中低壓配電網綜合效益評估方法研究.pdf

中低壓配電網綜合效益評估方法研究秦子健1，石季英1，魏文輝2，林濟鏗3，張新倫1，武琳21. 天津大學 智能電網教育部重點實驗室，天津 300072；2. 北京科東電力控制系統有限責任公司，北京 100192；3. 同濟大學 電子與信息工程學院電力系，上海 201804摘 要現有配電網仍以交流配電為主，未能涵蓋交流、直流及交直流混合3種類型的配電形式，并且對配電網綜合效益的評估方法主觀性較強。提出一套中低壓配電網的綜合效益評估體系。該指標體系分為技術性、經濟性、適應性、社會性及環保性5個方面，每一方面包含多個具體的指標。對于典型交流、直流和交直流混合的配電方式，采用一種基于模糊熵權的綜合評價方法，實現綜合效益評估。通過算例分析，對所提出的方法進行了驗證。關鍵詞中低壓配電網；交直流混合配電形式；評價指標體系；模糊熵權評估方法；綜合效益中圖分類號 TM72 文獻標志碼 A DOI 10.11930/j.issn.1004-9649.2018050550 引言隨著電力電子技術的不斷發展，相比于純交流配電網，直流供電在許多方面具有一定的優勢，比如，它具有電能質量高、傳輸容量大、可靠性高、系統結構簡單、經濟性和電能損耗低等優點[1-3]。配電網的供電模式除了傳統的交流供電之外，又相繼出現了直流配電網以及交直流混合配電網模式。如何根據負荷的性質及結構特點，從中選擇出綜合效益最優的供電模式，對配電網的建設及運行具有重要意義。直流供電系統及交直流混合供電系統相對于比較成熟的交流供電系統尚處于起步階段[4]，近年來逐漸受到工業界及研究者的重視。文獻[1]建立了直流配電網中關鍵設備可靠性模型，并與交流配電網進行了對比。文獻[5]從經濟角度對比了分析交流配電網和直流配電網相對優劣。文獻[6]對直流配電網環狀和兩端拓撲結構的可行性進行了探討，對分布式能源和儲能裝置并入交流配電網和直流配電網進行了對比分析，與交流配電網相比，直流配電網可以有效節省變換器和濾波裝置。文獻[7]提出了基于層次分析法的城市交流配電網的綜合評價體系，其目的是分析及揭示當前交流配電網的薄弱環節，以便于進行電網改造。在交直流配網穩定性控制方面，文獻[8]提出一種混合交直流智能配電網，具有直流和交流配電網的共同優點，該網絡考慮了風力發電等分布式電源和不同容量的可控負荷，直流母線電壓通過下垂控制維持穩定。文獻[9]從經濟運行和終端用戶穩定性的角度，對比分析了微型配電網的各種拓撲結構，并對直流和交流微型配電網進行對比分析。文獻[10]對直流配電電壓等級及國內外近年來直流配電典型供電方式和應用場景進行了研究。文獻[11]對交直流混合靈活配電系統中新型全可控柔性化配電裝備的系統結構進行了研究，提出多種主電路拓撲結構和控制策略。與上述研究不同，本文在配電網供電模式綜合效益的評估方面進行了研究，包括指標體系建立、典型配電拓撲構建、評估方法研究三部分。首先從技術性、經濟性、適應性、社會性及環保性五個方面分別建立評估指標，構成綜合效益評估指標體系；進而基于PSCAD仿真平臺構建本文設計的供電網絡，實現相應指標的計算；然后采用一種基于模糊熵權的綜合評價方法，實現不同供電模式的相對優劣排序。算例驗證了本文方法的有效性。收稿日期2018?05?10； 修回日期2018?12?13?；痦椖繃译娋W公司總部科技項目SGSHJY00BGJS1400221。第 52 卷 第 8 期中國電力Vol. 52, No. 82019 年 8 月ELECTRIC POWER Aug. 2019341 典型配電網拓撲類型典型的配網負荷可以根據其負荷性質劃分為5類中壓的直流負荷和交流負荷，低壓的A、B及C類負荷[5]。其中，中壓直流負荷為對電能質量要求較高的工業負荷，中壓交流負荷為普通工業負荷；低壓網中，A類負荷為直流負荷（如計算機、冰箱等），B類負荷是交流負荷（如交流電機等），C類負荷是純電阻性負荷（如白熾燈）。對于上述5類負荷，本文設計了5種典型供電網絡結構，如圖15所示。放射狀交流配電網為常用的供電模式，如圖1所示。對于直流負荷需經AC/DC變換器[10-11]整流之后對其供電。光伏發電和儲能裝置等直流電源經DC/AC變換器并網，存在轉換效率問題；風力發電等交流電源經背靠背的機/網變換器（AC/AC）直接并網，最大程度提高風電利用率；交流中壓/低壓母線通過變壓器聯接。整體而言，其網絡結構簡單，建設成本低，但供電可靠性相對較低。圖2所示為放射狀直流配電網，其中所有直流負荷均采用直流供電，對于交流負荷經DC/AC變換器進行供電。光伏發電和儲能裝置等直流電源直接并網[12]，可節省大量逆變器，而風力發電等交流電源通過AC/DC并網；中壓/低壓直流母線通過直流變壓器[13]聯接，網絡傳輸容量較大，網絡損耗較小。圖3所示為放射狀交直流混合配電網。直流負荷、光伏發電和儲能裝置等直流電源直接接入直流網絡；交流負荷、風力發電等交流電源接入交流網絡。該網絡可避免整流和逆變產生的能量轉換損耗及電力變換控制的復雜性。放射狀交直流混合配電網的結構簡單，但其建設成本相對較高，可靠性一般。圖4所示為兩端供電的交直流混合配電網。直流負荷、光伏發電和儲能裝置等直流電源直接接入直流回路，交流負荷、風力發電等交流電源接入交流回路。與放射狀交直流網絡相比，兩端供電模式具有雙向電源，通常具有較高的供電可靠性及較高的建設成本。圖5所示為環狀交直流混合配電網。其中負低壓B類負荷中壓交流負荷1中壓交流負荷2風力發電DCDC風力發電光伏發電光伏發電AC/AC DC/AC DC/AC儲能AC 10 kV AC/DCAC 380 V中壓直流負荷1中壓直流負荷2AC/DC AC/AC DC/AC低壓A類負荷低壓C類負荷 圖 1 放射狀交流配電網Fig. 1 AC distribution network with a radial topology中壓交流負荷1中壓交流負荷2中壓直流負荷1光伏發電儲能風力發電電力變換器風力發電中壓交流負荷3DC/ACDCAC 10 kVAC/DCDC/DC DC/DC中壓直流負荷2AC 380 VDC/ACDC/DCDC AC/AC DC/DC低壓C類負荷光伏發電低壓B類負荷低壓A類負荷 圖 2 放射狀直流配電網Fig. 2 DC distribution network with a radial topology風力發電DC光伏發電儲能風力發電光伏發電AC/ACAC中壓交流負荷1中壓交流負荷2AC 380 VAC10 kVAC/AC低壓B類負荷低壓C類負荷AC/DCDC/DC DC/DC工業直流負荷2工業直流負荷1AC/DC DC 380 V DC/DC低壓C類負荷低壓A類負荷 圖 3 放射狀交直流混合配電網Fig. 3 AC-DC distribution network with a radial topology第 8 期 秦子健等中低壓配電網綜合效益評估方法研究35荷與分布式電源的接入方式均與兩端供電方式相同。與兩端供電網絡相比，環狀網絡供電的直流網絡部分為環狀結構且環狀運行，交流部分為環狀結構但開環運行，故可進一步提高可靠性，但建設成本也較高。2 交直流混合配電網評估指標體系為了評估上述典型配電網結構的綜合效益，本文從技術性、經濟性、適應性、社會性及環保性五個方面構建指標，每類指標又包括數個具體指標。指標體系的構建在參考供電可靠性、安全性、電能質量、經濟性等指標的基礎上，根據交直流混合配電的特點進行了改進，并考慮了直流網絡元件、新能源并網、分布式電源等因素的影響。2.1 技術性評估指標2.1.1 電能質量評估指標配網易受負荷投退影響，導致電壓越限，特別是電壓波動、暫降和畸變等，因此本文從這幾個方面評估配網電能質量。（1）網絡諧波電流含量比率。Ia網絡諧波電流含量比率用各節點諧波電流含量比率的最大值反映，如式（1）Ia max1≤i≤NIh;iI1;i max1≤i≤N0BBBBBBBvt 1∑k2I2k;i/I1;i1CCCCCCCA（1）I1;i Ih;iiI1;i Ih;i iIk;i式中N表示網絡節點數；對于交流網絡，、分別為第個節點的基波電流有效值和總諧波電流有效值；對于直流網絡，、分別為第個節點的直流電流值和總諧波電流值；為各次諧波電流值。（2）網絡電壓畸變率。V配電網絡電壓畸變率以不同節點電壓畸變率的最大值來計算，如式（2）V max1≤i≤NvutU2i;2U2i;3U2i;4 U2i;nU2i;1 100（2）Ui;2;Ui;3; ;Ui;n iUi;1 i式中表示節點的各次諧波電壓；為節點的基波電壓分量（交流網絡）或直流電壓分量（直流網絡）。（3）網絡電壓暫降幅度。?U網絡電壓暫降幅度以網絡中各節點的電壓暫降幅度的最大值來計算，如式（3）?U max1≤i≤NUi zUi e100（3）Ui z Ui e iUi z Ui e i式中對于交流網絡，、分別為節點的暫降電壓有效值和額定電壓有效值；對于直流網絡，、分別為節點的暫降電壓值和額定電壓值。（4）網絡電壓偏離度。Vd網絡電壓偏離度定義為網絡中各節點電壓偏離度的最大值[14]，計算如式（4）中壓交流負荷1中壓交流負荷2風力發電低壓B類負荷風力發電DC工業直流負荷1工業直流負荷2光伏發電儲能光伏發電DC中壓交流負荷3AC/ACAC 380 V AC/ACAC 10 kV低壓C類負荷AC 380 VAC 10 kVAC/DC AC/DCDC/DC DC/DCAC/DCDC 380 V DC 380 VDC/DCDC/AC低壓A類負荷低壓C類負荷 圖 4 雙端供電的交直流混合配電網Fig. 4 AC-DC distribution network with a double-endpower supply topology中壓交流負荷1中壓交流負荷2風力發電低壓B類負荷1風力發電低壓C類負荷DC工業直流負荷1工業直流負荷2光伏發電DC儲能DC/DCDC中壓交流負荷3低壓B類負荷2AC 380 VAC/ACAC/ACAC 380 V AC 380 VAC 10 kV AC 10 kVDC/ACDC/ACDC/DCDCAC/DCAC/DC低壓C類負荷光伏發電低壓A類負荷AC 380 VAC 380 VAC 380 VDC/DCAC/DCAC/DCDC/ACDC/AC圖 5 環狀交直流混合配電網Fig. 5 AC-DC distribution network with a ring topology中國電力第 52 卷36Vd max1≤i≤NUi e Ui ldUi e 100（4）Ui e Ui ld i式中、分別為節點的額定電壓和實際電壓。（5）網絡電壓暫降頻次。ZF網絡電壓暫降頻次定義為一定時間內電壓暫降的次數。其數值越高則對敏感負荷的影響程度越高，用戶滿意度越差[15-17]。計算如式（5）ZF Nl∑l1“Ll（5）“Ll lNl式中、分別為第條線路的故障率和該線路處于不滿意區域的長度，為網絡的線路條數。2.1.2 供電可靠性評估指標供電可靠性指標有許多不同的定義及其指標。本文選取了以下4個重要指標[13]（1）系統平均故障停電頻率SAIFI，（2）系統平均停電持續時間SAIDI，（3）供電可靠率ASAI，（4）用戶平均停電持續時間CAIDI。2.1.3 供電安全性評估指標對于交直流混合配電，線路過載，特別是電力變換器退出，將對直流負荷和系統安全穩定運行造成不同程度的影響。因此，從過載率和“N–1”可轉供率方面定義指標，以反映網絡供電安全性。（1）網絡線路過載率。idL;i網絡中某電壓等級線路的實際傳輸容量大于額定傳輸容量，則發生線路過載現象。線路過載率按式（6）定義dL;i SL;i SL N（6）SL;i SL N i式中、分別為線路實際和額定傳輸容量；為小于1的折算系數，例如0.7，表示超過額定傳輸容量的70則線路過載。定義函數如式（7）fdL;i{0 dL;i 1≤01 dL;i 1＞0（7）fdL;i fdL;idL式中0表示線路未過載；1表示線路過載。網絡線路過載率按式（8）定義dL 1NlNl∑i1fdL;i（8）（2）“N–1”可轉供率?！癗–1”可轉供率指配電網在失去1個元件（線路或變換器）時的故障校驗通過率。定義函數如式（9）fPc;i;Pt;1Pt;2 Pt;nc81 Pc;i nc∑j1Pt;j≤00 Pc;i nc∑j1Pt;j＞0（9）Pc;i iPt;1Pt;2 Pt;ncfPc;i;Pt;1Pt;2 Pt;ncN 1式中為第個電力變換器退出運行時所需轉供負荷大??；為網絡內其他電力變換器所能承接的最大負荷之和；若1，則認為該電力變換器通過校驗。系統在失去1個元件時的故障校驗通過率按式（10）定義N 1 1ncnc∑j1fPc;i;Pt;1Pt;2 Pt;nc（10）式中nc為網絡中電力變換器個數。2.2 經濟性評估指標交直流混合配電目前尚處于研究示范階段，需對其建設投入和運行經濟效益進行仿真與評估，而系統線損、供電能力、傳輸效率及設備利用率等可反映電網運行情況[18]。設備投資，特別是電力變換器投資，對投資效益影響較大。2.2.1 運行經濟性評估指標該類指標表示在保證電網運行安全和滿足用戶供電需求的基礎上，通過調整電網運行方式，降低網絡損耗，提高設備利用效率，以獲得最大的經濟效益。（1）網絡平均線損率。nli ?Pi Pr;iravg設電網中主干線條數為，一定時間段內，線路的功率損耗為，線路出口潮流有功為，則網絡平均線損率按式（11）計算ravg 1nlnl∑i1?PiPr;i（11）（2）網絡傳輸效率。P LP S網絡傳輸效率定義為負荷消耗功率占電源輸出功率的比值，如式（12） P LPS（12）（3）最大供電收益能力。PAmax最大供電收益能力指配電系統以最大供第 8 期 秦子健等中低壓配電網綜合效益評估方法研究37電能力持續供電情況下單位時間內能夠產生的最大售電收益。該指標反映配電系統固有的潛在經濟效益（萬元/小時）[19]，計算如式（13）PAmax SA Tpavgs pavgmcosφ（13）SA cosφpavgs pavgm式中為系統最大供電能力；為系統功率因數，交流網絡可取0.95，直流網絡取1.0；為網絡傳輸效率；為平均銷售電價；為平均購電電價；T為8 760 h。（4）設備折舊費用設備折舊費用D按式（14）計算DCLE∑i1Di（14）CLE Di i式中為設備類別數；為第類設備的年折舊費用，如式（15）Di SB;i zC;i（15）SB;i zC;i izC;i 1 iNY i NY i式中、分別為第類設備的初期投資和年折舊率；，、分別為第類設備的凈殘值率和折舊年限。固定資產的折舊參數可參考文獻[19]。2.2.2 建設經濟性評估指標（1）設備投資成本。CE設備投資主要包括交、直流線路，變壓器[16-17]，斷路器，刀閘及電力變換器投資等[20]。設備投資成本按式（16）定義CE CLE∑i1MiJi（16）Mi Ji i CLE式中、分別為第種設備的臺數和單價；為交流、直流或混合網絡建設所需設備類型總數。（2）單位投資所供電量。Wu單位投資所供電量用于表征電網單位投資所帶來的供電量大小，如式（17）Wu WCE（17）W式中為電網所供區內的負荷預測量[20]。（3）單位投資持續供電時間。tE單位投資持續供電時間反映新增或檢修設備的投資對可靠性的提升度，新增或檢修設備均能降低相應設備的故障率，因此該指標數值越大，對提高配電網供電可靠性的貢獻度就越大。此指標對于提高放射狀配電網有顯著影響，計算如式（18）tE min1≤i≤NET ASAIiCR;i（18）iCR;i i式中，ASAIi表示新增或維護第類設備后配電網的供電可靠率；表示新增或檢修第類設備的投資，計算如式（19）CR;i imiNAM;i（19）NAM;i i imi ii mi式中為新增或檢修的第類設備臺數；、分別為第類設備的單位購置和檢修費用。當設備更新時0，當設備維修時0。（4）單位投資最大預期售電量。EPEP單位投資最大預期售電量反映在單位投資下，配電網一年內可以提供給用戶的最大電量，該指標的值越大，單位投資對的貢獻度越高，計算如式（20）EP EmaxCall（20）CallCall CECLE∑i1CR;iEmax式中為電網總投資，；為電網最大預期售電量[19]，如式（21）Emax T ASAI NU∑i1PU;i（21）PU;i T i NU式中為時段內第用戶所接受的功率；為用戶數。2.3 適應性評估指標配電方案選擇以負荷預測為基礎[21]，負荷預測的不確定性要求電網應該為后續發展留有余地，同時，分布式電源接納適應能力也需綜合考慮，因此本文提出配網適應性評估指標。（1）供電能力裕度。s供電能力裕度按式（22）定義s SA PrdcosφSA（22）SA Prdcosφ式中為電網供電能力；為電網實際所帶負荷；為系統功率因數。（2）用戶側分布式電源發電量比率。φDG用戶側分布式電源發電量比率表示分布式電源發電量占用戶負荷用電量的比例，計算如式（23）φDG WDGWLoad（23）WDGWLoad式中為分布式電源供給用戶負荷的電量；為用戶負荷用電量。（3）分布式電源最大可接納能力裕度。KDG分布式電源最大可接納能力裕度用來反中國電力第 52 卷38映交直流混合配電網適應分布式電源增長的能力，計算如式（24）KDG SDGSM load（24）SDGSM load式中為交直流混合配電網絡對分布式電源的最大可接納容量，可通過不斷增加分布式電源接入容量，直至配電網絡的供電可靠性和電能質量任一指標超過規定值，將此時的分布式電源接入容量作為網絡的分布式電源最大可接納能力；為未接入分布式電源時網絡最大供電能力。2.4 社會性評估指標（1）分布式電源并網設備費用節省率。FDG由于采用交直流混合方式配電，光伏、儲能、風電等可以直接接入直流母線，省掉逆變設備，因此產生分布式電源并網設備的費用節省效益。分布式電源并網設備費用節省率，計算如式（25）FDG CAC DG CH DGCAC DG（25）CAC DG CH DG式中、分別表示用戶側采用純交流和交直流混合供電時配電網絡中分布式電源投資成本總和。（2）網絡損耗節能比率。由于采用交直流混合供電網絡，相較純交流供電網絡所能節省的網絡電能損耗比率。網絡損耗節能比率的計算如式（26）?PAC ?PAC DC?PAC（26）?PAC ?PAC DC式中、分別為一定負荷下交流、交直流混合配電網絡的網絡損耗。2.5 環保性評估指標（1）二氧化碳減排量。ACO2二氧化碳減排量按式（27）計算。ACO2 kb?W CO2（27）CO2?W式中為CO2減排系數，一般取值為2.092.26；k為標準煤折發電煤的折合系數；b為發電煤耗；指規劃或運行階段的避免電量。（2）二氧化硫減排量。ASO2二氧化硫減排量按式（28）計算ASO2 kb?W SO2（28）SO2式中為SO2減排系數，一般取值為0.0170.02。3 交直流混合供電配電網評估方法本文采用模糊熵權評價方法對交直流混合配網進行評估，該方法可以綜合客觀和主觀權重，且適用于多方案評估。（1）確定評價指標體系與評語集。V fv1;v2;v3;v4;v5gV在建立了指標體系的基礎上，設評語集為{優，良，中，及格，差}。用于計算某一評價指標隸屬于中各評語的程度。（2）構造評價矩陣及其標準化處理。根據本文所建立的評價指標體系，構造m個配電模式的評價矩陣，如式（29）C′ 266666666666664U1U2Um377777777777775266666666666664c′11 c′12 c′1nc′21 c′22 c′2nc′m1 c′m2 c′mn377777777777775（29）c′ij uij;i1;2; m; j1;2; n uij式中，為i個供電模式中第j個指標的計算數值。cij評價指標的類型包括效益型指標和成本型指標。效益型指標的數值越大越好，成本型指標的數值越小越好。對于第j個評價指標，設為其標準化后元素，標準化方法如式（30）cij 8c′ij minc′ijmaxc′ij minc′iji 2 M; j 2 Nmaxc′ij c′ijmaxc′ij minc′iji 2 M; j 2 N（30）式（30）中的第1式適用于效益型指標的標準化，第2式適用于成本型指標的標準化。經過式（30）的標準化處理，可得標準化矩陣，如式（31）C2666666664c11 c12 c1nc21 c22 c2ncm1 cm2 cmn3777777775（31）（3）評價指標的熵權和綜合權重計算。各個評價指標的熵值通過式（32）計算Hj km∑i1fijln fij j1;2; n（32）k 1lnmfij cijm∑i1cij0≤Hj≤1fij 0 fijln fij 0式中；。，且規定當時，。相應地，第j個評價指標的熵權按式（33）定義j 1 Hj0BBBBBBBn n∑j1Hj1CCCCCCCA（33）0≤j≤1 n∑j1j 1n式中且。由此可得到個評價第 8 期 秦子健等中低壓配電網綜合效益評估方法研究39f1;2; ;ng指標的熵權重集為，即為每個指標的客觀權重。pp f 1; 2; pg qq f q1; q2; qng 1≤q≤pj p∑s1s s;i j1;2; nnf 1; 2; ng各指標的主觀權重是由專家根據各指標的重要性給出的。如果有位專家，每位專家的權重（權威性）為，第位專家給出的各指標的客觀權重為，，則綜合各專家的經驗后獲得的第j個指標的主觀權重為。則個指標的主觀權重向量為。aj根據各指標的熵權和主觀權重，第j個指標的綜合權重計算方法如式（34）aj j jn∑j1j j（34）03＜ ＜3 1nAfa1;a2; ;ang n∑j1aj 1式中表示第j個指標的主觀權重相比其熵權的重要性系數，。在時，第j個指標的主觀與客觀熵權具有相同的重要性（各占50）。根據式（34），可以獲得個指標的綜合權重向量為，其中。（4）構造各供電模式的模糊評價矩陣。Ci fci1;ci2; cingV假設有m個供電模式需要評估，由式（31）可獲得第i個供電模式的標準化指標集，其中第j個評價指標對于評語集中各評語的隸屬度可通過隸屬函數計算獲得，本文采用的是等腰三角形隸屬函數，如式（35）rijvk8cij pkqk pk pk ?cij≤qksk cijsk qk qk ?cij≤dk0（35）rijvkvk pk;qk;sk vkq1 q2 025 q3 05 q4 075q5 1 V式中表示對于第i個供電方案，其第j個評價指標對于評語的隸屬度；是與對應的常量，取，，，，。為確保每個評價指標對評語集中任意四個評語均有不為零的隸屬度，等腰三角形的底設定取值1.6，可得到各評語的相應隸屬函數如式（36）（40）rijv1{ 125 cij 02 02≤cij≤10（36）rijv2{ 125 cij005 0≤cij≤075125 155 cij 075＜cij≤1（37）rijv3{ 125 cij03 0≤cij≤05125 13 cij 05＜cij≤1（38）rijv4{ 125 cij055 0≤cij≤025125 105 cij 025＜cij≤1（39）rijv5{ 125 08 cij 0≤cij≤080（40）由此，可獲得對應第i個供電模式的模糊評價矩陣，如式（41）Ri 2666666666664ri1v1 ri1v2 ri1v5ri2v1 ri2v2 ri2v5rinv1 rinv2 rinv53777777777775 i1;2; m（41）（5）計算各方案的綜合評價隸屬集。BiV第i個供電方案的綜合評價隸屬集，表示在評語集上各評語的隸屬度，計算方法如式（42）Bi ARi fbi1;bi2;bi3;bi4;bi5g（42）A式中表示評價指標體系的綜合權重集，可得式（43）bik n∑j1ajrijvk k 1;2;3;4;5（43）Bi按式（44）對進行歸一化?bik bik5∑k1bik（44）可獲得第i個供電方案的歸一化模糊綜合評價集，如式（45）?Bi f?bi1;?bi2;?bi3;?bi4;?bi5g（45）?bik i vk式中表示第個供電方案對于評語的隸屬度。（6）各供電方案評估結果的量化及排序。V?V f?v1;?v2;?v3;?v4;?v5gZi 5∑k1?bik?vkZi模糊熵權綜合評價結果為最優供電模式的篩選提供了參考信息，可實現對m個待評價供電方案的量化得分及排序。如果賦予評價集中的每一個評語一個分值而將其量化，可得評分集。則可以計算供電方案i的綜合得分，然后按照大小進行排序。中國電力第 52 卷404 算例分析算例采用本文給出的典型拓撲結構配電網（圖15），基于PSCAD搭建仿真模型并進行計算。對于交流和直流配電網，本文以放射狀網絡為主，直流配電網采用分層母線結構[22-23]。各類負荷的電壓等級及相應功率如表1所示[5]，直流網絡設備、交流網絡設備、分布式電源的失效率分別參考文獻[1]、[24]、[25]，各類設備的單價及維修費用參考文獻[5]。仿真模型中相關參數及所需數據的取值如表2所示。評估操作流程如圖6所示。求得指標體系中各指標數值如表3所示。各個指標主觀權重由專表 1 配電網絡中各類負荷Table 1 Various loads in distribution network負荷類型電壓等級功率/MW中壓負荷交流負荷10 kVAC 2.0直流負荷±7.5 kV或±15 kV 3.0低壓負荷A類±200 VDC 0.5B類220 VAC 0.4C類AC或DC 0.1表 2 配電網的電源與網絡數據Table 2 Data of generation and distribution network分布式電源/MW線路長度/km線路類型線路阻抗風力發電0.2交流2.5交流1j2光伏發電0.3直流2.5直流1儲能電池0.5 表 3 交直流混合仿真指標數值Table 3 The simulation index value of AC and DChybrid network指標名稱全直流全交流交直流放射狀交直流雙端交直流環狀網絡諧波電流含量比率直流/ 14.50 0.00 12.84 12.70 12.70網絡諧波電流含量比率交流/ 0.00 8.33 5.20 0.20 0.21網絡電壓畸變率/ 32 0.32 0.97 0.28 0.24網絡電壓暫降幅度交流/ 0.00 41.60 40.10 42.16 42.16網絡電壓暫降幅度直流/ 84.40 0.00 52.63 66.57 63.16網絡電壓偏離度交流/ 0.00 3.31 1.70 1.38 2.66網絡電壓偏離度直流/ 6.05 0.00 2.37 7.89 2.63網絡電壓暫降頻次/[次·用戶·年–1]12.9 13.3 11.1 10.2 8.9SAIFI/[次·用戶·年–1] 0.19 0.31 0.29 0.24 0.2SAIDI/[小時·用戶·年–1] 0.043 0.042 0.040 0.022 0.017ASAI 99.998 1 99.995 7 99.996 3 99.996 7 99.997 2CAIDI/[次·停電戶·年–1] 4.562 4.423 4.683 3.312 2.578網絡線路過載率/ 2.9 2.7 2.1 1.5 0.3電力變換器N–1故障校驗通過率0.852 0.901 0.913 0.946 0.986線路N–1故障校驗通過率0.902 0.921 0.934 0.957 0.991網絡平均線損率0.031 0.054 0.022 0.021 0.020網絡傳輸效率0.966 0.941 0.967 0.972 0.979最大供電收益能力/萬元·小時–1 278.91 285.83 320.33 565.72 970.48設備折舊費用/萬元·小時–1 87.12 23.12 88.94 167.19 326.46設備投資成本/萬元901.3 592.7 1 123.5 2 111.2 4 122.5單位投資所供電量/kW·h·萬元–1 110.5 121.2 132.2 149.1 172.9單位投資的持續供電時間/小時100 108 91 82 70單位投資最大預期售電量/[kW·h·年·萬元–1]61.5 90.7 62.5 56.1 45.8供電能力裕度0.121 0.235 0301 0.392 0.558用戶側分布式電源發電量比率0.245 0.201 0.250 0.300 0.320分布式電源最大可接納能力裕度0.391 0.302 0.422 0.572 0.692分布式電源并網設備費用節省率0.93 0.00 0.95 0.94 0.98網絡損耗節能比率0.053 0.00 0.126 0.171 0.189CO2減排量/噸2.1 0 3.3 4.1 4.7SO2減排量/噸1.1 0 1.7 2.1 2.4收集數據及指標計算求取指標權重利用模糊熵綜合評價求取各模型下各評語的隸屬度計算各個模型的評分并排序求綜合權重求熵權各指標求取客觀權重建立配電網絡模型及指標評估體系圖 6 評估流程Fig. 6 The flowchart of assessment第 8 期 秦子健等中低壓配電網綜合效益評估方法研究41家給出，客觀權重采用熵權權重，綜合權重由主觀權重和客觀權重各占0.5加權得到，結果如表4所示。將綜合權重代入三角形隸屬度函數中，并根據表1數據調整直流負荷比例，可得到各供電方案的最終綜合得分如表5所示。表5所示為不同直流負荷比例下各供電方案的得分?？梢钥闯?，通過本文所提出的評估方法，對不同的供電方案進行評估得分，實現各供電方案的綜合效益得分的直觀展現，并可根據得分，實現不同直流負荷比例下各供電方案的優劣排序對比。5 結論本文基于典型交流、直流及交直流混合配電網絡，從技術性、經濟性、適用性、社會性及環保性等五方面建立評價指標體系，采用模糊熵權綜合評價方法，對各種配電網的綜合效益進行評估，得到如下結論（1）針對本文所建立的評估指標體系，能夠借助仿真模型和算法實現全部指標數值的計算。（2）本文所采用的模糊熵權評價算法，可以對不同量綱指標數值進行標準化處理，同時對多個方案進行評估，實現評價結果的優劣排序。（3）本文建立的配電網綜合效益評估體系與方法能夠綜合評估配網效益，且在不同直流負荷比例下實現不同配網指標數值及綜合效益得分對比分析。隨著直流配電網中關鍵設備的逐漸成熟，直流配電網的建設成本將不斷下降，交直流混合配電方式將存在巨大潛力和優勢。應用本文的方法，可以對不同配網方案進行比較分析。參考文獻曾嘉思, 徐習東, 趙宇明. 交直流配電網可靠性對比[J]. 電網技術,2014, 389 2582–2589.ZENG Jiasi, XU Xidong, ZHAO Yuming. Reliability comparison ofAC and DC distribution network[J]. Power System Technology,2014, 389 2582–2589.[1]江道灼, 鄭歡. 直流配電網研究現狀與展望[J]. 電力系統自動化,[2]表 4 交直流混合仿真指標權重Table 4 The simulation index weight of AC and DChybrid network指標名稱主觀權重客觀權重綜合權重網絡諧波電流含量比率直流 0.056 0.061 0.059網絡諧波電流含量比率交流 0.045 0.025 0.035網絡電壓畸變率0.034 0.019 0.027網絡電壓暫降幅度交流 0.039 0.124 0.082網絡電壓暫降幅度直流 0.045 0.038 0.042網絡電壓偏離度交流 0.056 0.052 0.054網絡電壓偏離度直流 0.034 0.028 0.031網絡電壓暫降頻次0.022 0.024 0.023SAIFI 0.028 0.024 0.026SAIDI 0.017 0.019 0.018ASAI 0.028 0.037 0.033CAIDI 0.051 0.022 0.036網絡線路過載率0.045 0.041 0.043電力變換器N–1故障校驗通過率0.039 0.024 0.032線路 N–1故障校驗通過率0.028 0.032 0.030網絡平均線損率0.022 0.032 0.027網絡傳輸效率0.039 0.032 0.036最大供電收益能力0.017 0.025 0.022設備折舊費用0.011 0.001 0.006設備投資成本0.045 0.025 0.035單位投資所供電量0.051 0.030 0.040單位投資的持續供電時間0.022 0.026 0.024單位投資最大預期售電量0.034 0.038 0.036供電能力裕度0.039 0.038 0.039用戶側分布式電源發電量比率0.045 0.038 0.041分布式電源最大可接納能力裕度0.034 0.020 0.027分布式電源并網設備費用節省率0.022 0.034 0.028網絡損耗節能比率0.017 0.026 0.021CO2減排量0.011 0.041 0.026SO2減排量0.022 0.021 0.022表 5 不同直流負荷比例下各供電方式評估得分Table 5 The rating of each power supply mode underdifferent DC load ratio直流負荷比例交直流環狀交直流兩端交直流放射狀純直流純交流20 71.63 72.42 73.36 67.21 78.3240 74.01 75.65 73.19 73.01 74.3660 77.35 75.96 72.45 72.44 68.6880 75.31 76.33 78.36 75.63 67.18中國電力第 52 卷422012, 368 98–104.JIANG Daozhuo, ZHENG Huan. 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