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

技术特征：
1.一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，其特征在于，包括如下步骤：步骤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：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；步骤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：1)建立经济性指标模型；2)建立信誉度指标模型；3)建立电网技术参数改善程度指标模型；4)建立建筑用能侧响应程度指标模型；步骤3、采用层次分析法确定各评价指标权重；步骤4、采用模糊综合评判法进行调节效果的综合评价。2.如权利要求1所述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，其特征在于：步骤1中，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；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；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；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。3.如权利要求2所述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，其特征在于，电网调峰增容投资具体表达式如下：式中：c
q
为额外投建机组q的单位容量初始投资，rmb/kw；p
q
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；y
q
为额外投建机组q的工程寿命；电网调峰产生的环境效益ξ具体计算公式如下：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；β
v
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；μ
v
为每千瓦时电量对应的第v种污染物排放量，kg/kwh；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：f＝f1 f2 f3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)。4.如权利要求3所述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，其特征在于，a.燃料费用f1具体计算公式如下：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；f
y
为单位时间内机组y消耗的燃料质量；b.启动成本f2具体计算公式如下：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；s
y
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；c.维护费用f3具体计算公式如下：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，c
y
为机组y单位运行功率维护成本。5.如权利要求2所述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，其特征在于，
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：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；
②
建筑用能节电费用的表达式如下：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；
③
需求侧辅助服务收益计算公式如下：
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。6.如权利要求2所述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，其特征在于，电网侧下发调节功率偏差率具体计算公式如下：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；建筑侧响应调节功率偏差率具体计算公式如下：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。7.如权利要求2所述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，其特征在于，1)关口功率波动程度具体表达式为：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；2)网损节电量具体表达式如下：式中：
△
e
loss
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；3)电压合格率具体表达式如下：
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；4)配电网系统综合电压水平用
△
u
av
表示一天中区域配电网系统平均综合电压水平,
△
u
av
越大，表明区域配电网一天中的平均整体电压水平越好，
△
u
av
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；式中：
△
u
av
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；v
e
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；z
i
为位于节点i的建筑用能总个数。8.如权利要求2所述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，其特征在于，1)建筑用能牺牲舒适温度代价占比的具体计算公式如下：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；2)建筑用能侧峰谷差调节贡献度指标：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：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；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。9.如权利要求1所述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，其特征在于，步骤3包括以下步骤：1)构造判断矩阵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；假设以上一层次的元素m
k
作为准则，对下一层次元素n1、n2、n3,
…
,n
n
有支配的关系，层次分析法的目标就是要在准则m
k
下根据相对重要性赋予下一层次元素n1、n2、n3,
…
,n
n
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n
i
、n
j
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；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；2)层次单排序及其一致性检验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；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；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；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；根据矩阵理论可知，如果存在λ1,λ2,
…
,λ
n
是满足式nx＝λx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)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,λ
n
具有如下关系：用最大特征根对应的特征向量作为被比较因素对上层某因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大；因而用λ
max-n数值的大小来衡量判断矩阵的不一致程度；
用一致性指标ci进行检验，表达式如下：式中，λ
max
是判断矩阵的最大特征根，n是判断矩阵的阶数；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；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；当阶数n大于2时，定义随机一致性比率cr为：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；3)层次总排序及其一致性检验第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；d11对第一层a层指标的权值ω11为：ω11＝d11*c11*b1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)第k层的总排序一致性比率cr
(k)
为：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；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。10.如权利要求1所述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，其特征在于，步骤4包括以下步骤：1)确定评价因素集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；2)确定评语集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)}；3)进行一级评判首先，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rij
m
×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，得到三级评价因素集的评判向量为：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；为加权平均算子；4)进行二级评判二级评价因素集bi的评判矩阵ri由一级评判向量fij构成，ri＝(f11，f12，f21，f22，f31，f41)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)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；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：5)进行三级评判一级评价因素集a的评判矩阵r由二级评判向量fi构成，r＝(f1，f2，f3，f4)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(28)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：对f作归一化处理，得到f
c
；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：n＝f
c
·
s
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)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”。

技术总结
本发明涉及一种建筑用能参与区域配电网峰谷差调节效果评价方法，包括：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；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；3、采用层次分析法确定各评价指标权重；4、采用模糊综合评判法进行调节效果的综合评价。本发明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；另一方面还能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。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。提高电网的运行效益。提高电网的运行效益。


技术研发人员：牛焕娜 葛绪伍 李宗晟 钱立 段夏云 井天军 王江波
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：2021.06.25
技术公布日：2022/3/8