建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价方法与流程

1.本发明涉及电力需求侧调控领域，具体涉及建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价方法。


背景技术：

2.传统的电力需求侧配合电网峰谷差调节响应一般是通过调控柔性电力设备，改变原有的用电行为来完成。近年来，随着社会各行业建筑物规模及数量的扩大，以建筑物为代表的终端用能每年都在快速增高；同时，随着用户对建筑物室内温湿舒适度要求的提高以及建筑用能在夏冬高峰负荷季中一天内对温控负荷用电行为的一致性，使得配电网日负荷曲线峰谷差值进一步拉大。因此，以建筑整体为考虑对象，将建筑整体视为一个柔性负荷，研究其参与区域配电网峰谷差调节问题并对调节效果做出综合评价，成为亟待解决的问题，对于定位建筑用能参与电力需求侧调控技术的薄弱环节，挖掘建筑用能调节潜力具有积极促进意义。
3.关于电力需求侧参与配电网峰谷差调节效果综合评价问题的研究，目前主要集中在需求侧单方面，从用户用电节电量和节电成本等角度对调节效果进行评价。这种仅对用户单方面调节效果进行综合评价的需求侧响应很可能导致大量负荷避开白日内高电价峰时用电，而转至夜间低电价时段运行，形成新的负荷高峰，从而偏离电网运行期望。因此，这种仅从需求侧单方面对峰谷差调节效果进行综合评价的方式存在一定的局限性和片面性，并不能全面反映电网侧对调节效果的满意程度。
4.目前，从建筑用能端和物理范围较小的区域配电网端双方向出发，进行建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价的研究还未出现。对建筑用能参与电网峰谷差调节效果进行综合评价，一方面能够评价建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的效果；另一方面还可以横向比较不同调节策略的优劣，为建筑用能参与配电网峰谷差调节方法的推广提供科学衡量手段方面的支持。进一步的，从建筑用能端和物理范围较小的区域配电网端双方出发构建评价指标体系，实际上能够更加全方位、全角度的描述电网侧调节需求以及建筑用能侧的调控执行能力，通过分析评价结果，找到峰谷差调节系统中的薄弱环节，通过向建筑用能需求侧响应策略制定环节反馈，以便更为客观的引导建筑用能参与配电网峰谷差调节策略的制定。


技术实现要素：

5.本发明考虑经济性、信誉度、电网技术参数改善程度以及建筑用能响应程度4个维度的评价指标，建立了自上而下具有4个层次结构的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价指标体系，提出了综合评价指标体系中各指标评估模型，采用层次分析法确定各评价指标权重，采用模糊综合评判法完成调节效果的综合评价，从而形成了基于层次分析法-模糊综合评判法的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价方法。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
7.一种建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价方法，包括以下步骤：
8.1.建立建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价体系；
9.利用层次分析法，建立自上而下具有4个层次结构的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价指标体系，其中，第一层为建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的综合效果，第二层为一级指标，包括经济性指标、信誉度指标、电网技术参数改善程度指标和建筑用能侧响应程度指标，第三层和第四层分别为二级和三级指标；
10.2.建立建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果各评价指标模型；
11.1)建立经济性指标模型；
12.2)建立信誉度指标模型；
13.3)建立电网技术参数改善程度指标模型；
14.4)建立建筑用能侧响应程度指标模型；
15.3、采用层次分析法确定各评价指标权重；
16.4、采用模糊综合评判法进行调节效果的综合评价。
17.步骤1中，
18.1)经济性指标包括电网侧经济性指标和建筑用能侧经济性指标，电网侧经济性指标包括电网侧调峰增容投资、电网调峰产生的环境效益和电网调峰运行费用3个指标；建筑用能侧经济性指标包括建筑用电节电量、建筑用能节电费用和需求侧辅助服务收益3个指标。
19.2)信誉度指标包括电网侧信誉度指标和建筑用能侧信誉度指标，其中，电网侧信誉度指标包括电网侧下发调节功率偏差率1个指标；建筑用能侧信誉度指标包括建筑侧响应调节功率偏差率1个指标。
20.3)电网技术参数改善程度指标从电网侧考虑，包括网损节电量、关口功率波动程度、电压合格率和配电网系统综合电压水平4个指标。
21.4)建筑用能侧响应程度指标从建筑用能侧考虑，包括建筑用能牺牲舒适温度代价占比和建筑用能侧峰谷差调节贡献度2个指标。
22.电网调峰增容投资具体表达式如下：
[0023][0024]
式中：cq为额外投建机组q的单位容量初始投资，rmb/kw；pq为额外投建机组q的配置容量，kw；q为额外投建机组的种类数目；σ为机组的年折旧率；yq为额外投建机组q的工程寿命。
[0025]
电网调峰产生的环境效益ξ具体计算公式如下：
[0026][0027]
式中：ξ表示因电网调峰产生的环境效益；v表示污染物的种类，主要有4种：no
x
、co2、co、so2；t1为全天的削峰时段数；βv为第v种污染物的单位排放量惩罚费用；q
t
为t削峰时段的削峰容量；μv为每千瓦时电量对应的第v种污染物排放量，kg/kwh。
[0028]
电网调峰运行费用f包括燃料费用f1、启动成本f2和维护费用f3：
[0029]
f＝f1 f2 f3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0030]
a.燃料费用f1具体计算公式如下：
[0031][0032]
式中：κ为标准一次能源燃料单价；y为参与电网调峰的机组总个数；t
t1,y
为机组y参与调峰出力时的全天运行总时长；fy为单位时间内机组y消耗的燃料质量。
[0033]
b.启动成本f2具体计算公式如下：
[0034][0035]
式中：y为参与电网调峰的机组总个数；t1为全天的削峰时段数； sy为机组y的启动成本；u
y,t
和u
y,t-1
分别为机组y在t时段和t-1时段的运行状态，其值为1表示机组处于运行状态，其值为0表示机组处于停运状态。
[0036]
c.维护费用f3具体计算公式如下：
[0037][0038]
式中：y为参与电网调峰的机组总个数；t1为全天的削峰时段数； p
y,t
为机组y在t时段的平均运行功率，cy为机组y单位运行功率维护成本。
[0039]
①
建筑用能节电量为全天每一时段的节电量之和，全天分为削峰时段与填谷时段，全天的削峰时段用t1表示，填谷时段用t2表示，削峰时段建筑用能减少，节电量为正，填谷时段建筑用能增加，节电量为负。建筑用电节电量的表达式如下：
[0040][0041]
式中：和分别为建筑用能在削峰时段和填谷时段由历史负荷曲线评价出来的未参与区域配电网需求侧响应时在t时段的用电量；和分别为建筑用能在削峰时段和填谷时段参与区域配电网需求侧响应后在t时段的用电量。
[0042]
②
建筑用能节电费用的表达式如下：
[0043][0044]
式中，μ
peak
为削峰时段电网所执行的电价；μ
valley
为填谷时段电网所执行的电价。
[0045]
③
需求侧辅助服务收益计算公式如下：
[0046][0047]
式中：ρ为建筑用能侧获得的需求侧辅助服务收益；z为参与区域配电网峰谷差调节的建筑数量；t为全天的峰谷差调节时段数；ε
comp,z
为建筑z参与响应时的单位补偿费用；为建筑z在t调度时段实际响应的平均调节功率；
△
t为1个时段调度时长。
[0048]
电网侧下发调节功率偏差率具体计算公式如下：
[0049][0050]
式中：χ1为电网侧下发调节功率偏差率；t为全天的峰谷差调节时段数；z为参与区域配电网峰谷差调节的建筑数量；为电网侧向建筑z下发的t时段平均调节需求功率；
△
p
z,t
为建筑z在t调度时段由自身实际情况评估出来的平均最大可调节功率。
[0051]
建筑侧响应调节功率偏差率具体计算公式如下：
[0052][0053]
式中：χ2为建筑侧响应调节功率偏差率；t为全天的峰谷差调节时段数；z为参与区域配电网峰谷差调节的建筑数量；为建筑z 在t调度时段实际响应的平均调节功率；为电网侧向建筑z下发的t时段平均调节需求功率。
[0054]
1)关口功率波动程度具体表达式为：
[0055][0056]
式中：γ为区域配电网关口处功率波动程度指标；t为全天的峰谷差调节时段数；p
t
为t时段关口平均功率；p
t-1
为t-1时段关口平均功率。
[0057]
2)网损节电量具体表达式如下：
[0058][0059]
式中：
△eloss
为全天网损节电量指标；t为全天的峰谷差调节时段数；为建筑用能参与区域配电网峰谷差调节优化前t时段的平均网损；为建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节后t时段的平均网损，
△
t为1个时段调度时长。
[0060]
3)电压合格率具体表达式如下：
[0061][0062]
式中：η
over
为区域配电网系统日电压合格率；和分别为一天中区域配电网电压越上限和越下限的统计时间；t
total
为一天总运行统计时间。
[0063]
4)配电网系统综合电压水平
[0064]
用
△uav
表示一天中区域配电网系统平均综合电压水平,
△uav
越大，表明区域配电网一天中的平均整体电压水平越好，
△uav
的理想最大值为1，表示配电网所有节点电压等于其额定值，电压水平最好；
[0065][0066]
式中：
△uav
为一天中区域配电网系统平均综合电压水平；n为区域配电网总节点数；v
i,t
为第i个节点在t调度时段的平均电压幅值； ve为节点电压额定值；v
max
和v
min
分别为节点电压的上下限值；p
i,t
为节点i、j在t调度时段的节点注入有功功率平均值；为位于节点 i的建筑z在t调度时段实际响应的平均调节功率；zi为位于节点i 的建筑用能总个数。
[0067]
1)建筑用能牺牲舒适温度代价占比的具体计算公式如下：
[0068][0069]
式中：为一天内建筑用能牺牲舒适温度代价占比；t为全天的峰谷差调节时段数；t
tbefore
为建筑用能若不参与区域配电网侧峰谷差调节在t调度时段的心理预期舒适温度；t
tafter
为建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节后t调度时段的平均温度。
[0070]
2)建筑用能侧峰谷差调节贡献度指标：
[0071]
在统计学中，皮尔逊相关系数用来度量两个变量之间的相关性，其值介于1和-1之间，1表示完全正相关，0表示无关，-1表示完全负相关；利用皮尔逊相关系数来表征建筑用能侧负荷与电网侧负荷之间的相关性，通过对皮尔逊相关系数进行线性化改进，提出反映建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节的贡献度指标，具体表达式如下：
[0072][0073]
式中：υ为建筑用能的峰谷差调节贡献度指标；p
all,t1
为t1削峰时段建筑用能侧的总功率；为建筑用能侧全天平均负荷功率；p
sys,t1
为 t1削峰时段区域配电网的总负荷功率；为区域配电网全天平均负荷功率；t1、t2分别表示全天的削峰时段数和填谷时段数；p
all,t2
为t2 填谷时段建筑用能侧的总功率；p
sys,t2
为t2填谷时段区域配电网的总负荷功率；p
sys,t
为t时段区域配电网总负荷功率；
[0074]
由皮尔逊相关系数定义可知，若建筑用能侧的负荷波动性不变，当υ的数值为正时，数值越大表明建筑用能峰谷差调节效果越差，建筑用能侧的负荷曲线与电网侧负荷曲线趋势越一致；当υ的数值为负时，数值越大，表明建筑用能峰谷差调节效果越好，建筑用能侧的负荷曲线与电网侧负荷曲线趋势越相反。
[0075]
步骤3包括以下步骤：
[0076]
1)构造判断矩阵
[0077]
在构造了建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果各评价指标模型之后，在各层元素中进行两两比较，利用1～9标度法构造出比较判断矩阵。
[0078]
假设以上一层次的元素mk作为准则，对下一层次元素n1、n2、 n3,
…
,nn有支配的关系，层次分析法的目标就是要在准则mk下根据相对重要性赋予下一层次元素n1、n2、n3,
…
,nn相应的权重，则判断矩阵表示为n＝(n
ij
)n×n,其中n
ij
表示因素i和因素j相对于目标重要值，在这一步骤中，需要比较两个元素ni、nj之间哪个更加重要以及重要性的大小，并对于重要性的大小赋予一定的数值。
[0079]
2)层次单排序及其一致性检验
[0080]
层次单排序就是把本层所有要素针对上一层某一要素，排出评比的次序，这种次序以相对的数值大小来表示。
[0081]
对应于判断矩阵n最大特征根λ
max
的特征向量，经归一化后记为w。
[0082]
w的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值。
[0083]
能否确认层次单排序，需要进行一致性检验，一致性检验是指对判断矩阵n确定不一致的允许范围。
[0084]
根据矩阵理论可知，如果存在λ1,λ2,
…
,λn是满足式
[0085]
nx＝λx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0086]
的数，则其为判断矩阵n的特征根，并且对于判断矩阵中所有的主对角元素α
ii
＝1，有
[0087]087]
零；而当判断矩阵n不具有完全一致性时，则有λ1＝λ
max
》n，其余特征根λ2,λ3,l,λn具有如下关系：
[0088]088]
响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大。因而可以用λ
max-n数值的大小来衡量判断矩阵的不一致程度。
[0089]
用一致性指标ci进行检验，表达式如下：
[0090][0091]
式中，λ
max
是判断矩阵的最大特征根，n是判断矩阵的阶数。
[0092]
ci的值越小，判断矩阵越接近于完全一致，当ci＝0时，判断矩阵具有完全一致性；反之，ci的值越大，判断矩阵偏离完全一致的程度越大。
[0093]
为了衡量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性，引入平均随机一致性指标ri值，n代表判断矩阵的阶数，当n分别为1,2,3,4,5,6时， ri值分别为0.00,0.00,0.58,0.90,1.12,1.24；
[0094]
当阶数n大于2时，定义随机一致性比率cr为：
[0095][0096]
当cr小于0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵，使其具有
满意的一致性。
[0097]
3)层次总排序及其一致性检验
[0098]
第1层b层指标对目标层a层的权重为b，具体数值用b1、b2、 b3、b4表示；第2层c层指标对第1层b层的权重为c，具体数值用c11、c12、c21、c22、c31、c41表示；第3层d层指标对第2层c 层的权重为d，具体数值用d11、d12、d13、d14、d15、d16、d21、 d22、d31、d32、d33、d34、d41、d42表示；自上向下将各层次排序权重进行合成从而得到层次总排序的权重。层次总排序的一致性检验方法与层次单排序的一致性检验方法相同。
[0099]
d11对第一层a层指标的权值ω11为：
[0100]
ω11＝d11*c11*b1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0101]
第k层的总排序一致性比率cr
(k)
为：
[0102][0103]
式中，n
k-1
为第k-1层的元素个数；为第k-1层第j个元素对目标层的总权重；为第k-1层第j个元素对第k层相关元素层次单排序的一致性指标；为第k-1层第j个元素对第k层相关元素层次单排序的平均随机一致性指标。
[0104]
当第k层的总排序一致性比率cr
(k)
小于0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵，使其具有满意的一致性。
[0105]
1～9标度法的具体内容为：i,j元素同等重要，n
ij
赋值1；i元素比j元素稍重要，n
ij
赋值3；i元素比j元素明显重要，n
ij
赋值5；i 元素比j元素强烈重要，n
ij
赋值7；i元素比j元素极端重要，n
ij
赋值9；i元素比j元素稍不重要，n
ij
赋值1/3；i元素比j元素明显不重要，n
ij
赋值1/5；i元素比j元素强烈不重要，n
ij
赋值1/7；i元素比j 元素极端不重要，n
ij
赋值1/9。
[0106]
步骤4包括以下步骤：
[0107]
1)确定评价因素集
[0108]
根据本发明设置的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价体系，建立一级评价因素集a:a＝{b1,b2,b3,b4}＝{经济性,信誉度,电网技术参数改善程度,响应程度}；同理，对每个一级评价因素bi，i＝1,2,3,4，建立其二级评价因素集bi:bi＝{ci1,ci2,...,cij}，其中cij为一级指标bi含有的指标数；对每个二级评价因素cij建立其三级评价因素集cij：cij＝{di1,di2,...,dik}，其中dik为二级指标cij含有的指标数；且cij和dik的编码首先遵循综合评价体系图编码规律，其次再服从以上所述编码原则。
[0109]
2)确定评语集
[0110]
建立综合评价效果评语集v: v＝{v1(好)，v2(较好)，v3(中)，v4(较差)，v5(差)}
[0111]
3)进行一级评判
[0112]
首先，采用专家评议法就影响建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的每一个因素在评语集v中的5个等级上打分，最后经算数平均得到各三级评价因素集的评判矩阵rijm×5，其中m为评价因素集的维数。其次，结合层次分析法得到的对应评价因素集中各评价指标对该评价因素的权重向量采用加权平均算子
“×
, ”，依权重大小对所有因素
均衡兼顾，可得到三级评价因素集的评判向量为：
[0113]
fij＝cij
ahp
orij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)
[0114]
式中，fij为从三级评价因素集cij到评语集v的一级评判向量； o为加权平均算子。
[0115]
4)进行二级评判
[0116]
二级评价因素集bi的评判矩阵ri由一级评判向量fij构成，
[0117]
ri＝(f11,f12,f21,f22,f31,f41)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)
[0118]
式中，上角标t表示矩阵的转置，下文中出现的矩阵或向量上角标t含义与此相同。
[0119]
结合层次分析法得到的二级评价因素集bi中各评价指标对该评价因素集的权重向量bi
ahp
,得到二级评判向量fi为：
[0120]
fi＝bi
ahp ori
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(27)
[0121]
5)进行三级评判
[0122]
一级评价因素集a的评判矩阵r由二级评判向量fi构成，
[0123]
r＝(f1，f2，f3，f4)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(28)
[0124]
结合层次分析法得到的一级评价因素集a中各评价指标对该评价因素集的权重向量a
ahp
,得到三级评判向量f为：
[0125]
f＝a
ahp
or
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(29)
[0126]
对f作归一化处理，得到fc。根据评语集v确定分数集s，确定[0,100]之间的分数集s＝[100,80,60,40,20]，从而得到综合决策值n 为：
[0127]
n＝fc·st
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)
[0128]
根据综合决策值的大小，由最大隶属度原则，判断建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的优劣；当n值分别位于区间[100，80]、 [80，60]、[60，40]、[40，20]、[20，0]时，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果分别对应评语集中的“好”、“较好”、“中”、“较差”、“差”。
[0129]
本发明的有益效果：
[0130]
对建筑用能参与电网峰谷差调节效果进行综合评价，一方面能够评价建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的效果；另一方面还可以横向比较不同调节策略的优劣，为建筑用能参与配电网峰谷差调节方法的推广提供科学衡量手段方面的支持。
[0131]
进一步的，从建筑用能端和物理范围较小的区域配电网端双方出发构建评价指标体系，实际上能够更加全方位、全角度的描述电网侧调节需求以及建筑用能侧的调控执行能力，通过分析评价结果，找到峰谷差调节系统中的薄弱环节，通过向建筑用能需求侧响应策略制定环节反馈，为管理决策者提供依据，以便更为客观的引导建筑用能参与配电网峰谷差调节策略的制定，推动电网削峰填谷，缓解拉闸限电，改善电网运行的经济性和可靠性，提高电网的运行效益。
附图说明
[0132]
本发明有如下附图：
[0133]
图1建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价体系图。
[0134]
图2建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的经济性影响鱼骨图。
[0135]
图3建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的信誉度影响鱼骨图。
[0136]
图4建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的电网技术参数改善性影响鱼骨图。
[0137]
图5建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的响应程度指标影响鱼骨图。
[0138]
图6建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价过程示意图。
具体实施方式
[0139]
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0140]
一种建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价方法，包括：
[0141]
1.建立建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价指标体系
[0142]
层次分析法将定量分析和定性判断相结合，将各类因素分解成目标层、准则层、方案层等层次，其中，目标层是整个问题的最高层，是问题的主要目标；准则层则是对问题进行初步的分解，划分为多个因素，作为中间层；而方案层则是具体的指标和措施，是对问题的最终细化。
[0143]
本发明利用层次分析法，建立自上而下具有4个层次结构的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价指标体系，其中，第一层为建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的综合效果，第二层为一级指标，包括经济性、信誉度、电网技术参数改善程度和建筑用能侧响应程度4个维度指标，第三层和第四层分别为二级和三级指标，为具体的指标。建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价体系如图1所示。
[0144]
2.建立建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果各评价指标模型
[0145]
(1)建立经济性指标模型
[0146]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的经济性指标主要体现在电网侧和建筑用能侧两个方面，从这两个角度出发，借助鱼骨图分析方法列出经济性指标，如图2所示。
[0147]
根据图2可知，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的经济性指标可以分为电网侧经济性指标和建筑用能侧经济性指标两类。其中，电网侧经济性指标包括电网侧调峰增容投资、调峰环境收益和电网调峰运行费用3个指标；建筑用能侧经济性指标包括建筑用电节电量、建筑用能节电费用和需求侧辅助服务费用3个指标。这些经济性指标反映了建筑用能侧以及电网侧在峰谷差调节时设备投资、建筑用能由于参与区域配电网侧峰谷差调节的需求侧辅助服务费用等经济性情况。
[0148]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的经济性指标的定义及模型如下：
[0149]
1)电网侧经济性指标
[0150]
①
电网调峰增容投资
[0151]
在用电高峰时期，电网需要投入在正常运行以外的发电机组以满足高峰负荷，通常认为正常运行之外投入的发电机组所需的建设费用为电网调峰增容投资。具体表达式如下：
[0152][0153]
式中：cq为额外投建机组q的单位容量初始投资，rmb/kw；pq为额外投建机组q的配置容量，kw；q为额外投建机组的种类数目；σ为机组的年折旧率；yq为额外投建机组q的工程寿命。
[0154]
②
电网调峰产生的环境效益
[0155]
利用化石能源进行的传统发电会产生no
x
、co2、co、so2等污染气体，从而产生一定的环境污染惩罚费用。针对不同污染物种类，收取相应的惩罚费用，以此来减少化石能源的燃烧。
[0156]
电网调峰产生的环境效益ξ定义为由于建筑用能参与调峰需求响应使得电网的一次能源机组降低出力而减少的环境污染惩罚费用，具体计算公式如下：
[0157][0158]
式中：ξ表示因电网调峰产生的环境效益；v表示污染物的种类，主要有4种：no
x
、co2、co、so2；t1为全天的削峰时段数；βv为第v种污染物的单位排放量惩罚费用；q
t
为t削峰时段的削峰容量；μv为每千瓦时电量对应的第v种污染物排放量，kg/kwh。
[0159]
③
电网调峰运行费用
[0160]
电网调峰运行费用定义为假定建筑用能参与调峰需求响应的调节功率由电网的一次能源机组出力满足而产生的运行费用，主要包括三部分，分别为机组消耗一次能源的燃料费用f1、启动成本f2、以及运行维护费用f3。
[0161]
f＝f1 f2 f3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0162]
a.燃料费用f1[0163][0164]
式中：κ为标准一次能源燃料单价；y为参与电网调峰的机组总个数；t
t1,y
为机组y参与调峰出力时的全天运行总时长；fy为单位时间内机组y消耗的燃料质量。
[0165]
b.启动成本f2[0166][0167]
式中：y为参与电网调峰的机组总个数；t1为全天的削峰时段数；sy为机组y的启动成本；u
y,t
和u
y,t-1
分别为机组y在t时段和t-1时段的运行状态，其值为1表示机组处于运行状态，其值为0表示机组处于停运状态。
[0168]
c.维护费用f3[0169][0170]
式中：y为参与电网调峰的机组总个数；t1为全天的削峰时段数； p
y,t
为机组y在t时段的平均运行功率，cy为机组y单位运行功率维护成本。
[0171]
2)建筑用能侧经济性指标
[0172]
①
建筑用电节电量
[0173]
建筑用能节电量为全天每一时段的节电量之和，全天分为削峰时段与填谷时段，全天的削峰时段用t1表示，填谷时段用t2表示，削峰时段相当于建筑用能减少，节电量为正，填谷时段相当于建筑用能增加，节电量为负。
[0174][0175]
式中：和分别为建筑用能在削峰时段和填谷时段由历史负荷曲线评价出来的未参与区域配电网需求侧响应时在t时段的用电量；和分别为建筑用能在削峰时段和填谷时段参与区域配电网需求侧响应后在t时段的用电量。
[0176]
②
建筑用能节电费用
[0177]
建筑用能侧参与区域配电网侧削峰填谷时，建筑用能存在一定的节电量，即
△
e，建筑用能节电费用按照建筑用电节电量根据峰谷分时电价进行计算。
[0178][0179]
式中，μ
peak
为削峰时段电网所执行的电价；μ
valley
为填谷时段电网所执行的电价。
[0180]
③
需求侧辅助服务收益
[0181]
建筑用能由于参与区域配电网峰谷差调节会得到一定的经济补偿，称之为需求侧辅助服务收益，计算公式如下：
[0182][0183]
式中：ρ为建筑用能侧获得的需求侧辅助服务收益；z为参与区域配电网峰谷差调节的建筑数量；t为全天的峰谷差调节时段数；ε
comp,z
为建筑z参与响应时的单位补偿费用；为建筑z在t调度时段实际响应的平均调节功率；
△
t为1个时段调度时长。
[0184]
(2)建立信誉度指标模型
[0185]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的信誉度指标体现在电网侧和建筑用能侧两个方面，从这两个角度出发，借助鱼骨图分析方法列出信誉度指标，如图3所示。
[0186]
根据图3可知，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的信誉度指标包括电网侧信誉度指标和建筑用能侧信誉度指标两类。其中，电网侧信誉度指标包括电网侧下发调节功率偏差率1个指标；建筑用能侧信誉度指标包括建筑侧响应调节功率偏差率1个指标。这两个信誉度指标反映了建筑用能侧以及电网侧在峰谷差调节时下发功率与调节功率之间协调配合的信誉情况。
[0187]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的信誉度指标的定义及模型如下：
[0188]
1)电网侧信誉度指标
[0189]
电网侧信誉度指标主要包括电网侧下发调节功率偏差率指标，定义为在各调度时段电网侧向参与峰谷差调节的建筑用能下发的调节需求功率与建筑用能最大可调节功率的偏差率，具体计算公式如下：
[0190][0191]
式中：χ1为电网侧下发调节功率偏差率；t为全天的峰谷差调节时段数；z为参与区域配电网峰谷差调节的建筑数量；为电网侧向建筑z下发的t时段平均调节需求功
率；
△
p
z,t
为建筑z在t调度时段由自身实际情况评估出来的平均最大可调节功率。
[0192]
2)建筑用能侧信誉度指标
[0193]
建筑用能侧信誉度指标主要包括建筑侧响应调节功率偏差率指标，电网侧希望建筑实际响应的调节功率与电网向其下发的调节功率越接近越好，因此该指标定义为建筑实际响应的调节功率与电网侧下发的调节功率的偏差率，具体计算公式如下：
[0194][0195]
式中：χ2为建筑侧响应调节功率偏差率；t为全天的峰谷差调节时段数；z为参与区域配电网峰谷差调节的建筑数量；为建筑z 在t调度时段实际响应的平均调节功率；为电网侧向建筑z下发的t时段平均调节需求功率。
[0196]
(3)建立电网技术参数改善程度指标模型
[0197]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的电网技术参数改善程度指标主要从电网侧出发，借助鱼骨图分析方法列出电网技术参数改善程度指标，如图4所示。
[0198]
根据上图可知，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的电网技术参数改善程度指标主要从电网侧考虑，包括网损节电量、关口功率波动程度、电压合格率和配电网系统综合电压水平4个指标。电网技术参数改善程度指标反映了在建筑用能参与峰谷差调节过程中对于电网侧技术参数的的影响情况。
[0199]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的电网技术参数改善程度指标的定义及模型如下：
[0200]
1)关口功率波动程度
[0201]
电网侧关口功率波动程度定义为在调度时段内区域配电网关口处的功率变化量。具体表达式为：
[0202][0203]
式中：γ为区域配电网关口处功率波动程度指标；t为全天的峰谷差调节时段数；p
t
为t时段关口平均功率；p
t-1
为t-1时段关口平均功率。
[0204]
2)网损节电量
[0205]
电网侧的网损节电量指标定义为全天峰谷差调节时间内由于建筑用能调节作用使得区域配电网网损的减小量，具体表达式如下：
[0206][0207]
式中：
△eloss
为全天网损节电量指标；t为全天的峰谷差调节时段数；为建筑用能参与区域配电网峰谷差调节优化前t时段的平均网损；为建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节后t时段的平均网损，
△
t为1个时段调度时长。
[0208]
3)电压合格率
[0209][0210]
式中：η
over
为区域配电网系统日电压合格率；和分别为一天中区域配电网电压越上限和越下限的统计时间；t
total
为一天总运行统计时间。
[0211]
4)配电网系统综合电压水平
[0212]
由于配电网靠近用户侧，要尽量降低由于用户负荷调整造成的对系统电压水平的影响。因此，本发明提出能够定量反映建筑用能参与区域配电网峰谷差调节对系统整体电压水平影响的指标，并用
△uav
表示一天中区域配电网系统平均综合电压水平。该指标既能反映各节点偏离额定电压程度，又能通过各节点注入功率占系统总注入功率的权重系数来反映该节点对整个系统电压水平的影响程度,
△uav
越大，表明区域配电网一天中的平均整体电压水平越好，
△uav
的理想最大值为 1，表示配电网所有节点电压等于其额定值，电压水平最好。
[0213][0214]
式中：
△uav
为一天中区域配电网系统平均综合电压水平；n为区域配电网总节点数；v
i,t
为第i个节点在t调度时段的平均电压幅值；ve为节点电压额定值；v
max
和v
min
分别为节点电压的上下限值；p
i,t
为节点i、j在t调度时段的节点注入有功功率平均值；为位于节点 i的建筑z在t调度时段实际响应的平均调节功率；zi为位于节点i 的建筑用能总个数。
[0215]
(4)建立建筑用能侧响应程度指标模型
[0216]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的响应程度指标主要从建筑用能侧出发，借助鱼骨图分析方法列出响应程度指标，如图5所示。
[0217]
根据上图可知，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的响应程度指标主要从建筑用能侧考虑，包括建筑用能舒适温度代价占比和建筑用能侧峰谷差调节贡献度2个指标。舒适温度代价占比指标反映了建筑用能由于响应电网峰谷差调节而牺牲的舒适度情况，建筑用能侧峰谷差调节贡献度指标反映了建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节的效果。
[0218]
建筑用能参与区域配电网峰谷差调节的响应程度指标的定义及模型如下：
[0219]
1)建筑用能牺牲舒适温度代价占比指标
[0220]
建筑用能牺牲舒适温度代价占比指标定义为全天峰谷差调节时间内建筑用能因参与区域配电网侧峰谷差调节后的温度与不参与区域配电网侧峰谷差调节时的心理预期舒适温度间的偏差率，表征建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节而牺牲的舒适度情况，具体计算公式如下：
[0221][0222]
式中：为一天内建筑用能牺牲舒适温度代价占比；t为全天的峰谷差调节时段
数；t
tbefore
为建筑用能若不参与区域配电网侧峰谷差调节在t调度时段的心理预期舒适温度；t
tafter
为建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节后t调度时段的平均温度。
[0223]
2)建筑用能侧峰谷差调节贡献度指标
[0224]
在统计学中，皮尔逊相关系数用来度量两个变量之间的相关性，其值介于1和-1之间，1表示完全正相关，0表示无关，-1表示完全负相关。在本发明中，利用皮尔逊相关系数来表征建筑用能侧负荷与电网侧负荷之间的相关性，通过对皮尔逊相关系数进行线性化改进，提出反映建筑用能参与区域配电网侧峰谷差调节的贡献度指标，具体表达式如下：
[0225][0226]
式中：υ为建筑用能的峰谷差调节贡献度指标；p
all,t1
为t1削峰时段建筑用能侧的总功率；为建筑用能侧全天平均负荷功率；p
sys,t1
为 t1削峰时段区域配电网的总负荷功率；为区域配电网全天平均负荷功率；t1、t2分别表示全天的削峰时段数和填谷时段数；p
all,t2
为t2 填谷时段建筑用能侧的总功率；p
sys,t2
为t2填谷时段区域配电网的总负荷功率；p
sys,t
为t时段区域配电网总负荷功率。
[0227]
由皮尔逊相关系数定义可知，若建筑用能侧的负荷波动性不变，当υ的数值为正时，数值越大表明建筑用能峰谷差调节效果越差，建筑用能侧的负荷曲线与电网侧负荷曲线趋势越一致；当υ的数值为负时，数值越大，表明建筑用能峰谷差调节效果越好，建筑用能侧的负荷曲线与电网侧负荷曲线趋势越相反。
[0228]
3.基于层次分析-模糊综合评判的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价方法
[0229]
(1)采用层次分析法确定各评价指标权重
[0230]
本发明前述利用层次分析法建立了自上而下具有四个层次结构的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价指标体系，这是一个多准则决策方案。建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价是一个排序问题，为了将定性的比较判断进行量化，引入 1～9标度法，计算出某一层对于上一层中某一个元素的相对重要性权值后，计算出层次总排序权值。
[0231]
利用层次分析法进行建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价大致分为五个步骤，分别是明确研究对象、构造研究对象的层次结构、构造各层之间的判断矩阵、层次单排序及其一致性检验、层次总排序及其一致性检验。前两个步骤前述内容已经进行了分析，此处不再赘述，下面详细介绍其余三个步骤。
[0232]
1)构造判断矩阵
[0233]
在构造了建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的综合评价层次模型之后，则可以在各层元素中进行两两比较，利用1～9标度法构造出比较判断矩阵。
[0234]
假设以上一层次的元素mk作为准则，对下一层次元素n1、n2、 n3,
…
,nn有支配的关系，层次分析法的目标就是要在准则mk下根据相对重要性赋予下一层次元素n1、n2、n3,
…
,nn相应的权重，则判断矩阵可以表示为n＝(n
ij
)n×n,其中n
ij
表示因素i和因素j相对于目标重要值，在这一步骤中，需要进行的工作就是比较两个元素ni、nj之间哪个更加重要以及重要
性的大小，并对于重要性的大小赋予一定的数值。赋值的根据或来源，一般由非常熟悉问题的专家独立给出。下面给出1～9标度法的具体内容，如下表所示。
[0235]
表1判断矩阵标度以及含义
[0236][0237]
2)层次单排序及其一致性检验
[0238]
层次单排序就是把本层所有要素针对上一层某一要素，排出评比的次序，这种次序以相对的数值大小来表示。
[0239]
对应于判断矩阵n最大特征根λ
max
的特征向量，经归一化(使向量中各元素之和等于1)后记为w。
[0240]
w的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值，这一过程称为层次单排序。
[0241]
能否确认层次单排序，需要进行一致性检验，所谓一致性检验是指对判断矩阵n确定不一致的允许范围。
[0242]
根据矩阵理论可知，如果存在λ1,λ2,
…
,λn是满足式
[0243]
nx＝λx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18))
[0244]
的数，则其为判断矩阵n的特征根，并且对于判断矩阵中所有的主对角元素α
ii
＝1，有
[0245][0246]
当判断矩阵n具有完全一致性时，λ1＝λ
max
＝n，其余特征根均为零；而当判断矩阵n不具有完全一致性时，则有λ1＝λ
max
》n，其余特征根λ2,λ3,l,λn具有如下关系：
[0247][0247]
响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大。因而可以用λ
max-n数值的大小来衡量判断矩阵的不一致程度。
[0248]
用一致性指标ci进行检验，表达式如下：
[0249][0250]
式中，λ
max
是判断矩阵的最大特征根，n是判断矩阵的阶数。
[0251]
ci的值越小(越接近于0)，判断矩阵越接近于完全一致，当 ci＝0时，判断矩阵具有完全一致性；反之，ci的值越大，判断矩阵偏离完全一致的程度越大。
[0252]
为了衡量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性，引入平均随机一致性指标ri值。ri值如下表所示，其中n代表判断矩阵的阶数。
[0253]
表2平均随机一致性指标值
[0254][0255]
当阶数大于2时，定义随机一致性比率cr为：
[0256][0257]
当cr小于0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵，使其具有满意的一致性。
[0258]
3)层次总排序及其一致性检验
[0259]
第1层b层指标对目标层(第0层)a层的权重为b(具体数值用b1、b2、b3、b4表示)，第2层c层指标对第1层b层的权重为c (具体数值用c11、c12、c21、c22、c31、c41表示)，第3层d层指标对第2层c层的权重为d(具体数值用d11、d12、d13、d14、d15、 d16、d21、d22、d31、d32、d33、d34、d41、d42表示)，自上向下将各层次排序权重进行合成从而得到层次总排序的权重。层次总排序的一致性检验方法与层次单排序的一致性检验方法相同。
[0260]
以d11为例，其对第一层a层指标的权值ω11为：
[0261]
ω11＝d11*c11*b1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0262]
第k层的总排序一致性比率cr
(k)
为：
[0263][0264]
式中，n
k-1
为第k-1层的元素个数；为第k-1层第j个元素对目标层的总权重；为第k-1层第j个元素对第k层相关元素层次单排序的一致性指标；为第k-1层第j个元素对第k层相关元素层次单排序的平均随机一致性指标。
[0265]
当第k层的总排序一致性比率cr
(k)
小于0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵，使其具有满意的一致性。
[0266]
(2)采用模糊综合评判法进行调节效果的综合评价
[0267]
模糊综合评判的基本原理是：首先确定被评判对象的因素(指标) 集合评价(等级)集；再分别确定各个因素的权重及它们的隶属度向量，获得模糊评判矩阵；最后把模糊
评判矩阵与因素的权向量进行模糊运算并进行归一化，得到模糊评价综合结果。
[0268]
1)确定评价因素集
[0269]
根据本发明设置的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价体系(即图1)，建立一级评价因素集a:a＝{b1,b2,b3,b4}＝{经济性,信誉度,电网技术参数改善程度,响应程度}；同理，对每个一级评价因素bi(i＝1,2,3,4)建立其二级评价因素集bi: bi＝{ci1,ci2,...,cij}，其中cij为一级指标bi含有的指标数，如对于b1：b1＝{c11,c12}；对每个二级评价因素cij建立其三级评价因素集cij： cij＝{di1,di2,...,dik}，其中dik为二级指标cij含有的指标数，如对于 c11:c11＝{d11,d12,d13}，且cij和dik的编码首先遵循图1综合评价体系图编码规律，其次再服从以上所述编码原则。
[0270]
2)确定评语集
[0271]
评语集反映了评价指标及建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的不同状态，可通过专家进行评价定级。本发明建立综合评价效果评语集v:v＝{v1(好)，v2(较好)，v3(中)，v4(较差)，v5(差)}。
[0272]
3)进行一级评判
[0273]
首先，采用专家评议法就影响建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果的每一个因素在评语集v中的5个等级上打分，最后经算数平均得到各三级评价因素集的评判矩阵rijm×5，其中m为评价因素集的维数。其次，结合层次分析法得到的对应评价因素集中各评价指标对该评价因素的权重向量(m为评价因素集的维数)，采用加权平均算子
“×
, ”，依权重大小对所有因素均衡兼顾，可得到三级评价因素集的评判向量为：
[0274]
fij＝cij
ahp
orij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)
[0275]
式中，fij为从三级评价因素集cij到评语集v的一级评判向量； o为加权平均算子。
[0276]
4)进行二级评判
[0277]
二级评价因素集bi的评判矩阵ri由一级评判向量fij构成，
[0278]
ri＝(f11,f12,f21,f22,f31,f41)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)
[0279]
式中，上角标t表示矩阵的转置，下文中出现的矩阵或向量上角标t含义与此相同。
[0280]
结合层次分析法得到的二级评价因素集bi中各评价指标对该评价因素集的权重向量bi
ahp
,得到二级评判向量fi为：
[0281]
fi＝bi
ahp
ori
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(27)
[0282]
5)进行三级评判
[0283]
一级评价因素集a的评判矩阵r由二级评判向量fi构成，
[0284]
r＝(f1,f2,f3,f4
t
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(28)
[0285]
结合层次分析法得到的一级评价因素集a中各评价指标对该评价因素集的权重向量a
ahp
,得到三级评判向量f为：
[0286]
f＝a
ahp
or
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(29)
[0287]
对f作归一化处理，得到fc。根据评语集v可确定分数集s，如确定[0,100]之间的分数集s＝[100,80,60,40,20]，从而可得综合决策值n为：
[0288]
n＝fc·st
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)
[0289]
根据综合决策值的大小，由最大隶属度原则，可判断建筑用能参与区域配电网峰
谷差调节效果的优劣。当n值分别位于区间[100，80]、 [80，60]、[60，40]、[40，20]、[20，0]时，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果分别对应评语集中的“好”、“较好”、“中”、“较差”、“差”。
[0290]
本发明所设计的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果综合评价过程如图6所示。
[0291]
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。
[0292]
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。