一种基于全能流模型的微电网综合评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统的一种评估，具体讲涉及一种基于全能流模型的微电网综合 评估方法。
【背景技术】
[0002] 随着环境的日益恶化和不可再生能量的日益减少，以风能、太阳能为代表的可再 生清洁能源的发电技术得到了迅猛发展。其中，将小型风力发电、光伏发电等灵活、分散地 接入用户侧配网，能提高局部供电可靠性、减少输电损耗、提高一次能量的利用率和减少废 气排放。以这种方式接入配网的风、光发电系统等被统称为分布式发电。术语"微网"是微 电网的简称，是指由分布式发电、储能、负荷和保护控制装置一起集成的综合能源系统，它 既可以并网运行，也可以离网运行。
[0003] 现有的评估方法，一般是把热力系统与电力系统分割开来，通过不同量化因子，如 效率因子、折合因子等，这种热力系统与电力系统分别进行技术经济评估的方法，忽略了他 们之间相互关联和相互耦合的关系，不能系统化的描述各个环节能量流通的特征，并且无 法用一个统一度量标尺，对微网系统中不同类型能量的产生、转换、传输、储存及利用进行 定量分析。因此需要提供一种用统一的量度标尺对微网系统中不同类型能量的产生、转换、 传输、储存及利用进行定量分析的评估方法。
【发明内容】
[0004] 现有的微网评估主要是从电力的角度对电力的可靠性、经济性、安全性等单项指 标的进行评估，这些评估从不同角度、不同程度上评价了微电网的运行水平，但未上升到 含多种能源形式的综合能量系统评价的水平，无法处理冷、热、电等不同形式能源的综合评 估。针对微网含有多种能源形式的特性，本发明从能量、装置、信息及系统等方面出发，构建 了由多个评价指标构成的指标体系，并提出一种基于全能流模型的微网综合评估方法。通 过基于全能流模型的微网综合评估方法，将多个评估因素或评价指标转化为能反映微网技 术经济情况的综合指标。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 本发明提供一种基于全能流模型的微电网综合评估方法，其改进之处在于，所述 方法包括下述步骤：
[0007] (1)构建全能流模型；
[0008] (2)建立全能流模型的指标体系；
[0009] (3)综合性评估全能流模型。
[0010] 进一步地，所述步骤（1)的全能流模型包括能量类元素、装置类元素和信息类元 素；能量类元素是能源互联网通过装置类元素进行转换利用的主体，信息类元素是能量类 元素、装置类元素的抽象描述；所述能量类元素包括一次能源和二次能源，包括风能和太阳 能；装置类元素包括不同类型的能量产生、转换、传输、储存、利用装置及控制装置，包括发 电机和变流器；信息类元素包括不同类型能量的数字模型和各个设备的数字模型，包括描 述风能的信息模型和风机的信息模型。
[0011] 进一步地，所述步骤（3)的全能流模型指标体系的框架结构包括一级指标、二级 指标和三级指标；评估对象包括能量类、装置类、信息类及系统类；所述一级指标包括高效 性指标、稳定性指标、安全性指标、可靠性指标、经济性指标、优质性指标和准确性指标。
[0012] 进一步地，所述高效性指标是反映微网装置、微网系统的能量转换或利用效率的 转换能力；从全能流角度，把冷、热与功等不同品质与品位的能量等同看待，下式1)表示能 量转换装置的高效性：
[0013]
[0014] 其中：Π为能量转换装置效率指标，为装置输出能量，Ειη为装置输入能量； POTld为装置转换输出的制冷量，Phcit为装置转换输出的制热量，P_CT为装置转换输出的发电 量；Arald为装置冷输出的品位系数，Ahcit为装置热输出的品位系数，APOTCT为装置电输出的品 位系数。
[0015] 进一步地，所述稳定性指标反映在运行环境下，微网系统承受突然扰动后保持继 续稳定运行的能力；微网系统是一种非线性自治系统，用下述微分方程组2)和3)描述其状 态轨迹： dΔλ*pft 、 八..
[0016] -- = / (A"e +Ax) 2), at
[0017] Ax=x~xe 3)；
[0018]其中：x为n维状态向量，x=[Xpx2，......，xn]T;f(x)为n维向量函数，f(x)=
[f(Xl)，f(x2)，……，f(xn)]T，xe为系统的平衡点；针对计算出的稳定性，通过定性指标模糊 量化，转化为0-9的定值。
[0019] 进一步地，所述安全性指标反映在规定运行环境下，微网系统对事故应对能力或 抵抗安全事故发生的能力：包括事故情况下微网减供负荷比例、事故情况下微网供电用户 停电比例；
[0020] 事故情况下电网减供负荷比例指评估微网内发生事故情况下微网所减少的负荷 占总的供电负荷的比例；
[0021] 事故情况下供电用户停电比例指评估微网内发生事故情况下为网停电用户占总 用户的比例；
[0022] 针对计算出的安全性，通过定性指标模糊量化，转化为0-9的定值。
[0023] 进一步地，所述可靠性指标是指微网系统在特定的环境、时间及条件下的按容许 质量标准和需求数量向用户持续供能的无故障运行能力；可靠性指标是从概率论角度将微 网运行可靠度表示为TH的概率，即：
[0024]R(t)=P(T>t) 4)；
[0025] 其中：R表示微网在时刻t以前正常工作，而之后发生停运，T为并网点正常工作时 间；针对计算出的可靠性，通过定性指标模糊量化，转化为0-9的定值。
[0026] 进一步地，微网能量经济性是包括天然气成本在内的能量使用成本；微网装置经 济性是装置购置成本；微网系统经济性是在保障电网运行安全可靠的前提下，所产生的直 接经济效益或因减少损耗、降低成本带来的间接效益；
[0027] 微网经济性定义如下：
[0028]
[0029] 其中：Cin微网获得收益，包括微网节省购能费用，微网供能收益、碳排放交易收 益；COT微网所需成本，包括微网建设费用、微网运行费用；针对计算出的经济性，通过定性 指标模糊量化，转化为0-9的定值。
[0030] 进一步地，微电网系统的优质性包括电能优质性和热能优质性；电能优质性关注 电能质量问题，能为电力用户提供优质的电力供应，包括稳定的电压输出和少的谐波污染， 用电压合格率、总谐波畸变率和三相不平衡等指标描述；
[0031] 电压合格率：一个月内，监测点电压在合格范围内的时间总和与月电压监测总时 间的百分比；
[0032] 总谐波畸变率：全部谐波含量均方根值与基波均方根值之比，用百分数表示；
[0033] 三相不平衡：是指在电力系统中三相电流或电压幅值不一致，且幅值差超过规定 范围；
[0034] 热能优质性是用品位因子大小表述能量品位；
[0035] 热能品位因子是能量过程中火用变化除以能量过程中的焓变化；
[0036] 化学能品位是燃料通过燃烧将化学能转换释放为热能，其燃料能的品位Af表示 为：
[0037] Af = B(l-nc)+nc 6)；
[0038] 其中：B为化学反应吉布斯自由能的品位，其值等于吉布斯自由能变化与焓变化 的比值；为燃烧放热的品位，气质等于卡诺循环效率；针对计算出的经济性，通过定性指 标模糊量化，转化为0-9的定值。
[0039] 进一步地，用模型一致性和信息准确率指标来描述的微电网系统的准确性：微网 系统的准确性指通信信息的准确性：包括设备装置的信息模型保持一致，传输的信息内容 真实可靠；针对计算出的信息模型准确性，通过定性指标模糊量化，转化为0-9的定值。
[0040] 进一步地，所述步骤（3)的所述全能流模型的综合评估包括将微网综合技术经 济性能最优多目标决策的评估，分解为多个单一的技术性指标或经济性指标，通过定性指 标模糊量化方法算出相应指标权数，通过所有指标的加权确定综合技术经济性能最优指标 值；
[0041] 对全能流模型的综合性评估包括下述步骤：
[0042] 〈1>建立综合性评估模型；
[0043] 〈2>针对计算出的各项评估指标，通过定性指标模糊量化，转化为0-9的定值；
[0044] 〈3>进行各下级指标对上级目标的重要性判断及加权值确定；
[0045] 〈4>进行单一评估目标对综合评估目标的重要性判断及加权值确定；
[0046] 〈5>确定综合技术经济性能最优指标值。
[0047] 与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
[0048]1、本发明提供的技术方案克服了现有技术中的微网评估主要是从电力的角度，评 估对电力的可靠性、经济性、安全性等的单项指标的不足，消除了现有技术评估从不同角 度、不同程度上评价了微电网的运行水平，但未上升到含多种能源形式的综合能量系统评 价的水平，无法处理冷、热、电等不同形式能源的综合评估的缺陷。本发明提供的技术方案 从能量、装置、信息及系统四个方面出发，充分考虑了不同类型能量之间相互关联和相互耦 合的特性，对微网系统进行综合效率评估，解决现有多能源系统只从单一方面评估不够系 统化的问题。
[0049] 2、本发明解决了现有技术中一般是把热力系统与电力系统分割开来，通过不同量 化因子，如效率因子、折合因子等，这种热力系统与电力系统分别进行技术经济