CN114493227A - 一种基于勾股模糊-topsis的新能源调度后评估方法及介质 - Google Patents

一种基于勾股模糊-topsis的新能源调度后评估方法及介质 Download PDF

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CN114493227A CN202210067069.0A CN202210067069A CN114493227A CN 114493227 A CN114493227 A CN 114493227A CN 202210067069 A CN202210067069 A CN 202210067069A CN 114493227 A CN114493227 A CN 114493227A
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李延和
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Abstract

本发明公开一种基于勾股模糊‑TOPSIS的新能源调度后评估方法及介质，评估方法包括以下步骤：建立高比例新能源电力系统调度策略执行后分层综合评价指标体系；构造勾股模糊评估矩阵；计算评价指标的权重；确定各个评价指标的正理想解与负理想解；计算各调度策略执行结果评价指标与正、负理想解之间的距离及相对贴近度，评估新能源调度策略执行结果的优劣。勾股模糊集同时考虑了隶属度、非隶属度和犹豫度三方面的信息，符合决策者对被评估对象表现出肯定、否定和犹豫的思维习惯，在处理模糊性和不确定问题方面更具灵活性和实用性，并且勾股模糊集通过广义距离的测度，可以灵活地处理各评估专家之间权重不同以及各评估指标之间权重不同的情况。

Description

一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法及介质
技术领域
本发明涉及新能源调度后评估方法，具体是一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法及介质。
背景技术
电力调度策略优化一直是电力系统的重点和难点，随着全球范围内化石能源的枯竭，新能源发电量占比不断提高，与传统可控火电机组相比，新能源发电的波动性和不确定性也为电力调度提出了更高标准的要求。目前理论研究方面已有大量成果，但大多都从调度前的计划安排环节和调度中的实时调控环节入手，但是对调度策略执行后结果进行全面评估分析，并通过对调度成效的评估与反馈促进调度策略理想水平的提升同样具有重要意义。
在电网运行评估方面，目前已有的研究成果主要集中在电网安全稳定性评估方面，在高比例新能源接入电网消纳的背景下，调度的经济效益、环保性、公平性的相关评估也应当得到更多的关注，以构建更全面完整的调度策略执行后综合评估指标体系。
综合评估指标体系中，各指标权重取值是否合理科学是影响综合评价结果的关键因素。指标权重的求取方法可以分为主观赋权法和客观赋权法，主观赋权法通过决策者对各指标的主观重视程度来判断指标权重，包括专家打分法、层次分析法、模糊综合评价法等；客观赋权法是通过指标间的关联程度或者说指标本身包含的信息量求取指标权重，包括主成分分析法、熵权法、理想解法等。主观赋权法随意性较强，同时会增加决策者的负担；而客观赋权法只考虑了数学理论，无法体现指标在生产实际中的意义。
基于此，有必要构建合理全面的新能源调度策略执行后综合评估指标体系，并采用主观和客观组合的指标赋权方法，既兼顾决策者对指标的偏好和指标的实际物理意义，同时减少赋权的主观随意性，最终得到合理的评估结果并对调度策略方案的优化进行指导和修正。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法及介质，勾股模糊集同时考虑了隶属度、非隶属度和犹豫度三方面的信息，符合决策者对被评估对象表现出肯定、否定和犹豫的思维习惯，在处理模糊性和不确定问题方面更具灵活性和实用性，并且勾股模糊集通过广义距离的测度，可以灵活地处理各评估专家之间权重不同以及各评估指标之间权重不同的情况。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，所述新能源调度后评估方法包括以下步骤：
S1：建立高比例新能源电力系统调度策略执行后分层综合评价指标体系；
S2：根据S1中建立的高比例新能源电力系统调度策略执行后结果分层综合评价体系，构造勾股模糊评估矩阵并进行标准化处理；
S3：根据步骤S2中构造得到的勾股模糊规范化矩阵，计算新能源调度后执行结果综合评估指标体系中个评价指标的权重；
S4：确定新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标的正理想解与负理想解；
S5：计算各调度策略执行结果评价指标与S4中得到的正、负理想解之间的距离及相对贴近度，评估新能源调度策略执行结果的优劣。
进一步的，所述S1中新能源调度后执行结果综合评估指标体系的分层构建包括以下步骤：
S11：选择经济性指标、环保性指标和安全性三个方面，作为新能源调度策略执行结果评估模型的三个一级指标；
S12：经济性指标下的二级指标包括：总煤耗量、网损率、弃风弃光惩罚成本和单位电量发电成本；环保性指标下的二级指标包括：污染物排放总量、单位发电量的污染物排放量、清洁能源发电量占比、弃风弃光量占比和单位风电/光伏环境效益；安全性指标下的二级指标包括：电量不足期望值、电力不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率。
进一步的，所述S2中构造勾股模糊评估矩阵，包括以下步骤：
假设某含高比例新能源的电力系统有m个待评估的调度策略执行结果，执行结果集为X＝{X1,X2,...,Xm}；针对高比例新能源调度后结果共设计n个二级评价指标，评估指标集为C＝{C1,C2,...,Cn}；
Figure BDA0003480541410000031
式中，
Figure BDA0003480541410000032
为隶属度，
Figure BDA0003480541410000033
为非隶属度，且
Figure BDA0003480541410000034
勾股模糊数
Figure BDA0003480541410000035
隶属于P的犹豫度为
Figure BDA0003480541410000036
自信度为
Figure BDA0003480541410000037
自信度角度为
Figure BDA0003480541410000038
进一步的，基于所述S1中所述新能源电力系统调度策略执行后分层综合评价指标体系中，S2中构造勾股模糊评估矩阵，各评价指标的单位都不同，对其进行标准化处理：
新能源调度后执行结果综合评估指标体系中的正向指标包括：清洁能源发电量占比和单位风电/光伏环境效益，处理公式如下式：
Figure BDA0003480541410000041
新能源调度后执行结果综合评估指标体系中的负向指标包括：总煤耗量、网损率、弃风弃光惩罚成本、单位电量发电成本、污染物排放总量、单位发电量的污染物排放量、弃风弃光量占比、电量不足期望值、电力不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率，处理公式如下式：
Figure BDA0003480541410000042
标准化处理后的新能源调度后执行结果多属性决策矩阵如下式：
Figure BDA0003480541410000043
进一步的，所述S3中确定新能源调度后执行结果的各个评价指标权重计算公式如下：
Figure BDA0003480541410000044
表示调度策略执行结果Xi(i＝1,2,...,m)中评价指标Cj(j＝1,2,...,n)规范化后的勾股模糊评价值，其得分排序函数为：
Figure BDA0003480541410000045
式中，规范化后勾股模糊评价值的自信度为
Figure BDA0003480541410000046
规范化后勾股模糊值的自信度角度为
Figure BDA0003480541410000047
各评价指标权重的计算公式为：
Figure BDA0003480541410000051
式中，
Figure BDA0003480541410000052
进一步的，所述S4中，根据S3中得出的各评价指标权重，构建加权后的规范化决策矩阵，如下式所示：
Figure BDA0003480541410000053
式中，
Figure BDA0003480541410000054
为加权后的规范化勾股评价模糊数。
进一步的，所述S4中确定新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标的正理想解与负理想解，如下式：
Figure BDA0003480541410000055
进一步的，所述S5中计算新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标与正理想解和负理想解之间的距离，公式如下：
Figure BDA0003480541410000056
式中，
Figure BDA0003480541410000057
分别为的隶属度、非隶属度、自信度及自信度角度；
Figure BDA0003480541410000058
和
Figure BDA0003480541410000059
分别为正、负理想解的隶属度、非隶属度、自信度及自信度角度。
进一步的，所述S5中计算不同调度策略下执行结果与理想解的相对贴近度，并以此为依据来判断调度执行结果的优劣，包括如下步骤：
Figure BDA0003480541410000061
式中，DIS+表示各评价指标到正理想解的距离，DIS-表示各评价指标到负理想解的距离。
一种介质，所述介质执行上述新能源调度后评估方法。
本发明的有益效果：
1、本发明评估方法中勾股模糊集同时考虑了隶属度、非隶属度和犹豫度三方面的信息，符合决策者对被评估对象表现出肯定、否定和犹豫的思维习惯，在处理模糊性和不确定问题方面更具灵活性和实用性，并且勾股模糊集通过广义距离的测度，可以灵活地处理各评估专家之间权重不同以及各评估指标之间权重不同的情况；
2、本发明评估方法构建了合理全面的新能源调度策略执行后综合评估指标体系，并采用主观和客观组合的指标赋权方法，既兼顾决策者对指标的偏好和指标的实际物理意义，同时减少赋权的主观随意性，得到合理的评估结果并对调度策略方案的优化进行指导和修正。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明新能源调度策略执行后结果综合评估方法流程图；
图2是本发明构造的新能源调度后执行结果综合评估指标体系。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后执行结果综合评估方法。电网调度中心根据13项评估指标来判断不同调度策略下执行结果的优劣，综合评价指标体系如图2所示，各指标分别为经济性指标：总煤耗量C1、网损率C2、弃风弃光惩罚成本C3、单位电量发电成本C4；环保性指标：污染物排放总量C5、单位发电量的污染物排放量C6、清洁能源发电量占比C7、弃风弃光量占比C8及单位风电/光伏环境效益C9；安全性指标：电量不足期望值C10、电力不足时间期望值C11、切负荷概率C12及线路越限概率C13。
本具体实施方案中，假设选取我国西北地区某新能源消纳占比较高省份，对四种不同调度策略下的调度执行结果进行评估。并且假设调度中心得到了四种不同的调度策略执行后经济性、环保性和安全性三个方面共13个指标的数值，并邀请专家对各项指标进行评估，专家评估的打分结果以勾股模糊数的形式给出，专家的评价值如表1所示。专家打分结果为
Figure BDA0003480541410000071
其中，
Figure BDA0003480541410000072
隶属度越大表示专家对该指标认可度越高；
Figure BDA0003480541410000073
非隶属度越大表示专家对该指标反对程度越大；
Figure BDA0003480541410000074
犹豫度越大表示专家判断该项指标优劣时犹豫程度越高。
表1新能源调度后执行结果勾股模糊评价决策矩阵
Figure BDA0003480541410000075
Figure BDA0003480541410000081
所述新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各评价指标的单位都不同，因此对其进行标准化处理：
新能源调度后执行结果综合评估指标体系中的正向指标包括：清洁能源发电量占比、单位风电/光伏环境效益，处理公式如下式：
Figure BDA0003480541410000082
新能源调度后执行结果综合评估指标体系中的负向指标包括：总煤耗量、网损率、弃风弃光惩罚成本、单位电量发电成本、污染物排放总量、单位发电量的污染物排放量、弃风弃光量占比、电量不足期望值、电力不足时间期望值、切负荷概率及线路越限概率，处理公式如下式：
Figure BDA0003480541410000083
标准化处理后的新能源调度后执行结果多属性决策矩阵值如表2所示。
表2新能源调度后执行结果勾股模糊评价标准化决策矩阵
Figure BDA0003480541410000084
Figure BDA0003480541410000091
确定新能源调度后执行结果的各个评价指标权重，调度策略执行结果Xi(i＝1,2,3,4)中评价指标Cj(j＝1,2,...,13)的勾股模糊评价值，其得分排序函数为：
Figure BDA0003480541410000092
式中，
Figure BDA0003480541410000093
各评价指标权重的计算公式为：
Figure BDA0003480541410000094
式中，
Figure BDA0003480541410000095
可以得到新能源调度后执行结果综合评价体系中，各评价指标的权重值如表3所示。
表3新能源调度后执行结果综合评价体系指标权重值
Figure BDA0003480541410000096
Figure BDA0003480541410000101
确定新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标的正理想解与负理想解，包括如下步骤：
首先根据各评价指标权重，构建加权后的规范化决策矩阵，如下式所示：
Figure BDA0003480541410000102
新能源调度后执行结果的加权后规范化多属性决策矩阵值如表4所示。
表4加权后的标准化决策矩阵
X<sub>1</sub> X<sub>2</sub> X<sub>3</sub> X<sub>4</sub>
C<sub>1</sub> (0.0355，0.8183) (0.0222，0.9265) (0.0323，0.8922) (0.0445，0.8686)
C<sub>2</sub> (0.0734，0.8799) (0.0734，0.8902) (0.0363，0.9475) (0.0843，0.8465)
C<sub>3</sub> (0.0339，0.8163) (0.0407，0.9652) (0.0339，0.9297) (0.0407，0.9297)
C<sub>4</sub> (0.0120，0.9690) (0.0096，1.0038) (0.0053，1.0038) (0.0096，0.9848)
C<sub>5</sub> (0.0382，0.8312) (0.0512，0.8693) (0.0287，0.9727) (0.0383，0.9380)
C<sub>6</sub> (0.0200，0.9727) (0.0166，0.9607) (0.0142，1.0198) (0.0125，0.9898)
C<sub>7</sub> (0.0606，0.9520) (0.0250，0.9785) (0.0512，0.9597) (0.0703，0.9651)
C<sub>8</sub> (0.0207，0.9282) (0.0332，0.8948) (0.0221，0.9685) (0.0184，0.9527)
C<sub>9</sub> (0.1338，0.8891) (0.1338，0.8732) (0.2249，0.8150) (0.1091，0.8891)
C<sub>10</sub> (0.0225，0.9851) (0.0212，0.9678) (0.0200，0.9851) (0.0453，0.9026)
C<sub>11</sub> (0.0225，0.9835) (0.0212，0.9253) (0.0200，0.9835) (0.0452，0.9644)
C<sub>12</sub> (0.0366，0.9321) (0.0305，0.9321) (0.0323，0.9438) (0.0459，0.9576)
C<sub>13</sub> (0.0332，0.9544) (0.0374，0.9298) (0.0352，0.9120) (0.0600，0.8922)
确定各评价指标的勾股模糊正理想解与负理想解，如下式：
Figure BDA0003480541410000103
计算可得到本实施案例中的新能源调度后结果的正、负理想解为：
IS+＝[(0.0445,0.8183)，(0.0843，0.8465)，(0.0407,0.8163)，(0.012,0.969)，(0.0512，0.8312)，(0.02,0.9727)，(0.0703,0.9520)，(0.0332,0.8948)，(0.2249,0.8150)，(0.0453,0.9026)，(0.0452,0.9253)，(0.0459,0.9321)，(0.06,0.8922)]
IS-＝[(0.0222,0.9265)，(0.0363,0.9475)，(0.0339,0.9652)，(0.0053,1.0038)，(0.0287，0.9727)，(0.0125，1.0198)，(0.0250，0.9785)，(0.0184，0.9685)，(0.1091，0.8891)，(0.0200，0.9851)，(0.0200，0.9835)，(0.0305，0.9576)，(0.0332，0.544)]
计算新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标与正理想解和负理想解之间的距离，包括如下步骤：
Figure BDA0003480541410000111
四个不同调度策略下得到的调度结果与正、负理想解的距离如表5所示。
表5各调度结果与正、负理想解的距离
DIS<sup>+</sup> DIS<sup>-</sup>
X<sub>1</sub> 2.1139 2.9169
X<sub>2</sub> 3.0196 2.0877
X<sub>3</sub> 3.6400 1.3701
X<sub>4</sub> 2.4345 2.5774
根据得到的各个评价指标与正理想解和负理想解之间的距离，计算不同调度策略下执行结果与理想解的相对贴近度，并以此为依据来判断调度执行结果的优劣，包括如下步骤：
Figure BDA0003480541410000112
式中，DIS+表示各评价指标到正理想解的距离，DIS-表示各评价指标到负理想解的距离。
根据表5计算得到各调度结果与理想解的贴近度分别为0.4202、0.5912、0.7265、0.4857，由于贴近度越大时表明该调度策略下产生的调度结果越好，那么显然可以得到相对贴近度排序为X3>X2>X4>X1，调度中心应选择策略X3作为最优调度策略。
一种介质，执行上述新能源调度后评估方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述新能源调度后评估方法包括以下步骤：
S1：建立高比例新能源电力系统调度策略执行后分层综合评价指标体系；
S2：根据S1中建立的高比例新能源电力系统调度策略执行后结果分层综合评价体系，构造勾股模糊评估矩阵并进行标准化处理；
S3：根据步骤S2中构造得到的勾股模糊规范化矩阵，计算新能源调度后执行结果综合评估指标体系中个评价指标的权重；
S4：确定新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标的正理想解与负理想解；
S5：计算各调度策略执行结果评价指标与S4中得到的正、负理想解之间的距离及相对贴近度，评估新能源调度策略执行结果的优劣。
2.根据权利要求1所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S1中新能源调度后执行结果综合评估指标体系的分层构建包括以下步骤：
S11：选择经济性指标、环保性指标和安全性三个方面，作为新能源调度策略执行结果评估模型的三个一级指标；
S12：经济性指标下的二级指标包括：总煤耗量、网损率、弃风弃光惩罚成本和单位电量发电成本；环保性指标下的二级指标包括：污染物排放总量、单位发电量的污染物排放量、清洁能源发电量占比、弃风弃光量占比和单位风电/光伏环境效益；安全性指标下的二级指标包括：电量不足期望值、电力不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率。
3.根据权利要求1所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S2中构造勾股模糊评估矩阵，包括以下步骤：
假设某含高比例新能源的电力系统有m个待评估的调度策略执行结果，执行结果集为X＝{X1,X2,...,Xm}；针对高比例新能源调度后结果共设计n个二级评价指标，评估指标集为C＝{C1,C2,...,Cn}；
Figure FDA0003480541400000021
式中，
Figure FDA0003480541400000022
为隶属度，
Figure FDA0003480541400000023
为非隶属度，且
Figure FDA0003480541400000024
勾股模糊数
Figure FDA0003480541400000025
隶属于P的犹豫度为
Figure FDA0003480541400000026
自信度为
Figure FDA0003480541400000027
自信度角度为
Figure FDA0003480541400000028
4.根据权利要求3所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，基于所述S1中所述新能源电力系统调度策略执行后分层综合评价指标体系中，S2中构造勾股模糊评估矩阵，各评价指标的单位都不同，对其进行标准化处理：
新能源调度后执行结果综合评估指标体系中的正向指标包括：清洁能源发电量占比和单位风电/光伏环境效益，处理公式如下式：
Figure FDA0003480541400000029
新能源调度后执行结果综合评估指标体系中的负向指标包括：总煤耗量、网损率、弃风弃光惩罚成本、单位电量发电成本、污染物排放总量、单位发电量的污染物排放量、弃风弃光量占比、电量不足期望值、电力不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率，处理公式如下式：
Figure FDA0003480541400000031
标准化处理后的新能源调度后执行结果多属性决策矩阵如下式：
Figure FDA0003480541400000032
5.根据权利要求4所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S3中确定新能源调度后执行结果的各个评价指标权重计算公式如下：
Figure FDA0003480541400000033
表示调度策略执行结果Xi(i＝1,2,...,m)中评价指标Cj(j＝1,2,...,n)规范化后的勾股模糊评价值，其得分排序函数为：
Figure FDA0003480541400000034
式中，规范化后勾股模糊评价值的自信度为
Figure FDA0003480541400000035
规范化后勾股模糊值的自信度角度为
Figure FDA0003480541400000036
各评价指标权重的计算公式为：
Figure FDA0003480541400000037
式中，
Figure FDA0003480541400000038
6.根据权利要求5所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S4中，根据S3中得出的各评价指标权重，构建加权后的规范化决策矩阵，如下式所示：
Figure FDA0003480541400000041
式中，
Figure FDA0003480541400000042
为加权后的规范化勾股评价模糊数。
7.根据权利要求6所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S4中确定新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标的正理想解与负理想解，如下式：
Figure FDA0003480541400000043
Figure FDA0003480541400000044
8.根据权利要求7所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S5中计算新能源调度后执行结果综合评估指标体系中，各个评价指标与正理想解和负理想解之间的距离，公式如下：
Figure FDA0003480541400000045
Figure FDA0003480541400000046
式中，
Figure FDA0003480541400000047
分别为的隶属度、非隶属度、自信度及自信度角度；
Figure FDA0003480541400000048
和
Figure FDA0003480541400000049
分别为正、负理想解的隶属度、非隶属度、自信度及自信度角度。
9.根据权利要求8所述的一种基于勾股模糊-TOPSIS的新能源调度后评估方法，其特征在于，所述S5中计算不同调度策略下执行结果与理想解的相对贴近度，并以此为依据来判断调度执行结果的优劣，包括如下步骤：
Figure FDA0003480541400000051
式中，DIS+表示各评价指标到正理想解的距离，DIS-表示各评价指标到负理想解的距离。
10.一种介质，其特征在于，所述介质执行权利要求1-9任意一项所述的新能源调度后评估方法。
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