園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)能效評估指標體系研究

楊蘋++陳瀅++張經(jīng)緯++康龍云++羅志昭

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.157

昭新技術應用有限公司 廣東廣州 510080）

摘 要：首先將園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目分為供給側(cè)、傳輸網(wǎng)、需求側(cè)及儲能這四個模塊，分別構建這四個模塊的能效評估指標體系，然后通過模糊算法來評價園區(qū)內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效，最終成功建立了園區(qū)內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效評價體系。

關鍵詞：園區(qū) 能源互聯(lián)網(wǎng) 能效評估指標體系 模糊算法

中圖分類號：N945 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0157-04

Abstract： The energy internet in industry park project is divided into four modules： supply side， transmission network， demand side and energy storage. The energy efficiency evaluation index system of these four modules is constructed respectively， and then the comprehensive energy efficiency of energy internet in the industry park is evaluated by fuzzy algorithm. And finally a comprehensive energy efficiency evaluation index system for energy internet in the industry park was successfully established.

Key Words： Industry park； Energy internet； Energy efficiency evaluation index system； Fuzzy algorithm

近年來，我國政府一直積極推動能源革命。2016年7月《關于組織實施“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目的通知》發(fā)布，標志著我國開展能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目的研究和落實工作正式拉開帷幕[1]。在2017年3月，首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目評選結果出爐，其中包括多個工業(yè)園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目。園區(qū)型能源互聯(lián)網(wǎng)已成為能源互聯(lián)網(wǎng)試點落地的主要形式。

發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的目標是加大可再生能源的消納以及提高能效，因此，對工業(yè)園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目的能效進行評估將為園區(qū)的進一步規(guī)劃建設及節(jié)能減排工作提供借鑒和幫助，具有極其重要的現(xiàn)實意義。

1 園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)能效分析

傳統(tǒng)習慣上，我們將電力系統(tǒng)分為發(fā)電、輸電、配電及用電四個部分，在對電力系統(tǒng)進行整體能效分析及建模時，常常基于上述四個部分分別建模[2]。由于能源互聯(lián)網(wǎng)以電力系統(tǒng)為核心，因此面對園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目的整體能效建模，我們同樣可以參考電力系統(tǒng)的整體能效建模方式。

與電力系統(tǒng)不同的是，園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目通常沒有大容量的發(fā)電機組，取而代之的是分布式能源系統(tǒng)，能實現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供；在能源的傳輸方面，園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)在輸配電線路的基礎上搭建了冷熱傳輸網(wǎng)，實現(xiàn)了多種能源的傳輸；在用能方面，用能主體主要是工業(yè)企業(yè)。此外，儲能系統(tǒng)由于在調(diào)度及抑制發(fā)電功率波動方面等的特殊優(yōu)勢，同樣在園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目中得到廣泛應用。

基于上述分析，我們將園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目分為供給側(cè)、傳輸網(wǎng)、需求側(cè)及儲能這四個模塊，下文將分別構建這四個模塊的能效評估指標體系。

1.1 面向供給側(cè)的能效評估指標體系

供給側(cè)的研究對象是分布式能源系統(tǒng)，它是建立在用戶附近的能源綜合利用系統(tǒng)，燃料以天然氣為主，可再生能源為輔，可以同時或單獨輸出冷、熱、電等二次能源，直接滿足用戶的不同需求。分布式能源系統(tǒng)的類型多種多樣，包括光伏發(fā)電、風力發(fā)電以及基于燃氣輪機的冷熱電聯(lián)產(chǎn)等能源綜合利用系統(tǒng)。基于其共同點本文建立如圖1所示能效評估指標體系。

1.2 面向傳輸網(wǎng)的能效評估指標體系

1.2.1 電網(wǎng)的能效評估指標體系

對于園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目，電能的傳輸是借助配電線路完成的，在傳輸?shù)倪^程中總會有能量的損耗；同時，由于配電線路與分布式電源發(fā)電側(cè)、園區(qū)外輸電側(cè)及園區(qū)內(nèi)負荷側(cè)的電壓等級有差異，因此變壓器同樣在電能的傳輸中扮演著關鍵作用，在變壓器升降壓的過程中也存在能量的損耗。由此，我們可以認為，園區(qū)電網(wǎng)的能耗主要集中在配電線路和變壓器這兩種設備上。

基于上述分析，本文以變壓器能效指標及配電線路能效指標為一級指標，分別建立了配電線路靜態(tài)指標、動態(tài)指標、損耗指標、變壓器靜態(tài)指標、動態(tài)指標、損耗指標等6個二級能效指標，進一步對二級能效指標進行分解，最終可得到完整的電網(wǎng)能效評估指標體系[3]，如圖2、圖3所示。

1.2.2 冷熱傳輸網(wǎng)的能效評估指標體系

在工業(yè)園區(qū)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中，冷量和熱量分別是在管道中以冷水和熱水的形式從源側(cè)傳輸?shù)截摵蓚?cè)，考慮到冷水和熱水在傳輸過程中的能耗原理大體相同，因此本文以冷水的傳輸為例建立冷傳輸網(wǎng)的能效評估指標體系，熱傳輸網(wǎng)的能效評估可從中獲得參考。

在冷水的傳輸過程中，冷凍水泵和冷卻水泵起到了動力作用，冷水管道起到了載體作用，而對于工業(yè)園區(qū)的能源互聯(lián)網(wǎng)項目而言，由于工業(yè)園區(qū)的區(qū)域較大，因此冷凍水泵需要兩次壓泵。因此，在建立冷傳輸網(wǎng)的能效評估指標體系時，本文分別以冷凍水一次泵、二次泵、冷卻水泵能效指標和輸冷管道能效指標為一級能效指標，建立了如圖4、圖5所示的能效評估指標體系[4]。endprint

1.3 面向需求側(cè)（工業(yè)企業(yè)）的能效評估指標體系

考慮到工業(yè)園區(qū)的企業(yè)數(shù)量較多，不同工業(yè)園區(qū)的企業(yè)類型也存在較大差異，如對每種類型的企業(yè)都建立相應的能效評估指標體系，工作量巨大并且實際效果不明顯，因此，本文以電參數(shù)作為評價指標，構建一個面向工業(yè)園區(qū)不同企業(yè)的能效評估指標體系[5]，如圖6所示。

1.4 面向儲能系統(tǒng)的能效評估指標體系

在工業(yè)園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目中，電動汽車作為一種特殊的儲能裝置將得到廣泛的應用。本文主要對電動汽車充換電過程進行能效評估，建立評估指標體系[6]。

2 園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效評估指標體系構建

由于園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能效評估指標體系下包含的模塊眾多，對問題的描述具有模糊性，很難用確切的定量關系表示。模糊算法是一種處理模糊信息的有效工具。因此，本文采用模糊算法，整合上述四個模塊各項指標，進行園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能效評估指標體系的構建。

應用模糊算法首先要確定隸屬度函數(shù)。本文采用的方法是模糊統(tǒng)計法，并且是在初步確定大概函數(shù)的基礎上不斷“學習”修改，最終得到有效的隸屬函數(shù)。我們在進行模糊統(tǒng)計時，重復n次試驗，其中m次，則m/n為μo對A的隸屬頻率t。

隨著n增大，隸屬頻率會趨于某一穩(wěn)定值，這一穩(wěn)定值便定為μo對A的隸屬度μA（μo）。

為實現(xiàn)對上文各類指標和因素的重要性進行排序，最后為園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效評估指標體系的確立提供科學的指標權重值，本文采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）。

用AHP層次分析法確定上中確定的指標權重的步驟可用如下框圖表示：

園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效評估指標體系的構建，還需把園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效分為優(yōu)質(zhì)、良好、中等、合格、不合格五個等級，表示為評判集表示為

然后確定影響目標等級的各單項指標，本文納入評價體系的首層指標有面向供給側(cè)、傳輸網(wǎng)、需求側(cè)和儲能互聯(lián)網(wǎng)能效評估指標，則指標集表示為

再定義各指標隸屬度大小與園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能效等級的關系如下：

由前文介紹的模糊統(tǒng)計法可得各單項指標的隸屬度，再分別計算四個首層指標落在上述五個等級的幾率，推導出單指標評判矩陣R

（4）

作模糊矩陣的變換和運算

最終可根據(jù)歸一化處理和最大隸屬度原則確定園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能效的等級。

3 結語

本文旨在得出園區(qū)內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效評價體系，首先對園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目的整體能效建模，將園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項目分為供給側(cè)、傳輸網(wǎng)、需求側(cè)及儲能這四個模塊，分別構建這四個模塊的能效評估指標體系。然后綜合分析，采用模糊算法來評價園區(qū)內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效。先用模糊統(tǒng)計法確定隸屬函數(shù)，再根據(jù)層次分析法確定權重，最終依據(jù)此方法成功建立了園區(qū)內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能效評價體系。

參考文獻

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