一种输电网绩效评估方法、系统、电子设备及存储介质

1.本发明涉及输电网领域，特别是涉及一种输电网绩效评估方法、系统、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.能源电力转型发展的方向为：加快新能源的发展并限制新建低效火电站。这对输电网低碳转型提出了更高的要求。由于地形地理位置、历史背景的不同，区域之间存在着能源发展的不同，因此也存在区域输电网差异。而输电网随着能源电力转型的发展会显露出一些显著问题，例如：依靠传统火电模式的区域输电网发展会受到限制，弃风弃光率较高的区域新能源装机规模大大减少等。目前而言，现有的技术方案大多数是针对某一个区域进行探讨，而未从低碳节能角度研究不同区域输电网的综合绩效评估，不能客观地对比评估不同区域输电网绩效的发展现状，也就不能针对目前的输电网缺陷提出相应的改进建议，促进能源电力转型发展。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种输电网绩效评估方法、系统、电子设备及存储介质，以实现对每个目标区域输电网绩效的综合评估。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种输电网绩效评估方法，包括：
6.建立输电网绩效指标评价体系；
7.获取输电网绩效指标评价体系中每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据；
8.对所有的原始数据进行标准化处理，获得标准化数据；
9.根据所述标准化数据，采用critic法确定每个指标的critic权重；
10.根据所述标准化数据，采用熵权法确定每个指标的熵权权重；
11.基于博弈论的组合加权方法将critic权重和熵权权重组合起来，确定每个指标的组合权重；
12.根据每个指标的组合权重和每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据，确定每个目标区域每一年份的输电网绩效综合评价值。
13.可选的，所述输电网绩效指标评价体系包括：低碳绩效、社会绩效和运行绩效；
14.所述低碳绩效包括新能源装机容量、新能源发电量、火电装机容量和火电发电量；
15.所述社会绩效包括全社会用电量、人均用电量和人均生活用电量；
16.所述运行绩效包括线损率、回路长度和变压器数量；
17.其中，新能源装机容量、新能源发电量、全社会用电量、人均用电量和人均生活用电量均为正指标；火电装机容量、火电发电量、线损率、回路长度和变压器数量均为负指标。
18.可选的，对所有的原始数据进行标准化处理的公式为
[0019][0020]
式中，x
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的原始数据，xj表示第j个指标，(xj)
min
和(xj)
max
分别表示第j个指标的最小和最大原始数据，x
′
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的标准化数据。
[0021]
可选的，采用critic法确定每个指标的critic权重的计算公式为
[0022][0023][0024][0025]
式中，rj表示第j个指标与其它指标的冲突性大小，r
kj
表示第k个指标和第j个指标之间的相关系数，sj表示第j个指标的标准差，cj表示第j个指标的信息量，wj表示第j个指标的critic权重，k表示第j个指标以外的指标数量，n表示所有指标的数量。
[0026]
可选的，采用熵权法确定每个指标的熵权权重的计算公式为
[0027][0028][0029][0030]
式中，p
ij
表示第j个指标在各方案下的比值，x
′
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的标准化数据，ej表示第j个指标的信息熵，w
′j表示第j个指标的熵权权重，m表示总年份，n表示所有指标的数量。
[0031]
可选的，所述基于博弈论的组合加权方法将critic权重和熵权权重组合起来，确定每个指标的组合权重，具体包括：
[0032]
确定组合加权的目标函数为式中，z＝1,2，
∝k表示赋权方法的组合系数，表示基本权重集中的一种，它由和共同组成，由所有指标的critic权重所组成的指标权重向量即为由所有指标的熵权权重所组成的指标权重向
量即为量即为表示未经组合权重加权之前的基本权重；
[0033]
获得所述目标函数的一阶导数为
[0034]
将所述一阶导数转化为线性方程组为
[0035]
求解所述线性方程组得到方程解(
∝1，
∝2)，并利用公式对方程解进行归一化；式中，表示归一化后的方程解；
[0036]
根据归一化后的方程解，利用公式确定组合权重w
*
。
[0037]
可选的，每个目标区域每一年份的输电网绩效综合评价值的计算公式为
[0038][0039]
式中，si表示目标区域第i年份的输电网绩效综合评价值，表示第j个指标的组合权重，x
′
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的标准化数据，n表示所有指标的数量。
[0040]
一种输电网绩效评估系统，包括：
[0041]
评价体系建立模块，用于建立输电网绩效指标评价体系；
[0042]
指标数据获取模块，用于获取输电网绩效指标评价体系中每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据；
[0043]
标准化模块，用于对所有的原始数据进行标准化处理，获得标准化数据；
[0044]
critic权重确定模块，用于根据所述标准化数据，采用critic法确定每个指标的critic权重；
[0045]
熵权权重确定模块，用于根据所述标准化数据，采用熵权法确定每个指标的熵权权重；
[0046]
组合权重确定模块，用于基于博弈论的组合加权方法将critic权重和熵权权重组合起来，确定每个指标的组合权重；
[0047]
综合评价模块，用于根据每个指标的组合权重和每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据，确定每个目标区域每一年份的输电网绩效综合评价值。
[0048]
一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述的输电网绩效评估方法。
[0049]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如前述的输电网绩效评估方法。
[0050]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0051]
本发明公开一种输电网绩效评估方法、系统、电子设备及存储介质，首先建立输电网绩效指标评价体系，然后确定每个指标的critic权重和熵权权重，进而通过组合博弈论确定每个指标的组合权重，最后基于组合权重对每个目标区域的输电网绩效进行评估赋值，即将输电网绩效数值化，从而实现对每个目标区域输电网绩效的综合评估，能够更加客
观地对比评估每个目标区域输电网的绩效。
附图说明
[0052]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0053]
图1为本发明实施例提供的一种输电网绩效评估方法的流程图；
[0054]
图2为本发明实施例提供的一种输电网绩效评估方法的原理图；
[0055]
图3为本发明实施例提供的输电网绩效指标评价体系的示意图；
[0056]
图4为本发明实施例提供的六个地区组合博弈论综合评价值结果示意图。
具体实施方式
[0057]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058]
本发明的目的是提供一种输电网绩效评估方法、系统、电子设备及存储介质，以实现对每个目标区域输电网绩效的综合评估。
[0059]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0060]
本发明实施例提供了一种输电网绩效评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0061]
步骤s1，建立输电网绩效指标评价体系。
[0062]
图3示出输电网绩效指标评价体系的结构图。输电网绩效指标评价体系包括：低碳绩效、社会绩效和运行绩效。低碳绩效包括新能源装机容量、新能源发电量、火电装机容量和火电发电量。社会绩效包括全社会用电量、人均用电量和人均生活用电量。运行绩效包括线损率、回路长度和变压器数量。
[0063]
其中，新能源装机容量、新能源发电量、全社会用电量、人均用电量和人均生活用电量均为正指标；火电装机容量、火电发电量、线损率、回路长度和变压器数量均为负指标。
[0064]
步骤s2，获取输电网绩效指标评价体系中每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据。
[0065]
步骤s3，对所有的原始数据进行标准化处理，获得标准化数据。
[0066]
将原始数据根据每个指标的正、负属性进行标准化处理：
[0067][0068]
其中，大括号中上面的公式是正向指标的数据处理方式，大括号中下面的公式是负向指标的数据处理方式，后续的计算工作均是基于此步骤得到的处理后的数据之上。x
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的原始数据，xj表示第j个指标，(xj)
min
和(xj)
max
分别表示第j个指标的最小和最大原始数据，x
′
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的标准化数据。
[0069]
步骤s4，根据标准化数据，采用critic法确定每个指标的critic权重。
[0070]
使用spssau软件对处理后的数据进行critic法得到指标权重向量
[0071]
critic法是由diakoulaki提出的另一种客观权重赋权方法。它的基本思路是确定指标的客观权数以两个基本概念为基础。
[0072]
一是对比强度，它表示了同一指标各个评价方案之间取值差距的大小，以标准差sj的形式来表现，即标准化差的大小表明了在同一指标内各方案取值差距的大小，标准差越大各方案之间取值差距越大。二是评价指标之间的冲突性，指标之间的冲突性是以指标之间的相关性为基础，如两个指标之间具有较强的正相关，说明两个指标冲突性较低。
[0073][0074][0075][0076]
其中，rj表示j个指标与其它指标的冲突性的量化，r
kj
是评价指标k和j之间的相关系数，cj是指标的信息量，wj是第j个指标的critic权重，由这n个指标的critic权重所组成的指标权重向量即为
[0077]
标准差sj由标准化数据计算得到。
[0078]
步骤s5，根据标准化数据，采用熵权法确定每个指标的熵权权重。
[0079]
使用spssau软件对处理后的数据进行熵权法得到指标权重向量
[0080]
熵原本是一热力学概念，它最先由申农引入信息论，现已在工程技术、社会经济等领域得到十分广泛的应用。可利用信息熵这个工具，计算出各个指标的权重，为多指标综合评价提供依据。
[0081]
一般地，如果某个指标的信息熵ej越小，就表明其指标值的变异程度越大，则其权重也应越大。反之，某指标的信息值ej越大，就表明其指标值的变异程度越小，提供的信息量越小，在综合评价中所起的作用越小，则其权重也应越小。
[0082][0083]
[0084][0085]
其中，p
ij
是各指标在各方案下的比值，ej是各指标的信息熵，w
′j是第j个指标的熵权权重，由这n个指标的熵权权重所组成的指标权重向量即为x
′
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的标准化数据，m表示总年份。
[0086]
步骤s6，基于博弈论的组合加权方法将critic权重和熵权权重组合起来，确定每个指标的组合权重。
[0087]
使用matlab.r2018a基于组合博弈论思想求解组合权重
[0088]
基于博弈论的组合加权方法是将不同方法获得的权重组合起来，找到最合理的指标权重的过程。它的工作原理是确保组合权重和两种方法计算的权重之间的最小离散条件，如下：
[0089][0090]
式中，z＝1,2，
∝k表示赋权方法的组合系数，表示基本权重集中的一种，它由和共同组成，由所有指标的critic权重所组成的指标权重向量即为由所有指标的熵权权重所组成的指标权重向量即为的熵权权重所组成的指标权重向量即为表示未经组合权重加权之前的基本权重。该目标函数的含义是寻找最优的w
*
，即对权重系数
∝k进行优化，使得w
*
与各wk之间的离差极小化。
[0091]
根据矩阵的微分性质，得到上式的一阶导数为：
[0092][0093]
将上述式子转化为线性方程组，有：
[0094][0095]
利用matlab.r2018a求解上述矩阵方程组可以得到方程解(
∝1，
∝2)，对其进行归一化处理，有：
[0096]
将这两个向量任意线性组合得到组合权重w
*
为：
[0097][0098]
其中，为利用critic法计算得到的指标权重向量，为利用熵权法计算得到的指标权重向量，
∝k为赋权方法的组合系数。
[0099]
步骤s7，根据每个指标的组合权重和每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据，确定每个目标区域每一年份的输电网绩效综合评价值。
[0100]
利用所得组合权重值并根据已标准化处理的指标数据，进行相乘加总：
[0101]
[0102]
式中，si表示目标区域第i年份的输电网绩效综合评价值，表示第j个指标的组合权重，x
′
ij
表示目标区域第i年份的第j个指标的标准化数据，n表示所有指标的数量。
[0103]
本发明采用组合博弈论能够在很大程度上弥补critic法和熵权法的单一缺陷，使得权重结果更加准确科学全面。
[0104]
以中国华北地区、华中地区、华东地区、东北地区、西北地区和南方地区这六大区域为目标区域，评估每个目标区域在2014年-2020年的输电网绩效。
[0105]
参照图2，采用本发明的输电网绩效评估方法从低碳绩效、社会绩效和运行绩效三个方面构建了输电网绩效评估指标体系，并利用基于critic法和熵权法的组合博弈论评估了中国六个区域(华北区域、东北区域、华东区域、华中区域、西北区域和南方区域)2014年-2020年的输电网绩效。得到的评估结果如图4所示。
[0106]
从时间维度和地域维度观察对比各地区的输电网绩效状况，还可以分析出各个区域的最大权重指标，便于针对这些现象提出相应的建设性意见，给输电网实现低碳转型目标提供了更充足的证据。
[0107]
根据提上评估结果，提出下列改进措施建议：一方面，提升输配电网新能源的消纳能力，可以通过大力发展“新能源+储能”的模式，使电力平滑输出，提高新能源发电的并网调节能力和电网设备的利用效率；另一方面，改进全社会用电能效水平，加强用户侧需求响应能力建设，实现其对电网需求的主动响应，促进需求侧可调资源融入电力，充分发挥分时电价的作用，释放需求侧资源，促进电力供需平衡。
[0108]
本发明实施例还提供了一种输电网绩效评估系统，包括：
[0109]
评价体系建立模块，用于建立输电网绩效指标评价体系；
[0110]
指标数据获取模块，用于获取输电网绩效指标评价体系中每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据；
[0111]
标准化模块，用于对所有的原始数据进行标准化处理，获得标准化数据；
[0112]
critic权重确定模块，用于根据所述标准化数据，采用critic法确定每个指标的critic权重；
[0113]
熵权权重确定模块，用于根据所述标准化数据，采用熵权法确定每个指标的熵权权重；
[0114]
组合权重确定模块，用于基于博弈论的组合加权方法将critic权重和熵权权重组合起来，确定每个指标的组合权重；
[0115]
综合评价模块，用于根据每个指标的组合权重和每个指标在每个目标区域每一年份的原始数据，确定每个目标区域每一年份的输电网绩效综合评价值。
[0116]
本发明实施例提供的输电网绩效评估系统与上述实施例所述的输电网绩效评估方法，其工作原理和有益效果类似，故此处不再详述，具体内容可参见上述方法实施例的介绍。
[0117]
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如前述的输电网绩效评估方法。
[0118]
此外，上述的存储器中的计算机程序通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的
技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0119]
进一步地，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如前述的输电网绩效评估方法。
[0120]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0121]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。