基于多重評價(jià)模型的光伏電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)研究

劉葉茜

(中國地質(zhì)大學(xué)人文經(jīng)管學(xué)院，北京100083)

基于多重評價(jià)模型的光伏電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)研究

劉葉茜

(中國地質(zhì)大學(xué)人文經(jīng)管學(xué)院，北京100083)

利用經(jīng)濟(jì)性能分析評價(jià)模型，對光伏電網(wǎng)發(fā)配電的運(yùn)行、規(guī)劃、降損等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評價(jià)。依據(jù)不同的電網(wǎng)配置形成了不同的經(jīng)濟(jì)評價(jià)模型，對光伏電網(wǎng)的節(jié)能運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

分布式電網(wǎng)；光伏發(fā)電；經(jīng)濟(jì)性評價(jià)；多重指標(biāo)

作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＨ欢S著各國工業(yè)化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)逐漸暴露出一系列問題，主要集中在兩個(gè)方面：第一，工業(yè)化的進(jìn)程加快了傳統(tǒng)電網(wǎng)的發(fā)展，使得電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，造成連鎖故障的影響也越來越嚴(yán)重；第二，傳統(tǒng)能源容易造成環(huán)境污染，因此利用高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源是一條必經(jīng)之路。20世紀(jì)以來，各種新能源成為研究和利用的重點(diǎn)，太陽能具有取之不盡、用之不竭，綠色無污染的基本特性。因此，利用太陽能所形成的光伏發(fā)電成為了新能源中最具代表性的發(fā)展方向。

目前，光伏發(fā)電的應(yīng)用方向主要有兩種：一種是獨(dú)立發(fā)電，并網(wǎng)利用，這種方式是將光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電能利用變換器、逆變器等設(shè)備轉(zhuǎn)換成與公網(wǎng)電力指標(biāo)相同的電能資源，并入公網(wǎng)利用；另一種是光伏發(fā)電系統(tǒng)作為獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)，利用自成一體的變配電設(shè)備形成獨(dú)立發(fā)電、獨(dú)立配電、獨(dú)立使用的分布式電力系統(tǒng)。分布式電力系統(tǒng)有兩種運(yùn)行方式，一種是獨(dú)立運(yùn)行，與公網(wǎng)隔離；另一種是利用該系統(tǒng)所設(shè)的適當(dāng)接口，在需要時(shí)接入公網(wǎng)，利用公網(wǎng)的電能為分布式網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載供電。

分布式光伏電力系統(tǒng)屬于第二種，這種運(yùn)行方式是對公網(wǎng)的有效補(bǔ)充，可以改善目前大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障點(diǎn)難以判斷和易引起連鎖反應(yīng)的問題。但是目前光伏發(fā)電的成本相對較高，采用有效的組網(wǎng)方案，構(gòu)成經(jīng)濟(jì)、可靠的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏發(fā)電加強(qiáng)推廣利用的重點(diǎn)。本文利用經(jīng)濟(jì)性能分析評價(jià)模型，對光伏電網(wǎng)發(fā)配電的運(yùn)行、規(guī)劃、降損等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評價(jià)。依據(jù)不同的電網(wǎng)配置形成了不同的經(jīng)濟(jì)評價(jià)模型，對光伏電網(wǎng)的節(jié)能運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 光伏電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)體系分析

應(yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)行的評價(jià)指標(biāo)體系有很多，大多都集中在電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性上，針對于電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)體系并不多見，過去所使用的方法也比較單一。同時(shí)，相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)，分布式發(fā)電具有發(fā)電隨機(jī)性強(qiáng)、負(fù)荷多樣和靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，對分布式發(fā)電及其配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)更具有必要性。

電網(wǎng)運(yùn)行的目標(biāo)是根據(jù)電能資源及負(fù)荷的實(shí)際情況合理規(guī)劃出技術(shù)上安全可靠、經(jīng)濟(jì)上最省的網(wǎng)架方案。但是提高系統(tǒng)可靠性和加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性是一對矛盾。因此，一個(gè)良好的分布式電力系統(tǒng)是在滿足系統(tǒng)可靠性要求之上的最低成本組網(wǎng)及運(yùn)行方案，是一個(gè)匯集設(shè)備造價(jià)、故障率、設(shè)備壽命周期、匯率、負(fù)荷波動(dòng)、售/購電價(jià)等多因素的綜合體，因此確定合理的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)體系是評價(jià)的重要依據(jù)[1]。

結(jié)合光伏電網(wǎng)的運(yùn)行情況，本文確定的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)體系分為三個(gè)方面，分別為壽命周期成本財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)、分布式效益類指標(biāo)及其他指標(biāo)，具體指標(biāo)因子如圖1所示。

壽命周期(LCC)財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)主要有三個(gè)，凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率、投資回收期。具體規(guī)則為當(dāng)財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值大于零，而且內(nèi)部收益率大于電力工業(yè)財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率8%時(shí)，電力系統(tǒng)規(guī)劃方案可行。在LCC的三個(gè)指標(biāo)中，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率越大，投資回收期越短，電力系統(tǒng)方案越好。

分布式效益類指標(biāo)主要考察的是在確保電力系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，評價(jià)其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。其考察指標(biāo)也有三個(gè)：負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力、供電能力合格率和經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力是指某一負(fù)荷在原配電線路出現(xiàn)故障的情況下，將該負(fù)荷轉(zhuǎn)移至其他線路進(jìn)行供電的能力。這一能力是配電網(wǎng)可靠性工作的保障，體現(xiàn)了配電網(wǎng)容錯(cuò)的能力。其轉(zhuǎn)移率越高，可靠性越好，但經(jīng)濟(jì)性越差。合理地確定轉(zhuǎn)移率是效益指標(biāo)的基礎(chǔ)。供電能力合格率是指分布式發(fā)電系統(tǒng)主設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)的最大負(fù)荷的供應(yīng)能力，這一能力是系統(tǒng)故障時(shí)最低的供電能力，該能力也與經(jīng)濟(jì)性評價(jià)相悖。經(jīng)濟(jì)負(fù)載率是使得發(fā)電系統(tǒng)及相應(yīng)線路在壽命周期內(nèi)獲得投資回收時(shí)的臨界負(fù)載率。

其他指標(biāo)主要是指與其他經(jīng)濟(jì)及社會相關(guān)的效益，例如環(huán)保效益。這一部分雖然不能體現(xiàn)為直接的經(jīng)濟(jì)效益，但是對于社會卻有著長期的影響，是在電力系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)必須考慮的問題。

圖1 經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)體系

2 光伏電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)體系分析

電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)體系中的大多數(shù)指標(biāo)都具有相當(dāng)?shù)牟淮_定性，而且其變化大多呈現(xiàn)非線性，這種復(fù)雜的指標(biāo)體系必須有良好的計(jì)算方法才能保證其結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過對比分析，本文確定了以熵權(quán)法為主體的，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐的多重評價(jià)模型的方式來確定其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法。

熵權(quán)法所確定的是經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)中各因子的權(quán)重大小。這種方法是一種客觀賦值法，完全依靠數(shù)據(jù)之間的關(guān)系來確定其權(quán)重。由于因子之間關(guān)系復(fù)雜多變，導(dǎo)致該方法與實(shí)際情況相差較大。為了提高評價(jià)的準(zhǔn)確性，本文輔助以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來較正評價(jià)結(jié)果。

熵權(quán)法是獲得指標(biāo)體系中因子權(quán)重值的重要途徑，具體方法是[2]：對于個(gè)樣本，個(gè)評價(jià)指標(biāo)，按照定性與定量相結(jié)合的原則得到數(shù)據(jù)矩陣，利用式(1)得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，確定第項(xiàng)指標(biāo)的熵值。

以上為熵權(quán)法的計(jì)算步驟，依據(jù)不同的光伏電源及相應(yīng)配電網(wǎng)的配置，可以按照以上算法形成不同的權(quán)重值，這個(gè)權(quán)重值是依據(jù)客觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)量得出的值，有時(shí)會與實(shí)際值有一定的偏差，這種偏差可以利用專家經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)加以較正，而更為準(zhǔn)確的方法是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法加以糾正。本文采用的是基于BP的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

在圖2中，將各類經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為輸入值，根據(jù)前面體系指標(biāo)分類，輸入分為七個(gè)分支，分別為凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率、投資回收期、負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力、供電能力合格率、經(jīng)濟(jì)負(fù)載率總量及環(huán)保效益，因此輸入層設(shè)為7個(gè)神經(jīng)元，各神經(jīng)元的權(quán)重以熵權(quán)計(jì)算權(quán)重值為準(zhǔn)，隱含層設(shè)為15個(gè)節(jié)點(diǎn)，輸入層至隱含層之間的轉(zhuǎn)移函數(shù)采用雙曲正切函數(shù)。輸出層為1個(gè)神經(jīng)元，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的最優(yōu)化經(jīng)濟(jì)配置。

3 總結(jié)

本文針對現(xiàn)有電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法的不足，結(jié)合分布式(光伏)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)體系，同時(shí)以熵權(quán)法為基礎(chǔ)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為依托，將本文所建的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行測算，從而形成了不同電網(wǎng)配置下的不同經(jīng)濟(jì)評價(jià)模型，對分布式光伏電力系統(tǒng)規(guī)劃和節(jié)能運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

[1]王凡.基于多重評價(jià)模型的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2013：36-39.

[2]方歡歡.智能配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評估方法研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2012：22-25.

Research of photovoltaic grid economic evaluation based on multiple evaluation model

The economic evaluation for the operation，planning of power distribution and loss reduction of photovoltaic power grid was made based on the economic evaluation model.According to the different grid configuration， the different economic evaluation models were formed， having important practical significance for energy-saving operation of the photovoltaic grid.

distributed power grid;photovoltaic power generation;economic evaluation;multiple indicators

TM 91

A

1002-087 X(2016)04-0852-02

2015-09-16

劉葉茜(1994—)，女，天津市人，本科生，主要研究方向?yàn)閼?yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)。