基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法
【专利摘要】本发明涉及风电场综合评价方法，具体涉及一种基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法。该方法包括下述步骤：（1）选取风电场运行评价指标；（2）对评价矩阵进行指标同向化处理及去量纲化处理，得到标准评价矩阵；（3）基于层次分析法确定评价矩阵和指标权重向量；（4）利用距离综合评价法计算各风电场对应的相对接近度，并通过对相对接近度的排序实现风电场运行情况的综合评价。该方法全面、客观地评价风电场的安全运行情况，为电力部门对风电场运行情况进行综合比较提供评价依据。
【专利说明】基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风电场综合评价方法，具体涉及一种基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法。
【背景技术】
[0002]从风力发电的快速发展和风电场高事故率看，风能利用的安全性和经济性十分重要。风能利用的安全性不仅会对电网运行经济性造成很大影响，而且会在一定程度上限制风力发电的发展。同时，由于风力资源的间歇性和地区风能的差异性，不同风电场的综合运行状况难以比较。[0003]层次分析法(Theanalytic hierarchy process,简称 ΑΗΡ)于 20 世纪 70 年代中期由美国运筹学家托马斯?塞蒂(T.L.Saaty)正式提出，它是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。该方法把复杂问题中的各因素划分为互相联系的若干层次并使之条理化，根据对客观实际的模糊判断，就每一层次的相对重要性给出定量的表示，再利用数学方法确定全部元素相对重要性次序的权重。由于在处理复杂的决策问题上的实用性和有效性，其在多个领域得到应用。
[0004]空间距离综合评价法把评价对象看成坐标上的变量，在几何上形成一个以评价对象指标为坐标轴的高维空间，从几何角度看每个被评价对象是由反映它的多个指标值在该空间决定的一个点，通过对这些空间点与最优点或最劣点距离的比较实现对被评价对象的综合评价。指标的最优值为评价时期内该指标的理想水平，通过计算风电场运行指标值与理想水平之差可以判断风电场各运行指标的相对优劣程度，进而可根据各项指标情况实现对风电场运行状况的综合评价。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法，该方法全面、客观地评价风电场的安全运行情况，为电力部门对风电场运行情况进行综合比较提供评价依据。
[0006]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0007]本发明提供一种基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤:
[0008]( 1)选取风电场运行评价指标；
[0009](2)对评价矩阵进行指标同向化处理及去量纲化处理，得到标准评价矩阵；
[0010](3)基于层次分析法确定评价矩阵和指标权重向量；
[0011](4)利用距离综合评价法计算各风电场对应的相对接近度，并通过对相对接近度的排序实现风电场运行情况的综合评价。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中，风电场运行评价指标包括风电机组高/低频率穿越能力、低电压穿越能力、并网点电压偏差、动态无功补偿装置SVC/SVG动态响应性能和有功控制能力；
[0013]其中:
[0014]I)风电机组高/低频率穿越能力:利用风电场的风机穿越总次数与风场可能最大穿越次数之比计算得出；其中，风场可能最大穿越次数为风场发生高/低频次数与风电场风机总数的乘积；风电场的频率穿越能力按时间段进行统计，表达式如下:
[0015]HF = A/B、LF = C/D ;其中，HF和LF分别代表风电场高频率穿越能力和低频率穿越能力、A和C分别代表总风机高频率穿越次数和低频率穿越次数、B和D分别代表风场可能最大的高频率穿越次数和低频率穿越次数；
[0016]2)低电压穿越能力计算:低电压穿越能力LV定义为风电场的风机穿越总次数与风场可能最大穿越次数之比:LV = E/F ;其中，风场可能最大穿越次数为风场发生低电压次数与风电场风机总数之积；LV代表风电场低电压穿越能力、E代表总风机低电压穿越次数、F代表风场可能最大穿越次数；
[0017]3)并网点电压偏差:利用测得的风电场并网点电压值，计算出并网点的电压偏差；判断其是否满足并网点电压偏差要求，并记录一个月内不满足要求的次数作为评价指标；
[0018]4)动态无功补偿装置SVC/SVG动态响应性能:
[0019]根据并网点电压变化，判断动态无功补偿装置SVC/SVG在电压变化后的持续运行时间是否满足规程要求；记录一个月内无功补偿装置的达标情况，可实现一个月内对无功补偿装置的评价，评价指标RP为:RP = G/H ;其中，RP表示达标率、G表示达标次数、H表示需要补偿的总次数；
[0020]5)有功控制能力:风电场有功控制能力用风电场Imin有功功率变化和IOmin有功功率变化最大值表示；在风电场并网以及风速增长过程中，风电场有功功率变化满足风电场有功变化最大限值的要求；将一个月内有功功率控制越限次数定为总越限次数，总越限次数为Imin和IOmin有功功率变化越限次数之和；
[0021]将风电场有功控制能力定义为:AP = I/J ;其中，AP为有功控制能力评价值、I为风场有功总越限次数、J为总统计次数。
[0022]进一步地，所述步骤(2)中，对评价矩阵进行指标同向化处理及去量纲化处理，得到标准评价矩阵包括下述步骤:
[0023]<1>设置评价矩阵；
[0024]<2>评价指标同向化；
[0025]<3>评价矩阵去量纲化。
[0026]进一步地，所述步骤〈1>中，设置评价矩阵包括:评价矩阵用Y表示，Y =(Y1, Y2，Y3，Y4，Y5，Y6),其中Y1代表风电场高频率穿越能力，Y2为低电压穿越能力，Y3为并网点电压偏差越限次数，Y4为低频率穿越能力，Y5为动态无功补偿装置SVC/SVG无功补偿达标率，Y6为有功控制能力。
[0027]进一步地,所述步骤〈2>中，构造原始评价矩阵V = (Yij)mxn，其中m为评价指标的数目，η为评价个体的数目；若111个评价指标中有负指标，即指标值越小表示状况越好的指标，首先进行指标同向化处理，将其转化为正指标，将其进行统一处理，正指标表示指标值越大其反映的状况越优；
[0028]负指标转化为正指标的计算式如下:
【权利要求】
1.一种基于层次分析法及距离综合评价法的风电场综合评价方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: (1)选取风电场运行评价指标； (2)对评价矩阵进行指标同向化处理及去量纲化处理，得到标准评价矩阵； (3)基于层次分析法确定评价矩阵和指标权重向量； (4)利用距离综合评价法计算各风电场对应的相对接近度，并通过对相对接近度的排序实现风电场运行情况的综合评价。
2.如权利要求1所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中，风电场运行评价指标包括风电机组高/低频率穿越能力、低电压穿越能力、并网点电压偏差、动态无功补偿装置SVC/SVG动态响应性能和有功控制能力； 其中: 1)风电机组高/低频率穿越能力:利用风电场的风机穿越总次数与风场可能最大穿越次数之比计算得出；其中，风场可能最大穿越次数为风场发生高/低频次数与风电场风机总数的乘积；风电场的频率穿越能力按时间段进行统计，表达式如下: HF = A/B、LF = C/D ;其中，HF和LF分别代表风电场高频率穿越能力和低频率穿越能力、A和C分别代表总风机高频率穿越次数和低频率穿越次数、B和D分别代表风场可能最大的高频率穿越次 数和低频率穿越次数； 2)低电压穿越能力计算:低电压穿越能力LV定义为风电场的风机穿越总次数与风场可能最大穿越次数之比:LV = E/F ;其中，风场可能最大穿越次数为风场发生低电压次数与风电场风机总数之积；LV代表风电场低电压穿越能力、E代表总风机低电压穿越次数、F代表风场可能最大穿越次数； 3)并网点电压偏差:利用测得的风电场并网点电压值，计算出并网点的电压偏差；判断其是否满足并网点电压偏差要求，并记录一个月内不满足要求的次数作为评价指标； 4)动态无功补偿装置SVC/SVG动态响应性能: 根据并网点电压变化，判断动态无功补偿装置SVC/SVG在电压变化后的持续运行时间是否满足规程要求；记录一个月内无功补偿装置的达标情况，可实现一个月内对无功补偿装置的评价，评价指标RP为:RP = G/H ;其中，RP表示达标率、G表示达标次数、H表示需要补偿的总次数； 5)有功控制能力:风电场有功控制能力用风电场Imin有功功率变化和IOmin有功功率变化最大值表示；在风电场并网以及风速增长过程中，风电场有功功率变化满足风电场有功变化最大限值的要求；将一个月内有功功率控制越限次数定为总越限次数，总越限次数为Imin和IOmin有功功率变化越限次数之和； 将风电场有功控制能力定义为:AP = I/J ;其中，AP为有功控制能力评价值、I为风场有功总越限次数、J为总统计次数。
3.如权利要求1所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对评价矩阵进行指标同向化处理及去量纲化处理，得到标准评价矩阵包括下述步骤: 〈1>设置评价矩阵； 〈2>评价指标同向化； <3>评价矩阵去量纲化。
4.如权利要求3所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤Cl〉中，设置评价矩阵包括:评价矩阵用Y表示，Y = (Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6)，其中Y1代表风电场高频率穿越能力，Y2为低电压穿越能力，Y3为并网点电压偏差越限次数，Y4为低频率穿越能力，Y5为动态无功补偿装置SVC/SVG无功补偿达标率，Y6为有功控制能力。
5.如权利要求3所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤〈2>中，构造原始评价矩阵V = (yu)mXn，其中m为评价指标的数目，η为评价个体的数目；若m个评价指标中有负指标，即指标值越小表示状况越好的指标，首先进行指标同向化处理，将其转化为正指标，将其进行统一处理，正指标表示指标值越大其反映的状况越优； 负指标转化为正指标的计算式如下:
6.如权利要求3所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤〈3>中，对评价矩阵Yi’进行无量纲化处理，化为标准矩阵Yi''，进行无量纲化处理的矩阵元素yi' 计算式:
7.如权利要求1所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中，基于层次分析法确定评价矩阵和指标权重向量包括下述步骤: A、确定目标和评价因素:选取风电场运行的6个评价指标，则评价向量为u=Iu1, U2,......，U6} !U1, U2,......，U6分别表示6个评价指标； B、构造判断矩阵S:判断矩阵S = (Uu)pxp，其中P为指标个数； C、计算判断矩阵S:计算判断矩阵S的最大特征根λ_，及其对应的特征向量A，特征向量A为各评价因素的重要性排序，即是权重的分配； D、判断矩阵S的一致性检验:确定一致性指标Cl= ( λ max-n) / (n-1)，以及平均随机一致性指标RI，即Cl的均值；当随机一致性比率CR= CI/RI＜0.1时，认为层次分析排序的结果有满意的一致性，即权重的分配是合理的；否则，要调整判断矩阵的评价元素取值并重新分配权重的值。
8.如权利要求1所述的风电场综合评价方法，其特征在于，所述步骤(4)中，距离综合评价法指的是在空间确定出参考点，包括最优点和最劣点，然后计算各个评价对象与参考点的距离，与最优点越近越好，与最劣点越远越好；根据距离综合评价法计算样本点到最优样本点的相对接近度，最后通过对计算所得相对接近度进行排序实现风电场运行状况的综合评价，相对接近度用下述表达式表示: 相对接近度Cj计算:
【文档编号】G06Q50/06GK103839192SQ201410075582
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】郑惠萍, 宋述勇, 薛敏, 刘新元, 韩钰, 曲莹, 杨尉薇, 范新桥, 郝鑫杰, 王玮茹 申请人:国家电网公司, 国网山西省电力公司电力科学研究院, 南京南瑞集团公司