一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法技术

本发明专利技术提出一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，首先通过规划模型的求解结果来构建多层结构的评价指标体系，筛选得到最终评价指标，然后通过综合赋权法确定出评价指标的权重，并对指标进行无量纲化处理，最后建立评价模型，得到电源结构优化配置方案在不同时段下能效的评价结果。本发明专利技术从目前的装机占比这一单一目标出发，发展为涉及能源、经济、环境等多目标决策考核评价体系，建立起一套完善的电源结构优化配置方案在不同时段下能效的评价体系。同时采用基于主客观加权属性值一致化的组合赋权法，解决了现有评价过程中指标权重确定时的偏颇。

A Comprehensive Energy Efficiency Evaluation Method for Optimized Power Supply Configuration Scheme

The present invention proposes an evaluation method for comprehensive energy efficiency of power structure optimization allocation scheme. Firstly, the evaluation index system of multi-layer structure is constructed by solving the planning model, and the final evaluation index is screened out. Then, the weight of evaluation index is determined by comprehensive weighting method, and the index is dimensionless processed. Finally, the evaluation model is established to obtain the optimization of power structure. The evaluation results of energy efficiency of configuration schemes in different time periods. Starting from the single objective of the current installed proportion, the present invention develops into a multi-objective decision-making evaluation system involving energy, economy and environment, and establishes a set of perfect energy efficiency evaluation system for the optimal allocation scheme of power supply structure in different time periods. At the same time, the combination weighting method based on the consistency of subjective and objective weighted attribute values is adopted to solve the bias in the determination of index weights in the existing evaluation process.

【技术实现步骤摘要】
一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法
本专利技术属于综合能效评价领域，具体涉及一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法。
技术介绍
随着工业化和城镇化进程的不断加快，中国能源需求呈现刚性增长的趋势。考虑到常规化石能源过度消耗会引发全球变暖等环境问题，推动可再生能源的发展成为缓解能源供需矛盾的重要举措，由此促使中国可再生能源电力装机容量水平从2012年的3亿千瓦快速增长到2017年的6亿千瓦。但在当前可再生能源电力大规模建设下，如何在促进电力生产低碳、高效的同时，实现电源结构优化配置已成为研究热点。国内外已有大量的研究成果关注于涉及可再生能源电力的电源规划研究，通过构建中长期优化模型，以使得电源结构得以优化配置。但是，仅仅通过发电份额的占比来分析论证评价优化配置方案还远远不够，此外，现有的其它评价指标体系不够完善，定性指标偏多，且与规划方案实际计算结果关联性不足，而在评价方法上也略显陈旧，偏向于主观性评判，因而有必要立足于规划期内不同时段的综合能效，采用一套完整而科学的评价方法和指标体系来对电源结构优化配置方案进行评价。规划方案只有通过了评价，才能更好地说明其实现了优化配置，进而使得电源规划在满足电能需求的同时，促进电力结构朝更清洁安全稳定的模式发展，为区域电网能源政策指导提供参考。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，本专利技术从能源层面、经济层面、环境层面综合考虑影响电源结构优化配置方案综合能效的各种因素，以期能够完整地呈现优化配置方案在规划期内不同时段的综合能效。一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，包括如下步骤：步骤(1)构建电源结构优化配置方案综合能效评价指标体系，包括3个二级准则层和9个三级指标层；步骤(2)计算规划期内各个时段下的三级指标值，并构造初始决策矩阵；步骤(3)基于熵值法计算所述三级指标层的客观权重，基于序关系法计算所述二级准则层和三级指标层的主观权重；步骤(4)计算所述三级指标层元素的综合权重；步骤(5)采用线性比例法对所述初始决策矩阵进行无量纲处理，得到规范化矩阵；步骤(6)根据所述综合权重和规范化矩阵，对所述指标体系进行分析评价。进一步，二级准则层包括能源准则层、经济准则层和环境准则层。进一步，能源准则层的三级指标层包括可再生占比、机组平均利用率、光伏发电份额；经济准则层的三级指标层包括单位电量发电成本、碳交易收益、边际投资收益；环境准则层的三级指标层包括碳排放强度、火电发电份额、碳减排效益。进一步，步骤(2)包括：分别计算所述能源准则层下的可再生占比机组平均利用率光伏发电份额WtG，计算公式如下：式中：为可再生能源电力在第t年平均利用小时数；为可再生能源电力在第t年装机容量；N为发电类型总数量；Hi,t表示第i种电源在第t年的发电利用小时数；Qi,t表示第i种电源在第t年的装机容量；分别计算所述经济准则层下的单位电量发电成本碳交易收益边际投资收益计算公式如下：式中：ΔQi,t为第i种电源在第t年新增的装机容量；PiS为第i种电源的单位装机建设成本；δi为第i种电源的机组运行单位成本，其中煤电机组包括燃料费用和运维成本，其余机组仅包括运维成本；为第t年的碳交易平均价格；为第i种电源的单位电量碳减排系数；k为火电机组碳排放强度系数；ηt为第t年火电企业免费分配到的单位电量排放配额，由国家发改委规定的基准线排放因子确定；H1,t表示火电机组在第t年的发电利用小时数；Q1,t表示火电机组在第t年的装机容量；PiS为第i种电源的单位装机建设成本；Hi,tQi,t为第i种电源第t年发电量；Hi,t-1Qi,t-1为第i种电源第t-1年发电量；为第i种电源的上网电价；分别计算所述环境准则层下的碳排放强度火电发电份额碳减排收益计算公式如下：根据公式计算出规划期内各个时段下的指标结果，记为xij，其中i指的是评价指标的个数，j指的是规划期内的时段数；将所有的xij进行汇总，得出初始决策矩阵X。进一步，步骤(3)中基于熵值法计算所述三级指标层的客观权重包括：计算第i个指标下，第j个时段的贡献度，计算公式如下：式中：pij表示第i个指标下，第j个时段的贡献度；计算第i个指标的熵值ei，公式如下：式中：熵值ei表示所有时段对第i个指标的贡献总量；常数d一般取d＝1/lnn；计算指标xi的差异性系数gi，公式如下：gi＝1-ei；确定权重系数，公式如下：进一步，步骤(3)中利用序关系法计算二级准则层、三级指标层的主观权重包括：根据重要程度来确定各个评价指标的序关系，并按照下式来记录：给出xk-1与xk间相对重要程度的比较判断，判断公式如下：wk-1/wk＝rk(k＝m,m-1,…,2)式中：rk的赋值即代表重要程度之比，当rk＝1时，说明xk-1与xk具有同样重要性；当rk＝1.2时，说明xk-1比xk稍微重要；当rk＝1.4时，说明xk-1比xk明显重要；当rk＝1.6时，说明xk-1比xk强烈重要；当rk＝1.8时，说明xk-1比xk极端重要；计算权重系数wk，计算公式如下：wk-1＝rkwk(k＝m-1,…,2)。按照上述序关系赋权法先对所述二级准则层进行赋权，再分别对各个二级准则层下的三级指标层进行赋权，最后将二级准则层权重乘以三级指标层权重，得出最后的基于序关系法的主观权重。进一步，步骤(4)中，所述综合权重是利用三级指标层的主观、客观权重进行结合得到，包括：结合主客观权重，获得最终权重向量如下：w＝αw'+βw”式中：w'为序关系法确定的主观权重；w”为熵值法确定的客观权重；α,β>0且α+β＝1；基于加权属性值一致化方法确定α和β的值，定义主客观决策信息的偏离程度为：构建单目标规划模型，并求解后即可确定α和β及综合权重，模型如下：s.t.α+β＝1(α,β≥0)。进一步，步骤(5)中选用线性比例法对初始决策矩阵X进行无量纲化处理，得到规范化矩阵F＝(fijm×n)，线性比例法的公式如下：式中：取该类指标的最大值，fij的值域范围为[-∞,1]。进一步，步骤(6)包括：对规范化决策矩阵F，计算各个指标的正理想解fi*和负理想解fi-的值，j＝1,2,…,n：式中：I1为效益型指标集合；I2为成本型指标集合；计算方案综合评价最优解Sj和方案综合评价最劣解Rj的值，j＝1,2,…,n：Rj＝max[ωi(fi*-fi,j)/(fi*-fi-)]式中：ωi指各个指标的权重，表示他们之间的相对重要性；计算方案产生的利益比率Qj的值，j＝1,2,…,n：Qj＝v(Sj-S*)/(S--S*)+(1-v)(Rj-R*)/(R--R*)式中，v表示“大多数准则”策略的权重或最大群体效用值，这里取0.5；按Qj值从小到大排序，排在前面的好，得出评选顺序，从而获知不同时段下的综合能效优劣性。本专利技术从目前的装机占比这一单一目标出发，发展为涉及能源、经济、环境等多目标决策考核评价体系，建立起一套完善的电源结构优化配置方案在不同时段下能效的评价体系。同时采用基于主客观加权属性值一致化的组合赋权法，解决了现有评价过程中指标权重确定时的偏颇。本专利技术能够引导电源规划者对所设计的优化配置方案进行效果的综合评价，从而进一步优化方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，包括如下步骤：步骤(1)构建电源结构优化配置方案综合能效评价指标体系，包括3个二级准则层和9个三级指标层；步骤(2)计算规划期内各个时段下的三级指标值，并构造初始决策矩阵；步骤(3)基于熵值法计算所述三级指标层的客观权重，基于序关系法计算所述二级准则层和三级指标层的主观权重；步骤(4)计算所述三级指标层元素的综合权重；步骤(5)采用线性比例法对所述初始决策矩阵进行无量纲处理，得到规范化矩阵；步骤(6)根据所述综合权重和规范化矩阵，对所述指标体系进行分析评价。

【技术特征摘要】
1.一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，包括如下步骤：步骤(1)构建电源结构优化配置方案综合能效评价指标体系，包括3个二级准则层和9个三级指标层；步骤(2)计算规划期内各个时段下的三级指标值，并构造初始决策矩阵；步骤(3)基于熵值法计算所述三级指标层的客观权重，基于序关系法计算所述二级准则层和三级指标层的主观权重；步骤(4)计算所述三级指标层元素的综合权重；步骤(5)采用线性比例法对所述初始决策矩阵进行无量纲处理，得到规范化矩阵；步骤(6)根据所述综合权重和规范化矩阵，对所述指标体系进行分析评价。2.根据权利要求1所述的一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，其特征在于，所述二级准则层包括能源准则层、经济准则层和环境准则层。3.根据权利要求2所述的一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，其特征在于，所述能源准则层的三级指标层包括可再生占比、机组平均利用率、光伏发电份额；所述经济准则层的三级指标层包括单位电量发电成本、碳交易收益、边际投资收益；所述环境准则层的三级指标层包括碳排放强度、火电发电份额、碳减排效益。4.根据权利要求3所述的一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：分别计算所述能源准则层下的可再生占比机组平均利用率Wtz、光伏发电份额WtG，计算公式如下：式中：为可再生能源电力在第t年平均利用小时数；为可再生能源电力在第t年装机容量；N为发电类型总数量；Hi,t表示第i种电源在第t年的发电利用小时数；Qi,t表示第i种电源在第t年的装机容量；分别计算所述经济准则层下的单位电量发电成本碳交易收益边际投资收益计算公式如下：式中：ΔQi,t为第i种电源在第t年新增的装机容量；PiS为第i种电源的单位装机建设成本；δi为第i种电源的机组运行单位成本，其中煤电机组包括燃料费用和运维成本，其余机组仅包括运维成本；为第t年的碳交易平均价格；为第i种电源的单位电量碳减排系数；k为火电机组碳排放强度系数；ηt为第t年火电企业免费分配到的单位电量排放配额，由国家发改委规定的基准线排放因子确定；H1,t表示火电机组在第t年的发电利用小时数；Q1,t表示火电机组在第t年的装机容量；PiS为第i种电源的单位装机建设成本；Hi,tQi,t为第i种电源第t年发电量；Hi,t-1Qi,t-1为第i种电源第t-1年发电量；为第i种电源的上网电价；分别计算所述环境准则层下的碳排放强度火电发电份额碳减排收益计算公式如下：根据公式计算出规划期内各个时段下的指标结果，记为xij，其中i指的是评价指标的个数，j指的是规划期内的时段数；将所有的xij进行汇总，得出初始决策矩阵X。5.根据权利要求4所述的一种电源结构优化配置方案综合能效的评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中基于熵值法计算所述三级指标层的客观权重包括：计算第i个指标下，第j个时段的贡献度，计算公式如下：式中：pij表示第i个指标下，第j个时段的贡献度；计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永军，李渝，檀勤良，孙谊媊，郭小龙，孙云龙，任义生，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65