间，单位为小时；G_i,m为设备 m供给能源i的能量，单位为kWh。

2)建设利润

本发明所述的建设利润h为综合能源系统创造的收益H₁与综合能源系统建设的成本∑H的比值。计算公式为

3)节约能源比

节约能源比为设备运行节省费用与总费用的比值，设备运行节省费用指设备运行节省的用电费、供热费、供冷费之和。计算公式为

式中：l为设备运行节省费用，单位为万元；H_d,m为设备m运行节省的电费，单位为万元；H_r,m为设备m运行节省的供热费，单位为万元；H_l,m为设备m运行节省的供冷费，单位为万元。∑P能源消耗总费用。

(3)环保性

1)气体污染物减排量

气体污染物减排量指统计时间内目标系统的气体污染物减排量，其中包括 SO2、NOx的减排量。计算公式为：

O＝Lf_u+Lf_x

式中：o为气体污染物减排量，单位为kg；L为目标系统在统计时间内节约的总用电量，单位为kWh；f_u为SO₂的减排系数，单位为kg/kWh；f_x为NO_x的减排系数，单位为kg/kWh。

2)二氧化碳减排量

二氧化碳减排量指统计时间内目标系统的二氧化碳减排量，计算公式为：

β＝L×f_y

式中：β为二氧化碳减排量，单位为kg；L为目标系统在统计时间内节约的总用电量，单位为kWh；f_y为二氧化碳的减排系数，单位为kg/kWh。

3)清洁能源占比

清洁能源占比，用于评价园区综合能源系统内清洁能源贡献度的大小。本项目设置了清洁能源占比一级指标。对于和电动汽车相关的评价指标往往都是大区域范围才有意义，对于本项目评价的综合能源系统来说可以略去。清洁能源占比批清洁能源贡献的能量与目标系统用能量的比值，计算公式为：

式中：θ为清洁能源占比；q_p为第p种清洁能源贡献的能量，单位为kWh； k_i为目标系统利用的第i种能量，单位为kWh。

S3：确定城市配网综合能源系统效益评价权重计算方法；

本发明所述的城市配网综合能源系统效益评价权重计算方法是基于AHP方法的权重计算方法，AHP方法是用一定标度把人的主观判断进行量化,通过建立同一层指标两两比较的判断矩阵并求解获得指标的权值。首先采用专家评分法, 由长期从事综合能源系统方面研究、设计的相关专家根据多年的实践经验对各项指标的重要性进行评分。由于专家的经验和经历不同可能会导致对于具体指标重要性的观点不同,会得到对综合能源系统的主观偏好评分,这可以借助大量调研降低主观性的影响,从而比较客观地反映各项指标的重要性。

一般层次分析法步骤如下：

1)建立层次结构模型，根据所需评价对象的各个层次之间的关系，建立层次结构。

2)构建在同一层次下指标元素的判断矩阵；

根据评价对象的评价集X(x_i∈X,i＝1,2,3…)，同一层次下不同评价指标之间的相对重要度描述x_ij采取下表的取值方法，即九标度法，如表1所示，从而得到相关指标集对应的判断矩阵A。

表1九标度法

3)计算权重

对判断矩阵A求解其最大特征根所对应的特征向量并归一化后，即可得到评价集中各评价指标的相对重要程度参数。

4)一致性检验

由于判断矩阵是根据同一层评价指标进行比较所得到的，涉及到判断是否一致的问题，因此需要计算计算一致性指标C.I.(Comsistency Index)和一致性比率 C.R.。当C.R.<0.1时,说明判断矩阵一致性检验合格，C.I.和一致性比率C.R.计算公式为。

式中λ_max为最大特征根，n为矩阵阶数，平均随机一致性指标R.I.可以查表得到。

S4：根据所述的评价指标体系的评价指标及权重，利用预设的评价模型对城市综合能源系统进行效益评价。

综合多个指标对综合能源系统的评价常会出现不一致，甚至是矛盾的情况。本项目提出了综合能源系统多级可拓评价模型。多级可拓评价的应用是可拓工程学重要的应用之一，该方法利用关联度函数计算评价对象与所属等级的关联度，进而确定所属等级。传统的可拓评价方法采用单因素进行评价，从而使得评价的科学性与准确性较差。

本专利采用多级可拓的方法进行城市配网综合能源效益评价方法研究，多级可拓在传统的可拓方法上进行了改进，将指标权重与关联度相结合，得到每层指标与上一层指标的关联度，最后根据最大隶属原则进行确定最终评价对象,逻辑框图见图3。

多级可拓评价步骤:

a确定评价物元

假设被评价的对象具有n个考核指标，即为C₁，C₂，C₃，….，C_n,根据物元可拓的定义，设定被评价对象的物元模型如下：

其中U表示被评价对象所属的评价等级；v_k为指标所允许的取值范围。

综合能源系统效益优劣分级

为了对综合能源系统效益进行一个评价，将综合能源系统效益分为1～4级，分别对应，U1 U2 U3 U4，这四个等级分别表示综合能源系统效益的好坏。具体性能等级分级如下表2所示。

表2综合能源系统效益分级

等级	效益状态
		1级	效益为很好
2级	效益较好
		3级	效益差
4级	效益极差

b确定经典域

待评价对象的所有指标都划分了j个等级(j＝1,2,3，…,m)。然后根据定性与定量相结合的中和评价物元模型进行设定：

式中R_j表示对应评价等级下的物元模型；U_j表示相对应评价等级下的评价效果；v_k＝<a_jk,b_jk>表示第j级中的第k个指标的取值范围。

c确定节域

根据节域的定义，评价物元模型下，各个指标的取值范围。

式中：R_p表示待评价节域；U_p为全体评价等级；v_pk对应物元模型下的指标取值。

d建立关联度函数，计算关联度

根据多级可拓评价模型原理，建立相应的关联度函数，计算评价对象与物元的关联度，避免了主观情感的判断联系，关联度计算公式见式。

式中ρ表示v_k在v_pk的接近度，若ρ大于等于零，则v_k不在v_pk区间内；若ρ小于等于零，则v_k在v_pk区间内，值得大小表示接近程度不同。

评价物元的第k个指标C_k关于第j等级的关联度表示为

e多级可拓评价

利用改进层次分析法所用的计算权重的方法所计算得到的权重，按照

二级指标和待评价对象(总目标)与第j个评价等级的关联度。令

然后根据最大隶属原则可以得出二级指标与待评价对象的综合评价等级为j级。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或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”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (6)

1.一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法，其特征在于,包括以下步骤:

S1：确定城市配网综合能源系统效益评价指标体系；

S2：确定所述评价指标体系中评价指标计算方法；

S3：确定所述评价指标体系中评价指标权重计算方法；

S4：根据所述的评价指标体系的评价指标及权重，利用预设的评价模型对城市综合能源系统进行效益评价。

2.根据权利要求1所述一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法的注塑成型工艺，其特征在于：所述城市配网综合能源系统效益评价体系包含3个二级指标，每个二级指标包含3个三级指标。

3.根据权利要求2所述一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法的注塑成型工艺，其特征在于：所述二级指标分别为系统可靠性、系统经济性、系统环保性。

4.根据权利要求3所述一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法的注塑成型工艺，其特征在于：所述系统可靠性包含供电可靠率、供热可靠率、供冷可靠率这3个三级指标。

5.根据权利要求3所述一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法的注塑成型工艺，其特征在于：所述系统经济性包含系统建设利润率、设备利用率、节约能源比。

6.根据权利要求3所述一种用于城市配网综合能源系统的效益评价方法的注塑成型工艺，其特征在于：所述系统环保性包含CO2减排量、有害物质减排量、清洁能源占比。

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