一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，属于综合能源系统评估分析技术领域。包括分析综合能源系统供能结构并建立能源转换单元模型；基于电网、气网、热网传输的不同时间尺度建立电气热系统动态网络潮流模型，采用粒子群算法基于电气热系统动态网络潮流对综合能源系统进行优化调度并分析其能流关系；基于可靠性、经济性、能耗水平和环保水平建立评估指标体系；对采用改进层次分析

【技术实现步骤摘要】
一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，该方法是基于电气热系统动态网络潮流及能源转换模型通过对综合能源系统优化调度分析系统能流关系及能源耦合情况并从可靠性、经济性、能耗水平和环保水平针对综合能源系统进行综合评估的评价方法，属于综合能源系统评估分析


技术介绍

[0002]构建更为清洁低碳、安全高效的能源体系是当前能源行业的主要挑战之一，综合能源系统作为能源领域变革的重要方向，是当下研究和关注的焦点，它是电、气、热等各类能源统一规划、统一调度的综合性能源系统，对于推动能源结构转型，推进我国能源革命具有重要意义。
[0003]氢能是一种高热值，污染低的清洁能源，能够与不同形式的能源进行耦合互补，对于系统能效水平的提升具有重要意义。目前针对氢能在综合能源系统中应用的研究，包括电制氢、燃料电池、氢转天然气等设备的模型建立和相关设备在综合能源系统中的运行优化调度、规划设计等方面，对电
‑
热
‑
气
‑
氢综合能源系统的综合评估研究还较为有限，且电热气系统传输的时间尺度不同，建立考虑系统动态潮流的综合能源系统模型能更精确的描述系统能流关系，因此，建立考虑电热气系统动态潮流的综合能源系统模型并评估，分析系统能流关系及薄弱环节具有一定的研究意义。

技术实现思路

[0004]为解决技术中的不足，本申请提供一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，基于电气热系统动态网络潮流及能源转换模型通过对综合能源系统优化调度分析系统能流关系及能源耦合情况，并从可靠性、经济性、能耗水平和环保水平针对综合能源系统进行综合评估并确定系统薄弱环节。
[0005]为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤1：分析综合能源系统供能结构并建立能源转换单元模型；
[0008]步骤2：采用粒子群算法基于电气热系统动态网络潮流对综合能源系统进行优化调度；
[0009]步骤3：基于可靠性、经济性、能耗水平和环保水平选取合适的指标建立评估指标体系；
[0010]步骤4：对采用改进层次分析
‑
最优最劣法所得主观权重和熵权法所得客观权重进行综合赋权，确定指标权重；
[0011]步骤5：采用改进Topsis方法对综合能源系统进行综合评价并建立障碍度模型确定系统薄弱环节；
[0012]上述一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，所述方法按照以下步骤进行：
[0013](1)分析综合能源系统涵盖的能源类型和内部能量转换设备及耦合关系，确定综合能源系统供能结构，其中，系统中的主要供能设备包括氢燃料电池，电解槽，甲烷反应器，热电联供机组，燃气锅炉，电锅炉和储能单元，电解槽是实现电能转化为氢能的重要耦合元件，是系统中氢能的主要来源，氢燃料电池和热电联供机组是系统中电负荷的主要供应源，甲烷反应器是实现氢能转化为天然气的重要元件，热电联产机组和电锅炉是系统热负荷的主要供应源，主要储能设备为储能电站，能够根据负荷波动稳定系统出力，满足系统安全稳定运行；
[0014](2)在既定负荷下，基于电网、气网、热网传输的不同时间尺度建立电气热系统动态网络潮流模型，以系统输入能量最小为目标函数，以电气热系统动态网络潮流为约束条件，对综合能源系统进行优化调度，分析系统能流关系和能源耦合情况；
[0015](3)从可靠性、经济性、能耗水平和环保水平四个方面选取10个指标建立指标体系，具体包括：N
‑
1通过率、电压合格率、设备利用率、能源经济成本、建设运维成本、单位投资收益、能源利用率、一次能源节约率、CO2减排率和热电联产机组供能占比；
[0016](4)采用主客观权重结合的方法计算指标权重并综合赋权，基于改进层次分析
‑
最优最劣法计算主观权重，基于熵权法计算客观权重；
[0017]具体步骤为：
[0018]1)采用改进层次分析
‑
最优最劣法计算主观权重
[0019]a.以综合能源系统综合水平为目标层，以可靠性、经济性、能耗水平和环保水平为一级指标层，以N
‑
1通过率、电压合格率、设备利用率、能源经济成本、建设运维成本、单位投资收益、能源利用率、一次能源节约率、CO2减排率、热电联产机组供能占比为二级指标层，建立指标体系的层次分析结构模型；
[0020]b.收集专家根据1
‑
9比例标度理论对指标体系构造的两两判断矩阵A；
[0021][0022]其中，n表示指标数目，a
ij
表示指标i与指标j相比的重要程度，当i＝j时，a
ij
＝1；当i≠j时，a
ij
＝1/a
ij
；
[0023]c.对判断矩阵进行一致性检验，一致性比率CR计算公式为：
[0024][0025][0026]其中，CI为判断矩阵的一致性指标，λ
max
为判断矩阵的最大特征值，RI为平均随机一致性指标，随指标数目n而变化；若未通过一致性检验，需进行集中程度检验，将偏差较大的专家意见淘汰或重新判定后再检验，直到通过；
[0027]d.对专家意见进行集中程度检验，根据绝对离差度对集中程度较差的专家意见进行淘汰或重新判定；
[0028]计算指标排序秩r
yz
，指标排序秩是各专家意见中各指标相对目标的重要程度以按
自然数的形式进行表示的不重复的排列，专家意见集中程度用秩和方差S判断；
[0029][0030][0031][0032]其中，R
j
为秩和，即m位专家对指标z的排序秩之和；RM为秩和平均值；
[0033]若各专家的意见相同，则秩和方差最大且为定值，用肯德尔和谐系数W表示专家集中程度，W越接近1，则专家意见的集中程度越好；
[0034][0035][0036]采用皮尔逊χ2准则对集中程度进行检验，检验统计量为
[0037]χ2＝m(n
‑
1)W
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0038]上式服从自由度为n
‑
1的χ2分布，若置信水平为β，在弃真概率α(α＝1
‑
β)下，满足χ2＞χ
α2
(df)，则认为专家意见在α上显著一致，若不一致则计算绝对离差度E
y
，按从大到小顺序淘汰专家意见。
[0039][0040][0041]其中，e
z
为综合排序秩，表明专家综合意见：
[0042]e.根据通过集中程度检验的专家意见计算基于层次分析法的主观权重：
[0043][0044]f.分析基于层次分析法所得主观权重，确定最优指标x
B
和最劣指标x
W...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：分析综合能源系统供能结构并建立能源转换单元模型；步骤2：采用粒子群算法基于电气热系统动态网络潮流对综合能源系统进行优化调度；步骤3：基于可靠性、经济性、能耗水平和环保水平选取合适的指标建立评估指标体系；步骤4：对采用改进层次分析
‑
最优最劣法所得主观权重和熵权法所得客观权重进行综合赋权，确定指标权重；步骤5：采用改进Topsis方法对综合能源系统进行综合评价并建立障碍度模型确定系统薄弱环节。2.根据权利要求1所述的一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，其特征在于：步骤3中，从可靠性、经济性、能耗水平和环保水平四个方面选取10个指标建立指标体系，具体包括：N
‑
1通过率、电压合格率、设备利用率、能源经济成本、建设运维成本、单位投资收益、能源利用率、一次能源节约率、CO2减排率和热电联产机组供能占比。3.根据权利要求1所述的一种考虑动态潮流的综合能源系统评价方法，其特征在于：步骤4中，指标权重由主客观权重综合赋权得到，其中，主观权重采用改进层次分析
‑
最优最劣法求解，客观权重采用熵权法求解；具体步骤为：(1)采用改进层次分析
‑
最优最劣法计算主观权重1)以综合能源系统综合水平为目标层，以可靠性、经济性、能耗水平和环保水平为一级指标层，以N
‑
1通过率、电压合格率、设备利用率、能源经济成本、建设运维成本、单位投资收益、能源利用率、一次能源节约率、CO2减排率、热电联产机组供能占比为二级指标层，建立指标体系的层次分析结构模型；2)收集专家根据1
‑
9比例标度理论对指标体系构造的两两判断矩阵A；其中，n表示指标数目，a
ij
表示指标i与指标j相比的重要程度，当i＝j时，a
ij
＝1；当i≠j时，a
ij
＝1/a
ij
；3)对判断矩阵进行一致性检验，一致性比率CR计算公式为：3)对判断矩阵进行一致性检验，一致性比率CR计算公式为：其中，CI为判断矩阵的一致性指标，λ
max
为判断矩阵的最大特征值，RI为平均随机一致性指标，随指标数目n而变化；若未通过一致性检验，需进行集中程度检验，将偏差较大的专家意见淘汰或重新判定后再检验，直到通过；4)对专家意见进行集中程度检验，根据绝对离差度对集中程度较差的专家意见进行淘汰或重新判定；
计算指标排序秩r
yz
，指标排序秩是各专家意见中各指标相对目标的重要程度以按自然数的形式进行表示的不重复的排列，专家意见集中程度用秩和方差S判断；数的形式进行表示的不重复的排列，专家意见集中程度用秩和方差S判断；数的形式进行表示的不重复的排列，专家意见集中程度用秩和方差S判断；其中，R
j
为秩和，即m位专家对指标z的排序秩之和；RM为秩和平均值；若各专家的意见相同，则秩和方差最大且为定值，用肯德尔和谐系数W表示专家集中程度，W越接近1，则专家意见的集中程度越好；度，W越接近1，则专家意见的集中程度越好；采用皮尔逊χ2准则对集中程度进...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海峰，刘子嫣，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：