分散式风电群输电规划方案的评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种分散式风电群输电规划方案的评价方法，包括获取待评价方案并设定评价指标；专家组对评价指标进行打分，得到决策矩阵；计算各评价指标的主观和客观权重；确定评价指标的最优组合权重；采用基于灰色关联分析的优选方法进行方案优选，得到最佳的分散式风电群输电规划方案。本发明根据各候选方案对电力系统的影响，计算各评价指标的主观权重和客观权重，从而确定各评价指标的权重，将灰色关联分析法和余弦排序法相结合对各个输电规划方案进行优选并得到最佳的输电规划方案，因此本发明能够准确的评价每一个候选方案，而且方法科学、可靠，给分散式风电群输电规划方案的评价提供了一套崭新的、科学的分析方法。
【专利说明】
分散式风电群输电规划方案的评价方法
技术领域
[0001 ]本发明具体涉及一种分散式风电群输电规划方案的评价方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，环境问题已经成为了世界性的问 题，因此可持续发展理念成为了全世界人们的共识。
[0003] 风能因其环保节能、运行成本稳定、分布范围广泛等特点，正逐渐成为我国，乃至 全球范围内能源可持续发展战略的重要组成部分。我国内陆山地风电、湖区风电等分散式 风电群，具有风电分布范围广、单个风电容量小等特点。现在国内风电正处于一个高速发展 期，大部分内陆风电即将陆续开发，而风电群输电规划研究是风电能够可靠送出和消纳的 基础。
[0004] 当前国内外对风电接入电网以及输电规划方案优选开展了广泛而深入的研究。但 对于风电的研究主要集中在大规模风电接入对电力系统的影响，而大规模风电接入与分散 式风电接入对于电力系统的影响不同，因此目前的研究方法和研究成果不适用于评价分散 式风电对接入电力系统的影响。而目前也没有方法或研究成果对分散式风电输电规划和对 接入电力系统的影响进行评价。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种针对分散式风电输电规划对接入的电力系统的影响 进行评价的分散式风电群输电规划方案的评价方法。
[0006] 本发明提供的这种分散式风电群输电规划方案的评价方法，包括如下步骤：
[0007] S1.获取待评价的分散式风电群输电规划方案，并根据分散式风电群输电规划方 案和电力系统的特性获取评价指标；
[0008] S2.对待评价分散式风电群输电规划方案，采用专家组对评价指标进行打分，得到 决策矩阵；
[0009] S3.计算各评价指标的主观权重和客观权重；
[0010] S4.采用基于矩估计理论的组合赋权方法确定评价指标的最优组合权重；
[0011] S5.根据步骤S4得到的最优组合权重，采用基于灰色关联分析的优选方法进行方 案优选，得到最佳的分散式风电群输电规划方案。
[0012] 步骤S1所述的评价指标包括经济性、安全性和适应性三个指标;其中经济性指标 包括一次投资和电能损失费用；安全性指标包括潮流分布、母线节点电压水平、电压稳定 性、N-1校核、暂态稳定校核以及穿越功率极限；适应性指标包括区域电力需求、送出可靠 性、实施难度、过渡难度、发展适应性以及近区电网调度运行。
[0013] 步骤S3所述的评价指标的主观权重和客观权重，为采用基于层次分析法和专家咨 询法的主观赋权方法计算各评价指标的主观权重，采用基于独立信息数据波动法和熵权法 的客观赋权方法计算各评价指标的客观权重。
[0014] 步骤S4所述的基于矩估计理论的组合赋权方法，具体步骤为：
[0015] 1)从主观权重总体中抽取p个样本，客观权重总体中抽取k-p个样本，并且假设m个 评价指标的组合权重向量为W=[ ωι，《2,…，0m]，其中k和p均为自然数，且k>p;
[0016] 2)对于第j个评价指标，采用如下算式计算指标的主观权重gjs和客观权重g jt的期 望倌：
[0018] 3)对于第j个指标，其主观、客观重要性系数分别为：
[0020] 4)按照下式到综合指标中主、客观重要性系数：
[0022] 5)采用如下组合权重的优化模型计算综合权重向量中各评价指标的综合权重 ω J：
[0024] 式中：ω」为第j个指标组合后的权重值;α，β分别为主观、客观权重的相对重要程 度系数;gjs，gjt分别为第s种主观赋权法和第t种客观赋权法对第j个指标的赋权结果；
[0025] 6)采用拉格朗日函数法求解步骤5)的模型得到：
[0027]步骤S5所述的基于灰色关联分析的优选方法，具体包括如下步骤：
[0028] A.对于候选的η个方案、每个方案的m个指标进行无量纲处理，得到方案集对指标 集的评价矩阵X=(Xij)nXm;
[0029] B .令X〇pt= [Xoptl，XoPt2，…，Χ_]为理想方案;理想方案中各指标的取值规则为：
[0030] 若指标为极大型指标，则理想方案中各指标值取各方案中相应指标中的最大值；
[0031] 若指标为极小型指标，则理想方案中各指标值取各方案中相应指标中的最小值；
[0032] C.采用基于灰色关联分析法计算第i个方案的第j个指标的关联系数
[0033] D.将候选方案Xi= {xii，Xi2,…，Xim}表示为一个m维坐标系{aii，ai2,…，aim};选取 空间任一点作为公共起点，以理想方案应的指标值作为终点，形成有向线段oaj，得到 电网规划理想方案有向线段集为{oai，oa 2，…，oam};以候选方案Xi对应的指标值作为终点， 形成有向线段〇a^，得到电网规划候选方案有向线段集为{ 〇&11，〇&12，…，oaim};且记录有向 线段〇aj与oaij的夹角为
[0034] E.采用基于余弦排序法的计算方法计算第i个方案的第j个指标的关联系数cos 9ij ;
[0035] F.采用如下算式计算第i个方案的第j个指标的关联系数：
[0036] ψ·? -ξ-CXiS^
[0037] G.计算第i个候选方案与理想方案的关联度：
[0039] H.根据步骤G得到的所有候选方案与理想方案的关联度作为评价指标，以候选方 案与理想方案的关联度越大越好作为评价原则，评价所有候选方案。
[0040]步骤C所述的采用基于灰色关联分析法计算第i个方案的第j个指标的关联系数 I；，具体为采用如下算式计算第i个方案的第j个指标的关联系数〇
[0042]式中P为分辨系数，取0.5。
[0043]步骤E所述的计算第i个方案的第j个指标的关联系数COS0&具体为采用如下算式 计算第i个方案的第j个指标的关联系数cos0lj:
[0045]本发明通过建立分散式风电群输电规划方案的评价指标，根据各个候选方案对电 力系统的影响，采用基于层次分析法和专家咨询法的主观赋权方法计算各评价指标的主观 权重，基于独立信息数据波动法和熵权法的客观赋权方法计算各评价指标的客观权重，基 于矩估计理论的最优组合赋权方法确定各评价指标的权重，创造性的提出了将灰色关联分 析法和余弦排序法相结合的改进型灰色关联分析法，对各个输电规划方案进行优选并得到 最佳的输电规划方案，因此本发明能够准确的评价每一个候选方案，而且方法科学、可靠， 给分散式风电群输电规划方案的评价提供了一套崭新的、科学的分析方法。
【附图说明】
[0046]图1为本发明的评价指标体系图。
[0047]图2为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0048] 如图2所示为本发明的方法流程图：本发明提供的这种分散式风电群输电规划方 案的评价方法，包括如下步骤：
[0049] S1.获取待评价的分散式风电群输电规划方案，并根据分散式风电群输电规划方 案和电力系统的特性获取评价指标；
[0050] 评价指标包括经济性、安全性和适应性三个指标;其中经济性指标包括一次投资 和电能损失费用；安全性指标包括潮流分布、母线节点电压水平、电压稳定性、N-1校核、暂 态稳定校核以及穿越功率极限;适应性指标包括区域电力需求、送出可靠性、实施难度、过 渡难度、发展适应性以及近区电网调度运行。评价指标体系具体如图1所示。
[0051 ] S2.对待评价分散式风电群输电规划方案，采用专家组对评价指标进行打分，得到 决策矩阵；
[0052] S3.为采用基于层次分析法和专家咨询法的主观赋权方法计算各评价指标的主观 权重，采用基于独立信息数据波动法和熵权法的客观赋权方法计算各评价指标的客观权 重；
[0053] S4.采用基于矩估计理论的组合赋权方法确定评价指标的最优组合权重，具体步 骤包括：
[0054] 1)从主观权重总体中抽取p个样本，客观权重总体中抽取k-p个样本，并且假设m个 评价指标的组合权重向量为W=[ ωι，《2,…，0m]，其中k和p均为自然数，且k>p;
[0055] 2)对于第j个评价指标，采用如下算式计算指标的主观权重gjs和客观权重g jt的期 望值：
[0057] 3)对于第j个指标，其主观、客观重要性系数分别为：
[0059] 4)按照下式到综合指标中主、客观重要性系数：
[0061] 5)采用如下组合权重的优化模型计算综合权重向量中各评价指标的综合权重 ω j：
[0063] 式中：为第j个指标组合后的权重值;α，β分别为主观、客观权重的相对重要程 度系数;gjs，gjt分别为第s种主观赋权法和第t种客观赋权法对第j个指标的赋权结果；
[0064] 6)采用拉格朗日函数法求解步骤5)的模型得到：
[0066] S5.根据步骤S4得到的最优组合权重，采用基于灰色关联分析的优选方法进行方 案优选，得到最佳的分散式风电群输电规划方案，具体步骤包括：
[0067] A.对于候选的η个方案、每个方案的m个指标进行无量纲处理，得到方案集对指标 集的评价矩阵X=(Xij)nXm;
[0068] B .令X〇pt= [Xoptl，XoPt2，…，Χ_]为理想方案;理想方案中各指标的取值规则为：
[0069] 若指标为极大型指标，则理想方案中各指标值取各方案中相应指标中的最大值；
[0070] 若指标为极小型指标，则理想方案中各指标值取各方案中相应指标中的最小值；
[0071] C.采用基于灰色关联分析法计算第i个方案的第j个指标的关联系数#，具体如下 式所示：
[0073] 式中P为分辨系数，取0.5;
[0074] D.将候选方案Xi= {xii，Xi2,…，Xim}表示为一个m维坐标系{aii，ai2,…，aim};选取 空间任一点作为公共起点，以理想方案应的指标值作为终点，形成有向线段oaj，得到 电网规划理想方案有向线段集为{oai，oa 2，…，oam};以候选方案Xi对应的指标值作为终点， 形成有向线段〇a^，得到电网规划候选方案有向线段集为{ 〇&11，〇&12，…，oaim};且记录有向 线段〇aj与oaij的夹角为
[0075] E.采用基于余弦排序法的计算方法计算第i个方案的第j个指标的关联系数cos ，具体如下式所示：
[0077] F.采用如下算式计算第i个方案的第j个指标的关联系数：
[0078] C〇sBg
[0079] G.计算第i个候选方案与理想方案的关联度：
[0081] H.根据步骤G得到的所有候选方案与理想方案的关联度作为评价指标，以候选方 案与理想方案的关联度越大越好作为评价原则，评价所有候选方案。
[0082]以下结合一个具体实施例对本发明进行进一步说明：
[0083] S1.确定所有候选方案集合，并建立分散式风电群输电规划的评价指标体系；
[0084]评价指标体系包括经济性、安全性和适应性三个一级指标。经济性指标包括一次 投资和电能损失费用两个二级指标;安全性指标包括潮流分布、母线节点电压水平、电压稳 定性、N-1校核、暂态稳定校核以及穿越功率极限等六个二级指标;适应性指标包括区域电 力需求、送出可靠性、实施难度、过渡难度、发展适应性以及近区电网调度运行等六个二级 指标；
[0085] S2:计算每个候选方案的评价指标值，由专家成评判组给所有候选方案的评价指 标打分，得到决策矩阵如下表1所示：
[0086]表1候选方案评价指标打分表
[0088] S3:确定评价指标的主观权重集合和客观权重集合；
[0089] 采用基于层次分析法和专家咨询法的主观赋权方法计算各评价指标的主观权重 分别为：
[0090] ffi=[0.095,0.091,0.062,0.071,0.075,0.066,0.087,
[0091] 0.079,0.083,0.058,0.083,0.054,0.050,0.046]
[0092] ff2=[0.097,0.093,0.086,0.080,0.076,0.070,0.074,
[0093] 0.070,0.086,0.060,0.058,0.054,0.050,0.046]
[0094] 采用基于独立信息数据波动法和熵权法的客观赋权方法计算各评价指标的客观 权重为：
[0095] ff3=[0.085,0.139,0.083,0.038,0.083,0.083,0.083,
[0096] 0.083,0.042,0.038,0.055,0.052,0.052,0.086]
[0097] ff4=[0.081,0.079,0.077,0.081,0.077,0.077,0.077,
[0098] 0.077,0.029,0.081,0.029,0.081,0.081,0.077]
[0099] S4:基于矩估计理论的组合赋权方法确定评价指标的最优组合权重；
[0100] 求得各指标主观和客观权重期望值集合分别为：
[0103] 求得各指标的主观和客观重要性系数集合分别为：
[0104] ffa=[0.538,0.458,0.483,0.559,0.486,0.462,0.503
[0105] 0.484,0.704,0.499,0.627,0.448,0.428,0.360]
[0106] ffP=[0.462,0.542,0.517,0.441,0.514,0.538,0.497,
[0107] 0.516,0.296,0.501,0.373,0.552,0.572,0.640]
[0108] 最终，求得主观和客观重要性系数分别为：
[0109] α = 0.503,β = 0.497
[0110] 利用拉格朗日函数法求解，得到基于矩估计理论赋权方法确定的各个指标的最优 组合权重为：
[0111] ff=[0.090,0.101,0.077,0.067,0.077,0.074,0.080,
[0112] 0.077,0.060,0.059,0.056,0.060,0.058,0.063]
[0113] S5:在己知评价指标权重的基础上，基于改进的灰色关联分析优选方法进行方案 优选；
[0114] 求得基于灰色关联分析法各方案指标与理想方案指标的关联系数矩阵为：
[0115]
[0116] 求得基于余弦排序法各方案指标与理想方案指标的关联系数矩阵为：
[0117]
[0118] 求得基于改进的灰色关联分析法各方案指标与理想方案指标的关联系数矩阵为：
[0119]
[0120] 将计算得到各个指标的最优组合权重向量代入，计算各决策方案与最优输电规划 方案的关联度为：
[0121] P=[0.0522,0.0614,0.0387]
[0122] S6:推荐分散式风电群输电规划最佳方案：
[0123] 综合来看，方案二的一次投资及电能损失费用最小，安全性和适应性均较好，为最 佳方案。
【主权项】
1. 一种分散式风电群输电规划方案的评价方法，包括如下步骤：51. 获取待评价的分散式风电群输电规划方案，并根据分散式风电群输电规划方案和 电力系统的特性获取评价指标；52. 对待评价分散式风电群输电规划方案，采用专家组对评价指标进行打分，得到决策 矩阵；53. 计算各评价指标的主观权重和客观权重；54. 采用基于矩估计理论的组合赋权方法确定评价指标的最优组合权重；55. 根据步骤S4得到的最优组合权重，采用基于灰色关联分析的优选方法进行方案优 选，得到最佳的分散式风电群输电规划方案。2. 根据权利要求1所述的分散式风电群输电规划方案的评价方法，其特征在于步骤S1 所述的评价指标包括经济性、安全性和适应性Ξ个指标;其中经济性指标包括一次投资和 电能损失费用；安全性指标包括潮流分布、母线节点电压水平、电压稳定性、N-1校核、暂态 稳定校核W及穿越功率极限;适应性指标包括区域电力需求、送出可靠性、实施难度、过渡 难度、发展适应性W及近区电网调度运行。3. 根据权利要求1所述的分散式风电群输电规划方案的评价方法，其特征在于步骤S3 所述的评价指标的主观权重和客观权重，为采用基于层次分析法和专家咨询法的主观赋权 方法计算各评价指标的主观权重，采用基于独立信息数据波动法和赌权法的客观赋权方法 计算各评价指标的客观权重。4. 根据权利要求1所述的分散式风电群输电规划方案的评价方法，其特征在于步骤S4 所述的基于矩估计理论的组合赋权方法，具体步骤为： 1) 从主观权重总体中抽取P个样本，客观权重总体中抽取k-p个样本，并且假设m个评 价指标的组合权重向量为w=[ ωι, 〇2，···，Wm]，其中k和P均为自然数，且k>p; 2) 对于第j个评价指标，采用如下算式计算指标的主观权重&3和客观权重gw的期望值：4)按照下式到综合指标中主、客观重要性系数：5) 采用如下组合权重的优化模型计算综合权重向量中各评价指标的综合权重ω j:式中：为第j个指标组合后的权重值;α，β分别为主观、客观权重的相对重要程度系 数;gjs，gjt分别为第S种主观赋权法和第t种客观赋权法对第j个指标的赋权结果； 6) 采用拉格朗日函数法求解步骤5)的模型得到：5.根据权利要求1~4之一所述的分散式风电群输电规划方案的评价方法，其特征在于 步骤S5所述的基于灰色关联分析的优选方法，具体包括如下步骤： A.对于候选的η个方案、每个方案的m个指标进行无量纲处理，得到方案集对指标集的 评价矩阵X=(Xij)nXm; B .令X〇pt= [Xoptl，Xopt2，· · ·，Xoptm]为理想方案；理想方案中各指标的取值规则为： 若指标为极大型指标，则理想方案中各指标值取各方案中相应指标中的最大值； 若指标为极小型指标，则理想方案中各指标值取各方案中相应指标中的最小值； C. 采用基于灰色关联分析法计算第i个方案的第j个指标的关联系数多;； D. 将候选方案xi= {xii ,xi2,…，xim}表不为一个m维坐标系{ail,ai2,…，aim};选取空间任 一点作为公共起点，W理想方案XDPt对应的指标值作为终点，形成有向线段oaj，得到电网 规划理想方案有向线段集为{ Oai，〇曰2，…，Oam} ; W候选方案XI对应的指标值作为终点，形成 有向线段oau，得到电网规划候选方案有向线段集为{〇曰11，〇曰12,…，oaim};且记录有向线段 oaj与oaij的夹角为0ij; E. 采用基于余弦排序法的计算方法计算第i个方案的第j个指标的关联系数cos0ij; F. 采用如下算式计算第i个方案的第j个指标的关联系数： η二每COS马 G. 计算第i个候选方案与理想方案的关联度：Η.根据步骤G得到的所有候选方案与理想方案的关联度作为评价指标，W候选方案与 理想方案的关联度越大越好作为评价原则，评价所有候选方案。6. 根据权利要求5所述的分散式风电群输电规划方案的评价方法，其特征在于步骤C所 述的采用基于灰色关联分析法计算第i个方案的第j个指标的关联系数^，具体为采用如下 算式计算第i个方案的第j个指标的关联系数;式中P为分辨系数，取0.5。7. 根据权利要求5所述的分散式风电群输电规划方案的评价方法，其特征在于步骤E所 述的计算第i个方案的第j个指标的关联系数COS0U，具体为采用如下算式计算第i个方案的 第i个指标的关联系数COS0ii:
【文档编号】G06Q50/06GK106096765SQ201610393612
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201610393612.0, CN 106096765 A, CN 106096765A, CN 201610393612, CN-A-106096765, CN106096765 A, CN106096765A, CN201610393612, CN201610393612.0
【发明人】肖帅, 章德, 禹海峰, 李梦骄, 陈佳, 文明
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司经济技术研究院