一种碳电协同供需不平衡风险指标评估及量化方法

本发明涉及电力系统风险评估领域，具体涉及一种碳电协同供需不平衡风险指标评估及量化方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统的建设，传统风险评估在面对新型电力系统时存在一定问题。新能源大规模接入电网的比例快速提高，能源面临电网不足以就地消纳的问题，系统调峰能力产生较大缺额，从而导致电力系统频率调节能力下降，电网存在频率越限，甚至稳定破坏的风险；在无功电压调节领域风电、光伏等新能源的调节能力远远低于常规火电机组，新能源占比提高可能会导致系统面临电压失稳风险；分布式微电网接入、高比例新能源接入以及电网交直流互联，都会导致系统在扰动下的局部暂态能量冲击特性较常规电网更复杂，易引发全局稳定性风险；以上这些问题在传统风险评估背景下并未纳入考虑范围。由此可见，传统的电力系统风险评估理论不能完全适应新型电力系统，尤其体现在新型电力系统中新能源电力电子设备引入，以及高比例新能源接入带来的波动性和随机性。

2、在中国专利文献上公开的“不确定两阶段机会约束低碳电力优化规划方法”，其公开号为cn108268973a，涉及一种不确定两阶段机会约束低碳电力优化规划方法；该方案虽能助于提到电力企业的经济效益，但无法解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明解决了目前传统的电力系统风险评估理论不能完全适应新型电力系统的问题，提出一种碳电协同供需不平衡风险指标评估及量化方法，提出基于层次分析-熵权组合法的新型电力系统风险评估与量化模型，该模型适配新型电力系统高新能源占比、高不确定性的特点，提出其模型评估指标与量化方法，有效对待评估对象进行综合、全面的评估，并对发展成果进行量化。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种碳电协同供需不平衡风险指标评估及量化方法，包括以下步骤：

3、s1，对待评估电力系统初始数据进行预处理操作，得到预处理数据；

4、s2，构建评估指标集与量化方案，对预处理数据进行指标计算，并对指标计算结果进行数据后处理；

5、s3，根据指标进行加权与权重组合，得到加权方案；

6、s4，计算决策矩阵，进行可视化处理，并计算得到最终评估结果。

7、本发明中，首先对待评估电力系统初始数据进行预处理，随后构建评估指标集与量化方案，接着将指标进行加权与权重组合，得到加权方案；最后计算决策矩阵进行可视化处理，得到最终评估结果；本发明的方法能够有效对待评估对象进行综合全面的评估，并对发展成果进行量化。

8、作为优选，所述步骤s1包括以下步骤：

9、s11，对读入的电力系统初始数据进行格式转移；

10、s12，对读入的电力系统初始数据进行补零处理；

11、s13，利用插补法对读入的电力系统初始数据进行缺省数据补足。

12、本发明中，为避免在数据读入时因为未定义数据类型导致的报错与部分计算因数据格式不同导致的结果错误，针对电力系统外部保存数据的特点，对读入数据进行格式转移，避免读入错误以及数据格式造成的计算错误；为避免数据为0的数据可能存在的运算与存储错误，对读入数据进行补零处理；采用插补法对缺省数据进行数据填充，从而保留数据完整性，方便后续计算。

13、作为优选，所述步骤s2包括以下步骤：

14、s21，构建一级指标和二级指标；

15、s22，对二级指标进行选用以及对选用的二级指标进行量化，得到数据量化处理方法；

16、s23，根据数据量化处理方法并利用预处理数据进行指标计算，得到各指标计算结果；

17、s24，对指标计算结果进行数据后处理。

18、本发明中，以smart准则指导指标选取，并考虑统筹考虑全网资源优化配置水平、节能减排、清洁高效、经济效益和社会效益的要求，并尽可能覆盖全面，指标间存在较大差别，进行一级指标选取，默认有切负荷类、弃能类、碳排类与经济类四类一级指标；为能够将较为全面与宽泛的一级指标量化，保留对应一级指标特征的基础上，基于可获得数据类型进行相应的具象化处理，得到二级指标，默认有充裕性、灵活性、清洁能源装机比率、清洁能源互补性、节碳排放率、清洁能源消纳率、经济性七个二级指标；根据各二级指标需求数据进行二级指标的选用，对选用的二级指标进行量化，得到数据量化处理方法，以满足电力系统的物理模型；最后进行指标计算以及数据后处理。

19、作为优选，所述步骤s3包括以下步骤：

20、s31，建立判断矩阵，进行一致性检验；

21、s32，判定层次权重，构建主观权重矩阵；

22、s33，对后处理指标计算数据进行归一化处理，并计算各指标熵值；

23、s34，计算熵权值，构建客观权重矩阵；

24、s35，利用最小二乘法构建组合模型计算组合权重。

25、本发明中，专家打分的判断矩阵表明各个指标的重要程度，通过一致性检验确定该判断矩阵的可用性；求解判断矩阵的最大特征值的特征向量，归一化处理得到主观权重矩阵；对后处理指标计算数据进行归一化处理；随后计算各指标熵值以及熵权值，构建客观权重矩阵；最后，利用最小二乘法进行权重组合。

26、作为优选，所述步骤s4包括以下步骤：

27、s41，根据后处理指标计算数据和组合权重，计算个指标评价值；

28、s42，确定正负理想解；计算相对靶心度以及相对贴进度，相对贴进度表征综合评价结果；

29、s43，对决策矩阵进行可视化处理。

30、本发明中，利用后处理指标计算数据和组合权重求取各指标评价值，各指标评价值利用加权规范化决策矩阵表征；随后确定正负理想解；计算相对靶心度以及相对贴进度，从而得到最终的评估结果；最后对决策矩阵进行可视化处理。

31、作为优选，所述步骤s35包括：

32、计算组合权重，组合权重表示为：

33、

34、其中，ψj为第j个评价指标组合权重，α为肯德尔相关系数；

35、组合权重满足下式：

36、

37、其中，pij是归一化后处理指标计算数据。

38、本发明中，为了将主观权重与客观权重拟合，使评估方案兼顾主观权重与客观权重的优点，且使权重结合方案客观、有较强的可解释性，利用最小二乘法进行权重组合；其中肯德尔相关系数用于衡量组合权重的主客观偏好，0＜α＜0.5为主观偏好，0.5＜α＜1为客观偏好。

39、作为优选，所述计算相对靶心度具体为：

40、

41、

42、其中，各评价对象到正、负理想解的距离分别记为d+、d-，zij为各指标评价值。

43、本发明中，正理想解指每一项评估指标中的最大评估值，负理想解为每一项评估指标中的最小评估值。

44、本发明具有如下的有益效果：

45、本发明涉及的一种碳电协同供需不平衡风险指标评估及量化方法，在现有的电力系统评价方案下，结合新型电力系统的特点，设计与其匹配的评估方案与量化方法，通过层次分析-熵权组合法对指标进行科学、有效的处理，并能够将发展成果量化与进行各维度的发展潜力评估。