一种低碳电网运营主导影响因素挖掘及综合评估方法技术

一种低碳电网运营主导影响因素挖掘及综合评估方法，该方法先根据电网不同月份的历史运营数据构建样本集，再构建基于随机森林算法的电网运营主导影响因素挖掘模型，并输入样本集数据，求得各因素对应的袋外误差变化量，据此计算该因素对电网运营水平的影响程度，并从中筛选出主导因素，然后分别采用层次分析法、熵权法以及标准差和平均差赋权法等方法确定各指标的权重，并基于矩估计理论求得各指标的组合权重，最后构建基于灰色关联分析法的未来低碳电网运营综合评估模型，对该电网历史或未来运营水平进行评估。本设计可客观合理的挖掘出电网运营主导影响因素，有助于未来低碳电网运营水平的改善提升以及规划。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳电网运营主导影响因素挖掘及综合评估方法
本专利技术属于电力系统安全规划与运行领域，具体涉及一种低碳电网运营主导影响因素挖掘及综合评估方法。
技术介绍
电力是国民经济发展的重要基础，关乎着国民的生活质量，影响着国家的能源发展布局。电力系统承担着为全社会各行各业生产、输送、分配电能的重要任务，保障着社会与经济持续、稳定、有序、高效地运转。电网作为电力系统的主体，它的运营效率和效益体现了其对社会与经济等各方面的支撑作用，同时电网运营的影响因素涉及多个方面，较为繁杂。因此有必要从大量影响因素中挖掘电网运营的主导影响因素，并依据这些主导影响因素进行电网运营综合评估，从而评价电网企业在经济、政治、社会责任等方面的贡献程度，同时保障电网安全高效运营。传统的电网运营评估没有考虑大规模可再生能源接入电网、负荷结构和负荷特性的变革以及供给侧改革的市场化影响，因此不能适应未来低碳化运营的发展趋势。目前的电网运营评价更多的集中在电网运行安全及效率方面，而随着我国能源低碳化发展进程，电力能源结构正在发生重大变化。对于电源侧，大规模可再生能源并网并逐步替代煤电等传统能源，引入了较强的波动性，电源结构和电源特性正在发生变化；对于负荷侧，各类分布式电源、再电气化设备、电动汽车保有量持续增长，影响了电网负荷结构和负荷特性；在政策方面，供给侧改革的电力市场化影响也在改变用户用电习惯与特性。以上变化对电网的运营产生较大影响，因此亟需一种针对低碳电网运营的主导影响因素挖掘及综合评估方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种客观合理、且能够适应电网低碳化发展趋势的低碳电网运营主导影响因素挖掘及综合评估方法。为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，依次包括以下步骤：步骤A、收集电网N个月份的历史运营数据并构建样本集，其中，所述电网运营数据包括安全可靠性指标、经济性指标、灵活性指标、适应性指标数据；步骤B、构建基于随机森林算法的电网运营主导影响因素挖掘模型，输入样本集数据，求得各指标所对应的袋外误差变化量；步骤C、先根据各指标的袋外误差变化量计算其对电网运营水平的影响程度，然后选取影响程度靠前的若干指标作为主导影响因素。所述步骤B依次包括以下步骤：B1、采用自助重抽样方法，从样本集中有放回地抽取多个样本作为训练集，未抽中的样本作为袋外数据；B2、循环重复步骤B1，形成Z个训练集，再对每个训练集构造一棵分类决策树，形成由Z棵分类决策树构成的随机森林，然后从各指标中随机选取a个指标，并从a个指标中依次选取基尼系数最小的指标进行节点分裂；B3、通过随机森林中的每棵树对袋外数据进行分类，对于任一样本，统计每棵树对其的分类结果，将结果中数量最多的类别作为该样本的类别；B4、先计算每棵分类决策树的袋外误差率Ei，并在各样本之间打乱第j个指标数据的顺序，统计发生变化后的袋外误差率Eij，Eij与Ei的差值即为第j个指标所对应的袋外误差变化量。所述步骤C中，各指标对电网运营水平的影响程度采用以下公式计算得到：上式中，Inj为第j个指标对电网运营水平的影响程度，ΔEij为第i棵分类决策树中第j个指标的袋外误差变化率。所述步骤C中，在选取主导影响因素之前，将各指标对电网运营水平的影响程度进行如下归一化处理：上式中，In′j为归一化后第j个指标对电网运营水平的影响程度，M为指标的数量。步骤B2中，所述基尼系数采用以下公式计算得到：上式中，k为某节点下样本中包含的类别数，pi为类别i出现的概率。步骤A中，所述安全可靠性指标包括短路容量、N-1通过率、新能源有功恢复速度、强迫停运率、平均停电时间、平均停电频率、停电损失变化率、电量不足变化率、母线电压合格率、负荷节点电压合格率、节点电压偏移率、总谐波畸变率、频率合格率、母线电压稳定裕度变化率，所述经济性指标包括平均负载率、最大负载率、线路可利用系数、线损率、线损改善率、新能源弃电损失、全员劳动生产率、资产负债率、单位电网投资增售电量，所述灵活性指标包括新能源装机比例、新能源上网电量占比、新能源并网消纳能力、新能源弃电率、净负荷最大峰谷差占比、年最大负荷率、容载比、母线负载裕度、母线负载均衡度、线路容量裕度变化率，所述适应性指标数据包括电能终端消耗比例、电动汽车保有量、需求侧管理节点比率、跨区交易电量、智能变电站比例、电气化铁路供电公里数、用户满意度、CO2减排量、SO2减排量、标煤节约量。一种低碳电网运营综合评估方法，依次包括以下步骤：步骤D、以权利要求1选取的主导影响因素作为电网运营评估指标，并通过主客观组合赋权方法计算各评估指标的组合权重；步骤E、先基于灰色关联分析法构建低碳电网运营综合评估模型，然后采用该模型对电网历史或未来运营水平进行评估。步骤D中，所述通过主客观组合赋权方法计算各评估指标的组合权重依次包括以下步骤：步骤D1、分别采用层次分析法、熵权法、标准差和平均差赋权法计算各评估指标的权重；步骤D2、基于矩估计理论确定各评估指标的组合权重W：W＝[w1w2...wj...wm]上式中，wj为第j个指标的组合权重，λ、μ分别为主观权重和客观权重在组合权重中的重要程度占比，m为电网运营评估指标的数量，wpj为第j个指标的主观权重，s1为主观赋权方法的种数，wqj为第j个指标采用第q-s1种客观赋权方法计算得到的客观权重，s为主、客观赋权方法的种数之和。所述步骤E依次包括以下步骤：步骤E1、对于电网N个月份的历史运营数据或仿真得到的电网未来N个月份的运营数据进行以下标准化处理：上式中，rij为标准化处理后第j个指标在第i个月份的数据，ωij为第j个指标在第i个月份的数据，分别为第j个指标在各月份数据中的最大值和最小值，m为电网运营评估指标的数量；步骤E2、先确定各指标的最优值，再将这些最优值形成的序列作为参考序列，与标准化处理后的运营数据一起构建标准化决策矩阵R：上式中，为第j个指标的最优值；步骤E3、采用以下公式计算各月份样本中各指标与参考序列间的灰色关联系数eij：上式中，ρ为分辨系数；步骤E4、计算各月份样本与最优参考序列之间的灰色关联系数Gi，并根据灰色关联系数的大小对电网各月份的运营水平进行排序：与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法先收集电网N个月份的历史运营数据并构建样本集，再构建基于随机森林算法的电网运营主导影响因素挖掘模型，输入样本集数据，求得各指标所对应的袋外误差变化量，然后根据各指标的袋外误差变化量计算其对电网运营水平的影响程度，然后选取影响程度靠前的若干指标作为主导影响因素，该方法采用随机森林算法对低碳电网运营主导影响因素进行挖掘，克服了电网运营评估过程中影响因素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：/n所述挖掘方法依次包括以下步骤：/n步骤A、收集电网N个月份的历史运营数据并构建样本集，其中，所述电网运营数据包括安全可靠性指标、经济性指标、灵活性指标、适应性指标数据；/n步骤B、构建基于随机森林算法的电网运营主导影响因素挖掘模型，输入样本集数据，求得各指标所对应的袋外误差变化量；/n步骤C、先根据各指标的袋外误差变化量计算其对电网运营水平的影响程度，然后选取影响程度靠前的若干指标作为主导影响因素。/n

【技术特征摘要】
1.一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：
所述挖掘方法依次包括以下步骤：
步骤A、收集电网N个月份的历史运营数据并构建样本集，其中，所述电网运营数据包括安全可靠性指标、经济性指标、灵活性指标、适应性指标数据；
步骤B、构建基于随机森林算法的电网运营主导影响因素挖掘模型，输入样本集数据，求得各指标所对应的袋外误差变化量；
步骤C、先根据各指标的袋外误差变化量计算其对电网运营水平的影响程度，然后选取影响程度靠前的若干指标作为主导影响因素。


2.根据权利要求1所述的一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：
所述步骤B依次包括以下步骤：
B1、采用自助重抽样方法，从样本集中有放回地抽取多个样本作为训练集，未抽中的样本作为袋外数据；
B2、循环重复步骤B1，形成Z个训练集，再对每个训练集构造一棵分类决策树，形成由Z棵分类决策树构成的随机森林，然后从各指标中随机选取a个指标，并从a个指标中依次选取基尼系数最小的指标进行节点分裂；
B3、通过随机森林中的每棵树对袋外数据进行分类，对于任一样本，统计每棵树对其的分类结果，将结果中数量最多的类别作为该样本的类别；
B4、先计算每棵分类决策树的袋外误差率Ei，并在各样本之间打乱第j个指标数据的顺序，统计发生变化后的袋外误差率Eij，Eij与Ei的差值即为第j个指标所对应的袋外误差变化量。


3.根据权利要求2所述的一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：
所述步骤C中，各指标对电网运营水平的影响程度采用以下公式计算得到：



上式中，Inj为第j个指标对电网运营水平的影响程度，ΔEij为第i棵分类决策树中第j个指标的袋外误差变化率。


4.根据权利要求3所述的一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：
所述步骤C中，在选取主导影响因素之前，将各指标对电网运营水平的影响程度进行如下归一化处理：



上式中，In′j为归一化后第j个指标对电网运营水平的影响程度，M为指标的数量。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：
步骤B2中，所述基尼系数采用以下公式计算得到：



上式中，k为某节点下样本中包含的类别数，pi为类别i出现的概率。


6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种低碳电网运营主导影响因素挖掘方法，其特征在于：
步骤A中，所述安全可靠性指标包括短路容量、N-1通过率、新能源有功恢复速度、强迫停运率、平均停电时间、平均停电频率、停电损失变化率、电量不足变化率、母线电压合格率、负荷节点电压合格率、节点电压偏移率、总谐波畸变率、频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：金维刚，陈红坤，胡晶，向朝阳，
申请(专利权)人：国家电网公司华中分部，武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42