基于otfn-ahp的微电网规划设计综合评价体系的制作方法
【专利摘要】本发明基于OTFN-AHP的微电网规划设计综合评价体系，属于电气信息规划【技术领域】。该评价方法包括：1）确定了微电网规划设计评价指标体系。2）提出了微电网评价指标的计算模型以及各指标的合理实用非线性隶属度函数模型以得出各项指标的量化值。3）结合传统层次分析法和模糊数学理论并进行了优化形成了OTFN-AHP。4）利用一种根据决策者偏好可变重心法去除排序向量的模糊性。5）根据排序向量，用非线性规划求解指标相对权重。6）根据每个指标的量化值和各指标的权重，确定微电网的优劣程度，输出微电网评价报告。该评价体系能够对不同结构的微电网规划设计方案做出科学、客观的评价，从而为决策者提供合理的参考，具有很强的现实指导意义。
【专利说明】基于OTFN-AHP的微电网规划设计综合评价体系
【技术领域】
[0001]本发明属于电气信息规划【技术领域】，具体涉及一种微电网规划设计综合评价方法及实现。
【背景技术】
[0002]随着智能电网技术的发展，未来的智能大电网必然包含不同结构的微电网系统，如何更客观地评价规划阶段中不同结构微电网及其组成的微电网群的优劣性，将成为研究领域新的课题。目前微电网群概念还比较新，已有的成果多以多个分布电源接入系统为研究对象，而且研究成果中多从单一的影响指标去研究，微电网的接入能完全改变主网配电系统辐射状的拓扑特征，而微电网中分布式电源的输出功率具有随机性，含微电网的新型配电系统中潮流可能会由于微电网的运行状态不同而流向不同，即潮流双向流动，导致配电系统运行状态的不确定性大为增加，使得含微电网的新型配电系统的稳态和动态特性发生质的变化，从而影响系统的可靠性和安全性。
[0003]开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡，特别是我们国家能源分布不均衡的，更需要从技术和政策上大力支持微电网建设。微电网实体建设之前，需要进行完善的规划。但目前对于微电网规划设计的系统评价方案少见于文。有鉴于此，本专利对微电网规划设计进行合理分类和分级评估，给出了完善的评价体系以及评价方法，以提高投资项目的决策水平和管理水平提供科学依据。
【发明内容】
[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一种微电网规划设计综合评价方法及其实现方式，能够对不同结构的微电网规划设计方案做出科学、客观的评价，从而为决策者提供合理的参考。
[0005]本发明提供的一种微电网规划设计综合评价方法，其特征在于:(I)根据微电网特点，确定了完善的评价指标体系以及各项指标的计算模型，(2)根据指标计算模型得到的指数据，通过德尔菲法、曲线拟合等方法确定了合理的非线性隶属度函数，得到归一化之后的无量纲化值；(3)对传统的基于三角模糊数的层次分析法(TFN-AHP)进行了修正优化，在满足约束条件下最大限度减少信息损失量，形成了改进的基于三角模糊数的层次分析法(0TFN-AHP)，使得到的权重排序更加合理，误差显著降低。(4)根据每项指标的无量纲值和相对权重确定微电网规划设计方案的优劣并提出相应改进方案。
[0006]进一步地，所述的微电网规划设计综合评价方法，其指标包括以下一种或多种:微电网运行电能质量，可靠性、经济型、环保性以及与大电网之间的协调性。分别详列于下:
[0007]( I)微电网电能质量包括系统电压偏差和频率偏差两项指标。
[0008](2)微电网可靠性指标包括平均停电频率指标、系统平均停电持续时间指标和电量不足期望值。[0009](3)微电网运行经济性包括综合效益和投资成本。其中综合效益包括可靠性效益、节能性效益、降损效益、环境效益和延缓电网投资效益；投资成本包括初始建设成本、燃料成本、设备运行维护成本以及由设备更新成本、排污补偿、停电补偿构成的其他成本。
[0010](4)微电网运行环保性包括可再生能源所占比例和清洁能源使用率。其中清洁能源使用率包括碳氧化物排放量、氮氧化物排放量、二氧化硫排放量以及颗粒物排放量。
[0011](5)与大电网协调性包括孤岛平均负荷功率和并网最大交换功率。
[0012]所述的微电网综合评价方法，包括两大部分:
[0013]依据所给微电网模型计算得出的各指标实际值，通过德尔菲法、曲线拟合等方法确定隶属度函数，从而将各指标值无量纲化。
[0014]I)首先依据所提供的微电网规划设计模型以及各参数计算出各指标值。然后根据各指标定义以及国家相关标准确定:
[0015]a)各指标类型:偏大型、偏小型和适中型。
[0016]b)各指标(偏差)上下限值。
[0017]然后统一将各指标正向化度量，得到同度量处理的各评价指标的相对值
[0018]2)采用的所述OTFN-AHP排序优化模型，其特征在于:
[0019]a)利用最小均方差非线性规划模型得到指标的含模糊性排序向量；
[0020]b)根据决策者冒险与否，利用可变重心法对含模糊性的排序向量进行去模糊化；
[0021]c)根据所述去模糊的排序向量，利用非线性规划的方法确定一种既满足权重条件也不损失排序向量信息的指标权重。
[0022]本发明充分考虑到微电网的技术特点，并结合现有的大电网评价体系。从五个大指标进行综合评价，并且各个大指标包括若干小指标，各个小指标也通过若干具体方面进行度量，最为重要的是各个指标尽量保持了相互独立性。采用一个以上的指标对待评价微电网的各项指标有量纲值进行分类无量纲化，得到微电网评价所需各项指标的量化值。
[0023]再者采用了包含信息量更多的OTFN-AHP模型评价更为客观，且使用更为合理的最小均方差非线性规划法确定指标模糊排序向量，用可变重心法去模糊化得到最终的排序向量，使指标在保持原有顺序不变的情况下可以根据决策者偏好改变其排序值；最后非线性规划的方法从排序向量中确定各项指标的权重，极大的提高了微电网综合评价的准确度。采用该评价方法能够对不同结构的微电网做出一个客观严谨的评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本发明实施例一基于OTFN-AHP模型的微电网综合评价方法的流程图；
[0026]图2是本发明实施例一基于OTFN-AHP模型的微电网的综合评价指标体系；
[0027]图3是本发明实施例一基于OTFN-AHP模型的微电网的综合评价系统的结构图。
[0028]图4是本发明实施例一基于OTFN-AHP模型的微电网的综合评价中改造后的电能质量隶属度函数图形。[0029]图5是本发明实施例一基于OTFN-AHP模型的微电网的综合评价中污染物排放量经曲线拟合得到的隶属度函数图象模型。
[0030]图6是本发明实施例一基于OTFN-AHP模型的微电网的评价体系模式。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明是实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]微电网是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。根据我国能源分布不平衡、能耗大的现状和微电网固有的特点，微电网项目定将越来越受到重视。于是进行合理分类和分级评估，为投资和管理提供科学依据显得至关重要。
[0033]在现有的针对电气领域的评价方法中，变异系数法、信息熵法、集对分析法和模糊集法等由于评价需要一定客观评价个体不太适合像微电网这样的新兴事物，而像神经网络这样的人工智能法更需要大量的评价客体的数据进行训练就更加不合适了。而需要专家主观意见参与进去的德尔菲法专家打分法需要耗费的大量的人力资源和时间资源也显得不是那么合适。而OTFN-AHP优化排序模型综合了大量专家的意见并且考虑到微电网作为一个新兴事物对每个指标比较不是很明确，特意加入三角模糊的概念，以此让评价更为客观严谨及时。
[0034]下面本发明将通过一个具体的实例来说明基于OTFN-AHP的微电网综合评价方法，流程见图1，所示。
[0035]步骤SlOl:确定微电网规划设计评价指标体系，指标体系图见图2。
[0036]步骤S102:确定各项指标值的计算模型。指标概念不是很明确或者模型不是很明显的详列于下:
[0037]I)电压偏差指标
[0038]在微电网群系统中，由于变压器、输电线、等各种用电设备的存在，特别是其中电力电子器件的大量适用，加上用电负荷的不断变化，电力系统中有功功率和无功功率始终都处在动态平衡中，系统各点的电压也时时变化，但这种变化是有一定范围限制的，这就是供电电压允许偏差限值，即规定的供电电压对系统标称电压偏差的百分数。
[0039]供电电压偏差是电能质量的一项基本指标。合理确定该偏差对电气设备的制造和运行，对电力系统的安全性和经济性都有重要意义。允许的电压偏差较小，有利于供(用)电设备的安全和经济运行，但为此要改进电网结构，增加无功电源和调压装备，同时要尽量调整用户的负荷以与电网的供电能力相适应。另一方面，供(用)电设备的允许电压偏差也反映在设备的设计原则和制造水平上。允许电压偏差大，要求设备对电压水平变化的适应性强，这需要提高产品性能，往往要增加设备的投资。对于一般电气设备，电压偏差超出其设计范围时，直接影响是恶化其运行性能，并会影响其使用寿命，甚至使设备在短时间内损坏；间接影响是可能波及相应的产品质量和数量。因此，电压偏差限值的确定是一个综合的技术经济问题。
[0040]GB/T12325 一 2008《电能质量供电电压偏差》(以下简称《电压偏差》)分别就35kV及以上、20kV及以下三相供电、220V单相供电电压偏差限值作了规定:
[0041](I) 35kV以上的供电电压的正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%。
[0042](2) IOkV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7%。
[0043](3) 220V单相供电电压允许偏差为标称电压的+7%、_10%。
[0044]微电网群系统电压偏差沿用以上规定。
[0045]其计算公式如下:
[0046]
【权利要求】
1.一种微电网规划设计综合评价方法，其特征包括: (1)结合现有的大电网评价体系和微电网的运行特点，创造性地提出了对微电网规划设计综合评价的完整评价指标体系。 (2)根据微电网的特性、设计参数等提出微电网评价指标值的计算模型。 (3)通过德尔菲法、曲线拟合等方法确定了各指标合理的非线性隶属度函数。 (4)对传统的TFN-AHP模型进行了改进和优化，形成了改进的基于三角模糊数的层次分析法(OTFN-AHP)。 (5)根据每项指标的无量纲值和相对权重确定微电网规划设计方案的优劣并提出相应改进方案。
2.根据权利要求1所述的一种微电网规划设计综合评价方法，其特征在于: 所述指标包括以下一种或多种:微电网运行的电能质量、可靠性、经济型、环保性以及与大电网之间的协调性。
3.根据权利要求2所述的一种微电网综合评价方法，所述指标进一步包括: (1)微电网运行可靠性包括系统平均停电频率指标、系统平均停电持续时间指标和电量不足期望值。 (2)微电网运行经济性包括综合效益和投资成本。 (3)微电网运行环保性包括可再生能源所占比例和清洁能源使用率。 (4 )微电网商业运营性包括单位发电成本、购电电价和售电电价。 (5)与大电网协调性包括孤岛平均负荷功率和并网最大交换功率。
4.根据权利要求1所述的微电网规划设计综合评价方法，其特征在于，所述对微电网各项参数进行处理，得出微电网评价指标所需的数据并进行无量纲化，包括: (1)对所述微电网的各项参数，通过指标计算模型得到所述各项指标所需指标实际值； (2)对所述微电网各项指标建立了合理的非线性隶属度函数，分类无量纲化后得到归一化之后的指标量化值。
5.根据权利要求1所述的微电网综合评价方法，所述OTFN-AHP排序优化模型，包括: (1)利用最小均方差非线性规划模型得到指标的模糊排序向量； (2)利用含偏好性的可变重心法对模糊排序向量进行去模糊化；得到去模糊的排序向量; (3)利用非线性规划方法对(2)求出的排序向量进行优化:尽量减少信息损失量下修正排序向量使Σ Wi=I,其中Wi为各指标最终权重值。
6.一种利用权利要求1-4任一项所述微电网规划设计综合评价方法与实现，其特征在于，包括:(I)输入模块，包括计算指标值所需的微电网固有参数、确定权重所需的评价三角判断矩阵和偏好因子.(2)指标量化模块，其用于对指标计算模型所得的实际值进行分类无量纲化，得到评价所需的各项指标归一化的量化值。 (3)指标权重确定模块，其用于采用OTFN-AHP法确定每一个所述指标的权重； (4)比较模块，对待评价微电网的所述各项指标量化值进行加权求和，比较各个微电网的各项指标的优劣和综合优劣。(5) 输出模块，根据所述比较模块和指标量化模块结果，输出含评价优劣结果和相应改进方案的评价报告。
【文档编号】G06Q50/06GK103530823SQ201310509042
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】黄小庆, 周杰, 曹一家, 彭寒梅, 罗聪, 杨宵, 刘玲, 曹阳 申请人:湖南大学