一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法及系统，其步骤：1)对获得的各评价指标进行标准化；2)基于预先构建的风电/光伏发电基地功率汇集系统拓扑选定评估指标体系，计算各评价指标的信息效用值；其中，所述评估指标体系包括可靠性指标、技术运行指标和经济性指标；3)根据各指标的信用效用值所占的比重来确定其熵权；4)根据各指标的熵权，并基于灰色关联分析法获取综合评价结果，对功率汇集系统进行评估。本发明专利技术能直观、准确地表征风电/光伏发电功率汇集系统的优良；可以广泛应用于大型新能源基地接入电网规划的过程中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风电、光伏发电并网
，特别是关于一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法及系统。
技术介绍
近年来，伴随着化石燃料的骤减以及新能源技术的提高，作为新能源中较为成熟的两种能源，风电和光伏发电已经走进了千家万户。风电和光伏发电都具有一定的时空差异性，在某些区域会较为集中，因此适合建立大型风电/光伏发电基地集中向电网供电。风电基地是由几个风电场群组成的，风电场群则是由若干风电场通过一定的拓扑结构汇集而成的，因此拓扑方式的选择将直接关系到风电基地在接入电网之后对于电网的影响。并且我国除了江苏风电基地以外，其它的风能丰富地区都分布在用电负荷水平较低的区域，所以将大规模风电用合理的拓扑方式进行汇集外送显得更加重要。光伏电站的汇集方式与风电场大致相同，并且光伏发电和风电在时空上具有一定的互补性，能够减小对电网波动的冲击并增强风光发电的利用率。但是，目前还没有相应的技术手段来确定哪种拓扑方式更贴近实际，在实际工程中对于大型风电/光伏基地功率汇集拓扑的选择仅凭经验，多采用辐射状拓扑，但辐射状拓扑需要建设更多的输电走廊、输电线路长度较长，且当受地形、地貌等限制风电场/光伏电站不能直接与汇集升压站相连，难以得到最优拓扑方案。因此，基于以上因素，亟需提供一种科学、合理的评估方法对不同拓扑进行定量评估，以得到最优的拓扑方案。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法及系统，其能直观、准确地表征风电/光伏发电功率汇集系统的优良，获取最优拓扑。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)对获得的各评价指标进行标准化；2)基于预先构建的风电和/或光伏发电基地功率汇集系统拓扑选定评估指标体系，计算各评价指标的信息效用值；其中，所述评估指标体系包括可靠性指标、技术运行指标和经济性指标；3)根据各指标的信用效用值所占的比重来确定其熵权；4)根据各指标的熵权，并基于灰色关联分析法获取综合评价结果，对功率汇集系统进行评估。进一步，可靠性指标包括等效停运率Qeq、年缺供电小时数U和期望缺供电量EENS：2.1.1)等效停运率Qeq为：式中，P(Si)表示大型风电和/或光伏基地功率汇集系统可能的运行状态所对应的输出功率；p(Si)表示该运行状态对应的概率；n表示可能的运行状态数；Pi表示各风电场和/或光伏电站的装机容量；N表示风电场和/或光伏电站数量；2.1.2)年缺供电小时数U＝Qeq·8760；2.1.3)期望缺供电量EENS为：进一步，所述技术运行指标包括电压偏移量和无功损耗指标：2.2.1)电压偏移量ΔU％为：ΔU％＝(U_1-U_N)/U_N×100％，式中，U_1为风电基地汇集升压站实际电压；U_N为线路的额定电压；2.2.2)无功损耗指标ΔQ为：式中，ΔQi为功率汇集系统中各线路的无功损耗；n1为功率汇集系统元件数。进一步，所述经济性指标包括总投资折合年值、停电损失折合费用和年运行费用：2.3.1)总投资折合年值Z为：式中，Z为总投资折合年值；Z0为设备总投资；r0为投资收益率；n2为评估年限；2.3.2)停电损失折合费用U2为：U2＝d×a×EENS，式中，U2为停电损失折合费用；d为平均电价；a为折算倍数；EENS为期望缺供电量；2.3.3)年运行费用U3为：U3＝Z×p，式中，p为年运行费率。进一步，所述步骤2)中，第i个评价指标的信息熵值Hi为：式中，q′＝1/lnl；当fij＝0时，进一步，所述步骤2)中，第i个评价指标的信息效用值di为：di＝1-Hi。进一步，所述步骤2)中，各评价指标的熵权为：式中，di为第i个评价指标的信息效用值。进一步，所述步骤4)中，综合评价结果获取过程如下：4.1)各指标的关联系数ξik为：式中，x0k为参考序列中第k个评价项目的指标值；xik为第i个待比较序列第k个评价项目的指标值；ρ为分辨系数；4.2)设比较序列Xi＝[xi(1),xi(2),…,xi(n)]、参考序列X0＝[x0(1),x0(2),…,x0(n)]，i＝1,2,…,m；定义函数f(i)＝x0(i)-xi(i)，f(i)表示各指标与参考指标的差值；4.3)根据6种相关面积Si的计算公式，计算得到各比较序列各指标与参考序列各指标间形成的参考面积Sik，进而得到分辨系数ρ：式中，Sv为所有比较序列与参考序列各指标相关面积的均值；4.4)基于面积的灰色关联分析法得到灰色面积关联分析综合评价结果，灰色面积关联分析综合评价结果中元素越大表示对应的拓扑方案越优，完成对大型风电和/或光伏基地功率汇集系统进行综合评估。进一步，所述步骤4.4)中，灰色面积关联分析综合评价结果求解过程如下：4.4.1)设xi表示第i个拓扑方案对应的比较数列，x0表示参考数列，且式中，k表示第k个评价项目；xi(k)表示第i个比较数列中第k项指标的规范值；x0(k)表示参考数列中第k项指标的规范值；4.4.2)将分辨系数代入关联系数计算公式中，并进行化简得到关联系数为：4.4.3)记xi各指标的关联系数矩阵为Ri，则xi的灰色面积关联分析综合评价结果Bi为：Bi＝ωiRi＝(bi1,bi2,…,bil)；Bi中元素bil达到预先设定阈值则表示对应的拓扑方案越优。本专利技术还提供一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估系统，其特征在于，该系统包括：用于对获得的各评价指标进行标准化的标准化模块；基于预先构建的风电和/或光伏发电基地功率汇集系统拓扑选定评估指标体系，用于计算各评价指标的信息效用值信息的效用值计算模块；用于根据各指标的信用效用值所占的比重来确定其熵权的熵权模块；以及，用于根据各指标的熵权，并基于灰色关联分析法获取综合评价结果，对功率汇集系统进行评估的评估模块。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术通过建立指标体系来评价大型风电和/或光伏发电基地功率汇集系统拓扑结构，使得新能源接入结构更贴近实际，因此能够科学、合理地表征新能源接入电网的网架结构，进而为大型新能源基地规划提供重要依据。2、本专利技术评估过程简单，操作方便，容易实现，具有比较高的实用性，可以广泛应用于大型新能源基地接入电网规划的过程中。附图说明图1是本专利技术灰色关联度分析中的两序列曲线分布示意图；其中，虚线为参考序列，实线为待比较序列。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术提供一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，该方法从技术运行指标、经济性指标和可靠性指标三个方面对风电和/或光伏发电基地功率汇集系统的不同拓扑模式进行了评估。其具体步骤如下：1)对获得的各评价指标和评价项目进行标准化；设有m个评价指标，l个评价项目，依照定性与定量相结合的方法获得关于多个对象多个指标的评价矩阵R′：式中，rij′为各指标原始数据，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,l；对评价矩阵R′进行标准化后得到：R＝(rij)m×l；其中，rij为第j个评价项目在第i个指标上的值，且rij∈[0,1]，rij为：2)基于预先构建的风电和/或光伏发电基地功率汇集系统拓扑选定评估指标体系，计算各评价指标的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)对获得的各评价指标进行标准化；2)基于预先构建的风电和/或光伏发电基地功率汇集系统拓扑选定评估指标体系，计算各评价指标的信息效用值；其中，所述评估指标体系包括可靠性指标、技术运行指标和经济性指标；3)根据各指标的信用效用值所占的比重来确定其熵权；4)根据各指标的熵权，并基于灰色关联分析法获取综合评价结果，对功率汇集系统进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)对获得的各评价指标进行标准化；2)基于预先构建的风电和/或光伏发电基地功率汇集系统拓扑选定评估指标体系，计算各评价指标的信息效用值；其中，所述评估指标体系包括可靠性指标、技术运行指标和经济性指标；3)根据各指标的信用效用值所占的比重来确定其熵权；4)根据各指标的熵权，并基于灰色关联分析法获取综合评价结果，对功率汇集系统进行评估。2.如权利要求1所述的一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，其特征在于：可靠性指标包括等效停运率Qeq、年缺供电小时数U和期望缺供电量EENS：2.1.1)等效停运率Qeq为：Qeq=1-Σi=1nP(Si)p(Si)Σi=1NPi,]]>式中，P(Si)表示大型风电和/或光伏基地功率汇集系统可能的运行状态所对应的输出功率；p(Si)表示该运行状态对应的概率；n表示可能的运行状态数；Pi表示各风电场和/或光伏电站的装机容量；N表示风电场和/或光伏电站数量；2.1.2)年缺供电小时数U＝Qeq·8760；2.1.3)期望缺供电量EENS为：EENS=Qeq·Σi=1NPi·8760.]]>3.如权利要求1所述的一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，其特征在于：所述技术运行指标包括电压偏移量和无功损耗指标：2.2.1)电压偏移量ΔU％为：ΔU％＝(U_1-U_N)/U_N×100％，式中，U_1为风电基地汇集升压站实际电压；U_N为线路的额定电压；2.2.2)无功损耗指标ΔQ为：ΔQ=Σi=1n1ΔQi,]]>式中，ΔQi为功率汇集系统中各线路的无功损耗；n1为功率汇集系统元件数。4.如权利要求1所述的一种风电/光伏发电功率汇集拓扑的评估方法，其特征在于：所述经济性指标包括总投资折合年值、停电损失折合费用和年运行费用：2.3.1)总投资折合年值Z为：Z=Z0[r0(1+r0)n2(1+r0)n2-1]]]>式中，Z为总投资折合年值；Z0为设备总投资；r0为投资收益率；n2为评估年限；2.3.2)停电损失折合费用U2为：U2＝d×a×EENS，式中，U2为停电损失折合费用；d为平均电价；a为折算倍数；EENS为期望缺供电量；2.3.3)年运行费用U3为：U3＝Z×p，式中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳明，李晖，王智冬，周明，李庚银，赵强，何凌云，杨文华，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，华北电力大学，国网宁夏电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11