一種綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，屬于綜合能源系統(tǒng)供能質(zhì)量分析和評估技術(shù)領(lǐng)域。本方法考慮用戶側(cè)供電供熱供冷的綜合服務(wù)質(zhì)量，將電能質(zhì)量和供熱供冷通風(fēng)質(zhì)量看作一個整體進行評估，從總體上量化冷熱電能量流擾動造成的影響，同時兼顧了污染物排放對綜合評估結(jié)果的影響。動態(tài)加權(quán)函數(shù)評估方法體現(xiàn)了單項電能質(zhì)量指標越限對綜合評估值產(chǎn)生的影響，使得指標不合格對評估值的影響程度得到量化。單項指標不合格評估結(jié)果比多指標數(shù)值較差卻合格的情況評估結(jié)果更差，不合格指標的數(shù)量比指標數(shù)值對評估結(jié)果的影響更大。本方法體現(xiàn)了污染排放量對綜合評估指標值的負面影響，包括了排污懲罰和價格懲罰兩個方面的因素。
【專利說明】
一種綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，屬于綜合能源系統(tǒng) 供能質(zhì)量分析和評估技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和其他能源系統(tǒng)的運行管理是分開的，電能質(zhì)量綜合評估只面向 單一的電力系統(tǒng)。陶順在電工技術(shù)學(xué)報的論文《電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估體系架構(gòu)》指出電能 質(zhì)量綜合評估方法主要是得出代表優(yōu)劣的電能質(zhì)量綜合指標值或評定等級。隨著綜合能源 系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)和供熱供冷系統(tǒng)的耦合度不斷增強，形成冷熱電綜合能源系統(tǒng)。綜合 能源系統(tǒng)中大量接入風(fēng)電、光電、冷熱電三聯(lián)供裝置等分布式能源會帶來電能質(zhì)量和供熱 供冷質(zhì)量問題。單一能源質(zhì)量評估，如電能質(zhì)量或供暖質(zhì)量不能體現(xiàn)冷熱電綜合能源系統(tǒng) 供能的總體質(zhì)量情況。綜合能源系統(tǒng)中的管理主體由傳統(tǒng)的單一電力供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)榱司C合 能源供應(yīng)商。電能質(zhì)量評估對電力市場環(huán)境下的按質(zhì)定價具有重要意義，而對于有冷熱電 耦合交易的綜合能源市場具有明顯的局限性。電能質(zhì)量評估可以激勵綜合能源供應(yīng)商主動 處理電能質(zhì)量問題，而無法兼顧供暖供冷質(zhì)量。綜合能源供應(yīng)商需要充分考慮冷熱電能源 生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境的影響。污染物排放對環(huán)境的危害是綜合能源系統(tǒng)供能質(zhì)量綜合評估工作 中不可缺少的重要內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，以克服現(xiàn) 有電能質(zhì)量綜合評估的不足之處，滿足目前快速發(fā)展的綜合能源系統(tǒng)多能聯(lián)供的質(zhì)量要 求。
[0004] 本發(fā)明提出的綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，包括以下步驟：
[0005] (1)從綜合能源系統(tǒng)中采集電能質(zhì)量、空氣質(zhì)量和污染物排放數(shù)據(jù);所述的電能質(zhì) 量數(shù)據(jù)從安裝在綜合能源系統(tǒng)電網(wǎng)中的電能質(zhì)量監(jiān)測終端中采集，包括電壓偏差、電壓暫 降與短時中斷、三相電壓不平衡、頻率偏差、電壓波動與閃變、諧波、間諧波以及暫時過電壓 和瞬態(tài)過電壓，共8個指標;所述的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)從綜合能源系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中采 集，包括溫度、相對濕度、空氣流速以及新風(fēng)量，共4個指標;大氣污染物排放濃度數(shù)據(jù)從綜 合能源系統(tǒng)的大氣污染物排放自動監(jiān)測系統(tǒng)采集，包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及 其化合物以及煙氣黑度，共5個指標；
[0006] (2)根據(jù)上述步驟（1)采集的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，依據(jù)《電能質(zhì)量國家 標準》和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》規(guī)定的限值，采用權(quán)重系數(shù)法和動態(tài)加權(quán)函數(shù)，利用下式分別 計算各個綜合能源系統(tǒng)的電能質(zhì)量的綜合指標或空氣質(zhì)量的綜合指標，公式如下：
[0008]其中，Z為電能質(zhì)量或空氣質(zhì)量的綜合指標值，幻為上述步驟（1)中采集的第j個綜 合指標的數(shù)值，％為第j個綜合指標的權(quán)重系數(shù)：
[0010] 其中，x_,j為第j個綜合指標的額定最優(yōu)值，Xbmj,j為第j個綜合指標的限值，綜合 指標的額定最優(yōu)值和限值由《電能質(zhì)量國家標準》和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》給出，對于限值的 兩邊界情況，該限值為靠近的邊界值，N為綜合指標值不在限值范圍內(nèi)的綜合指標值數(shù)量； 公式中計算合格和不合格情況分別采用sin和In函數(shù)，是由于指標合格時的大小對權(quán)重系 數(shù)影響是有限的，指標不合格時其大小對權(quán)重系數(shù)影響極大。
[0011] (3)根據(jù)上述步驟（1)采集的大氣污染物排放濃度數(shù)據(jù)，依據(jù)《鍋爐大氣污染物排 放標準》規(guī)定的限值，利用下式計算綜合能源系統(tǒng)的排污費懲罰指標
[0013] 其中，為上述步驟（1)中采集的第j個綜合指標的數(shù)值，為單位污染物排放費， Cj根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定確定排污費；
[0014] 利用下式計算綜合能源系統(tǒng)的價格懲罰指標g(x):
[0016] 其中，Xbciu,k為第k個綜合指標的限值，限值由《鍋爐大氣污染物排放標準》給出， xk 為上述步驟(1)采集的大氣污染物排放指標值中超過限值的第k個綜合指標值，Ln函數(shù)表示 價格懲罰度隨著超標比例情況的增長情況，lk為第k個綜合指標值的權(quán)重系數(shù)，0〈l k〈l;
[0017] (4)重復(fù)步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)，得到多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果，每組采樣數(shù) 據(jù)的計算結(jié)果包括一個電能質(zhì)量綜合指標值、一個空氣質(zhì)量綜合指標值、一個污排污費懲 罰指標值和一個價格懲罰指標值，并對多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果進行0-1標準變換，
[0018] (5)設(shè)定電能質(zhì)量綜合指標、空氣質(zhì)量綜合指標、污排污費懲罰指標和價格懲罰指 標的相對重要程度，根據(jù)設(shè)定的相對重要程度，采用蝴蝶型突變函數(shù)，（蝴蝶型突變函數(shù)可 以用于綜合評估，是公知技術(shù)，可參考SAUNDERS P T.An introduction to catastrophe theory[M] .Cambridge University Press，1980.)，計算得到各組采樣數(shù)據(jù)的總評估值，計 算的總評估值越小，則綜合能源系統(tǒng)供能質(zhì)量評估值越高；
[0019] (6)采用自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)，對上述步驟(4)得到多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果進行 分類，得到各組采樣數(shù)據(jù)的不同類別；
[0020] (7)根據(jù)步驟(5)和(6)的總評估值和分類結(jié)果，給出每組采樣數(shù)據(jù)相對應(yīng)的綜合 能源系統(tǒng)的多能源聯(lián)合供給質(zhì)量等級。
[0021] 本發(fā)明提出的綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，其特點和效果是:本 方法將供冷供熱供電質(zhì)量看作一個整體進行綜合評估，可以從總體上量化電力、熱力、燃氣 擾動造成的影響和損失。有效地激勵綜合能源供應(yīng)商與用戶共同維護能源互聯(lián)網(wǎng)供能質(zhì)量 環(huán)境，同時為多種能源（電、冷、熱)聯(lián)合優(yōu)化運行和互補協(xié)同提供依據(jù)?？刂颇茉瓷a(chǎn)中的 污染物排放量，提高清潔能源的市場競爭力和建設(shè)積極性。可以提升能源市場的透明度，對 能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能源市場中的冷熱電耦合交易研究具有重要作用。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明提出的綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，包括以下步驟：
[0023] (1)從綜合能源系統(tǒng)中采集電能質(zhì)量、空氣質(zhì)量和污染物排放數(shù)據(jù);所述的電能質(zhì) 量數(shù)據(jù)從安裝在綜合能源系統(tǒng)電網(wǎng)中的電能質(zhì)量監(jiān)測終端中采集，包括電壓偏差、電壓暫 降與短時中斷、三相電壓不平衡、頻率偏差、電壓波動與閃變、諧波、間諧波以及暫時過電壓 和瞬態(tài)過電壓，共8個指標;所述的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)從綜合能源系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中采 集，包括溫度、相對濕度、空氣流速以及新風(fēng)量，共4個指標;大氣污染物排放濃度數(shù)據(jù)從綜 合能源系統(tǒng)的大氣污染物排放自動監(jiān)測系統(tǒng)采集，包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及 其化合物以及煙氣黑度，共5個指標；
[0024] (2)根據(jù)上述步驟（1)采集的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，依據(jù)《電能質(zhì)量國家 標準》和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》規(guī)定的限值，采用權(quán)重系數(shù)法和動態(tài)加權(quán)函數(shù)，利用下式分別 計算各個綜合能源系統(tǒng)的電能質(zhì)量的綜合指標或空氣質(zhì)量的綜合指標，公式如下：
[0026]其中，Z為電能質(zhì)量或空氣質(zhì)量的綜合指標值，幻為上述步驟（1)中采集的第j個綜 合指標的數(shù)值，W為第j個綜合指標的權(quán)重系數(shù)：
[0028] 其中，x_, j為第j個綜合指標的額定最優(yōu)值，xb。1!, j為第j個綜合指標的限值，綜合 指標的額定最優(yōu)值和限值由《電能質(zhì)量國家標準》和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》給出，對于限值的 兩邊界情況，該限值為靠近的邊界值，N為綜合指標值不在限值范圍內(nèi)的綜合指標值數(shù)量； 公式中計算合格和不合格情況分別采用sin和In函數(shù)，是由于指標合格時的大小對權(quán)重系 數(shù)影響是有限的，指標不合格時其大小對權(quán)重系數(shù)影響極大。
[0029] (3)根據(jù)上述步驟（1)采集的大氣污染物排放濃度數(shù)據(jù)，依據(jù)《鍋爐大氣污染物排 放標準》規(guī)定的限值，利用下式計算綜合能源系統(tǒng)的排污費懲罰指標
[0031 ]其中，為上述步驟（1)中采集的第j個綜合指標的數(shù)值，為單位污染物排放費， Cj根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定確定排污費；
[0032]利用下式計算綜合能源系統(tǒng)的價格懲罰指標g(x):
[0034]其中，xbciu,k為第k個綜合指標的限值，限值由《鍋爐大氣污染物排放標準》給出，x k 為上述步驟(1)采集的大氣污染物排放指標值中超過限值的第k個綜合指標值，Ln函數(shù)表示 價格懲罰度隨著超標比例情況的增長情況，lk為第k個綜合指標值的權(quán)重系數(shù)，0〈lk〈l;
[0035] (4)重復(fù)步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)，得到多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果，每組采樣數(shù) 據(jù)的計算結(jié)果包括一個電能質(zhì)量綜合指標值、一個空氣質(zhì)量綜合指標值、一個污排污費懲 罰指標值和一個價格懲罰指標值，并對多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果進行0-1標準變換，
[0036] (5)設(shè)定電能質(zhì)量綜合指標、空氣質(zhì)量綜合指標、污排污費懲罰指標和價格懲罰指 標的相對重要程度，根據(jù)設(shè)定的相對重要程度，采用蝴蝶型突變函數(shù)，（蝴蝶型突變函數(shù)可 以用于綜合評估，是公知技術(shù)，可參考SAUNDERS P T.An introduction to catastrophe theory[M] .Cambridge University Press，1980.)，計算得到各組采樣數(shù)據(jù)的總評估值，計 算的總評估值越小，則綜合能源系統(tǒng)供能質(zhì)量評估值越高；
[0037] (6)采用自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)，對上述步驟(4)得到多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果進行 分類，得到各組采樣數(shù)據(jù)的不同類別；
[0038] (7)根據(jù)步驟(5)和(6)的總評估值和分類結(jié)果，給出每組采樣數(shù)據(jù)相對應(yīng)的綜合 能源系統(tǒng)的多能源聯(lián)合供給質(zhì)量等級。
【主權(quán)項】
1. 一種綜合能源系統(tǒng)多能源聯(lián)合供給質(zhì)量評估方法，其特征在于該方法包括W下步 驟： (1) 從綜合能源系統(tǒng)中采集電能質(zhì)量、空氣質(zhì)量和污染物排放數(shù)據(jù);所述的電能質(zhì)量數(shù) 據(jù)從安裝在綜合能源系統(tǒng)電網(wǎng)中的電能質(zhì)量監(jiān)測終端中采集，包括電壓偏差、電壓暫降與 短時中斷、Ξ相電壓不平衡、頻率偏差、電壓波動與閃變、諧波、間諧波W及暫時過電壓和瞬 態(tài)過電壓，共8個指標;所述的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)從綜合能源系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中采集， 包括溫度、相對濕度、空氣流速W及新風(fēng)量，共4個指標;大氣污染物排放濃度數(shù)據(jù)從綜合能 源系統(tǒng)的大氣污染物排放自動監(jiān)測系統(tǒng)采集，包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、隸及其化 合物W及煙氣黑度，共5個指標； (2) 根據(jù)上述步驟（1)采集的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，依據(jù)《電能質(zhì)量國家標準》 和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》規(guī)定的限值，采用權(quán)重系數(shù)法和動態(tài)加權(quán)函數(shù)，利用下式分別計算 各個綜合能源系統(tǒng)的電能質(zhì)量的綜合指標或空氣質(zhì)量的綜合指標，公式如下：其中，Z為電能質(zhì)量或空氣質(zhì)量的綜合指標值，為上述步驟（1)中采集的第j個綜合指 標的數(shù)值，Wj為第j個綜合指標的權(quán)重系數(shù)：其中，Χη?,功第j個綜合指標的額定最優(yōu)值，XbDU,功第j個綜合指標的限值，綜合指標的 額定最優(yōu)值和限值由《電能質(zhì)量國家標準》和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》給出，N為綜合指標值不 在限值范圍內(nèi)的綜合指標值數(shù)量； (3) 根據(jù)上述步驟（1)采集的大氣污染物排放濃度數(shù)據(jù)，依據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標 準》規(guī)定的限值，利用下式計算綜合能源系統(tǒng)的排污費懲罰指標Wx):其中，xj為上述步驟（1)中采集的第j個綜合指標的數(shù)值，cj為單位污染物排放費，cj根 據(jù)國家有關(guān)規(guī)定確定排污費； 利用下式計算綜合能源系統(tǒng)的價格懲罰指標g(x):其中，XbDU,k為第k個綜合指標的限值，限值由《鍋爐大氣污染物排放標準》給出，Xk為上 述步驟（1)采集的大氣污染物排放指標值中超過限值的第k個綜合指標值，lk為第k個綜合 指標值的權(quán)重系數(shù)，〇<lk<l; (4) 重復(fù)步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)，得到多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果，每組采樣數(shù)據(jù)的 計算結(jié)果包括一個電能質(zhì)量綜合指標值、一個空氣質(zhì)量綜合指標值、一個污排污費懲罰指 標值和一個價格懲罰指標值，并對多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果進行0-1標準變換， (5) 設(shè)定電能質(zhì)量綜合指標、空氣質(zhì)量綜合指標、污排污費懲罰指標和價格懲罰指標的 相對重要程度，根據(jù)設(shè)定的相對重要程度，采用蝴蝶型突變函數(shù)，計算得到各組采樣數(shù)據(jù)的 總評估值，計算的總評估值越小，則綜合能源系統(tǒng)供能質(zhì)量評估值越高； (6) 采用自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)，對上述步驟(4)得到多組采樣數(shù)據(jù)的計算結(jié)果進行分 類，得到各組采樣數(shù)據(jù)的不同類別； (7) 根據(jù)步驟(5)和(6)的總評估值和分類結(jié)果，給出每組采樣數(shù)據(jù)相對應(yīng)的綜合能源 系統(tǒng)的多能源聯(lián)合供給質(zhì)量等級。
【文檔編號】G06Q10/06GK106096839SQ201610416085
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610416085.0, CN 106096839 A, CN 106096839A, CN 201610416085, CN-A-106096839, CN106096839 A, CN106096839A, CN201610416085, CN201610416085.0
【發(fā)明人】孫宏斌, 郭慶來, 王彬, 付學(xué)謙, 潘昭光
【申請人】清華大學(xué)