一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法技术

本发明专利技术涉及工业园区负荷领域，具体涉及一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法。具体步骤为：采集工业园区负荷参与调度后大电网的供给侧与需求侧的电气数据；将数据代入系统优化模型，根据影响灵活度的因素构造评价指标，确定系统的约束条件，得出不同评价指标下的运行模拟结果；将运行模拟结果导入到基于SPA和TOPSIS耦合的灵活度量化评估模型中得到标准化矩阵；用改进的组合赋权法动态确定各评价指标的权重；运用SPA理论中的多元联系度计算决策矩阵中的每一列要素与最优解、中间解和最劣解的同一度、差异度和对立度；得到灵活度的量化评估模型。本发明专利技术可有效解决电网企业在量化评估工业园区负荷灵活度时评估结果不准确、不够直观的问题。不够直观的问题。不够直观的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法


[0001]本专利技术涉及工业园区负荷领域，具体涉及一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法。

技术介绍

[0002]能源是人类生存和发展必不可少的物质基础，是全部人类社会发展和进步的最根本的物质保障。目前，中国已经成为世界上最大的能源消耗国。但同时，大量化石燃料的燃烧带来的环境问题已经严重制约着我国的经济、能源和环境之间的协调发展，社会生产力的跨越式发展给传统的能源供应模式带来了巨大的挑战。积极有效开发利用清洁能源成为我国建设清洁、安全和高效的现代能源体系和实现非化石能源发展目标的重要措施。
[0003]近年来，风电的大量接入造成了系统调峰资源的紧张，传统的调度模式已经无法接纳全部的风电，寻求并合理利用除常规电源以外的调峰资源成为亟待解决的问题。在大容量用户与电网之间形成有效的互动机制，是解决问题的可行思路。
[0004]需求响应能力对负荷调节资源非常关键，用电客户里有非常多潜在需求响应资源还没有被挖掘。作为电力系统需求侧的重要组成部，工业园区负荷管理，利用用户的用电灵活性,来缓解负荷高峰时的供电紧张状况,有利于电力系统的安全经济运行,削弱电力市场中市场势力的影响,抑制价格尖峰。
[0005]通过研究发现，影响工业园区负荷灵活度的因素包括政策层面上和技术层面上和的因素。在政策层面上，主要影响因素包括电价、相关补贴政策等；在技术层面上，主要影响因素包括系统的调峰能力、调频能力、备用水平、负荷特性、电网的输电容量等。但大部分研究着重于供给侧的各种因素对可再生能源消纳的制约与影响。实践研究表明，电网具有不确定性及黑箱性，即电网内部复杂多变，影响因素繁多，只研究需求侧的影响因素未免过于片面。
[0006]目前，工业园区负荷占总负荷比例越来越重，对工业园区的研究成为热点。研究发现工业园区负荷具有足够的灵活性，能够在很短的时间内，通过调节电压对不断增加或减少能耗的要求做出反应，且不影响产品的质量。因此，它是一种很有前途的资源，以满足工业和电网的需求。一系列工业园区负荷灵活度的评估模型层出不穷。相对的，大量关于评估工业园区负荷灵活度的文献也随之出现，但目前的研究主要集中在定性评估工业园区负荷的灵活性，评估结果并不准确、不够直观。如何量化评估工业园区负荷的灵活度的文献较少，并且大多只应用需求侧的线性指标进行评估，面对复杂多变的大电网，这样的评估指标并不能有效的揭示工业园区负荷的灵活度。

技术实现思路

[0007]专利技术目的
[0008]本专利技术提出一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法，可有效解决电网企业在量化评估工业园区负荷灵活度时评估结果并不准确、不够直观的问题。
[0009]技术方案
[0010]一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法，其特征在于：按照以下步骤执行：
[0011]步骤一：采集工业负荷参与调度后大电网的供给侧与需求侧的电气数据，包括电气运行参数、电能产出量和电能需求量；
[0012]步骤二：根据影响工业园区负荷灵活度的因素，得出评价指标，构建工业园区灵活度评估体系，将步骤一中采集的数据带入到评估体系中，得出不同评价指标下的运行模拟结果；
[0013]步骤三：将步骤二中的各评价指标下的运行模拟结果导入到SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化评估模型中，得到标准化矩阵；
[0014]步骤四：根据步骤三中得到的标准化矩阵，用改进的组合赋权法确定各评价指标的权重；
[0015]步骤五：将步骤四中确定的各评价指标的权重与步骤三得到的标准化矩阵相乘得到决策矩阵；
[0016]步骤六：将步骤五得到的决策矩阵代入TOPSIS模型得到决策矩阵的最优解、中间解和最劣解；
[0017]步骤七：运用SPA理论中的多元联系度，计算决策矩阵中的每一列要素与第六步中所得的最优解、中间解和最劣解的同一度、差异度和对立度；
[0018]步骤八：根据步骤七中的同一度、差异度和对立度计算指标之间的联系度，得到工业园区负荷灵活度的量化评估模型。
[0019]在步骤二所述的评估指标方面包括：经济性、优质性、安全性、高效性；经济性包含非线性的电价敏感度和用电成本；优质性包含可调节深度、响应偏差率和故障率；高效性包含最大可调节速率、最大可调节时间和能耗率；安全性包含用电安全记录、用电违规记录和调节电压对电网稳定性的影响，量化工业园区负荷的灵活度。
[0020]提出非线性电价敏感度，并且综合考虑建成成本、运维成本和折损成本的用电成本，量化工业园区负荷的灵活度；
[0021]指标C1：非线性的电价敏感度：
[0022][0023]式中：a为工业园区负荷i能够有所转移最小电价差，b为工业园区负荷i极限转移率所对应的最大电价差，λ
gd
为该负荷的极限转移率，x为实时电价差，k为转移系数，取2；
[0024]指标C2：用电成本：
[0025][0026]式中：T
l
为工业园区负荷i的平均设备寿命期；为工业园区负荷i在第t年的设备利用小时数；C
i,t
为工业园区负荷i在第t年的装机规模；分别为工业园区负荷i的建成成本、运维成本和折损成本。
[0027]在步骤四中所述的改进的组合赋权法，引入灰色关联系数对熵权法进行改进，考虑指标之间的关联程度，并且将改进后的熵权法和层次分析法相组合，以得到各个指标的权重；
[0028]在步骤四中所述的改进的组合赋权法如下：
[0029]①
改进熵权法确定工业园区负荷灵活度的客观权重；
[0030]数据选取后，用初始矩阵A表示，针对具有不同的量纲和数量级的评价指标体系，数据进行规范化处理，以实现实际值到指标评价值的转化；采用初值化、均值化和区间相对化的方法；
[0031][0032]对初始矩阵A进行正向化、无量纲、规范化处理后，得到矩阵B：
[0033][0034]参考矩阵取：
[0035]B0＝{max(b
11
,b
12
...b
1n
),max(b
21
,b
22
...b
2n
),...max(b
m1
,b
m2
...b
mn
)}
T
ꢀꢀꢀ
(5)
[0036]灰色关联系数的计算：
[0037][0038]式中：i＝1,2,
…
,m；为m个评价指标，j＝1,2,
…
，n；为n个工业园区负荷用户，ρ取0.5；
[0039]对矩阵C进行标准化的矩阵Z
[0040][0041]计算第j项指标下第i个样本值占该指标的比重：
[0042][0043]计算各项指标的熵：
[0044][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法，其特征在于：按照以下步骤执行：步骤一：采集工业负荷参与调度后大电网的供给侧与需求侧的电气数据，包括电气运行参数、电能产出量和电能需求量；步骤二：根据影响工业园区负荷灵活度的因素，得出评价指标，构建工业园区灵活度评估体系，将步骤一中采集的数据带入到评估体系中，得出不同评价指标下的运行模拟结果；步骤三：将步骤二中的各评价指标下的运行模拟结果导入到SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化评估模型中，得到标准化矩阵；步骤四：根据步骤三中得到的标准化矩阵，用改进的组合赋权法确定各评价指标的权重；步骤五：将步骤四中确定的各评价指标的权重与步骤三得到的标准化矩阵相乘得到决策矩阵；步骤六：将步骤五得到的决策矩阵代入TOPSIS模型得到决策矩阵的最优解、中间解和最劣解；步骤七：运用SPA理论中的多元联系度，计算决策矩阵中的每一列要素与第六步中所得的最优解、中间解和最劣解的同一度、差异度和对立度；步骤八：根据步骤七中的同一度、差异度和对立度计算指标之间的联系度，得到工业园区负荷灵活度的量化评估模型。2.根据权利要求1所述的一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法，其特征在于：在步骤二所述的评估指标方面包括：经济性、优质性、安全性、高效性；经济性包含非线性的电价敏感度和用电成本；优质性包含可调节深度、响应偏差率和故障率；高效性包含最大可调节速率、最大可调节时间和能耗率；安全性包含用电安全记录、用电违规记录和调节电压对电网稳定性的影响，量化工业园区负荷的灵活度。3.根据权利要求2所述的一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法，其特征在于：提出非线性电价敏感度，并且综合考虑建成成本、运维成本和折损成本的用电成本，量化工业园区负荷的灵活度；指标C1：非线性的电价敏感度：式中：a为工业园区负荷i能够有所转移最小电价差，b为工业园区负荷i极限转移率所对应的最大电价差，λ
gd
为该负荷的极限转移率，x为实时电价差，k为转移系数，取2；指标C2：用电成本：
式中：T
l
为工业园区负荷i的平均设备寿命期；为工业园区负荷i在第t年的设备利用小时数；C
i,t
为工业园区负荷i在第t年的装机规模；分别为工业园区负荷i的建成成本、运维成本和折损成本。4.根据权利要求1所述的一种基于SPA和TOPSIS耦合的工业园区负荷灵活度量化方法，其特征在于：在步骤四中所述的改进的组合赋权法，引入灰色关联系数对熵权法进行改进，考虑指标之间的关联程度，并且将改进后的熵权法和层次分析法相组合，以得到各个指标的权重；在步骤四中所述的改进的组合赋权法如下：
①
改进熵权法确定工业园区负荷灵活度的客观权重；数据选取后，用初始矩阵A表示，针对具有不同的量纲和数量级的评价指标体系，数据进行规范化处理，以实现实际值到指标评价值的转化；采用初值化、均值化和区间相对化的方法；对初始矩阵A进行正向化、无量纲、规范化处理后，得到矩阵B：参考矩阵取：B0＝{max(b
11
,b
12
...b
1n
),max(b
21
,b
22
...b
2n
),...max(b
m1
,b
m2
...b
mn
)}
T
ꢀꢀꢀ
(5)灰色关联系数的计算：式中：i＝1,2,
…
,m；为m个评价指标，j＝1,2,
…
，n；为n个工业园区负荷用户，ρ取0....

【专利技术属性】
技术研发人员：崔嘉，段崇钢，胡博，雷振江，杨超，葛维春，周小明，张佳鑫，李广翱，杨俊友，马艺骅，张宇献，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：