矿山综合能源系统运行综合评价方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种矿山综合能源系统运行综合评价方法及系统，属于矿山综合能源系统运行控制技术领域，基于DPSIR模型建立初始评价指标库；应用灰色关联聚类算法分析初始评价指标库中各级指标间的关联程度；建立矿山综合能源系统运行评价各等级划分标准界限的可拓云模型；通过改进层次分析法、CRITIC法求得指标综合权重，确定待评物元的综合评判向量和矿山综合能源系统运行综合评价等级。本发明专利技术使用DPSIR模型从驱动力、压力、状态、影响和响应角度初步筛选MIES运行评价指标；利用灰色关联理论对二级指标进行筛选，消除冗余问题；结合物元可拓模型和云模型的优势，得到更好解决不相容问题的可拓云模型，应用其构建各指标的评价云等级。云等级。云等级。

【技术实现步骤摘要】
矿山综合能源系统运行综合评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及矿山综合能源系统运行控制
，具体涉及一种基于可拓云模型的矿山综合能源系统运行综合评价方法及系统。

技术介绍

[0002]综合能源系统(Integrated energy system,IES)作为能源互联网的重要载体，是缓解能源供需不平衡、减碳降排的关键手段，是实现能源行业绿色低碳转型的前沿阵地，具有重要的研究意义。目前的煤矿能量来源主要依靠远距离的线路输送，能量供应成本巨大。在矿山的开采中会产生蕴含着大量热能的丰富衍生能源，如乏风、涌水、瓦斯等，目前很多矿山对其衍生能源未加以利用，而是简单处理后直接排放到环境中，不仅造成了能源浪费且造成了环境污染。因此，构建矿山综合能源系统(Mining area integrated energy system,CMIES)，不仅对矿山衍生能源进行高效利用提升矿山的经济性，并且充分利用风、光等可再生能源及矿山衍生能源减少碳排放量，降低环境压力。
[0003]目前，针对IES运行评价指标展开了诸多研究。如，计及负荷供应和可再生能源消纳对系统的影响，从IES的运行经济性角度提出系统可靠供能率、天然气系统消纳率、电网削峰填谷率、可再生能源产能过胜率等评价指标；还有综合考虑经济、环境、能源三个方面的影响因素，建立基于AHP决策体系的综合评价指标；将需求响应的量化评估融入到IES综合评价中，从能效、经济等角度构建了效益评价指标体系；利用数据包络法对城市综合能源系统进行分环节能效评价，但其评价指标体系仍局限于传统的能源、经济等方面。综上，目前鲜有研究对MIES运行评价展开研究，且构建的IES运行评价指标体系时只考虑综合能源系统内部运行指标，忽略了能量供给和煤炭生产相耦合的评价指标。因此，当前研究所构建的指标体系通常不够全面，难以上升到综合评价的范畴。
[0004]MIES系统内部存在多元的衍生能源和可再生能源负荷使系统运行具有不确定性，评价指标取值于运行的某一时间段，其典型代表性随着系统状态不确定性而改变，所以可以将指标值看作随系统状态变化的不确定性数值。因此，将MIES运行评价转换为不确定性评价问题进行描述更为恰当。当前，已有多种评价方法被广泛应用于IES运行评价中，主要有熵值法、层次分析法、灰色关联度法、模糊综合评价法等。但是，这些方法普遍存在着单一赋权方法具有偏向性、评价方法未充分计及不确定性等问题。如，使用改进AHP
‑
CRITIC方法计算权重，避免了单一赋权的缺陷，同时使用物元可拓模型将指标的评价界限由确定性转换为模糊性；在充分考虑多利益主体之间矛盾、指标易受不确定因素影响等问题，提出一种集值迭代
‑
反熵权法主客观赋权的物元可拓评估决策模型；将云模型引入评价方法中，将传统确定性指标替换成云指标，用以描述其不确定性。由此可见，目前对于综合能源系统评价方法的研究中对不确定性描述的方法有所不同，且各有优势。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于可拓云模型的矿山综合能源系统运行综合评价
方法及系统，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供一种矿山综合能源系统运行综合评价方法，包括：
[0008]基于DPSIR模型建立初始评价指标库；
[0009]应用灰色关联聚类算法分析初始评价指标库中各级指标间的关联程度，对初始评价指标库中的指标进行筛选，建立矿山综合能源系统MIES运行综合评价指标体系；
[0010]建立矿山综合能源系统运行评价各等级划分标准界限的可拓云模型；
[0011]通过改进层次分析法、CRITIC法求得指标综合权重，利用惩罚型变权改善可拓云模型中掩盖“短板效应”的问题，确定待评物元的综合评判向量和矿山综合能源系统运行综合评价等级；其中，引入变权理论对各评价指标的均衡度进行“惩罚”，通过限制均衡度避免指标值的优秀造成待评价整体呈现完全优秀状态。
[0012]可选的，利用灰色关联度公式计算每个一级指标下所包含的二级指标的绝对关联度，通过阈值的设置筛选强关联的指标，消除冗余；计算一级指标的灰色绝对关联度，根据指标的绝对关联度进行聚类调整，调整的原则：设定临界值，临界值越接近于1，分类越细，每一组中的变量相对地越少；反之，临界值越小，分类越粗，每一组分中的变量相对地越多，特征变量在临界值下的分类称为特征变量的临界值灰色关联聚类；最终保证相关联的指标处于同一个一级指标下，且求得矿山综合能源系统运行综合评价指标体系。
[0013]可选的，将物元可拓模型的评价指标界限划分用云模型替换，构造可拓云模型，并通过云关联度初步计算指标的评价值，得到矿山综合能源系统运行综合评价等级的评判矩阵；通过层次分析法计算主观权重，CRITIC方法计算客观权重，并以两者偏差平方和最小为目标函数获得综合权重；引入变权理论对各评价指标的均衡度进行“惩罚”，并根据综合权重计算综合评价值；引入置信度因子计算评价结果的可信性。
[0014]可选的，构建可拓云模型包括：
[0015]在确定等级界限后，将评价指标划分的等级界限作为一个双约束空间[C
min
,C
max
]，利用转换关系方程组进行适度扩展得到等级界限云模型(Ex,En,He)：
[0016][0017]式中，s为常数；
[0018]以正态云模型(Ex,En,He)替换传统物元中的特征量值v，将期望Ex、熵En和超熵He转换为m个云滴(x1,x2,
…
,x
m
)，通过单个云滴代表整个可拓云模型的概率来实现定量数值到定性概念的转换，可拓云模型为：
[0019][0020]式中，R
j
为MIES运行综合评价所划分的等级，(Ex1,En1,He1)表示云量值，为评价指标C
i
关于等级R
j
的云描述，i＝1,
…
,n。
[0021]可选的，引入式各个指标相应的待评价值与MIES运行综合评价等级界限可拓云模型之间的云关联度，将采样随机性问题转换为指标值x不变，等级界限En
′
波动的相对随机问题，其中En
′
～N(En,He2)符合状态不确定性引起的波动情况，得到MIES运行综合评价等级的评判矩阵K为
[0022][0023]式中，k
ij
为待评价物元指标C
i
和综合评价等级j的界限可拓云模型之间的关联度，n为评价指标数，m为综合评价等级。
[0024]可选的，计算待评物元各指标值和各评价指标综合评价等级可拓云模型之间的云关联度，包括：根据正向正态云模型的特点，将待评价的各项指标值x视为一个云滴；随机生成服从对应期望值为En、标准差为He的正态分布的随机数En
′
；计算出各个指标相应的待评价值与MIES运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山综合能源系统运行综合评价方法，其特征在于，包括：基于DPSIR模型建立初始评价指标库；应用灰色关联聚类算法分析初始评价指标库中各级指标间的关联程度，对初始评价指标库中的指标进行筛选，建立矿山综合能源系统MIES运行综合评价指标体系；建立矿山综合能源系统运行评价各等级划分标准界限的可拓云模型；通过改进层次分析法、CRITIC法求得指标综合权重，利用惩罚型变权改善可拓云模型中掩盖“短板效应”的问题，确定待评物元的综合评判向量和矿山综合能源系统运行综合评价等级；其中，引入变权理论对各评价指标的均衡度进行“惩罚”，通过限制均衡度避免指标值的优秀造成待评价整体呈现完全优秀状态。2.根据权利要求1所述的矿山综合能源系统运行综合评价方法，其特征在于，利用灰色关联度公式计算每个一级指标下所包含的二级指标的绝对关联度，通过阈值的设置筛选强关联的指标，消除冗余；计算一级指标的灰色绝对关联度，根据指标的绝对关联度进行聚类调整，调整的原则：设定临界值，临界值越接近于1，分类越细，每一组中的变量相对地越少；反之，临界值越小，分类越粗，每一组分中的变量相对地越多，特征变量在临界值下的分类称为特征变量的临界值灰色关联聚类；最终保证相关联的指标处于同一个一级指标下，且求得矿山综合能源系统运行综合评价指标体系。3.根据权利要求2所述的矿山综合能源系统运行综合评价方法，其特征在于，将物元可拓模型的评价指标界限划分用云模型替换，构造可拓云模型，并通过云关联度初步计算指标的评价值，得到矿山综合能源系统运行综合评价等级的评判矩阵；通过层次分析法计算主观权重，CRITIC方法计算客观权重，并以两者偏差平方和最小为目标函数获得综合权重；引入变权理论对各评价指标的均衡度进行“惩罚”，并根据综合权重计算综合评价值；引入置信度因子计算评价结果的可信性。4.根据权利要求3所述的矿山综合能源系统运行综合评价方法，其特征在于，构建可拓云模型包括：在确定等级界限后，将评价指标划分的等级界限作为一个双约束空间[C
min
,C
max
]，利用转换关系方程组进行适度扩展得到等级界限云模型(Ex,En,He)：式中，s为常数；以正态云模型(Ex,En,He)替换传统物元中的特征量值v，将期望Ex、熵En和超熵He转换为m个云滴(x1,x2,
…
,x
m
)，通过单个云滴代表整个可拓云模型的概率来实现定量数值到定性概念的转换，可拓云模型为：
式中，R
j
为MIES运行综合评价所划分的等级，(Ex1,En1,He1)表示云量值，为评价指标C
i
关于等级R
j
的云描述，i＝1,
…
,n。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨晴，闫朝臣，王昭贞，蔡瑞宁，吴晨，胡品端，曾博，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：