电力系统综合评估方法及系统与流程

1.本发明属于电力系统效益评估技术领域，更具体地，涉及一种电力系统综合评估方法及系统。


背景技术：

2.现阶段新能源发电处于快速发展阶段，随着高渗透率的新能源并网，需采取多样化的技术手段，如引入大容量储能、分布式调相机等在内的各类灵活性技术，全面提升系统对新能源承载能力。由于灵活性技术的引入，电力系统可以存在多种规划方案，通过对不同电力系统规划方案进行综合评价，选择综合经济效益最好的规划方案。
3.目前，电力系统评价一般是针对一个规划方案，基于故障成本、投资成本、运行成本和能源购买成本和能源出售收益等费用相关指标构成总的成本函数，通过计算总成本而评价电力系统效率效益。然而，这种评价方法过于片面，难以实现对电力系统综合经济效益进行全面评价。
4.因此，需要提出一种更加全面的评价方法，对于大规模新能源发展形势下的含灵活性调节技术的新型电力系统效率效益进行全面评价。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电力系统综合评估方法及系统，其目的在于对于大规模新能源发展形势下的含灵活性调节技术的新型电力系统效率效益进行全面评价。
6.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电力系统综合评估方法，包括：
7.确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划方案,m≥2；
8.从多个维度引入n类评价指标，n≥2；
9.分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成原始评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标；
10.通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。
11.在其中一个实施例中，所述维度包括电碳经济维度：所述电碳经济维度的评价指标包括用能权交易费用和碳排放交易成本，其中：
12.所述碳排放权交易成本g1的计算公式为：
13.[0014][0015]
式中，f
qt
为t时刻系统碳排放权交易成本，k
ct
为t时刻碳交易价格，e
pt
为t时刻系统碳排放量，e
qt
为t时刻系统分配到的碳排放配额,e
ht
为t时刻系统购买得到的碳排放权,k
ht
为t时刻超额部分的罚金价格,t为日前调度总时段数；
[0016]
所述用能权交易费用f的计算公式为：
[0017]
f＝f
′‑f″
[0018]
式中，f'为电厂超出分配用能权额度而购买用能权产生的费用，f"为电厂出售剩余的用能权获得收益。
[0019]
在其中一个实施例中，所述维度包括系统安全运行维度，所述系统安全运行维度的评价指标包括输电阻塞发生成本和输电线路利用率，其中，
[0020]
所述输电阻塞发生成本l1的计算公式为：
[0021][0022]
式中，为输电线路越限惩罚成本，为t时刻输电线路越限总功率，ω
t
为规划年时间集合；
[0023]
所述输电线路利用率l2的计算公式为：
[0024][0025]
式中，p
l,t
为t时刻输电线路的传输总功率；p
lmax
为输电线路的最大传输容量。
[0026]
在其中一个实施例中，所述维度包括传统经济维度，所述传统经济维度的评价指标包括常规机组投资成本、新能源机组投资成本、灵活性技术投资成本、常规机组运行成本和灵活性技术运行费用，其中，
[0027]
所述常规机组投资成本的计算公式为：
[0028][0029]
式中，c
gg
为常规机组投资成本，ρ为t时刻的折现率，ω
t
为规划年时间集合，ωg为常规机组集合；
[0030]
所述新能源机组投资成本的计算公式为：
[0031][0032]
式中，c
ww
为新能源机组投资成本，ωw为新能源机组集合；
[0033]
所述灵活性技术投资成本的计算公式为：
[0034][0035]
式中，c
ee
为灵活性技术投资成本，ωe为灵活性设备集合；
[0036]
所述常规机组运行成本的计算公式为：
[0037][0038]
式中，og为常规机组运行成本，p
g,t
为t时刻常规机组实际发电功率；
[0039]
所述灵活性技术运行费用c
ess
的计算公式为：
[0040][0041]
式中，c
lossess
为储能损耗成本，c
gainess
为储能收益。
[0042]
在其中一个实施例中，所述维度包括综合社会效益维度，所述综合社会效益维度的评价指标包括系统运行碳排放量、电子设备全生命周期碳排放量、单位电量碳排放量和单位电量降碳排放量，其中，
[0043]
所述系统运行碳排放量的计算公式为：
[0044][0045]
式中，为常规机组co2排放系数，为新能源机组co2排放系数，p
g,t
为t时刻常规机组实际发电功率，p
w,t
为t时刻新能源机组实际发电功率，ω
t
为规划年时间集合；
[0046]
所述设备全生命周期碳排放量的计算公式为：
[0047][0048]
式中，为新能源设备生产阶段碳排放量，为新能源设备运行阶段碳排放量；为新能源设备报废阶段碳排放量；
[0049]
所述单位电量碳排放量的计算公式为：
[0050][0051]
所述单位电量降碳排放量的计算公式为：
[0052][0053][0054]
式中，p
t
为t时刻实际负荷，为系统不接入新能源设备和接入新能源设备的碳排放量之差。
[0055]
在其中一个实施例中，
[0056]
所述通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权包括；
[0057]
对每个所述评价指标进行归一化处理，形成决策矩阵(xi′j)
m*n
，xi′j为评价指标x
ij
的归一化评价指标；其中，当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化结果为当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化结果为式中，min{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最小值，max{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最大值；
[0058]
计算决策矩阵(xi′j)
m*n
中每个归一化评价指标xi′j的特征比重m
ij
，计算公式为：
[0059]
计算第j类评价指标的熵值ej，计算公式为：
[0060]
确定第j类评价指标的熵权wj，计算公式为：
[0061]
在其中一个实施例中，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分，包括：
[0062]
以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。
[0063]
按照本发明的一个方面，提供了一种电力系统综合评估系统，包括：
[0064]
评价对象确定模块，用于确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划方案,m≥2；
[0065]
评价指标确定模块，用于从多个维度引入n类评价指标，n≥2；
[0066]
评价指标计算模块，用于分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标；
[0067]
熵权处理模块，用于通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。
[0068]
在其中一个实施例中，所述熵权处理模块包括：
[0069]
归一化处理单元，用于对每个所述评价指标进行归一化处理，形成决策矩阵(x
′
ij
)
m*n
，x
′
ij
为评价指标x
ij
的归一化评价指标；其中，当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化结果为当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化结果为
式中，min{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最小值，max{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最大值；
[0070]
特征比重计算单元，用于计算决策矩阵(x
′
ij
)
m*n
中每个归一化评价指标x
′
ij
的特征比重m
ij
，计算公式为：
[0071]
熵值计算单元，用于计算第j类评价指标的熵值ej，计算公式为：
[0072]
熵权确定单元，用于确定第j类评价指标的熵权wj，计算公式为：
[0073]
评分计算单元，用于以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。
[0074]
在其中一个实施例中，所述评分计算单元以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。
[0075]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0076]
本发明选取多个不同的规划方案，作为多个评价对象，在确定评价指标后，计算每个对象的各个评价指标值，通过熵权处理方式计算各类指标的熵权，以熵权作为对应指标的权重与各类指标的归一化指标值进行加权计算，得到各个评价对象的各类评价指标的评分。在本发明中，对多个评价对象的多个评价指标采用熵权处理方式，用熵值来判断某个指标的离散程度，其信息熵值越小，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响就越大，则权重越大；反之，若某项指标的信息熵值越大，指标的离散程度越小，则该指标在综合评价中的影响越小，则权重越小。通过上述方式，可以实现对电力系统客观全面的评估。
[0077]
进一步地，考虑“双碳”目标下电网低碳转型需求，适应新型电力系统评价需要，在多维度评价指标中引入包括碳排放量和降碳排放量的社会效益维度的评价指标以及包括用能权交易费用和碳排放权交易成本的电碳经济维度的评价指标，适应“双碳”目标评价需要的新型电力系统效率效益评估。结合安全运行维度、传统经济维度，实现对电力系统的安全性、清洁性和经济性全面评估。
[0078]
进一步地，在系统安全运行维度、传统经济维度、综合社会效益维度和电碳经济维度下的评价指标，不仅仅引入了反向指标，如成本类指标，还引入了正向指标，如降碳排放量，相比于传统只引入反向指标，本发明指标种类更加全面，有利于实现新型电力系统效率效益的全面评估。
[0079]
进一步地，针对正向指标和反向指标，本发明采用不同的归一化处理方式，然后再基于归一化评价指标进行熵权计算，确定每个归一化评价指标的权重，从而得到每个评价
指标的得分。通过上述处理方式，可以更加准确得确定不同评价指标在整体评估中的影响程度，从而使得最终各评价指标的得分更加客观。
附图说明
[0080]
图1为一实施例的电力系统综合评估方法的步骤流程图；
[0081]
图2为一实施例的适应新型电力系统发展特征的综合经济效益多维度评价指标体系图；
[0082]
图3(a)为一实施例的电力系统综合评估系统的结构示意图；
[0083]
图3(b)为一实施例的熵权处理模块的结构示意图。
具体实施方式
[0084]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0085]
如图1所示为一实施例中的电力系统综合评估方法的步骤流程图，该评价方法包括：
[0086]
步骤s100：确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划方案,m≥2。
[0087]
在进行电力系统规划时，由于大容量储能、分布式调相机等在内的各类灵活性技术的引入，在相同的配置下可能存在多种规划方案，每种规划方案可视为一个评价对象，对每个评价对象进行综合评价，选择最佳的规划方案。需要说明的是，电力系统的规划方案包括节点的设置以及调度方案。
[0088]
步骤s200：从多个维度引入n类评价指标，n≥2。
[0089]
在一实施例中，维度包括系统安全运行维度、传统经济维度、综合社会效益维度和电碳经济维度中的任意几种，传统经济维度的评价指标包括系统投资与运行成本，综合社会效益维度的评价指标包括碳排放量和降碳排放量，电碳经济维度的评价指标包括用能权交易费用和碳排放权交易成本，评价指标分为正向指标和反向指标。
[0090]
正向指标表示取值越大系统效益越好，反向指标表示取值越小系统效益越好。
[0091]
在一实施例中，如图2所示，本发明至少从系统安全运行维度、传统经济维度、综合社会效益维度和电碳经济维度这四个维度设置评价指标，每个维度包括一类或多类评价指标，一共设置有n类评价指标。这些评价指标中，至少一部分为正向指标，另一部分为反向指标。正向指标即“越大越优”型指标，反向指标，即“越小越优”型指标。以下对各个维度下的各类指标进行说明。
[0092]
电碳经济维度的评价指标包括用能权交易费用和碳排放权交易成本。
[0093]
考虑“双碳”目标下电网低碳转型需求，为适应新型电力系统评价需要，在多维度评价指标中引入含源、网、荷侧碳排放权、用能权的电碳经济维度指标，以达到节能减排及提高风电发电权的目的。
[0094]
其中，碳排放权是指企业或者其他相关主体对二氧化碳气体的排放权利，采取总量控制方式，采用基准线法分配碳排放权配额，根据碳排放量多少进行碳排放权的出售、购
买，由此产生碳排放权交易成本。
[0095]
用能权是指所有用能单位在规定的一个周期内获得允许可消耗的一次能源总量的权利，用能权交易是指用能单位一年之内可消费各类能源额度由有关部门分配，针对不同类型的用能企业划分不同等级，用能单位消耗完分配的用能权可在用能权交易市场中购买用能权，由此产生用能权交易费用。
[0096]
在一实施例中，碳排放权交易成本，如下：
[0097]
碳交易采取总量控制方式，基于区域电网基准线排放因子分配碳权。将碳交易过程分为3个阶段，即出售碳权而获益阶段、购买一部分碳权阶段、过排放的罚金阶段。
[0098]
对于含风电场的发电系统，t时刻分配到的碳排放配额为：
[0099]eqt
＝ηp
lft
[0100]
式中，e
qt
为t时刻系统分配到的碳排放分配权；η为区域单位电量排放分配额，由国家发改委规定的“区域电网基准线排放因子”确定；p
lft
为系统在t时刻的负荷预测值。
[0101]
考虑碳交易过程有3个阶段：碳排放量在碳排放配额以内，可以出售剩余的碳排放配额以获得收益；碳排放量大于碳排放配额，但没有超出购买到的碳排放权，此时碳交易成本只需支付多于碳排放配额部分的交易成本；碳排放量超出了分配到的碳排放权与购买得到的碳排放权之和，此时除了需要支付购买的碳排放权的交易成本外，还需要支付超出部分的罚金。碳交易成本计算公式为：
[0102][0103][0104][0105]
式中：g1为碳排放权交易总成本；f
qt
为t时刻系统碳交易成本；e
pt
为t时刻系统碳排放量；e
ht
为t时刻系统购买得到的碳排放权，本实施例取e
ht
＝μe
qt
，其中μ为购买碳排放权的裕度；k
ct
为t时刻碳交易价格；k
ht
为t时刻超额部分的罚金价格；δi为常规火电机组i的单位电量碳排放强度；p
git
为第i台火电机组在t时刻的日前调度出力；n
t
为火电机组总台数；t为日前调度总时段数，一般取24。
[0106]
在一实施例中，用能权交易费用，如下：
[0107]
根据电力系统的实际情况，将电厂设定为用能单位。用能权交易市场中，电厂可进行出售用能权或申购用能权2种选择。在一些地区，将电厂分为a类“绿色节能”电厂、b类“黄色升级”电厂、c类“红色改造”电厂，分别对这3类电厂分配初始用能权，若各类电厂在研究周期内消费的用能权超出初始分配量，则电厂在用能权交易市场中产生申购费用，若各类电厂在周期内有剩余的用能权则在交易市场中出售获得盈利。各类电厂在用能权交易市场中的成交数量为ce，ce＞0为电厂在用能权市场中的出售量，ce＜0为电厂在用能权市场中的申购量，ce的计算式为：
[0108]ce
＝e
dis-e
real
[0109]
式中，e
dis
为初始分配的用能权。
[0110]
当ce＜0时，电厂需申购用能权。3类电厂在用能权市场中的申购价格标准不同，其标准分类为：各类电厂申购量的价格根据单位能耗c
unit
(即工业综合能耗与工业总产值之比)决定。
[0111]
a类电厂中若c
unit
≤0.51，可零费用申购；若0.51＜c
unit
＜0.75则半价购买超额量；若c
unit
≥0.75，则依照原价购买，表达式为：
[0112][0113]
式中，fi'——第i类电厂超出分配用能权额度产生的费用，万元；s
p
——用能权交易市场实时价格，￥/t；c
unit
——单位能耗，吨标准煤/万元。
[0114]
若b类电厂有超额量产生，则需按照原价的1.5倍购买，表达式为：
[0115]
fb'＝-1.5s
p
·ce
[0116]
c类电厂由于单位能耗高，一旦发生超额情况需按原价的2倍购买，表达式为：
[0117]
fc'＝-2s
p
·ce
[0118]
当ce＞0时，电厂可在交易市场上出售剩余的用能权获得收益，本发明设定的a、b、c这3类电厂在用能权市场中的出售价格相同，表达式为：
[0119]
f"＝s
p
·ce
[0120]
式中，f"——电厂在用能权交易市场中的收益费用，万元。
[0121]
综上，用能权交易费用的数学模型表达式为
[0122]
f＝f
′
+f
″
＝fa′
+fb′
+fc′‑f″
[0123]
式中，f'为电厂超出分配用能权额度而购买用能权产生的费用，f"为电厂出售剩余的用能权获得收益。
[0124]
系统安全运行维度反映的是系统线路利用与安全问题，在一实施例中，系统安全运行维度包括输电阻塞发生成本和输电线路利用率。
[0125]
其中，输电阻塞发生成本反映系统阻塞情况，如下：
[0126][0127]
式中，为输电线路越限惩罚成本；为t时刻输电线路越限总功率。
[0128]
其中，输电线路利用率反映输电线路的传输功率占输电线路最大传输容量的百分比，可衡量通道的利用程度，如下：
[0129][0130]
式中，p
l,t
为t时刻输电线路的传输总功率；p
max l
为输电线路的最大传输容量。
[0131]
在一实施例中，传统经济维度指标包括常规机组投资成本、新能源机组投资成本、灵活性技术投资成本、常规机组运行成本和灵活性技术运行费用。
[0132]
其中，常规机组投资成本，如下：
[0133][0134]
式中，为常规机组投资成本，ω
t
为规划年集合，ωg为常规机组集合，ρ为t时刻的折现率。
[0135]
其中，新能源机组投资成本，如下：
[0136][0137]
式中，c
w w
为新能源机组投资成本，ωw为新能源机组集合。
[0138]
其中，灵活性技术投资成本，如下：
[0139][0140]
式中，c
e e
为灵活性技术投资成本，ωe为灵活性设备集合。
[0141]
其中，常规机组运行成本，如下：
[0142][0143]
式中，og为常规机组运行成本，p
g,t
为t时刻常规机组实际发电功率；
[0144]
其中，灵活性技术运行费用，如下：
[0145][0146]
式中，为储能损耗成本，为储能收益，如下：
[0147][0148][0149]
式中，分别为储能的充放电功率；i
ess
为储能的投资成本；q
ess
为蓄电池的全寿命周期充放电电量；δt为调度步长，取值为1h；为t时刻电价。
[0150]
在一实施例中，综合社会效益维度的评价指标包括系统运行碳排放量、电子设备全生命周期碳排放量、单位电量碳排放量和单位电量降碳排放量。
[0151]
其中，系统运行碳排放量，如下：
[0152][0153]
式中，为常规机组co2排放系数；为新能源机组co2排放系数；
[0154]
其中，设备全生命周期碳排放量，如下：
[0155]
[0156]
式中，为新能源设备生产阶段碳排放量；为新能源设备运行阶段碳排放量；为新能源设备报废阶段碳排放量；
[0157]
其中，单位电量碳排放量，如下：
[0158][0159]
其中，单位电量降碳排放量，如下：
[0160][0161][0162]
式中，p
t
为t时刻实际负荷，为系统不接入新能源设备和接入新能源设备的碳排放量之差。
[0163]
步骤s300：分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成原始评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标。
[0164]
将m个评价对象组成集合b＝{b1,b2,...,bm}，针对第i个评价对象bi，n个评价指标构成指标集xi＝{x
i1
,x
i2
,
…
,x
in
},m个评价对象的指标集可形成评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标。
[0165]
步骤s400：通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。
[0166]
在一实施例中，计算熵权的过程包括：
[0167]
步骤s410：对每个评价指标进行归一化处理，形成决策矩阵(xi′j)
m*n
，xi′j为评价指标x
ij
的归一化评价指标。
[0168]
具体的，当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化结果为当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化结果为形成决策矩阵(xi′j)
m*n
。
[0169]
式中，min{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最小值，max{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最大值，xi′j为评价指标x
ij
的归一化评价指标。
[0170]
以维度作为一级指标，以同一维度下的评价指标作为二级指标。由于各个二级指标量纲不同，甚至无量纲，导致直接计算出的指标数量级相差较大，难以直观比较，故需对各指标计算结果进行无量纲化处理。
[0171]
在上述实施例中，输电线路利用率、单位电量降碳排放量为正向指标，即“越大越优”型指标；常规机组投资成本、新能源机组投资成本、灵活性技术投资成本、常规机组运行成本、灵活性技术运行费用、系统运行碳排放量、电子设备全生命周期碳排放量、单位电量碳排放量、碳交易成本、用能权交易费用划分为反向指标，即“越小越优”型指标。
[0172]
当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化处理的计算公式为：
[0173][0174]
当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化处理的计算公式为：
[0175][0176]
min{x
ij
}表示第j类评价指标在所有评价对象中的最小值，max{x
ij
}表示第j类评价指标在所有评价对象中的最大值。
[0177]
通过归一化处理，将原始评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
转换为决策矩阵(xi′j)
m*n
。
[0178]
步骤s420：计算决策矩阵(xi′j)
m*n
中每个归一化评价指标xi′j的特征比重m
ij
，计算公式如下式所示：
[0179][0180]
步骤s430：计算第j类评价指标的熵值ej，计算公式为：
[0181][0182]
步骤s440：确定第j类评价指标的熵权wj，计算公式为：
[0183][0184]
在一实施例中，在得到每类评价指标的熵权后，可以算出每个评价对象的每类评价指标的得分，该得分等于归一化评价指标*熵权。进一步的，在得到各二级评价指标的得分后，还可以进一步计算出一级评价指标(评价维度)的得分，该得分为以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。以系统安全运行维度为例说明，一级评级指标为系统安全运行维度，二级评价指标为输电阻塞发生成本和输电线路利用率。在计算出各类二级指标的熵权后，输电阻塞发生成本的得分＝输电阻塞发生成本归一化值*熵权；输电线路利用率的得分＝输电线路利用率归一化值*熵权；系统安全运行维度的得分＝(输电阻塞发生成本的得分+输电线路利用率的得分)*2，其他评价指标的得分依次类推。
[0185]
需要说明的是，上述实施例中的步骤顺序仅为示例说明，但并不以此为限，在其他实施例中，也可以合理调整步骤顺序，保证各步骤能顺利执行即可。
[0186]
相应地，本发明还涉及一种电力系统综合评估系统，如图3(a)所示，该电力系统综合评估系统包括评价对象确定模块、评价指标确定模块、评价指标计算模块和熵权处理模块。
[0187]
评价对象确定模块用于确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划
方案,m≥2。
[0188]
评价指标确定模块用于从多个维度引入n类评价指标，n≥2。
[0189]
在一实施例中，维度包括系统安全运行维度、传统经济维度、综合社会效益维度和电碳经济维度中的任意几种，系统安全运行维度的评价指标包括输电阻塞发生成本和输电线路利用率，传统经济维度的评价指标包括系统投资与运行成本，综合社会效益维度的评价指标包括碳排放量和降碳排放量，电碳经济维度的评价指标包括用能权交易费用和碳排放权交易成本，评价指标分为正向指标和反向指标，正向指标表示取值越大系统效益越好，反向指标表示取值越小系统效益越好。
[0190]
评价指标计算模块用于分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标。
[0191]
熵权处理模块，用于通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。
[0192]
在一实施例中，如图3(b)所示，熵权处理模块包括归一化处理单元、特征比重计算单元、熵值计算单元、熵权确定单元和评分计算单元。
[0193]
其中，归一化处理单元用于对每个评价指标进行归一化处理，形成决策矩阵(xi′j)
m*n
，xi′j为评价指标x
ij
的归一化评价指标。
[0194]
具体的，当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化结果为当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化结果为式中，min{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最小值，max{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最大值。
[0195]
特征比重计算单元用于计算决策矩阵(xi′j)
m*n
中每个归一化评价指标xi′j的特征比重m
ij
，计算公式为：
[0196]
熵值计算单元用于计算第j类评价指标的熵值ej，计算公式为：
[0197]
熵权确定单元用于确定第j类评价指标的熵权wj，计算公式为：
[0198]
评分计算单元用于以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。
[0199]
在一实施例中，评分计算单元以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。即，在得到每类评价指标的熵权后，可以算出每个评价对象的每类评价指标的得分，该得分等于归一化评价指标*熵权。进一步的，在得到各二级评价指
标的得分后，还可以进一步计算出一级评价指标(评价维度)的得分，该得分为以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。
[0200]
可以理解的，上述电力系统综合评估系统可以用于执行上述电力系统综合评估方法，其中的各个模块用于实现对应步骤，具体可参考上文介绍，在此不再赘述。
[0201]
以下，以一具体的实施例进行说明。
[0202]
已有系统包含118个节点和173条线路，设置系统总装机为16211mw，火电装机8761mw，其中燃煤机组装机6734mw，燃气机组装机2027mw；常规水电装机1200mw；核电机组装机1200mw；风电装机2300mw；光伏发电装机2750mw。用电最大负荷为14462mw，年最小负荷为4446mw。该系统具体电源装机结构如下表1所示。
[0203]
表1电源装机结构表
[0204][0205]
规划约束：风电新装机容量为4033.65mw，光伏发电新装机容量为3025.24mw，合计新装机容量为7058.89mw；新建灵活性资源2014.97mw。全年风电总发电量为129.41亿千瓦时，全年光伏总发电量为38.97亿千瓦时，全年新能源合计发电量为168.38亿千瓦时；全年风电利用小时数为3081.2小时，全年光伏利用小时数为1321.1小时，风电消纳率为93.86％，光伏消纳率为99.00％。基于上述规划约束得到多种规划方案，本实施例选择技术成熟度较低场景的规划方案和技术成熟度较高场景的规划方案，通过上文介绍的方法对这两个评价对象进行综合评价。
[0206]
首先，生成原始评价指标矩阵，如下表2所示。
[0207]
表2原始评价指标矩阵
[0208]
[0209][0210]
由于指标可分类为越大越好型(正向指标)和越小越好型(负向指标)，因此根据指标类型进行归一化处理，形成决策矩阵，如表3所示。
[0211]
表3决策矩阵
[0212][0213]
之后根据依次通过上述公式计算得到各类评价指标的熵值，得到熵值矩阵，如下表4所示。
[0214]
表4熵值矩阵
[0215][0216][0217]
计算各个指标最终权重得到如下表5所示。
[0218]
表5各个指标权重
[0219][0220]
计算技术成熟度高低评价体系最终得分如下表6所示，
[0221]
表6技术成熟度高低评价指标体系得分
[0222][0223]
从表中可以看出，随着技术成熟度增高后，传统经济维度、综合社会效益维度和电碳经济维度得分均得到提升，因此本评价体系能够全面的分析评估不同场景下系统成熟情况。
[0224]
综上，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得如下有益效果：
[0225]
1、本发明基于灵活性技术成熟度场景分析提出电网技术多维度量化分析方法，充分结合系统新技术对系统运行的影响，结合特定的熵权处理方法，对各成熟度场景开展综多维度评价，经算例验证，本指标体系可全面分析评估不同场景下系统成熟情况。
[0226]
2、本发明以多元化视角研究建立适应新型电力系统发展特征的综合经济效益多维度评价模型，综合考虑系统安全运行维度指标，系统成本、系统收益等传统经济维度指标与节能降耗、生态文明等综合社会效益维度指标，充分反映了系统安全程度、各类机组及灵
活性技术的投资成本与运行费用，以及机组的碳排放水平，从而实现对电力系统的安全性、清洁性和经济性的全面评估。
[0227]
3、本发明基于“双碳”目标下电网低碳转型需求，在多维度评价指标体系中另外引入碳排放权、用能权的电碳经济维度指标，以达到节能减排以及提高新能源发电权的目的，完善创新了传统电力系统评价体系。
[0228]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0229]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0230]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0231]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0232]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0233]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种电力系统综合评估方法，其特征在于，包括：确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划方案,m≥2；从多个维度引入n类评价指标，n≥2；分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成原始评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标；通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。2.如权利要求1所述的电力系统综合评估方法，其特征在于，所述维度包括电碳经济维度：所述电碳经济维度的评价指标包括用能权交易费用和碳排放交易成本，其中：所述碳排放权交易成本g1的计算公式为：的计算公式为：式中，f
qt
为t时刻系统碳排放权交易成本，k
ct
为t时刻碳交易价格，e
pt
为t时刻系统碳排放量，e
qt
为t时刻系统分配到的碳排放配额,e
ht
为t时刻系统购买得到的碳排放权,k
ht
为t时刻超额部分的罚金价格,t为日前调度总时段数；所述用能权交易费用f的计算公式为：f＝f
′‑
f
″
式中，f'为电厂超出分配用能权额度而购买用能权产生的费用，f"为电厂出售剩余的用能权获得收益。3.如权利要求1所述的电力系统综合评估方法，其特征在于，所述维度包括系统安全运行维度，所述系统安全运行维度的评价指标包括输电阻塞发生成本和输电线路利用率，其中，所述输电阻塞发生成本l1的计算公式为：式中，为输电线路越限惩罚成本，为t时刻输电线路越限总功率，ω
t
为规划年时间集合；所述输电线路利用率l2的计算公式为：式中，p
l,t
为t时刻输电线路的传输总功率；p
lmax
为输电线路的最大传输容量。4.如权利要求1所述的电力系统综合评估方法，其特征在于，所述维度包括传统经济维度，所述传统经济维度的评价指标包括常规机组投资成本、新能源机组投资成本、灵活性技
术投资成本、常规机组运行成本和灵活性技术运行费用，其中，所述常规机组投资成本的计算公式为：式中，为常规机组投资成本，ρ为t时刻的折现率，ω
t
为规划年时间集合，ω
g
为常规机组集合；所述新能源机组投资成本的计算公式为：式中，c
ww
为新能源机组投资成本，ω
w
为新能源机组集合；所述灵活性技术投资成本的计算公式为：式中，c
ee
为灵活性技术投资成本，ω
e
为灵活性设备集合；所述常规机组运行成本的计算公式为：式中，o
g
为常规机组运行成本，p
g,t
为t时刻常规机组实际发电功率；所述灵活性技术运行费用c
ess
的计算公式为：式中，为储能损耗成本，为储能收益。5.如权利要求1～4任一项所述的电力系统综合评估方法，其特征在于，所述维度包括综合社会效益维度，所述综合社会效益维度的评价指标包括系统运行碳排放量、电子设备全生命周期碳排放量、单位电量碳排放量和单位电量降碳排放量，其中，所述系统运行碳排放量的计算公式为：式中，为常规机组co2排放系数，为新能源机组co2排放系数，p
g,t
为t时刻常规机组实际发电功率，p
w,t
为t时刻新能源机组实际发电功率，ω
t
为规划年时间集合；所述设备全生命周期碳排放量的计算公式为：
式中，为新能源设备生产阶段碳排放量，为新能源设备运行阶段碳排放量；为新能源设备报废阶段碳排放量；所述单位电量碳排放量的计算公式为：所述单位电量降碳排放量的计算公式为：的计算公式为：式中，p
t
为t时刻实际负荷，为系统不接入新能源设备和接入新能源设备的碳排放量之差。6.如权利要求1所述的电力系统综合评估方法，其特征在于，所述通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权包括；对每个所述评价指标进行归一化处理，形成决策矩阵(x
i
′
j
)
m*n
，x
i
′
j
为评价指标x
ij
的归一化评价指标；其中，当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化结果为当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化结果为式中，min{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最小值，max{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最大值；计算决策矩阵(x
i
′
j
)
m*n
中每个归一化评价指标x
i
′
j
的特征比重m
ij
，计算公式为：计算第j类评价指标的熵值e
j
，计算公式为：确定第j类评价指标的熵权w
j
，计算公式为：7.如权利要求6所述的电力系统综合评估方法，其特征在于，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分，包括：以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加
权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。8.一种电力系统综合评估系统，其特征在于，包括：评价对象确定模块，用于确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划方案,m≥2；评价指标确定模块，用于从多个维度引入n类评价指标，n≥2；评价指标计算模块，用于分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
，其中，x
ij
表示第i个评价对象的第j个评价指标；熵权处理模块，用于通过熵权处理方式计算m个评价对象中同一类评价指标的熵权，以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。9.如权利要求8所述的电力系统综合评估系统，其特征在于，所述熵权处理模块包括：归一化处理单元，用于对每个所述评价指标进行归一化处理，形成决策矩阵(x
i
′
j
)
m*n
，x
i
′
j
为评价指标x
ij
的归一化评价指标；其中，当评价指标x
ij
为正向指标时，归一化结果为当评价指标x
ij
为反向指标时，归一化结果为式中，min{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最小值，max{x
ij
}表示评价指标矩阵(x
ij
)
m*n
中第j列的最大值；特征比重计算单元，用于计算决策矩阵(x
i
′
j
)
m*n
中每个归一化评价指标x
i
′
j
的特征比重m
ij
，计算公式为：熵值计算单元，用于计算第j类评价指标的熵值e
j
，计算公式为：熵权确定单元，用于确定第j类评价指标的熵权w
j
，计算公式为：评分计算单元，用于以评价指标的熵权作为权重对每个评价对象的归一化评价指标进行加权计算，得到对应评价对象的各类评价指标的评分。10.如权利要求9所述的电力系统综合评估系统，其特征在于，所述评分计算单元以评价指标的熵权作为权重对同一评价对象的同一维度下的归一化评价指标进行加权计算后求和、再乘以对应维度下的评价指标数量，得到对应评价对象各维度的评分。

技术总结
本发明公开了一种电力系统综合评估方法及系统，属于电力系统效益评估技术领域，电力系统综合评估方法包括：确定m个评价对象，每个评价对象为不同的电力系统规划方案；从多个维度引入n类评价指标；分别计算每个评价对象的n个评价指标，形成原始评价指标矩阵(x


技术研发人员：艾小猛 万昱娴 楼奕轩 方家琨 杨晓东 林威 林毅 吴威 朱睿 潘尔生 孙珂 韩晓男 王丹 张柯欣 于昊洋 刘忠健 曹阳 陈天一 辛蜀骏 游沛羽 李凡 秦继朔 刘栋 梁涵卿 陶太堃 章程
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司 国网福建省电力有限公司经济技术研究院 国网经济技术研究院有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/20