CN118037086A - 功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明专利申请提供了一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法和系统，包括：获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估，本发明专利申请基于乡村电网的特点建立对应的指标体系，采取主观赋权和客观赋权相结合的两步指标权重设定法，进而求出指标体系中各指标权重，结合物理量计算，进而以对新型配网规划建设状况进行科学有效的评估。

Description

功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法和系统
技术领域
本发明专利申请属于配网规划评估技术领域，具体涉及一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法和系统。
背景技术
以风电和光伏为代表的清洁化可再生能源将成为未来电力系统的主体，大力发展分布式电源成为继续扩大新能源应用规模的重大抓手。由于分布式电源出力具有较高的不确定性，且受天气状况影响较大。比如大量光伏接入的配网，在夏季中午出力容易超过配网需求，造成大量功率溢出。溢出型分布式电源高质量消纳的需求给中低压配电网带来了诸多挑战，可以概括为以下几个方面：
传统交流配电网消纳评价体系不适应大规模溢出型分布式电源的高质量消纳；调控和运行策略不满足大规模溢出型分布式电源的高质量消纳；配电设备无法支撑大规模溢出型分布式电源的高质量消纳。
因此新型配网的建设对于消纳此类功率溢出型电源具有至关重要的作用。对于新型电网升级转型中建立的“基于交直流混联配电网架的“就地-集群-群间-远方”的多层级消纳模式”，及提出的各类中低压配网协同规划运行方法，本发明专利申请提出一系列评价其指标来分析相关配网规划建设实际成效，以指导新能源配网理论研究方向与配网实际建设。
在如今新能源快速发展的背景下，配电网形态正在急剧发生改变尤为显著的就是乡村电网。目前针对一些偏远乡村地区，大量引入新能源，但新能源不可控，会引发电源出力与负荷需求不匹配，同时在大量引入新能源后，会导致功率溢出问题，即是光伏不能完全在就地消纳，另外由于乡村的资源有限，乡村电网通常具有较低的投资预算，就会导致网架薄弱、用户分散、供电距离长等问题。
图1为某地的光伏接入乡村配网规划图，出于经济型要求，不能出现弃风弃光现象，而有时光伏出力过多(功率溢出)，不能完全在就地消纳。就需要划分出不同的集群、群间、远方等区域，通过不同层级不同区域之间的联动实现消纳(比如集群3处出力过多，可以通过联络线送到集群1处)。
由此，乡村电网原本的特点是供电距离长，基础网架薄弱，加上新能源并网后的不确定性，就需要进行许多区域规划，使得配网复杂化，需要将其功率溢出电源接入交直流配电网，在进行消纳评估的时候，传统交流配电网消纳评价体系中各个指标与乡村电网具有一定的差异，同时传统交流配电网消纳评价体系各个指标的权重也与乡村电网具有较大的差异，不适应乡村电网中大规模溢出型分布式电源的高质量消纳的评估。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明专利申请提出了一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法，包括：
获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；
基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；
基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；
其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重。
作为优选的，所述基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，包括：
基于修正后的各个专家的每一个评估指标初始权重的最大值，结合每一个评估指标中各个专家的初始权重计算每一个评估指标对应的评估距离；
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重。
作为优选的，所述基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重，包括：
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的中间权重；
基于每一个评估指标的中间权重，通过归一化处理得到每一个评估指标的最终权重。
作为优选的，所述最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；所述中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
作为优选的，所述评估距离，通过以下计算式进行计算：
式中，Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
作为优选的，所述评估指标体系，包括一个或多个上级指标，每一个上级指标包括一个或多个下级指标；
所述上级指标包括以下的一种或多种：供电平衡性指标、供电可靠性指标、供电安全性指标以及供电经济性指标；
所述供电平衡性指标的下级指标包括以下的一种或多种：光伏就近消纳率、弃光率以及线路可控负载比；
所述供电可靠性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路通过率、系统平均中断时间、系统平均频率指数以及期望缺供电量；
所述供电安全性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动以及电压谐波畸变率；
所述供电经济性指标的下级指标包括以下的一种或多种：储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率以及弃光希望成本。
作为优选的，所述供电平衡性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行平衡特性构建；
所述供电可靠性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的并网运行特性以及网架中线路运行特性构建；
所述供电安全性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行稳定特性构建；
所述供电经济性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的建设和使用成本要求构建。
基于同一发明构思，本发明专利申请还提出了一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估系统，包括：
指标值确定模块，用于获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；
指标评分模块，用于基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；
配电网评估模块，用于基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；
其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重。
作为优选的，所述指标评分模块基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，包括：
基于修正后的各个专家的每一个评估指标初始权重的最大值，结合每一个评估指标中各个专家的初始权重计算每一个评估指标对应的评估距离；
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重。
作为优选的，所述指标评分模块基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重，包括：
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的中间权重；
基于每一个评估指标的中间权重，通过归一化处理得到每一个评估指标的最终权重。
作为优选的，所述指标评分模块中的最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；所述指标评分模块中的中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
作为优选的，所述指标评分模块中的评估距离，通过以下计算式进行计算：
式中，Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
作为优选的，所述指标值确定模块中的评估指标体系，包括一个或多个上级指标，每一个上级指标包括一个或多个下级指标；
所述上级指标包括以下的一种或多种：供电平衡性指标、供电可靠性指标、供电安全性指标以及供电经济性指标；
所述供电平衡性指标的下级指标包括以下的一种或多种：光伏就近消纳率、弃光率以及线路可控负载比；
所述供电可靠性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路通过率、系统平均中断时间、系统平均频率指数以及期望缺供电量；
所述供电安全性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动以及电压谐波畸变率；
所述供电经济性指标的下级指标包括以下的一种或多种：储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率以及弃光希望成本。
作为优选的，所述指标值确定模块中的供电平衡性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行平衡特性构建；
所述供电可靠性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的并网运行特性以及网架中线路运行特性构建；
所述供电安全性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行稳定特性构建；
所述供电经济性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的建设和使用成本要求构建。
基于同一发明构思，本发明专利申请又提出了一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述的一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法。
基于同一发明构思，本发明专利申请再提出了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述的一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法。
与最接近的现有技术相比，本发明专利申请具有的有益效果如下：
本发明专利申请提供了一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法和系统，包括：获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重，本发明专利申请基于乡村电网的特点建立对应的指标体系，采取主观赋权和客观赋权相结合的两步指标权重设定法，进而求出指标体系中各指标权重，结合物理量计算，进而以对新型配网规划建设状况进行科学有效的评估。
附图说明
图1为某地的光伏接入乡村配网规划图；
图2为本发明专利申请提出的一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法的流程示意图；
图3为本发明专利申请的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系的结构示意图；
图4为本发明专利申请的层次分析法流程图；
图5为本发明专利申请的灰色关联分析流程图；
图6为本发明专利申请提出的一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利申请的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本发明专利申请提供了一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法，如图2所示，包括以下几个步骤：
步骤1：获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；
步骤2：基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；
步骤3：基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；
其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重。
本发明专利申请中，如图3所示，所述评估指标体系为预先建立，其包括一个或多个上级指标，每一个上级指标包括一个或多个下级指标；
所述上级指标包括以下的一种或多种：供电平衡性指标、供电可靠性指标、供电安全性指标以及供电经济性指标。上级指标通过对分布式光伏处理的间歇性和随机性的足够考虑以及对农村配电网特点的分析，分别从供电平衡性、供电可靠性、供电安全性和供电经济性四个不同方面建立大规模分布式光伏消纳能力评估指标体系。
其中，所述供电平衡性指标的下级指标包括以下的一种或多种：光伏就近消纳率、弃光率以及线路可控负载比；
供电平衡性指标：
围绕电网运行的平衡特性，提出了光伏就近消纳率、弃光率和线路可控负载比三个指标。
(1)光伏就近消纳率
就近消纳率是反应配电网内部变压器台区光伏出力消纳能力的指标。就近消纳率越高，则表示可以实现就近消纳的台区变压器所占全部变压器的比例就越高。
式中，PL(t)为配电台区t时刻等效用电负荷，PPV(t)为台区t时刻分布式光伏总出力，λPV(t)代表t时刻所验证变压器台区的光伏消纳率，当λPV(t)为100％时，表明该时刻台区等效用电负荷大于或等于分布式光伏总出力，台区可完全消纳分布式光伏。λPV为评估时长内配电台区平均光伏消纳率，T为周期。
其中n指配网中整体变压器(台区)的数量；而对各台区，当配电台区λPV≥80％，则nlc＝1，否则取0，nlc为配网中整体变压器(台区)的光伏就近消纳率。可得Nlc即配电网光伏就近消纳率。
(2)弃光率u
其中，PA为电网调度光伏电站弃光电量，PU为电网调度光伏电站可利用发电量，PG为分布式及其他光伏发电项目发电量。
(3)线路可控负载比
线路可控负载比指标(LCLR)是在不同区域下，描述可控负载功率与临界负载功率之比。
PLC为可控负荷的功率；PL为临界负荷的功率。
其中，所述供电可靠性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路通过率、系统平均中断时间、系统平均频率指数以及期望缺供电量；
供电可靠性指标
供围绕并网运行特性以及网架中线路运行所存在的问题，考虑到乡村配电网会发生潮流反向等运行问题，在电网运行可靠性指标下分别提出了线路N-1通过率、系统平均中断时间指数、系统平均中断频率指数、期望缺供电量四个二级指标。
(1)线路N-1通过率
“N-1”校验合格率，是指在N个元件的系统中失去一个元件后，系统必须正常供电，不允许因故障而导致削减用户的电力和电能量的供应。对输电网络而言，N-l就是在全部N条线路中任意开断一条线路后，系统各项运行指标仍能满足给定要求，当其中任意一条线路开断后引起系统其它线路过负荷或系统解列时，说明线路“N-1”校验不合格。线路N-1通过率指标用来表征供电网架的并网形式对光伏消纳的影响程度。指标计算公式为：
式中，GPR代表线路N-1通过率，N为电网中已经通过N-1校验的线路数，NA为电网中运行的线路总数。
馈线N-1校验：
从当前馈线出发，查找从拓扑及电气角度都能满足要求的其他馈线。在网络结构较为复杂的配电网中，一般都会有许多通路，那些转供路径过长的通路无效。
寻找当前馈线的转供路径就是寻找当前网络周围最短路径的供电电源。最短路径的选取不是传统意义上说的距离最短，而是“最优长度”的路径，最优反映了配电网供电半径、负荷大小、用户数量的综合指标，为此给出如下线路路径“度数”定义：
CDeg＝Flength·PULength+FUNum·PUUserNum+FUCap·PULoadCap
式中：Flength为供电路径长度因子；PULength为供电路径长度的归一化值；FUNum为供电用户数目因子；PUUserNum为供电用户归一化值；FUCap为供电负荷值因子；PULoadCap为供电负荷归一化值；CDeg为线路路径“度数”。
基于以上“度数”定义，作为当前研究环路的“最优长度”指标，在经过拓扑分析后如果找到小于基准过滤值的最短路径值，则说明具备N-1校验条件。
(2)系统平均中断频率指数
系统平均中断频率指数指标(SAIFI)表示每个客户每年内的中断次数，公式如下所示。
式中：λi为系统的故障率；Ni为在负载点i处的用户数。
(3)系统平均中断时间指数
系统平均中断时间指数指标(SAIDI)是用来衡量用电户平均在一年内经历非瞬时电力中断的总时间，公式如下所示：
式中：Ui为年度停机时间(也称为年度不可用性)，Ni为在负载点i的客户数量。
(4)期望缺供电量
期望缺供电量指标(EENS)为系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数。
EENS＝ENS×λ
式中：ENS为设备故障期间的缺供电量，单位为MW min，λ为设备的故障率。
其中，所述供电安全性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动以及电压谐波畸变率；
供电安全性指标
近些年，大量电气设备涌入农村家庭，较大的用电需量给电网运行带来较大的压力，会发生电压越限等问题，围绕电网运行安全性指标，提出了线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动和电压谐波畸变率五个二级指标。
(1)线路反向重载率
首先，负载率指标可以反映线路在光伏电站接入后是否存在过载情况，规划设计方案是否满足负载率需求，对线路负载率LZ定义如下：
SZ和SZ,N分别为线路Z的反向最大载流量和额定载流量，规定LZ≥80％时的线路为重载线路，则定义电网线路重载率指标GLO：
式中m为重载线路条数，n为所有的总线条数。
(2)变电站反向重载率
变压器主变作为重要电力设备，其负载率能够反映相关地区负荷密度、分布特性等负荷情况，从而表征光伏消纳在供电装置配置方面的制约力。
GHT用来衡量单个变压器是否出现反向重载的状况，Ptr为变压器的最大负荷，Str为变压器的额定容量。根据技术导则规定，在计算指标时以220kV及以上电压等级的主变负载率≥70％，110kV电压等级的主变负载率≥80％为重载标准。35kV，10kV配变反向重载(35kV，10kV配变反向重载标准)，则定义变电站过载率指标GOL：
式中K为过载变压器台数，Z为变压器总台数。
(3)电压偏差
电压偏差是指供电系统在正常运行下，某一节点的实际电压与系统标称电压(通常，电力系统的额定电压采用标称电压去描述，对电气设备则采用额定电压的术语，它们其实是同一个数值)之差对系统标称电压的百分数称为该节点的电压偏差，其计算公式为：
其中，U％为电压偏差；U为节点实际电压；UN为系统标称电压。
根据标准GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》规定：35kV及以上电压偏差为正负偏差绝对值之和不超过10％；10kV及以下三相供电位电压偏差为±7％。电压偏差超过规定允许值时，对电压质量、网损等均造成一定影响，严重时甚至会影响电网的安全稳定运行。
(4)电压波动
一系列电压变动或连续的电压偏差即是电压波动，接入配网后在接入点处引起的电压波动Δd为：
式中，ΔU为电压方均根值曲线上2个相邻极值电压的差值，UN为系统标称电压。10kV配电网电压波动应≤3％UN。
按国标要求每10分钟保存一个电压波动记录，取10分钟内电压波动的最大值连同该10分钟时间段结束的时刻构成一条完整的电压波动记录。
(5)电压谐波畸变率
电压谐波畸变率THDU反映了分布式电源并网对配电网电压谐波含量的影响，计算公式如下：
其中，Ul为基波电压有效值，UH为谐波电压含量，表示为：
其中，Uk为电压的k次谐波有效值。
其中，所述供电经济性指标的下级指标包括以下的一种或多种：储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率以及弃光希望成本。
在现代配网建设中，经济性是最重要的指标之一。为对新型光伏接入配网经济状况作出更合理的评价，本发明专利申请将传统线损率分解为就地消纳效率、集群内消纳线损率、集群间消纳线损率，并额外提出弃光期望成本共五个指标来衡量区域建设规划的经济型。
图1是某地典型配网划分建设情况为例，光伏溢出功率优先通过储能进行就地消纳，再通过直流线路进行集群内部消纳，再通过群间的直流线路实现群间消纳，体现了光伏溢出功率的多层级消纳模式。而不同消纳方式对能量的损耗不同，因此本发明专利申请提出一下三个指标来衡量不同消纳方式的经济性。
(1)储能效率
当功率溢出较少时，优先利用本地储能进行消纳.储能效率是指储能元件储存起来的电量与输入能量的比。
其中，η,Pst,Pre分别为储能效率、储存电量和输出电量。
(2)集群内消纳线损率
当功率溢出超出本地储能承载范围之后，溢出部分能量会考虑在整个配网集群内进行消纳。通过集群内消纳线损率来反映输电过程中由于线路电阻等因素造成的电能损耗，线损率是电力系统运行中的重要指标之一，它能够反映电网的运行效率和供电质量。
其中，Eloss为线损电量，Esale为售电量，E为供电量；α集群内消纳线损率
(2)群间消纳线损率
在夏季中午这类光伏出力接近峰值的天气下，功率溢出进一步增大。此时集群内无法消纳的部分能量便可以考虑通过群间的直流线路实现群间消纳。通过群间消纳线损率来反映群间电力传输时由于线路电阻等因素造成的电能损耗。
其中，Eloss',Esale',E'分别为集群间的线损电量、售电量和供电量；β为群间消纳线损率。
所述供电平衡性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行平衡特性构建；所述供电可靠性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的并网运行特性以及网架中线路运行特性构建；所述供电安全性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行稳定特性构建；所述供电经济性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的建设和使用成本要求构建。
上述上级指标均由于乡村电网的特点构建，具体如下：
1.国家针对部分偏远乡村地区，大量引入新能源。但新能源不可控，会引发电源出力与负荷需求不匹配。因此我们引入指标：弃光率、期望缺供电量来衡量这种不匹配情况
2.大量引入新能源，导致功率溢出问题，为解决此问题：出于经济型要求，国家电网要求尽量少出现弃风弃光现象，而有时光伏出力过多(功率溢出)，不能完全在就地消纳。就需要划分出不同的集群、群间、远方等区域，通过不同层级不同区域之间的联动实现消纳(比如集群3处出力过多，可以通过联络线送到1处)。面对如此复杂的配网新型态，传统仅仅衡量网损、电压的评估指标体系，便不适用于对新型配网建设规划情况进行分析。为分析此类问题，我们来衡量再不同层级上的光伏消纳情况，提出储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率。
3.由于资源有限，农村电网通常具有较低的投资预算。因此，网架薄弱。同时用户分散，供电距离长。因此安全性，包括电压波动、电压偏差、电压谐波畸变率等指标来衡量电网的安全情况。
基于上述基于乡村电网的特点构建的指标体系，本发明专利申请进行上述步骤1-3的操作。
在步骤1中，获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值。
分析考虑评估体系里面一级指标和二级指标的特点，并对比不同指标赋权的优缺点，考虑采用主观赋权法和客观赋权法相结合的指标权重计算法得到各影响因素的权重系数；
本发明专利申请运用层次分析法进行单个专家指标确认，先把所构造的分布式电源消纳评估指标体系进行分层，再求取判断矩阵和进行一致性检验，从而得出多个专家的权重判断值，即是功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值。
在步骤2中，基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分。
本发明专利申请提出改进的层次分析法进行评价指标的组合权重设定，计算专家群体经验判断数值的关联度，进而求出本文进行组合评价所用的权重系数组合权重。下面进行纤细介绍。
采用层次分析法进行单个专家权重确定，运用层次分析法的赋权流程，如图4所示。
首先，明确对配电网的消纳能力评估目标，设立评估层次，对每个层次的影响因素进行分析，形成分层指标体系。
对同一层次指标的某一影响因素关于上一层中指标的某一影响因素重要性进行两两比较，构造判断矩阵A。
为了使各因素之间两两比较得到量化的判断矩阵，引入1至9标度法。
1至9标度的含义如表1所示。其中aij表示ai相对于aj的重要程度，当aij＝1时，表示ai与aj同等重要；当i≠j时，aij＝1/aji，ai表示第i个专家的评估指标，aj表示第j个专家的评估指标。
表1 1至9标度含义
逐层求取指标权重，并进行一致性校验。对于判断矩阵A，根据方根法进行特征向量求解。计算A中每一行元素的乘积，并求取其n次方根并进行归一化处理，得到判断矩阵A的特征向量和特征值。
由于矩阵一致性的偏离具有随机性，上级指标一致性CI越高，则说明判断矩阵的一致性越差，当λmax＝n时，CI＝0判断矩阵完全一致。一般来说，判断矩阵保持完全一致性的难度随着判断矩阵阶数的增加而增大，引入平均随机一致性指标Ri，见表2。在判断矩阵的一致性时通常将指标CI与随机一致性指标Ri进行比较，Ri是根据矩阵阶数n确定的常数。一致性比率CR为：
式中，CR为一致性比率，Ri为平均随机一致性指标，
表2不同阶数Ri的值
一般情况下，当CR＜1.0时，认为判断矩阵A具有可接受的满意一致性，说明权重系数的确定合理有效；若一致性不满足，则要重新构造判断矩阵，不断调整至满足一致性检验为止。
在评价指标组合权重设定方面采用改进的灰色关联度分析方法，求取专家群体判断的组合权重系数。具体计算方法与步骤如下：
(1)构造专家群体权重矩阵
设评价指标共n个，m个专家各自对所有指标作出各自的判断，得到各个专家的指标权重判断数据序列，专家群体权重判断数据的矩阵形式如下：
式中的每个元素是经过层次分析法获得的单个专家打分指标层相对于目标层的合成权重，第j个专家对第i个指标的权重鉴定数据表示为bij。
(2)确定参考序列B0
选择专家群体权重判断数据矩阵中最大的权重值，记为bi0，i＝1,2,…,n，即为公共参考权重值，所得到的权重系数参考序列表示如下：
B0＝(b10,b20,...,bn0)T
(3)求取相对距离
通过求取参考序列和每一个指标的专家权重判断数据序列之间相对距离的大小可以说明权重系数的大小，各个专家判断的一致性越大则相对距离越小，权重系数越大，在整个指标体系中这个指标越重要。计算每一个指标的专家权重判断数据序列B1，B2，...Bn相对于参考序列B0之间的距离，如下：
Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
(4)求取专家群体判断的组合权重
所述最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；
所述中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
即为所求取的专家群体判断组合权重，也就是评价指标体系最终的权重系数。
综上所述，图5可概括灰色关联分析的思想及过程。
因此，所述基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，包括：
◎基于修正后的各个专家的每一个评估指标初始权重的最大值，结合每一个评估指标中各个专家的初始权重计算每一个评估指标对应的评估距离；
◎基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重。
所述基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重，包括：
◎基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的中间权重；
◎基于每一个评估指标的中间权重，通过归一化处理得到每一个评估指标的最终权重。
所述最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；所述中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
所述评估距离，通过以下计算式进行计算：
式中，Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
在步骤3中，基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估。根据所给权重系数及实际配网各项指标运行数据，即可作相应规划建设效果评价。
本发明专利申请为全面评估和分析以分布式电源为主体的新型乡村电网消纳能力，通过对分布式光伏处理的间歇性和随机性的足够考虑以及对农村配电网特点的分析，分别从供电平衡性、供电可靠性、供电安全性和供电经济性四个不同方面建立大规模分布式光伏消纳能力评估指标体系。采取主观赋权和客观赋权相结合的两步指标权重设定法，进而求出本发明专利申请所提指标体系中各指标权重。以对新型配网规划建设状况进行科学有效的评估。
综上，本发明专利申请的评估指标体系基于新型配网结合乡村电网特点实际建设规划状况，分为供电平衡性指标、供电可靠性指标等四个一级指标及一系列二级指标，相对现有评估体系，更能全面地衡量功率溢出型电源介入下中低压交直流配网的规划情况。同时，在指标体系评价方面，对层次分析法进行改进，引入灰度关联分析法，形成主观赋权与客观赋权相结合的指标权重体系，既避免了主观赋权法过分依赖专家的意见的弊端；也避免了客观赋权法过分依赖统计或数学的定量方法，而忽视了评价指标的主观定性分析的弊端。
实施例2：
基于同一发明构思，本发明专利申请提供了一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估系统，如图6所示，包括：
指标值确定模块，用于获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；
指标评分模块，用于基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；
配电网评估模块，用于基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；
其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重。
所述指标评分模块基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，包括：
基于修正后的各个专家的每一个评估指标初始权重的最大值，结合每一个评估指标中各个专家的初始权重计算每一个评估指标对应的评估距离；
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重。
所述指标评分模块基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重，包括：
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的中间权重；
基于每一个评估指标的中间权重，通过归一化处理得到每一个评估指标的最终权重。
所述指标评分模块中的最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；所述指标评分模块中的中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
所述指标评分模块中的评估距离，通过以下计算式进行计算：
式中，Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
所述指标值确定模块中的评估指标体系，包括一个或多个上级指标，每一个上级指标包括一个或多个下级指标；
所述上级指标包括以下的一种或多种：供电平衡性指标、供电可靠性指标、供电安全性指标以及供电经济性指标；
所述供电平衡性指标的下级指标包括以下的一种或多种：光伏就近消纳率、弃光率以及线路可控负载比；
所述供电可靠性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路通过率、系统平均中断时间、系统平均频率指数以及期望缺供电量；
所述供电安全性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动以及电压谐波畸变率；
所述供电经济性指标的下级指标包括以下的一种或多种：储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率以及弃光希望成本。
所述指标值确定模块中的供电平衡性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行平衡特性构建；
所述供电可靠性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的并网运行特性以及网架中线路运行特性构建；
所述供电安全性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行稳定特性构建；
所述供电经济性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的建设和使用成本要求构建。
实施例3：
基于同一种发明构思，本发明专利申请还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法的步骤。
实施例4：
基于同一种发明构思，本发明专利申请还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明专利申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明专利申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明专利申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明专利申请是参照根据本发明专利申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明专利申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明专利申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明专利申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (16)

1.一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法，其特征在于，包括：
获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；
基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；
基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；
其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，包括：
基于修正后的各个专家的每一个评估指标初始权重的最大值，结合每一个评估指标中各个专家的初始权重计算每一个评估指标对应的评估距离；
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重，包括：
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的中间权重；
基于每一个评估指标的中间权重，通过归一化处理得到每一个评估指标的最终权重。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；
所述中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述评估距离，通过以下计算式进行计算：
式中，Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评估指标体系，包括一个或多个上级指标，每一个上级指标包括一个或多个下级指标；
所述上级指标包括以下的一种或多种：供电平衡性指标、供电可靠性指标、供电安全性指标以及供电经济性指标；
所述供电平衡性指标的下级指标包括以下的一种或多种：光伏就近消纳率、弃光率以及线路可控负载比；
所述供电可靠性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路通过率、系统平均中断时间、系统平均频率指数以及期望缺供电量；
所述供电安全性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动以及电压谐波畸变率；
所述供电经济性指标的下级指标包括以下的一种或多种：储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率以及弃光希望成本。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述供电平衡性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行平衡特性构建；
所述供电可靠性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的并网运行特性以及网架中线路运行特性构建；
所述供电安全性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行稳定特性构建；
所述供电经济性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的建设和使用成本要求构建。
8.一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估系统，其特征在于，包括：
指标值确定模块，用于获取功率溢出电源接入交直流配电网的参数，并基于功率溢出电源接入交直流配电网的参数计算预先建立的功率溢出电源接入交直流配电网评估指标体系中各个评估指标的值；
指标评分模块，用于基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，对各个指标进行评分；
配电网评估模块，用于基于各个评估指标的评分，对功率溢出电源接入交直流配电网进行评估；
其中，改进的层次分析法包括：使用改进的灰色关联分析对层次分析法计算各个专家的初始权重进行修正，得到各指标的最终权重。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述指标评分模块基于各个评估指标的值和采用改进的层次分析法预先计算的各指标的最终权重，包括：
基于修正后的各个专家的每一个评估指标初始权重的最大值，结合每一个评估指标中各个专家的初始权重计算每一个评估指标对应的评估距离；
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述指标评分模块基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的最终权重，包括：
基于每一个评估指标对应的评估距离，计算每一个评估指标的中间权重；
基于每一个评估指标的中间权重，通过归一化处理得到每一个评估指标的最终权重。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述指标评分模块中的最终权重，通过以下计算式进行计算：
式中，wi为第i个评估指标的最终权重；为第i个评估指标的中间权重；n为权重的个数；
所述指标评分模块中的中间权重，通过以下计算式进行计算：
式中，为第i个评估指标的中间权重；Di0为第i个评估指标对应的评估距离。
12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述指标评分模块中的评估距离，通过以下计算式进行计算：
式中，Di0为第i个评估指标对应的评估距离；bi0为第i个评估指标初始权重的最大值；bik为第i个评估指标第k个专家对应的初始权重；m为专家的个数。
13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述指标值确定模块中的评估指标体系，包括一个或多个上级指标，每一个上级指标包括一个或多个下级指标；
所述上级指标包括以下的一种或多种：供电平衡性指标、供电可靠性指标、供电安全性指标以及供电经济性指标；
所述供电平衡性指标的下级指标包括以下的一种或多种：光伏就近消纳率、弃光率以及线路可控负载比；
所述供电可靠性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路通过率、系统平均中断时间、系统平均频率指数以及期望缺供电量；
所述供电安全性指标的下级指标包括以下的一种或多种：线路反向重载率、变电站反向重载率、电压偏差、电压波动以及电压谐波畸变率；
所述供电经济性指标的下级指标包括以下的一种或多种：储能效率、集群内消纳线损率、群间消纳线损率以及弃光希望成本。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述指标值确定模块中的供电平衡性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行平衡特性构建；
所述供电可靠性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的并网运行特性以及网架中线路运行特性构建；
所述供电安全性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的运行稳定特性构建；
所述供电经济性指标，基于功率溢出电源接入交直流配电网的建设和使用成本要求构建。
15.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的一种功率溢出电源接入交直流配电网规划效果评估方法。
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