本发明在城市电能评价与管理方面，涉及城市电能安全发展现状综合评价指数，特别涉及一种基于城市电能安全发展指数的评价方法。
背景技术：
安全是电力工业的生命，是企业改革和发展的重要保证，是提高企业经济效益的前提，没有安全就谈不上效益。保证城市供电安全，直接关系到社会的安定和谐和人民群众生产生活的顺利进行，必须给予高度的重视。为
贯彻国家节能减排战略，响应“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，保障电力系统安全，维护社会稳定，为社会提供更加安全可靠的电能，亟需构建一种城市电能安全发展评价指标体系，从发电安全度、电网安全度、网源荷协调安全度方面全方位、多角度地评价城市电能安全发展状况。
现有的研究，通常会从供电可靠性，电能质量、电网可靠率等角度切入，构建评价指标来反映电能安全状况。但未能综合考虑发电、输电、用电三个环节电能安全状况，因此只能对安全发展进行片面分析，未能提供全面、综合性的分析。
技术实现要素：
本发明基于国家节能减排战略，建立电能安全发展评价指标体系，提供一种基于城市电能安全发展指数的评价方法，分别从发电安全度、电网安全度、网源荷协调安全度等方面全方位、多角度地评价城市电能安全发展状况，综合考虑发电、输电、用电过程影响城市电能安全的相关因子，实现对城市电能的安全发展状况的有效评价。
本发明的技术方案在于提供一种基于城市电能安全发展指数的评价方法，通过建立城市电能安全发展指数的指标体系，从发电、输电、用电三个环节，对电能安全发展进行综合评价；
所述城市电能安全发展指数包括三个二级指标：发电安全度、电网安全度、源网荷协调安全度；所述二级指标各自具有多个三级指标；确定每个三级指标的数学模型及其数据的计算公式；
根据三级指标对二级指标的影响程度、二级指标对城市电能安全发展指数的影响程度，通过专家打分法分别确定各个二级指标的权重及各个三级指标的权重；
根据采集的电力系统实际运行的数据，计算每个三级指标的数值；根据各个三级指标的数值及权重，计算相应二级指标的数值；根据各个二级指标的数值及权重，计算城市电能安全发展指数。
优选地，任意一级的每个指标的数值，分别进行归一化和无量纲化处理；
任意一级的每个指标的权重，是分别通过组合赋权方法计算得到的综合权重；所述组合赋权方法，是通过层次分析法得到主观赋权的权重，并通过熵权法得到客观赋权的权重，再将主观赋权的权重和客观赋权通过设定的比例集成，得到所述综合权重。
综上，基于电能的安全发展考虑、响应国家对于电能“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，构建城市电能安全发展指标体系，有利于全面地反映城市电能安全发展状况，也将为城市电能安全发展评价提供一种新视角，为城市电能安全发展理论与评价体系研究奠定基础。
电力的安全发展有利于推动社会经济的稳定发展，电网企业也将维护电力系统安全稳定作为重要工作之一。本发明以电网安全运行为基础，以为社会和人民带来安全可靠的电能，最大化效益为目标，建立城市电能安全发展指数，用来表征电能安全发展程度，按照层级结构模型，逐级逐步溯源，穷尽各级指标，通过横向纵向两条路线透视了电能的安全发展。
本发明的城市电能安全发展指数，从发电安全度、电网安全度、网源荷协调安全度方面全方位、多角度地评价城市电能安全发展状况，综合考虑了影响城市电能安全的相关因子，建立若干子指标对电能的安全发展进行综合分析评价的指标体系和评价方法，从发电、输电、用电三个环节系统地评价城市电能的安全发展情况。
本发明还根据各指标对电能安全的影响程度，设定不同的权重，进行综合计算、分析与评价，从而建立科学的对标指标体系以及评价标准，以确保电能安全水平评价方法的先进性，最大程度地挖掘电能安全的发展空间，为电能安全的发展提供强有力的理论依据。其中，各级指标权重赋予、各级指标一致化，无量纲化处理以及各级指标打分及评价准则的确立均为综合评价的基础。
附图说明
图1是基于城市电能安全发展指数的评价方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
城市电能安全发展指数，又叫城市安全协调指数，是指电网在平衡电力供给与需求时，综合考虑发电侧与用电侧，确保安全性前提下所能达到的绿色程度。所述的城市电能安全发展指数，是电力系统评价中重要的组成部分，经济发展中重要的环节，其重要性不言而喻，作为城市发展与稳定的生命线，不仅关系到一个城市的生产、生活的正常有序和社会的稳定和谐，同时也涉及到了公民的利益和国家的利益。
如图1所示，本发明提供一种基于城市电能安全发展指数的评价方法，包含以下过程：
(1)建立电能绿色指标体系，包含建立城市电能安全发展指数的指标体系(如表1所示)，从发电、输电、用电三个环节，对电能安全发展进行综合评价；确定各底层指标的数学模型和计算公式；
(2)建立指标评价模型。通过底层指标的计算，根据各指标因素对上级指标的影响程度大小，通过专家打分法决定各指标的权重；
(3)收集各个指标的基础数据(如当期，历史同期，与基年的相关基础数据)，将各指标数据进行归一化处理，使其结果均为0-1之间的数，并根据结果从下往上逐层计算出每一级指标的数值，影响权重将各子指标的数值加权相加，得到上级指标的值，以此类推，最终得到考察对象(如电能绿色度指标)的值。
其中，由于各评价指标的量纲和类型不同，难以直接进行比较，不便于直接进行综合评价，因此还有必要对指标数据进行无量纲化处理和标准化处理。所谓无量纲化处理是指将所有指标去量纲化，将所有指标值调整到同一量级；所谓标准化处理是指将正向指标、逆向指标和适度指标调整到同一方向进行比较。无量纲化处理和标准化处理都是为了增强指标间的可比性。
并且，在确定评价指标权重系数的时候，主要通过数量分析、比较电能绿色度中各个不同影响因素之间相对重要的水平。本发明中结合主客观赋权模型，利用组合式权重系数确定各指标的权重系数，确保各个评价指标权重系数的取值处于合理水平。即，本发明通过主观赋权方法(如层次分析法)建立主观赋权模型，通过客观赋权方法(如熵权法)建立客观赋权模型，再通过组合赋权方法(如线性加权组合法)，对前述主/客观赋权方法的权数和或评价排序结果进行组合。所述组合赋权法可以综合考虑主观和客观在赋权过程中发挥的作用，既能体现主观赋权法各指标权重系数之间排序的准确性，又能保证指标权重系数数据值的客观真实性，从而较好的避免了单一赋权法的缺陷之处，能够得出更准确、更合理的指标权重系数。
本发明从多角度不同层面设计电力安全发展的综合指标体系来来评价电能的安全水平。下面结合表1对指标体系进行详细说明。
表1城市电能安全发展评价指标体系
本发明所述的城市电能安全发展指数，包括三个二级指标：发电安全度、电网安全度和源网荷协调安全度。各底层指标计算公式如下：
1.发电安全度
发电安全度反映电力生产过程的安全程度，主要包括三个三级指标因子：机组安全性因子、机组可靠性因子和机组抗风险因子。
(1)机组安全性因子
用来反映发电机组经受突然扰动的能力。突然扰动指突然短路或失去非计划停运的系统元件。安全性因子反映在短暂时段内整个发输电系统在动态条件下系统容量满足负荷要求的程度。
1)机组一次调频能力
机组一次调频能力的评判取决于其考核期调频合格情况，算式如下：
式中：B52为调频合格次数；B53为(月、季、年)调频考核总次数。
例如，对水电机组、火电机组和燃机等的死区、转速不等率、最大负荷限幅、投用范围、响应行为等项是否满足要求进行考核，满足得100分，反之得0分。
2)机组AGC能力
①AGC调节速率满足要求，则得100分，反之得0分。
②AGC响应时间满足要求，则得100分，反之得0分。
例如，采用直吹式制粉系统的火电机组，或采用循环流化床锅炉的火电机组的要求为：AGC(自动发电控制)调节速率不小于1.0％机组额定有功功率/min；AGC响应时间不大于60s。采用中储式制粉系统的火电机组的要求为：AGC调节速率不小于2％机组额定有功功率/min；AGC响应时间不大于40s。
3)机组AVC能力
自动电压控制(AVC)是实现对无功功率与电压的控制的重要手段，是进一步提高系统电压水平、保证电网安全、稳定、优质、经济运行的有效措施。例如：
①AVC月投运率98％，达到为100分，未达到按实际投运率占98％的比例乘以100的结果计分。
②AVC调节速度，2分钟内能按指令要求调整到目标范围，性能满足则得100分，不满足则得0分。
4)机组进相/滞相调节能力
进相为电流超前于电压，机组进相运行时，发电机处于欠励磁运行状态。滞相为电流滞后于电压。对进相与滞相的有效调节，能够提高机组运行效率。例如：
①发电机额定功率下吸收无功功率，达到Q1＝[(0.975S)2-P2]0.5得100分；在0～Q1之间，得分0-100分，线性插值。
②发电机额定功率下发出无功功率，达到Q2＝(S2-P2)0.5，得100分；达到Q1＝[(0.975S)2-P2]0.5得80分；达到在0～Q1之间，得分0-80分，线性插值；在Q1～Q2之间，得分80-100分，线性插值。
(2)机组可靠性因子
反映机组保障向电力系统提供质量合格电能的能力；通过对机组可用系数、等效可用系数、运行系数、利用系数、强迫停运率、机组跳闸率、及机组技术管理水平七个指标综合分析发电机组可靠性。
1)可用系数＝可用小时/统计期间小时*100％
2)等效可用系数＝(可用小时-降出力小时)/统计期间小时*100％
3)运行系数＝(运行小时/统计期间小时)*100％
4)利用系数＝利用小时/统计期间小时*100％
5)强迫停运率＝强迫停运小时/(强迫停运小时+运行小时)*100％
6)机组跳闸率
根据一个季度或者一年所有涉网机组中跳闸次数最多的机组定义：机组跳闸率＝考察机组评价年跳闸次数/评价年跳闸次数最多次数*100％。比如所有机组中，某机组全年跳闸次数最多，该机组跳闸率为1。则该机组跳闸指数为0，某机组全年没有跳闸，则跳闸率为0。
7)机组技术管理水平
定性指标，由专家打分。上一年度电厂技术监督质量评价得分占总分的比例为每个电厂的机组技术管理水平得分。
(3)机组应急能力因子
1)RB指数
RUNBACK(简称RB)，即机组在异常工况下，主要是机组的重要辅机如送、引风机、给水泵等出现故障时，可以快速降低负荷至故障目标负荷，确保机组安全稳定运行。RB指数代表了机组辅机故障甩负荷的成功率。其计算公式如下：
式中：B32为甩负荷成功的次数；B33为总的甩负荷次数。
2)具备黑启动能力
该指标为定性指标，有相应岗位专家对系统黑启动能力进行评估打分，范围1-100分。所谓黑启动，是指整个系统因故障停运后，系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运行)，处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。
3)机组稳态性能指数
机组稳态性能指数＝100*稳态运行合格时间/机组运行时间。
2.电网安全度
电网安全度是指电网在输送电能过程中的安全程度，主要有以下几个指标组成：电网电压合格目标差异率、电网供电可靠率、电网频率不合格时间目标差异率、电网热稳定绝对贡献度、电网电压稳定绝对贡献度。
(1)电网电压合格目标差异率
不同电压等级下，实际电压的合格程度与电压合格目标值之间的差异，即：电网电压合格目标差异率＝电压实际合格率/电压目标合格率。
(2)电网供电可靠率
在电网实际运行中，供电可靠率反映计划期内实际供电时间与计划供电时间之间的差异，即：
供电可靠率＝实际供电时间/统计期全部供电时间(停电时间包括计划停电、事故停电、临时性停电)。
(3)电网频率不合格时间目标差异率
该指标为电网的实际运行中，频率不合格的时间与其目标值之间的差异，即：电网频率不合格时间目标差异率＝实际频率不合格时间/计划允许频率不合格时间。
(4)电网热稳定绝对贡献度
电网热稳定的绝对贡献度是指在某一运行方式下由于电网局部断面存在输电瓶颈，相关电厂必须保持一定的开机保证电网关键断面满足热稳定需求。该指标属于定性指标，由相关岗位专家进行打分。
(5)电网电压稳定绝对贡献度
电网电压稳定性是指电力系统在额定运行条件下和遭受扰动之后系统中所有的母线都持续地保持可接受的电压的能力。该指标属于定性指标，由相关岗位专家进行打分。
3.源网荷协调安全度
网源荷协调安全度是指在平衡电力供给与需求的过程中，反映供需安全性能的绿色指数，包含：峰谷差率、技术监督质量评价因子、AGC响应因子、AVC响应因子、一次调频响应因子。
(1)峰谷差率
负荷峰谷差作为电力系统调整负荷节约用电措施的依据，为电力系统电源规划运行提供参考条件。该指标计算公式如下：峰谷差率＝(每月最大负荷-该月最小负荷)/每月最大负荷*100％。
(2)技术监督质量评价因子
电网技术监督充分体现“全过程、全方位、全寿命周期”的管理理念，不仅有传统的九项技术监督，更注重分阶段的专项技术监督，相关评分计算考虑了多个维度，突出技术监督的问题导向和成效。
a)规划、设计和设备采购阶段(总分100分)
1.技术监督参加可研评审、设计方案审查、设备招投标各占20分；
2.对上述每一项提出技术监督意见和建议各占10分；
3.对三个阶段技术监督工作情况形成书面总结报告占10分。
b)设备制造、验收和运输存储阶段(总分100分)
1.技术监督参加设备驻厂监造占20分，提出问题及整改落实占10分；
2.技术监督参加设备出场验收占10分，提出问题及整改落实占10分；
3.对设备运输存储开展技术监督占10分，提出问题及整改落实占10分；
4.对交付设备开展第三方抽检占15分，发现不合格项及落实整改占15分。
c)安装调试、竣工验收阶段(总分100分)
1.技术监督参加电气性能试验占10分，提出问题及整改落实占10分；
2.技术监督参加保护和自动化联调试验占10分，提出问题及整改落实占10分；
3.技术监督参加交接试验占10分，提出问题及落实整改占10分；
4.技术监督参加启动调试占10分，提出问题及落实整改占10分；
5.技术监督参加竣工验收占10分，提出问题及落实整改占10分。
d)运维检修阶段(总分150分)
1.正常开展传统9项技术监督占40分，发布预警和告警单占10分，跟踪整改并实现闭环占10分；
2.开展带电检测和在线监测占20分，检测和监测发现问题及落实整改占10分；在线监测装置和检测仪器的合格率和可用率占10分；
3.开展专项技术监督占50分，其中防雷、防台防汛、迎峰度夏和度冬、隐患排查、信息安全检查、PMS系统实用化考核、换流站、设备家族性缺陷分析等8项为必备，总计40分，少1项扣5分，另有增加项，每1项占5分，加满10分为止。
e)退役报废阶段(总分50分)
1.技术监督见证设备退役报废处置占20分，形成书面报告占10分；
2.技术监督提出设备延期退役或旧设备重复实用的建议占10分，被采纳占10分。
f)技术监督管理成效考核(按季度打分，总分100分)
1.季(月)报及附表上报及时性占5分；
2.电网设备质量问题月报及附表填报完整性占10分；
3.技术监督季报(WORD版)填报完整性占10分；
4.季报附表总计47分(告/预警单发布及整改数量25分，全过程技术监督工作开展情况10分，专项技术监督工作10分，技术监督培训2分，本季度家族缺陷发布5分，本季度家族缺陷整改5分)；
5.PMS2.0技术监督模块应用情况占10分；
6.技术监督重点工作和创新占8分。
(3)AGC响应因子
二次调频也称为自动发电控制AGC，是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求。该指标属于定性指标，由相应岗位专家进行打分评判，所有考核条件满足为100分，反之0分。
(4)AVC响应因子
自动电压控制可以实现对无功功率与电压的控制，能进一步提高系统电压水平、保证电网安全、稳定、优质、经济运行。该指标属于定性指标，由相应岗位专家进行打分评判，所有考核条件满足为100分，反之0分。
(5)一次调频响应因子
一次调频是指利用系统固有的负荷频率特性，以及发电机组调节系统的作用，来阻止系统频率偏离标准的调节方式。当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力减少频率偏差的能力。发电机组一次调频性能可依据一次调频死区、转速不等率、最大负荷限幅、投用范围、相应行为五个性能指标进行考核。该指标属于定性指标，由相应岗位专家进行打分评判，所有考核条件满足为100分，反之0分。
以上为本发明底层指标的具体计算方式。本发明中再对底层指标设定不同的权重，进行综合计算、分析与评价，从而逐步求解上层指标值。其中，各级指标权重赋予、各级指标一致化，无量纲化处理以及各级指标打分及评价准则的确立均为综合评价的基础。
对于指标数据的预处理包括指标归一化和无量纲化处理，旨在提高指标数据间的可比性；指标的赋权模型采用主客观相结合的方法，主观赋权采用层次分析法，客观赋权采用熵权法，将两种权重通过一定比例集成，得到电能绿色评价指标的综合权重。
本发明的一些示例中，接入城市绿色电能的实际数据，对于城市电能安全发展指数的各因子，可以按时间序列(如连续若干年)计算分析，或者可以按当期值、近五年平均值、基期值等进行综合统计分析，进行纵向和横向统计分析，通过形成指标近几年变化的柱状分析图直观显示，并进行预测。
通过各个指数的分项比较研究，能够正确指出电能绿色切实需要改变或者有待改善的方向；结合各个指数，进行地区横向比较研究可以发现各地区绿色电能发展的长板和短板，以及消除这些短板的具有可操作性的经验；同一地区纵向比较研究，可以为决策者以及实际电能工作者评价绿色电能各项活动提供参考依据。例如，对所有上网电厂的电能生产状态进行定量评价和区分，指数高的电厂意味着电能“更绿色”，将优先发电，从而大大提升电网节能调度的管理效率，实现更清洁高效的绿色电能供应。
本发明建立的电能绿色评价指标体系是能源资源安全协调优化配置的重要平台。通过城市电能安全发展指数，发电安全，电网安全，网源荷协调安全可以监测分析，实时监测，这对保障能源结构优化，尤其是绿色能源的集约开发和高效利用有重要的推动作用。
本发明跟随绿色诉求驱动要素，追溯绿色价值链的重塑轨迹，逐层分解，将各个分支节点上的绿色增值行为活动进行数据化表征，构建指标体系，定性和定量结合评价，以数据说话，量化透视电能价值链的绿化程度，为电能绿色发展对策分析提供决策依据和建议。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。