CN114943463B - 一种配电网节能技措评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网节能技措评估方法，获取配电网节能技措多维效益影响因素，建立评价指标体系，评价指标体系包括目标层、准则层和指标层，准则层包括网架、能效、经济和环境；指标层针对准则层内的维度分别设置相关评价指标，并针对指标层内的每个评价指标获取相应的原始数据，求得客观权重β_i，从而得到评估分数合集S，根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数。本发明从电网网架结构、电网能效、电网经济性以及电网的环境效益4个维度构建三级指标评价体系，其结合节能措施在电网的实际情况，得到不同节能技术措施在不同的维度对节能效益的影响。

Description

一种配电网节能技措评估方法

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，更具体的说是涉及一种配电网节能技措评估方法。

背景技术

我国电网尤其是偏远地区的配电网，普遍存在导线线损高、无功补偿不足、部分老化变压器仍投入运行等问题。而我国发电依然以火电为主，电网高损耗导致大量二氧化碳的排放，解决高损耗电网的问题迫在眉睫。如何在考虑多种因素影响下探索配电网节能潜力，找到最具优势的节能技措，完成配电网的优化改造，是目前许多高损耗配电网亟待解决的问题。

但目前针对节能技术措施评估的研究有所空缺，现有的研究并没有配电网节能技术措施进行评估总结，当前相关研究多集中于配电网的能效评估以及部分节能技措的应用分析。评估一个节能技措是否符合需求需要建立相应的评估指标体系，现有的相关指标体系通常存在考虑维度单一的缺点，而现有的主客观结合的评估方法中权重的确定和对评估对象的评估是两个不同的部分，并没有很好的进行结合，在面对不同的决策者进行评估时往往需要进行两次不同的评估。

因此，如何提供一种能够更好地结合主客观评价的配电网节能技措评估方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种配电网节能技措评估方法，其目的在于解决现有技术中主客观结合的节能技措评估方法方法步骤繁琐的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配电网节能技措评估方法，包括以下步骤：

S1.获取配电网节能技措多维效益影响因素，建立评价指标体系，评价指标体系包括目标层、准则层和指标层，所述准则层包括网架、能效、经济和环境；所述指标层针对所述准则层内的维度分别设置相关评价指标，并针对指标层内的每个评价指标获取相应的原始数据；

S2.根据准则层与指标层的一一对应关系将所有的原始数据分解为与准测层数目相同的数据块；

S3.对各数据块的各原始数据分别进行无量纲化处理，得到无量纲化结果ξ_i(q)，得到无量纲矩阵E，并将无量纲矩阵E分解为与数据块相同数量的子矩阵；

S4.分别对所述子矩阵进行归一化处理，得到对应的中转矩阵P，根据中转矩阵和熵权法计算得到第j个评价指标的熵H_i，从而得到第j个评价指标的客观权重β_i，将客观权重β_i与无量纲化结果相乘得到评估分数集合S，其中，所述评估分数合集S包括原始数据在不同准则层的评估分数s_t，t为准则层的层数；

S5.利用雷达图准则层评估分数进行展示，根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数f_i，并进行排序。

优选的，所述目标层为：配电网节能技措多维效益评估指标体系；

其中，针对网架准则层，对应指标层中的评价指标包括：主干线截面合格率提升度、节能导线占比提升率和变压器容量合格率改善度；

针对能效准则层，对应指标层中的评价指标包括：无功功率节能率、有功功率节能率、增换设备利用率和功率因数提升率；

针对经济准则层，对应指标层中的评价指标包括：增加投资回收期、内部收益率和净现值；

针对环境准则层，对应指标层中的评价指标包括：二氧化碳减排量、硫化物减排量和氮化物减排量。

优选的，所述指标无量纲化的具体方法为：

以最优值为基准值，其余指标值与最优值进行比较，针对m种方案、指标层有n项指标的体系其无量纲化矩阵En×m中元素求取如下：

其中，基准值的选取准则为：极大型指标选最大值，极小型指标选最小值，区间型指标选取最优值；d₀为基准值，d_i(q)为第i种评估方案的第q项指标原始数据，i＝1，2，…m；ζ为分辨系数取0.5。

优选的，S3中将无量纲矩阵E分解为与数据块相同数量的子矩阵的具体内容包括：

评价指标体系将无量纲矩阵E按照准则层分为四个子矩阵网架E1(3×m)、能效E2(4×m)、经济E3(3×m)、环境E4(3×m)。

优选的，所述中转矩阵P中的元素P_ij为：

优选的，根据中转矩阵和熵权法计算得到第j个评价指标的熵H_i具体为：

其中：k＝1/lnm，且当p_ij＝0时，p_ijlnp_ij＝0。

优选的，第j个评价指标的客观权重β_i具体为：

优选的，S5中利用雷达图准则层评估分数进行展示具体内容包括：

将所有指标应用灰色关联度法进行无量纲处理；

画正n边型，并从图型的中心引出n条射线到图形各边交点射线与图形的交点表示评估指标准则层的上限值，则当前上限值为对应指标的最优水平；

在每条射线上标注出各准则层的评估分数S；

用直线连接相邻两条射线上代表指标取值的点，最终形成一个环状的不规则多边形。

优选的，S5中根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数f_i，并进行排序的具体内容包括：

1)由各准则层评估分数S和准则层权重向量W元素相乘构造加权矩阵Y；

2)确定加权矩阵的正理想解Y+和负理想解Y-；

其中：j⁺为能效正向指标，j^－为能效负向指标；区间指标选取最靠近中心的指标值为正理想解，最远离中心为负理想解；

3)计算第i个评估对象到正理想解和负理想解的欧氏距离为：

4)计算各评估对象的综合评估指数：

5)按照综合评估指数f_i大小依次排序，f_i越大表示该评估对象表现越优。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种配电网节能技措评估方法，从电网网架结构、电网能效、电网经济性以及电网的环境效益4个维度构建三级指标评价体系，其结合节能措施在电网的实际情况，经过对各评价指标的原值数据的预处理和指标层、准则层权重系数的综合，其中指标数层指标的值反应的问题由客观的熵权法进行权重确定，而准则层的指标权重由决策者进行确定,通过分层赋权再加权的方式结合主客观的评价，得到不同节能技术措施在不同的维度对节能效益的影响；而且，雷达图法分别对各不同节能技术措施单个评估维度的运行得分结果进行展示，从而使得决策者能够清楚了解配电网的节能效益，进而在不同的决策主体进行决策时只需对准则层四个维度的指标进行赋值，即可得出不同决策主体下对配电网进行节能改造的最优节能技术措施方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的结构示意图。

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。

本发明实施例公开了一种配电网节能技措评估方法，包括以下步骤：

S1.获取配电网节能技措多维效益影响因素，建立评价指标体系，评价指标体系包括目标层、准则层和指标层，准则层包括网架、能效、经济和环境；指标层针对准则层内的维度分别设置相关评价指标，并针对指标层内的每个评价指标获取相应的原始数据；

S2.根据准则层与指标层的一一对应关系将所有的原始数据分解为与准测层数目相同的数据块；

S3.对各数据块的各原始数据分别进行无量纲化处理，得到无量纲化结果ξ_i(q)，得到无量纲矩阵E，并将无量纲矩阵E分解为与数据块相同数量的子矩阵；

S4.分别对子矩阵进行归一化处理，得到对应的中转矩阵P，根据中转矩阵和熵权法计算得到第j个评价指标的熵H_i，从而得到第j个评价指标的客观权重β_i，将客观权重β_i与无量纲化结果相乘得到评估分数集合S，其中，评估分数合集S包括原始数据在不同准则层的评估分数s_t，t为准则层的层数；

S5.利用雷达图准则层评估分数进行展示，根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数f_i，并进行排序。

为了进一步实施上述技术方案，目标层为：配电网节能技措多维效益评估指标体系；

其中，针对网架准则层，对应指标层中的评价指标包括：主干线截面合格率提升度、节能导线占比提升率和变压器容量合格率改善度；

针对能效准则层，对应指标层中的评价指标包括：无功功率节能率、有功功率节能率、增换设备利用率和功率因数提升率；

针对经济准则层，对应指标层中的评价指标包括：增加投资回收期、内部收益率和净现值；

针对环境准则层，对应指标层中的评价指标包括：二氧化碳减排量、硫化物减排量和氮化物减排量。

需要说明的是：

在本实施例中，各指标的计算式为：

1)主干线截面合格率J_d提升度的计算公式为：其中：S_q1为实施节能技措前主干线截面的合格率，S^q2为实施节能技措后主干线截面的合格率。

2)节能导线占比提升率Nd计算公式为：其中：D1为实施节能技措前节能导线占比，D2为实施节能技措后节能导线占比。

3)变压器总容量合格率改善度S_ηd计算公式为：其中：η_s1为实施节能技措前变压器容量合格率,η_s2为实施节能技措后变压器容量合格率。

4)无功功率节能率ξ_pw的计算公式为：其中：ΔQ₁为实施节能技措前的无功损耗(kvar)，ΔQ₂为实施节能技措后的无功损耗(kvar)。

5)有功功率节能率ξ_py的计算公式为：其中：ΔW₁为实施节能技措前的有功损耗(kW)，ΔW₂为实施节能技措后的有功损耗(kW)。

6)增换设备利用率η_c的计算公式为：其中：T₀为单位计划工作时长；T_n为第n台设备在单位时间内的实际工作时长，本文单位时间取24小时；N为区域系统内增加或更换设备数量。

7)功率因数提升率PF_d的计算公式为：其中：PF₁、PF₂分别为实施节能技措前功率因数和实施节能技措后功率因数。

8)增加投资回收期的计算公式为：其中：K为使用节能措施增加的投资额；M为产品年节能经济效益。

9)内部收益率的计算公式为：其中：C_t(t)为第t年资金收入，C₀(t)为第t年资金支出，T为设备的寿命。

10)净现值的计算公式为：其中：I_t为第t年的现金投资量，为第t年现金收益量，R为货币的折现率；n为投资项目的寿命。

11)二氧化碳减排量的计算公式为：其中：n为计及的发电方式种类，k_i为第i种发电方式的装机容量占比、l_i为第i种发电方式每发1kWh电产生的二氧化碳量，单位为gCO₂/kWh。

12)硫化物减排量的计算公式为：其中：k_c为煤炭发电装机容量占比，l_s为燃煤每发1kWh电产生的二氧化硫，单位为gSO₂/kWh。

13)氮化物减排量的计算公式为：其中：k_c为煤炭发电装机容量占比，l_n为燃煤每发1kWh电产生的氮化物，单位为gNO₂/kWh。

为了进一步实施上述技术方案，指标无量纲化的具体方法为：

以最优值为基准值，其余指标值与最优值进行比较，针对m种方案、指标层有n项指标的体系其无量纲化矩阵En×m中元素求取如下：

其中，基准值的选取准则为：极大型指标选最大值，极小型指标选最小值，区间型指标选取最优值；d₀为基准值，d_i(q)为第i种评估方案的第q项指标原始数据，i＝1，2，…m；ζ为分辨系数取0.5。

需要说明的是：指标值是指标对应的原始数据。

为了进一步实施上述技术方案，S3中将无量纲矩阵E分解为与数据块相同数量的子矩阵的具体内容包括：

评价指标体系将无量纲矩阵E按照准则层分为四个子矩阵网架E1(3×m)、能效E2(4×m)、经济E3(3×m)、环境E4(3×m)。

为了进一步实施上述技术方案，中转矩阵P中的元素P_ij为：

为了进一步实施上述技术方案，根据中转矩阵和熵权法计算得到第j个评价指标的熵H_i具体为：

其中：k＝1/lnm，且当p_ij＝0时，p_ijlnp_ij＝0。

为了进一步实施上述技术方案，第j个评价指标的客观权重β_i具体为：

为了进一步实施上述技术方案，S5中利用雷达图准则层评估分数进行展示具体内容包括：

将所有指标应用灰色关联度法进行无量纲处理；

画正n边型，并从图型的中心引出n条射线到图形各边交点射线与图形的交点表示评估指标准则层的上限值，则当前上限值为对应指标的最优水平；

在每条射线上标注出各准则层的评估分数S；

用直线连接相邻两条射线上代表指标取值的点，最终形成一个环状的不规则多边形。

为了进一步实施上述技术方案，S5中根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数f_i，并进行排序的具体内容包括：

1)由各准则层评估分数S和准则层权重向量W元素相乘构造加权矩阵Y；

2)确定加权矩阵的正理想解Y+和负理想解Y-；

其中：j⁺为能效正向指标，j^－为能效负向指标；区间指标选取最靠近中心的指标值为正理想解，最远离中心为负理想解；

3)计算第i个评估对象到正理想解和负理想解的欧氏距离为：

4)计算各评估对象的综合评估指数：

5)按照综合评估指数f_i大小依次排序，f_i越大表示该评估对象表现越优。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种配电网节能技措评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取配电网节能技措多维效益影响因素，建立评价指标体系，评价指标体系包括目标层、准则层和指标层，所述准则层包括网架、能效、经济和环境；所述指标层针对所述准则层内的维度分别设置相关评价指标，并针对指标层内的每个评价指标获取相应的原始数据；

所述目标层为：配电网节能技措多维效益评估指标体系；其中，针对网架准则层，对应指标层中的评价指标包括：主干线截面合格率提升度、节能导线占比提升率和变压器容量合格率改善度；针对能效准则层，对应指标层中的评价指标包括：无功功率节能率、有功功率节能率、增换设备利用率和功率因数提升率；针对经济准则层，对应指标层中的评价指标包括：增加投资回收期、内部收益率和净现值；针对环境准则层，对应指标层中的评价指标包括：二氧化碳减排量、硫化物减排量和氮化物减排量；

S2.根据准则层与指标层的一一对应关系将所有的原始数据分解为与准测层数目相同的数据块；

S3.对各数据块的各原始数据分别进行无量纲化处理，得到无量纲化结果ξ_i(q)，得到无量纲矩阵E，并将无量纲矩阵E分解为与数据块相同数量的子矩阵；

所述无量纲化的具体方法为：

以最优值为基准值，其余指标值与最优值进行比较，针对m种方案、指标层有n项指标的体系其无量纲化矩阵En×m中元素求取如下：

其中，基准值的选取准则为：极大型指标选最大值，极小型指标选最小值，区间型指标选取最优值；d₀为基准值，d_i(q)为第i种评估方案的第q项指标原始数据，i＝1，2，…m；ζ为分辨系数取0.5；

所述将无量纲矩阵E分解为与数据块相同数量的子矩阵，具体包括：

评价指标体系将无量纲矩阵E按照准则层分为四个子矩阵网架E1(3×m)、能效E2(4×m)、经济E3(3×m)、环境E4(3×m)；

S4.分别对所述子矩阵进行归一化处理，得到对应的中转矩阵P，根据中转矩阵和熵权法计算得到第j个评价指标的熵H_i，从而得到第j个评价指标的客观权重β_i，将客观权重β_i与无量纲化结果相乘得到评估分数集合S，其中，所述评估分数合集S包括原始数据在不同准则层的评估分数s_t，t为准则层的层数；

S5.利用雷达图准则层评估分数进行展示，根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数f_i，并进行排序；

所述利用雷达图准则层评估分数进行展示，具体包括：

将所有指标应用灰色关联度法进行无量纲处理；画正n边型，并从图型的中心引出n条射线到图形各边交点射线与图形的交点表示评估指标准则层的上限值，则当前上限值为对应指标的最优水平；在每条射线上标注出各准则层的评估分数S；用直线连接相邻两条射线上代表指标取值的点，最终形成一个环状的不规则多边形。

2.根据权利要求1所述的一种配电网节能技措评估方法，其特征在于，所述中转矩阵P中的元素P_ij为：

3.根据权利要求2所述的一种配电网节能技措评估方法，其特征在于，根据中转矩阵和熵权法计算得到第j个评价指标的熵H_i具体为：

其中：k＝1/lnm，且当p_ij＝0时，p_ijlnp_ij＝0。

4.根据权利要求3所述的一种配电网节能技措评估方法，其特征在于，第j个评价指标的客观权重β_i具体为：

5.根据权利要求1所述的一种配电网节能技措评估方法，其特征在于，S5中根据不同的决策主体对准则层进行不同的主观权重赋值，根据评估分数与主观权重赋值计算每个评估方案对应的综合评估指数f_i，并进行排序的具体内容包括：

1)由各准则层评估分数S和准则层权重向量W元素相乘构造加权矩阵Y；

2)确定加权矩阵的正理想解Y+和负理想解Y-；

其中：j⁺为能效正向指标，j^－为能效负向指标；区间指标选取最靠近中心的指标值为正理想解，最远离中心为负理想解；

3)计算第i个评估对象到正理想解和负理想解的欧氏距离为：

4)计算各评估对象的综合评估指数：

5)按照综合评估指数f_i大小依次排序，f_i越大表示该评估对象表现越优。