一种多元储能系统的评价方法与流程

1.本发明涉及评估方法技术领域，特别涉及一种多元储能系统的评价方法。


背景技术：

2.储能技术是电力系统安全、可靠和高效运行的关键环节之一，也是未来能源互联网发展的重要支撑技术。随着储能技术的快速发展，储能的类型也在不断增多。比如抽水蓄能、铅酸电池、飞轮储能、氢储能等。各类电力储能在技术、应用和经济可行性等方面均有不同表现，其综合适用性对储能选型和商业推广至关重要。
3.电力储能适用性的评价因素较多，不同的储能优势不同，因此传统评价过程涉及主观性和不确定性，有必要研究一种定量的评价方式来对不同类型的储能在不同场景下的应用进行评价。
4.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种用于储能电站的性能评价系统”，其公告号：cn112561254a，其申请日：2020年12月1日，提供一种用于储能电站的性能评价系统，系统的性能评价模块针对储能电站放电能力、能效水平和设备运行状态的性能进行评价，不属于运行数据的统计分析，具有实时性，但是存在不能够客观、全面、具体的评价储能系统的各项指标的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提出了一种多元储能系统的评价方法，能够客观、全面、具体的评价储能系统的各项指标，对储能选型和商业推广至关重要。
6.以下是本发明的技术方案，一种多元储能系统的评价方法，包括以下步骤：s1：选取评价指标；s2：计算或获取指标数值；s3：z-score方法标准化指标；s4：矩阵结构判断指标权重；s5：计算总得分。
7.作为优选，所述s3具体为：s31：计算平均值；s32：计算标准差；s33：标准化指标。标准化处理后的数据均值为0，标准差为1，而且即使较为接近的两个数值经过z-score标准化处理后也能有所差异，适合用来进行比较。
8.作为优选，所述s4具体为：s41：填写具体矩阵指标；s42：对矩阵指标进行一致性检验；s43：得到指标间权重关系。为了避免主观性，采用矩阵的方法进行权重选择。矩阵的思路是将指标进行两两比较，人们只需要比较哪个指标比较重要，而不用考虑哪个指标
最重要。
9.作为优选，所述s31的平均值计算公式为：，式中，xi为第i个指标的原始数值，n为需要比较的储能类型的数量。
10.作为优选，所述s32的标准差计算公式为：，式中，为平均值，xi为第i个指标的原始数值，n为需要比较的储能类型的数量。
11.作为优选，所述指标标准化后，0代表平均水平，大于0代表高于平均水平，小于0代表低于平均水平。绝对值越大代表比平均水平高或低的越多。
12.作为优选，所述矩阵是一个主对角线为1，关于主对角线对称的元素互为倒数的矩阵。通过矩阵计算权重的方法可以在人们前判断不一致时进行折中，通过矩阵得到权重的方法可以减少主观性，使权重的选取更加客观合理。
13.作为优选，所述s42的一致性检验计算公式为：，式中，λ
max
表示判断矩阵的最大特征值，n为所比较的指标数量。当0≤ci≤0.1时通过一致性校验，否则重新填写矩阵。
14.作为优选，所述评价指标包括日花费成本、实时电量效益和备用功率收益组成的经济指标，储能寿命和循环次数组成的技术指标，单位容量二氧化碳排放量和单位容量土地占用面积组成的环境指标，延缓电网升级效益、等效负荷标准差和可靠性组成的电网指标。
15.作为优选，所述延缓电网升级效益计算公式为：作为优选，所述延缓电网升级效益计算公式为：，式中，c
trans
为变压器的单位更换费用(元/kw)，p
max
为负荷功率的最大值，τ为负荷年增长率(％)，δm为可延缓的电网升级扩容年限，其中λ为储能的削峰率(％)，c
line
为线路扩容的单位费用(元/kw)。
16.本发明的有益效果是：能够客观、全面、具体的评价储能系统的各项指标，对储能选型和商业推广至关重要。
附图说明
17.图1本发明提供的一种多元储能系统的评价方法流程图。
具体实施方式
18.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
19.实施例：如图1所示，一种多元储能系统的评价方法，包括以下步骤：步骤1：选取评价指标；步骤2：计算或获取指标数值；步骤3：z-score方法标准化指标；步骤4：矩阵结构判断指标权重；步骤5：计算总得分。
20.步骤3具体为：步骤31：计算平均值；步骤32：计算标准差；步骤33：标准化指标。
21.步骤4具体为：步骤41：填写具体矩阵指标；步骤42：对矩阵指标进行一致性检验；步骤43：得到指标间权重关系。
22.标准化的方式有很多，比如离散标准化，也叫最小-最大规范化，它将数值线性映射到[0，1]区间，但是如果数值集中且某个数值很大，则规范化后各值接近于0，并且将会相差不大，不利于比较。数值的标准化方法还包括反正切函数转换、log函数转换等。本技术选取z-score标准化方法，也叫标准差标准化。其特点是标准化处理后的数据均值为0，标准差为1，而且即使较为接近的两个数值经过z-score标准化处理后也能有所差异，适合用来进行比较。
[0023]
z-score标准化的计算公式为：score标准化的计算公式为：score标准化的计算公式为：score标准化的计算公式为：
[0024]
式中，xi为第i个指标的原始数值，yi为第i个指标经过标准化处理后的数值，n为需要比较的储能类型的数量，s为标准差。yi的第一个表达式为收益型指标，第二个表达式为成本型指标。收益型指标指的是数值越大越好的指标，成本型指标指的是数值越小越好的指标。经过z-score归一化处理后，0代表平均水平，大于0代表高于平均水平，小于0代表低
于平均水平，绝对值越大代表比平均水平高或低的越多。
[0025]
不同场景下的需求不同，这种不同就体现在权重的选取上。相关人员根据当前场景下的要求选择合适的权重，但这样会造成权重的选择有时太过于主观。为了避免这种主观性，本技术采用矩阵的方法进行权重选择。矩阵的思路是将指标进行两两比较，换言之，人们只需要比较哪个指标比较重要，而不用考虑哪个指标最重要。假设现有指标b1，b2，b3，则矩阵如下表所示：
[0026]
表1矩阵结构表。 b1b2b3b1a11a12a13b2a21a22a23b3a31a32a33
[0027]
上表中a11-a33的部分构成了对应指标b1，b2，b3的矩阵。
[0028]
且其数值代表的含义为：
[0029]
表2矩阵元素含义表。矩阵元素a
ij
元素含义9指标bi比指标bj极为重要7指标bi比指标bj重要得多5指标bi比指标bj重要3指标bi比指标bj稍微重要1指标bi比指标bj同等重要1/3指标bi比指标bj稍微次要1/5指标bi比指标bj次要1/7指标bi比指标bj次要得多1/9指标bi比指标bj极为次要2,4,6,8及其倒数介于判断之间
[0030]
矩阵填写完后，只需要计算出它的特征值，并且找到最大的特征值，计算出它对应的特征向量，进行单位化就能得到指标b1，b2，b3对应的权重关系。
[0031]
根据上述矩阵元素的定义，显然，矩阵会是一个主对角线为1，关于主对角线对称的元素互为倒数的矩阵。但是当指标数量较多时，人们往往容易忘记之前的判断，造成矩阵并非为上述的结构形式。而通过矩阵计算权重的方法可以在人们前判断不一致时进行折中，也是基于这个原理，通过矩阵得到权重的方法可以减少主观性，使权重的选取更加客观合理。但是需要注意的是，有时人们前后判断的差异太大，甚至出现两个指标之间的重要性在前后两次判断时相反，这个时候说明判断的过程中存在问题，所以有必要对填写好的判断矩阵进行一致性校验。
[0032]
定义矩阵的一致性指标如下式所示：
[0033]
式中，λ
max
表示判断矩阵的最大特征值，n为所比较的指标数量。当0≤ci≤0.1时就认为矩阵通过一致性校验，否则重新填写矩阵。
[0034]
本技术中，需要评价的评价指标包括经济指标、技术指标、环境指标和电网指标。
[0035]
经济指标包括日花费成本、实时电量效益和备用功率收益。
[0036]
技术指标包括储能寿命和循环次数。
[0037]
环境指标包括单位容量二氧化碳排放量和单位容量土地占用面积。
[0038]
电网指标包括延缓电网升级效益、等效负荷标准差和可靠性。
[0039]
上述指标中的储能寿命、单位容量二氧化碳排放量、单位容量土地占用面积可以通过储能厂家提供的基础数据获得，不需要进行计算。
[0040]
经济指标中，日花费成本的计算公式如下：
[0041]
式中，c
p
为储能的单位功率成本，ce为储能的单位容量成本，pr为储能的额定功率，er为储能的额定容量，d为储能的寿命，r贴现率，cf为储能的单位能量日运维成本，ps为储能各个时刻的出力值，根据“电源惯例”，放电时ps为正，充电时ps为负，t为总的调度时刻数，δt为调度时间间隔。
[0042]
经济指标中，实时电量效益为储能可以在低电价的时候充电，在高电价时放电，所以可以从中获取到差价利润，计算公式如下：
[0043]
式中，c
elc
为每个时刻的电价，ps为储能各个时刻的出力值，t为总的调度时刻数，δt为调度时间间隔。
[0044]
经济指标中，备用功率收益的计算公式如下：
[0045]
式中，au为上调备用补贴价格，ad为下调备用补贴价格，ps为储能各个时刻的出力值，pr为储能的额定功率，t为总的调度时刻数。
[0046]
技术指标中，储能寿命可以直接通过厂家提供的数据获得。
[0047]
技术指标中，循环次数则与放电深度有关，如果采用0.2c倍率，拟合得到的电池循环寿命的计算公式如下：n
0.2c
＝3946
×
(dod-1.58
)。
[0048]
式中，dod为储能的放电深度(depthofdischarge)。
[0049]
储能对于电网的一大作用就是削峰填谷，因此在考虑储能与电网有关的指标时考虑其削峰填谷的效果是必要的。本技术采用等效负荷标准差来衡量储能削峰填谷的效果。其计算公式如下：p
netload
＝p
load-p
new
；
[0050]
式中，p
netload
为系统的净负荷功率，其中p
load
为负荷功率，p
new
为新能源出力功率值，可以包括光伏出力值、风机出力值等，p
av
为净负荷功率的平均值。
[0051]
此外，配备储能系统还可以延缓电网中某些设备或者线路的升级，延长其使用年限，因此储能具有延缓电网升级效益，也可以作为与电网相关的一项指标。其计算公式如下：下：
[0052]
式中，c
trans
为变压器的单位更换费用(元/kw)，p
max
为负荷功率的最大值，τ为负荷年增长率(％)，δm为可延缓的电网升级扩容年限，其中λ为储能的削峰率(％)，c
line
为线路扩容的单位费用(元/kw)。
[0053]
以上内容，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。