CN110428168A - 一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，评价方法包括，通过调度计划的经济性、环保性和可靠性构建计及储能的配电网协调调度综合评价指标库，根据所建立指标库中的指标采集相应的数据信息，并对数据进行预处理，根据采集的数据信息对综合评价目标的重要程度，确定评价指标的权重，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价，本发明采用基于博弈论的综合赋权法，将由层次分析法确定的主观权重与由熵权法确定的客观权重相结合，从而得到可再生能源与储能协调调度评价指标的综合权重，可客观、全面、科学地解决指标权重的问题，可保证其评价的结果更加的精准。

Description

一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法

技术领域

本发明实施例涉及配电***技术领域，尤其涉及一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法。

背景技术

针对配电***可靠性的评价，W.J.Lyman和S.M.Dean等人从20世纪30年代开始对统计理论进行研究，运用概率方法评价电力***可靠性，将其应用于设备维修和备用容量确定等问题，《计及保护装置动作不确定性的微电网可靠性评估》在处理不确定信息方面，综合应用概率论与模糊集合论处理规划过程中不确定因素的影响，建立可靠性评估模型，《考虑参数不确定的电网可靠性概率分布特征》利用区间评估处理可靠性原始参数不确定带来的影响，提高可靠性指标可信度。

在配电网安全性评价的研究中，《An Evidential Reasoning Approach toTransformer Condition Assessments》用模式识别和模糊集理论建立电力***安全性评价中的暂态指标，《特高压同步电网安全性评估》对规划特高压目标电网的安全性进行多角度的分析，Zhu Z等提出了一种基于故障修复时间的概率分布和效用理论的电力***运行风险评估新的模型。

对于电网经济运行评价尤其是对配电网经济运行综合评价方面，《面向低碳目标的电力***节能与经济运行评价***》基于时序负荷曲线，构建了基于发电成本、运行成本、电网损耗、排放和电网效率等多维度指标体系的评价模型，实现对电力***一体化经济运行与节能情况的综合评估，《电网设备运行效率评价指标研究》利用相关性分析对建立配电网经济运行评价的指标进行筛选，验证所选指标的合理性，《基于组合权重的配电网运行经济性评价》主要研究把基于数据挖掘理论的客观赋权法与基于证据理论的主观赋权法相结合来计算指标权重，并利用模糊综合评价法进行配电网经济运行水平评估，《OptimumVAR Sizing and Allocation Using Particle Swarm Optimization》针对无功优化进行了经济性分析研究，主要是通过加权法对各目标设置权值，完成将多目标优化问题转换为单目标问题进行求解。

近年来国内外学者针对配电网运行水平、供电可靠性、安全性以及经济型等方面开展了一系列评价研究项目，但现有研究成果大多是针对电网运行的一方面或几个方面进行分析，评价覆盖的内容不够全面，对于电网经济运行评价尤其是对配电网经济运行综合评价，目前国内外研究还较少，同时，针对可再生能源与储能协调调度的评价体系及评价方法研究仍是不足，有待于我们解决。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，以解决现有技术中对电网运行只能针对其一个方面或几个方面进行分析评估，评价覆盖的内容不够全面的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，评价方法包括以下步骤：评价方法包括以下步骤：

步骤S100，通过调度计划的经济性、环保性和可靠性构建计及储能的配电网协调调度综合评价指标库；

步骤S200，根据所建立指标库中的指标采集相应的数据信息，并对数据进行预处理；

步骤S300，根据采集的数据信息对综合评价目标的重要程度，确定评价指标的权重；

步骤S400，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价。

作为本发明的一种优选方案，根据步骤S100，所述经济性指标包括总煤耗量、弃风率和网损率；

所述环保性指标包括污染物排放量、度电污染物排放量、度电废水排放量和度电CO2排放量；

所述可靠性指标包括电量不足期望值、电量不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率。

作为本发明的一种优选方案，根据步骤S200，采集的相关数据信息满足***的稳定工况，判定所述***的稳定工况条件为包括：

协调控制***投入自动，且各子***正常运行；

在一段时间内，电网的实际负荷和功率以及机组的实际负荷和主蒸汽压力的稳定性指标满足规定阈值。

作为本发明的一种优选方案，稳态判定阈值公式为：

式中，A_max和A_min分别为一段时间内某参数的最大值和最小值，Ae为该参数在额定负荷下的额定值，δ_k为稳定阈值。

作为本发明的一种优选方案，根据步骤S200，数据预处理方法包括以下步骤：

步骤S201，对数据进行稳态检测和准稳态处理；

步骤S202，对处理后的数据进行清洗与有效性验证，完成数据的二次处理；

步骤S203，对二次处理后的数据进行标准化转换，完成数据预处理。

作为本发明的一种优选方案，所述数据清洗与有效性验证的处理方法包括：缺失值处理和噪声过滤。

作为本发明的一种优选方案，根据步骤S203，所述数据标准化转换公式为：

式中，x′_ij为标准化后的指标值，x_ij为第i个方案的第j个指标值，为第j个指标的最小值，为第j个指标的最大值，所述和获取方式包括两种，其一通过搜索立式运行数据库得到，其二根据相关机理分析进行确定。

作为本发明的一种优选方案，所述的计及储能的配电网协调调度评价指标权重确定方式为：采用基于博弈论的综合赋权法，将由层次分析法确定的主观权重与由熵权法确定的客观权重相结合，得到可再生能源与储能协调调度评价指标的综合权重。

作为本发明的一种优选方案，根据步骤S400，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价的方法包括以下步骤：

步骤S401，设定评语集V＝{V₁,V₂,V₃,V₄,V₅}，并根据指标属性确定评价的指标子集U_i＝{U_i1,U_i2,…,U_ik}；

步骤S402，根据确定评价的指标集来进一步确定各指标的权重量A_i＝[ω_i1,ω_i2,…,ω_ij]；

步骤S403；根据权重量和评价完成一级模糊综合评价；

步骤S404；根据一级模糊综合评价结果进行二级评价；

步骤S405，重复步骤S402至步骤S404，完成对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价。

作为本发明的一种优选方案，根据步骤S403和步骤S404，所述一级模糊评价的方式为：

根据标准化后的各指标值，通过三角隶属度函数确定指标集内的指标对评语集中各评语的隶属度，得到指标子集U_i的模糊评价矩阵R_i；

R_i＝(r_ij)_k×5，

式中，r_ij(V_j)为指标子集U_i中第i个指标对第j个评语的隶属度，P_j为对应于第j个评语的参数，其中，P₁＝0，p₂＝0.2，P₃＝0.5，P₄＝0.8，P₅＝1；

之后将权重量A_i与模糊评价矩阵R_i合成，通过模糊线性变换得到指标子集U_i的模糊综合评价结果B_i；

式中，表示广义模糊合成运算；

所述二级模糊综合评价公式为：

式中，矩阵K＝(K_ij)_1×5，即为调度计划的模糊综合评价结果，每个评语值b_ij代表该调度计划对评语V_j的隶属度，A为决策者对各指标子集U_i的权重构成的权重向量

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明采用基于博弈论的综合赋权法，将由层次分析法确定的主观权重与由熵权法确定的客观权重相结合，从而得到可再生能源与储能协调调度评价指标的综合权重，这种方法体现了主客观权重确定方法之间既相互竞争，又协调一致的思想，能够客观、全面、科学地解决指标权重的问题，可有效的解决当前评价体系对电网运行综合性评价不够全面的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例的流程图。

具体实施方式

由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图1所示，本发明提供了一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，评价方法包括以下步骤：

步骤S100，通过调度计划的经济性、环保性和可靠性构建计及储能的配电网协调调度综合评价指标库；

步骤S200，根据所建立指标库中的指标采集相应的数据信息，并对数据进行预处理；

步骤S300，根据采集的数据信息对综合评价目标的重要程度，确定评价指标的权重；

步骤S400，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价。

计及储能的配电网协调调度评价指标体系的设计遵循目的性、规范性、全面性、***性、简明性、定性与定量相结合、可比性原则等原则，便于在后期使用时可得到更加合理科学的评价报告。

根据步骤S100，所述经济性指标包括总煤耗量、弃风率和网损率；

所述环保性指标包括污染物排放量、度电污染物排放量、度电废水排放量和度电CO2排放量；

所述可靠性指标包括电量不足期望值、电量不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率。

其中，总煤耗量计算表达式为：

式中，f_Ci(P_i,t)为机组i在时段t的煤耗量，U_i,t为机组i在时段t的运行状态变量，取值为0或1，1表征机组正常运行，0表示机组停机，L_t为时段t的时间长度；

弃风率计算表达公式为：

式中，E_q为风机的弃风量，E_wind为风机的实际发电量；

网损率计算表达公式为：

式中，P_t ^NL为t时段的***网损，E和E_w分别为常规机组的发电量以及可再生能源的发电量；

污染物排放量计算表达公式为：

式中，f_Ei(P_i,t)为机组i在时段t的污染物排放量；

度电污染物排放量计算表达公式：

式中，F_S为烟尘排放总量，为SO2气体排放总量，为NOx气体排放总量；

度电废水排放量计算表达公式为：

式中，F_e为废水排放总量；

度电CO2排放量计算表达公式为：

式中，为CO2排放总量；

电量不足期望值计算表达公式为：

式中，N为***随机抽样次数，C_y为第y次抽样的切负荷总电量；

电量不足时间期望值计算表达公式为：

式中，t_y为第y次抽样的电力不足总时间；

切负荷概率计算表达公式为：

式中，S为***切负荷状态集合，t_i为状态i的持续时间，T为总仿真时间；

线路越限概率计算表达公式为：

式中，F为线路越限t_j状态集合；为状态j的持续时间，T为总统计时间。

根据步骤S200，采集的相关数据信息满足***的稳定工况，判定所述***的稳定工况条件为包括：

协调控制***投入自动，且各子***正常运行；

在一段时间内，电网的实际负荷和功率以及机组的实际负荷和主蒸汽压力的稳定性指标满足规定阈值。

其中有一个条件不符合要求，则书籍采样的时间对岸顺时递推，直至符合所设定的两个条件，即用于保证所采集的信息是在***运行稳定的情况下，可避免采集的数据出现较大的波动，而导致后续评价时出现较大的误差，可有效的提高其评价的精准度

用于稳态判定阈值公式为：

式中，A_max和A_min分别为一段时间内某参数的最大值和最小值，Ae为该参数在额定负荷下的额定值，δ_k为稳定阈值。

在进行稳态检测时，综合考虑运行参数、边界约束和各相关特征变量对***特性的影响程度来选择稳态判定特征变量，对于波动较大的数据进行准稳态处理，即将采集到的数据样本在一段时间内进行均值计算，时间段的长短根据相关***的特征变量惯性来确定，并将得到的稳态工况点数据样本存入稳定运行工况数据库中。

根据步骤S200，数据预处理方法包括以下步骤：

步骤S201，对数据进行稳态检测和准稳态处理；

步骤S202，对处理后的数据进行清洗与有效性验证，完成数据的二次处理；

步骤S203，对二次处理后的数据进行标准化转换，完成数据预处理。

所述数据清洗与有效性验证的处理方法包括：缺失值处理和噪声过滤。

缺失值处理包括删除法和插补法。

删除法用于样本量大而缺失值所占样本的比例较小时，缺失值占样本的比例不超过5％，以保证处理后数据的准确性。

插补法的思想来源是以最可能的值来插补缺失值，常用的有如下几种方法：

均值插补，根据数据的属性可将数据分为定距型和非定距型。如果缺失值是定距型的，就以该属性存在值的平均值来插补缺失的值；如果缺失值是非定距型的，就根据统计学中的众数原理，用该属性的众数(即出现频率最高的值)来补齐缺失的值；如果数据符合较规范的分布规律，则还可以用中值插补。

回归插补，即利用线性或非线性回归技术得到的数据来对某个变量的缺失数据进行插补。

极大似然估计，在缺失类型为随机缺失的条件下，假设模型对于完整的样本是正确的，那么通过观测数据的边际分布可以对未知参数进行极大似然估计，这种方法也被称为忽略缺失值的极大似然估计，对于极大似然的参数估计实际中常采用的计算方法是期望值最大化，该方法比删除个案和单值插补更有吸引力，它的一个重要前提是：适用于大样本。

噪声即是数据中存在的数据随机误差。常用的噪声过滤方法有回归法、均值平滑法、离群点分析等。

回归法是用一个函数拟合数据来光滑数据。先对数据进行可视化，判断数据的趋势及规律，然后再确定是否可以用回归法进行去噪。

均值平滑法是指对于具有序列特征的变量用临近的若干数据的均值来替换原始数据的方法。

离群点分析是通过聚类等方法来检测离群点，并将其删除，从而实现去噪的方法。

此外，为修正随着***运行时间推移，机组以及储能设备的热力学特性改变导致的老化，根据***运行数据样本的时间标签初步辨识数据样本的有效性，以***的大修周期为基准，结合文数据实效因子计算方法对采集自同一大修周期内的历史运行数据进行有效性验证。

根据步骤S203，所述数据标准化转换公式为：

式中，x′_ij为标准化后的指标值，x_ij为第i个方案的第j个指标值，为第j个指标的最小值，为第j个指标的最大值，所述和获取方式包括两种，其一通过搜索立式运行数据库得到，其二根据相关机理分析进行确定。

对于数据的标准化转换，即是对原始测量数据进行标准化处理，将不同特征变量的属性值转换为[0,1]区间内，从而达到改善算法精度和计算稳定性的目的。

所述的计及储能的配电网协调调度评价指标权重确定方式为：采用基于博弈论的综合赋权法，将由层次分析法确定的主观权重与由熵权法确定的客观权重相结合，得到可再生能源与储能协调调度评价指标的综合权重。

根据步骤S400，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价的方法包括以下步骤：

步骤S401，设定评语集V＝{V₁,V₂,V₃,V₄,V₅}，并根据指标属性确定评价的指标子集U_i＝{U_i1,U_i2,…,U_ik}；

步骤S402，根据确定评价的指标集来进一步确定各指标的权重量A_i＝[ω_i1,ω_i2,…,ω_ij]；

步骤S403；根据权重量和评价完成一级模糊综合评价；

步骤S404；根据一级模糊综合评价结果进行二级评价；

步骤S405，重复步骤S402至步骤S404，完成对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价。

所述评语集包括差、较差、一般、较优和优五个等级，分别对应V₁、V₂、V₃、V₄和V₅，即评价集为V＝{V₁,V₂,V₃,V₄,V₅}，用于表示对不同调度方案可能做出的各种评价结果组成的集合，每个评语值表示相应的指标或指标子集对该评语的隶属度，评语集结果的确定可以得到一个模糊评价向量。

对于指标子集的确定方法为，按照指标属性，即经济性、安全性、环保性等，将指标集U分成n个指标子集U_i(i＝1,2,…,n)，设每个指标自集U_i包含k个指标，则指标子集U_i＝{U_i1,U_i2,…,U_ik}。

对于权重量的确定方法为，确定各指标子集U_i的权重ω_i(i＝1,2,…,n)，则得到指标子集的权重向量为A＝[ω₁,ω₂,…,ω_n]，对于每个指标子集U_i，确定指标子集U_i内各指标的权重ω_ij(j＝1,2,…,k)，于是可得到指标子集中各指标的权重向量为A_i＝[ω_i1,ω_i2,…,ω_ij]。

根据步骤S403和步骤S404，所述一级模糊评价的方式为：

根据标准化后的各指标值，通过三角隶属度函数确定指标集内的指标对评语集中各评语的隶属度，得到指标子集U_i的模糊评价矩阵R_i；

R_i＝(r_ij)_k×5，

式中，r_ij(V_j)为指标子集U_i中第i个指标对第j个评语的隶属度，P_j为对应于第j个评语的参数，其中，P₁＝0，p₂＝0.2，P₃＝0.5，P₄＝0.8，P₅＝1；

在通过三角

之后将权重量A_i与模糊评价矩阵R_i合成，通过模糊线性变换得到指标子集U_i的模糊综合评价结果B_i；

式中，表示广义模糊合成运算；

所述二级模糊综合评价公式为：

式中，矩阵K＝(K_ij)_1×5，即为调度计划的模糊综合评价结果，每个评语值b_ij代表该调度计划对评语V_j的隶属度，A为决策者对各指标子集U_i的权重构成的权重向量。

在步骤S405中，重复步骤S402和步骤S404，可以得到每个可再生能源与储能协调调度方案的模糊综合评价结果，根据各协调调度方案的模糊综合评价结果，按照最大隶属度原则进行排序，即将隶属度最大的评语作为该协调调度方案的总评语，然后根据总评语进行优劣排序，即可得出一份可让工作人员一目了然的评价报告，其对电网运行综合性评价更加的方便。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，评价方法包括以下步骤：

步骤S100，通过调度计划的经济性、环保性和可靠性构建计及储能的配电网协调调度综合评价指标库；

步骤S200，根据所建立指标库中的指标采集相应的数据信息，并对数据进行预处理；

步骤S300，根据采集的数据信息对综合评价目标的重要程度，确定评价指标的权重；

步骤S400，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价。

2.根据权利要求1所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，在步骤S100中，所述经济性指标包括总煤耗量、弃风率和网损率；

所述环保性指标包括污染物排放量、度电污染物排放量、度电废水排放量和度电CO2排放量；

所述可靠性指标包括电量不足期望值、电量不足时间期望值、切负荷概率和线路越限概率。

3.根据权利要求1所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，在步骤S200中，采集的相关数据信息满足***的稳定工况，判定所述***的稳定工况条件为包括：

协调控制***投入自动，且各子***正常运行；

在一段时间内，电网的实际负荷和功率以及机组的实际负荷和主蒸汽压力的稳定性指标满足规定阈值。

4.根据权利要求3所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，稳态判定阈值公式为：

式中，A_max和A_min分别为一段时间内某参数的最大值和最小值，Ae为该参数在额定负荷下的额定值，δ_k为稳定阈值。

5.根据权利要求1所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，在步骤S200中，数据预处理方法包括以下步骤：

步骤S201，对数据进行稳态检测和准稳态处理；

步骤S202，对处理后的数据进行清洗与有效性验证，完成数据的二次处理；

步骤S203，对二次处理后的数据进行标准化转换，完成数据预处理。

6.根据权利要求5所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，所述数据清洗与有效性验证的处理方法包括：缺失值处理和噪声过滤。

7.根据权利要求5所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，根据步骤S203，所述数据标准化转换公式为：

式中，x′_ij为标准化后的指标值，x_ij为第i个方案的第j个指标值，为第j个指标的最小值，为第j个指标的最大值，所述和获取方式包括两种，其一通过搜索立式运行数据库得到，其二根据相关机理分析进行确定。

8.根据权利要求1所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，所述的计及储能的配电网协调调度评价指标权重确定方式为：采用基于博弈论的综合赋权法，将由层次分析法确定的主观权重与由熵权法确定的客观权重相结合，得到可再生能源与储能协调调度评价指标的综合权重。

9.根据权利要求1所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，根据步骤S400，利用模糊综合评价方法对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价的方法包括以下步骤：

步骤S401，设定评语集V＝{V₁,V₂,V₃,V₄,V₅}，并根据指标属性确定评价的指标子集U_i＝{U_i1,U_i2,…,U_ik}；

步骤S402，根据确定评价的指标集来进一步确定各指标的权重量A_i＝[ω_i1,ω_i2,…,ω_ij]；

步骤S403；根据权重量和评价完成一级模糊综合评价；

步骤S404；根据一级模糊综合评价结果进行二级评价；

步骤S405，重复步骤S402至步骤S404，完成对协调调度方案的经济性、环保性和可靠性完成综合评价。

10.根据权利要求8所述的一种计及储能的多能源配电***协调调度综合评价方法，其特征在于，根据步骤S403和步骤S404，所述一级模糊评价的方式为：

根据标准化后的各指标值，通过三角隶属度函数确定指标集内的指标对评语集中各评语的隶属度，得到指标子集U_i的模糊评价矩阵R_i；

R_i＝(r_ij)_k×5，

式中，r_ij(V_j)为指标子集U_i中第i个指标对第j个评语的隶属度，P_j为对应于第j个评语的参数，其中，P₁＝0，p₂＝0.2，P₃＝0.5，P₄＝0.8，P₅＝1；

之后将权重量A_i与模糊评价矩阵R_i合成，通过模糊线性变换得到指标子集U_i的模糊综合评价结果B_i；

式中，表示广义模糊合成运算；

所述二级模糊综合评价公式为：

式中，矩阵K＝(K_ij)_1×5，即为调度计划的模糊综合评价结果，每个评语值b_ij代表该调度计划对评语V_j的隶属度，A为决策者对各指标子集U_i的权重构成的权重向量。