一种大电网建设经济性评价方法
【专利摘要】一种大电网建设经济型评价方法，所述方法建立了两级评价体系，选取了合适的评价指标，并利用模糊综合评价中的模糊语言将评价分为不同程度的评语，再应用模糊关系合成的原理，将不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价对象进行综合评价。具体地来说，首先确定评价指标，然后分别计算指标的隶属度和权重，在将模糊评价矩阵与权重向量进行合成运算，最终得到模糊综合评价结果，将不易定量的评价结果定量化，评价结果简洁直观。该方法数学模型简单，计算简便，对多因素、多层次的复杂问题评价效果较好，适用于大电网建设经济性评价研究。
【专利说明】一种大电网建设经济性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种评估方法，具体地，涉及电力系统规划评估领域的大电网建设经 济性评价方法。
【背景技术】
[0002]电网建设的经济性评价是电网规划建设的一个重要考虑指标。在现有技术中，现 有的电网建设经济性评价多限于电网自身投资的经济性评价上。其评价内容包括财务评 价、技术经济评价、国民经济评价三方面。财务评价主要是分析电网投资的投入与产出的经 济效益，一般采用内部收益率、净现值、投资回收期等指标评价；技术经济评价主要是分析 电网规划方案的技术经济性，一般采用系统网损、容载比、单位投资供电量等指标评价；国 民经济评价主要是分析电网建设项目对国民经济增长与经济结构调整优化的贡献与作用， 一般采用人均用电量、GDP直接贡献率、单位GDP电耗等指标评价。
[0003] 随着经济与社会的发展，我国的电网建设已进入特高压、大电网阶段。其中，骨干 网架的建设关系未来数十年电网结构与规模的经济性性、合理性，依旧按20年期限把电网 建设经济性评价局限在电网投资上，不能全面、合理评价特高压网架的实际功用，已不能适 应未来社会发展的需要。
[0004] 因此，如何能够针对未来大电网建设研究经济性评价内容与评价指标，建立一种 适应未来的大电网建设经济性评价方法成为亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种大电网建设经济性评价方法。该方法结合国民经济、 社会发展需求，考虑负荷的长远发展，研究大电网建设的联网效益、社会效益及远期效益， 提出考虑全面的经济性评价指标及方法，为大电网构建的合理性提供理论依据。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种大电网建设经济性评价方法，包括如下步骤：
[0008] (1)建立评价体系，并根据评价体系计算指标值，
[0009]其中所述评价体系包括分为两层：一级指标包括联网效益Ul、社会效益u2、远期效 益U3 ;其中联网效益Ul的二级指标包括错峰效益Un、互济效益Ui2、备用效益 Ui3，社会效益 t的二级指标包括供电效益u21、行业效益u22、环境效益u23，远期效益 U3的二级指标包括运 行效益U31、产值?女益u32、城市效益u 33，其中备用效益、供电效益、运行效益为正指标，错峰效 益、互济效益、行业效益、环境效益、产值效益、城市效益为区间型指标；
[0010] (2)利用模糊综合评价模型建立评价集，所述评价集分为五个等级，所述一级指标 的评价集为 V={vl，V2, V3, v4, V5} = {很好，较好，一般，较差，很差} = {1〇〇, 80, 60, 40, 20}， 所述二级指标的评价集为Vi={vil，vi2，vi3， vi4，vi5} = {很好，较好，一般，较差，很 差} = {100,80,60,40,20}，i=l，2,3 ;
[0011] (3)计算指标的隶属度，根据指标类型的不同，分别采用不同的梯形分布函数，其 中：
[0012] (a)正指标采用如下的升半梯形分布函数： (λτ =[-00，"] - χ
[0013] r{x) = \--x^[a,d] d-a 1尤?+〇〇]
[0014] 其中，x为某一指标的值，a、d分别代表这一指标的上下界，即隶属阈值，
[0015] (b)区间型指标采用如下的梯形分布函数， ：xr-a ;--x^\a,b\ o-a = \by c]
[0016] a M-x r " a-c 〇x = [^0? a] U [<4-00|
[0017] 其中，x为某一指标的值，a、d分别代表这一指标的上下界，即隶属阈值，b、c为区 间型指标的适度区间，对所述指标利用对应的梯形分布函数进行多次计算，其计算结果大 于各级指标的概率为对应的隶属度；
[0018] ⑷计算指标权重：采用层次分析法确定各层级指标的权重，按照步骤⑴中确定 的指标的层次结构，构造指标的判断矩阵，引入1-9标度法，在各层元素中进行两两比较， 构造出比较判断矩阵并进行判断矩阵的一致性检验，计算每个判断矩阵的权重向量和全体 判断矩阵的合成权重向量，通过计算，得一级指标的权重A={al，a2, a3}，二级指标的权重 Ai={aij}, i=l, 2, 3; j=l, 2, 3, 4 ；
[0019] (5)-级模糊综合评判：先进行二级指标的综合评价，由模糊隶属度函数得二级指 标Uu的模糊评价矩阵氏，由Ai求得 Ui的综合评价向量By BeAi 〇氏，其中〇为合成算子；
[0020] (6)二级模糊综合评判：在一级模糊综合评判的基础上，由Bi可求得一级指标的模 糊综合评价矩阵1?，1^[8 1，82,83]\由六求得经济性的综合评价向量8,8=八〇1?，其中〇为合 成算子；
[0021] (7)评价结果分析，由指标综合评价向量B和评价集V计算得到评价对象的综合得 分S=B · V，最终从综合得分中得到评价对象的合理程度。
[0022]可见，本发明重新建立了两级评价体系，选取了合适的评价指标，并利用模糊综合 评价中的模糊语言将评价分为不同程度的评语，再应用模糊关系合成的原理，将不易定量 的因素定量化，从多个因素对被评价对象进行综合评价。具体地来说，首先确定评价指标， 然后分别计算指标的隶属度和权重，在将模糊评价矩阵与权重向量进行合成运算，最终得 到模糊综合评价结果，将不易定量的评价结果定量化，评价结果简洁直观。该方法数学模型 简单，计算简便，对多因素、多层次的复杂问题评价效果较好,适用于大电网建设经济性评 价研究。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是根据本发明的大电网建设经济性评价指标体系示意图；
[0024] 图2是升半梯形分布函数示意图；
[0025] 图3是梯形分布函数示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要i兑0月，为了便 于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0027] 实施例1 :
[0028] 根据我国现实发电资源布局、社会与经济发展、环境保护与节能减排的需要，建立 大电网联网效益、社会效益及远期效益评价指标体系。
[0029] 参见附图1，公开了根据本发明的大电网建设经济性评价指标体系示意图，其构架 了大电网建设经济性评价方法中的指标评价体系。该评价指标包括：一级指^包括联网效 益?、社会效益u2、远期效益u 3;二级指标包括错峰效益un、互济效益u12、备用效益Ui3、供电 效益U 21、行业效益u22、环境效益u23、运行效益u31、产值效益u 32、城市效益u33。
[0030] 通常来说，指标一般可分为正指标、逆指标和区间型指标，本发明所罗列的指标只 包括正指标和区间型指标，其中备用效益、供电效益、运行效益为正指标，错峰效益、互济效 益、行业效益、环境效益、产值效益、城市效益为区间型指标。
[0031] 具体的来说，两级指标，特别是各个指标的定义如下：
[0032] 1、联网效益
[0033] 我国能源中心远离负荷中心，对未来的电网仅评价其投资的经济性不科学，大电 网建设的经济性评价指标应包括联网效益。联网效益的评价指标包括错峰效益、互济效益 和备用效益。
[0034] 1. 1错峰效益
[0035] 错峰效益为错峰电量乘以单位电量价格，而错峰电量计算如下，
[0036] Ρ〇ι。- Σ Pmax厂Pmax
[0037] 式中，P〇j。为错峰电量为第i个系统的年最大负荷；Pmax为互联电力系统的年 最大负荷。
[0038] 1. 2互济效益
[0039] 互济效益主要计算联网消纳的弃水电量，即由于联网使得本来需要丢弃的水电量 得以互补而重新产生经济效益。通过弃水电量差乘以单位电量价格即得到经济上的互济效 益，弃水电量差通过联网前后保持电网电力电量平衡的弃水电量差来计算，并将利用的弃 水电量差乘以单位电量价格即为折算到经济上的互济效益。
[0040] 1. 3备用效益
[0041]备用容量乘以单位容量机组造价即为折算到经济上的备用效益，备用容量计算如 下：<^Emin?，Zmin(4,7A)) * i J
[0042] 式中C是某一系统所获得的互供的备用容量之和^为第i个系统的备用需求空 间；Α」为第j个系统的备用供给能力；Τ'"为第j个系统向第i个系统提供备用的传输能力。
[0043] 2、社会效益
[0044] 电网建设和社会、经济发展互相影响，大电网建设的经济性评价指标应包括社会 效益。社会效益主要包括供电效益、行业效益、环境效益。
[0045] 2.1供电效益
[0046] 将电网减少的社会停电损失作为其供电效益，停电损失计算如下：
[0047] LCut= Σ (EENSk · Bk)
[0048] 式中，EENSk为节点k的电量不足期望值；Bk为节点k的单位电量停电损失；Lcut为 用户停电损失。
[0049] 单位电量停电损失，与单位电量的GDP产出值有关，计算如下：
[0050]
【权利要求】
1. 一种大电网建设经济型评价方法，包括如下步骤： (1) 建立评价体系，并根据评价体系计算指标值， 其中所述评价体系包括分为两层：一级指标包括联网效益Ui、社会效益U2、远期效益 u3;其中联网效益Ul的二级指标包括错峰效益un、互济效益Ui2、备用效益 Un，社会效益％的 二级指标包括供电效益u21、行业效益u22、环境效益 U23，远期效益U3的二级指标包括运行效 益u31、产值效益u 32、城市效益u33，其中备用效益、供电效益、运行效益为正指标，错峰效益、 互济效益、行业效益、环境效益、产值效益、城市效益为区间型指标； (2) 利用模糊综合评价模型建立评价集，所述评价集分为五个等级，所述一级指标 的评价集为 V={vl，v2, v3, v4, V5} = {很好，较好，一般，较差，很差} = {1〇〇, 80, 60, 40, 20}， 所述二级指标的评价集为Vi= {vi 1，vi2, vi3, vi4, vi5} = {很好，较好，一般，较差，很 差} = {100, 80, 60, 40, 20}，i=l，2, 3 ; (3) 计算指标的隶属度，根据指标类型的不同，分别采用不同的梯形分布函数，其中： (a) 正指标米用如下的升半梯形分布函数：
其中，X为某一指标的值，a、d分别代表这一指标的上下界，即隶属阈值， (b) 区间型指标采用如下的梯形分布函数，
其中，X为某一指标的值，a、d分别代表这一指标的上下界，即隶属阈值，b、c为区间型 指标的适度区间，对所述指标利用对应的梯形分布函数进行多次计算，其计算结果大于各 级指标的概率为对应的隶属度； (4) 计算指标权重：采用层次分析法确定各层级指标的权重，按照步骤（1)中确定的 指标的层次结构，构造指标的判断矩阵，引入1 -9标度法，在各层元素中进行两两比较，构 造出比较判断矩阵并进行判断矩阵的一致性检验，计算每个判断矩阵的权重向量和全体 判断矩阵的合成权重向量，通过计算，得一级指标的权重A={al，a2, a3}，二级指标的权重 Ai={aij}, i=l, 2,3; j=l, 2,3,4 ； (5) -级模糊综合评判：先进行二级指标的综合评价，由模糊隶属度函数得二级指标 %·的模糊评价矩阵&，由Ai求得七的综合评价向量BpBfAiORi，其中〇为合成算子； (6) 二级模糊综合评判：在一级模糊综合评判的基础上，由民可求得一级指标的模糊综 合评价矩阵11^[81，8 2,83]\由八求得经济性的综合评价向量匕8=六〇1^，其中〇为合成算 子； (7) 评价结果分析，由指标综合评价向量B和评价集V计算得到评价对象的综合得分 S=B · V，最终从综合得分中得到评价对象的合理程度。
2.根据权利要求1所述的大电网建设经济型评价方法，其特征在于： 所述联网效益Ul的二级指标包括错峰效益Ull、互济效益Ul2、备用效益 Ui3， 所述错峰效益为错峰电量乘以单位电量价格，而错峰电量计算如下， P〇JO ^ ^max i ^max 式中，P〇j。为错峰电量;Ρ_?为第i个系统的年最大负荷；Pmax为互联电力系统的年最大 负荷； 所述互济效益指的是由于联网使得本来需要丢弃的水电量得以互补而重新产生经济 效益，通过弃水电量差乘以单位电量价格即可得到，所述弃水电量差为联网前后保持电网 电力电量平衡的弃水电量差； 所述备用效Μ为备用各量乘以单位谷量机组造价，所述备用容量计算如下： €：= Xmin(,S；,^min(4，/；/)) 式中C是某一系统所获得的互供的备用容量之和而为第i个系统的备用需求空间；Aj 为第j个系统的备用供给能力；Tji为第j个系统向第i个系统提供备用的传输能力。^ ^ 3·根据权利要求1所述的大电网建设经济型评价方法，其特征在于： 所述社会效益U2的二级指标包括供电效益u21、行业效益u22、环境效益u 23，其中， 所述供电效益为电网减少的社会停电损失，停电损失计算如下： 八 Lcut= Σ (EENSk · Bk) 式中，EENSk为节点k的电量不足期望值；Bk为节点k的单位电量停电损失；Lcut为用户 停电损失； 单位电量停电损失与单位电量的GDP产出值有关，计算如下：
式中，a为比例系数;GDPk为节点k的GDP产出值;Ek为节点k的产出GDP所耗费的电 量值，电量不足期望值EENS计算如下： EENS= Σ CkFkDk 式中，Ck为节点k切负荷量；Fk为节点k的平均失效频率；Dk为节点k的失负荷持续时 间； 所述行业效益为首先建立第二产业用电量与第二产业增加值的协整关系式，根据大电 网第二产业用电量的增加值，计算电力工业对第二产业的贡献率，进而计算出大电网带动 第二产业增加值的增量，即为行业效益； 所述环境效益为首先估算不同电网规模下减少的污染物排放量，用污染物减排量乘以 单位排污费用得到环境效益。
4.根据权利要求1所述的大电网建设经济型评价方法，其特征在于： 所述远期效益U3的二级指标包括运行效益u31、产值效益u32、城市效益U 33， 所述运行效益，首先计算电网全寿命周期中第m年的年度成本Am， Am=IC+OC+FC+DC, 其中，1C是建设成本，即一次投资成本、0C是运行维护成本、FC是缺电成本、DC是报废 成本， 建设成本包括变电站的投资成本和输电线路的投资成本， 运营维护成本包括系统层运营维护成本和设备层运营维护成本， 电网侧的缺电成本为由于故障或供电不足损失掉的电量价值，计算公式为： FC= Σ (EENSk · Tk) 式中，EENSk为节点k电量不足期望值；Tk为节点k单位电量电价；FC为节点k电网停 电损失， 报废成本为固定资产在项目报废处置时期进行拆除、处置所引起的各项费用， 将不同年份的资金总成本折算为现在的价值，即现值，计算公式如下：
式中，PV是现值；γ是折现率；η是系统规划的经济寿命， 进而将现值折算为等年值，从而得到等效年度投资成本，计算如下：
式中，Α是等效年度投资；PV是某年的投资现值；γ是折现率;η是投资V的经济寿命， 分别计算不同规模、不同电压等级电网在整个经济寿命周期内的等效年度投资，通过比较 得某一规模、某一电压等级电网节省的费用，作为电网的运行效益； 所述产值效益为根据大电网发电量的增加值，计算电力工业对GDP的贡献率，进而计 算出大电网带动GDP的增量，即为产值效益， 所述城市效益通过测算我国未来城市化率趋势，以及电力工业对城市化率的贡献度， 可得电力工业带来的城市效益。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的大电网建设经济型评价方法，其特征在于： 在步骤（5)和步骤（6)中，所述合成算子为加权平均型合成算子Μ( ·，+)。
【文档编号】G06Q50/06GK104217369SQ201310221074
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】刘开俊, 韩丰, 刘自发, 李晖, 王智冬, 刘连光, 郭会萌, 赵万里, 彭冬 申请人:国家电网公司, 国网北京经济技术研究院, 华北电力大学