基于DEA的分布式電源接入內蒙地區配電網供電效率評估系統的思考

張鵬 于溪龍 吳亮 劉書劍

摘要：傳統的配電網評估主要針對供電的安全性、可靠性、質量等進行單項指標的技術可行性評估，可從不同側面、不同程度評價配電網的技術水平，但缺乏對配電網運行效率的整體性把握，即對電網綜合供電效率評估還欠不足，為此采用基于數據包絡分析的方法對配電網運行效率進行綜合評價，以提高配電網供電效率。

關鍵詞：數據包絡分析;配電網;供電效率

1、引言

內蒙古東部地區毗鄰黑吉遼、京津冀，與俄羅斯、蒙古國接壤，區位獨特，能源資源豐富，電網及新能源發展速度較快，并作為國家風能等新型能源基地。截至2016年底，蒙東地區新能源裝機容量為2913萬千瓦，占全部裝機容量的35.53%;其中風電裝機為932萬千瓦，占總裝機容量的31.99%;太陽能裝機99萬千瓦，占總裝機容量的3.54%。2017-2020年，蒙東電網規劃新增風電裝機265萬千瓦，光伏裝機199萬千瓦。當前，內蒙古電網新能源單日發電量超過2億千瓦時，新能源最大電力達到1156萬千瓦，占比達到全網實時發電出力的46.77%，其中風電最大發電負荷突破1000萬千瓦，達到1038萬千瓦，最大占比達到全網實時出力的42.02%。

大量分布式電源如風能、太陽能等具有波動性和隨機性的電源接入配電網后會給配電網運行帶來不確定性，這會較大的降低配電網供電效率，不能發揮當前配電網供電潛力。而隨著配電網負荷的增加，配電網薄弱環節面臨卡脖子的窘境，這使得相關設備被提前拆換，造成供電企業資產的浪費。

2、數據包絡分析理論

美國著名的運籌學家A.Charnes和W.W.Cooper及其助手于1978年創立數據包絡分析理論（DEA）以來，因為其具有所需要的指標少、不需要預先估算參數，而評價結果的靈敏性和可靠性高的特點被廣泛應用于金融企業、機械生產制造、醫院和政府部門等用來評價運作有效性。DEA根據歷史數據對不同決策單元之間的相對有效性進行評價，因此可以避免過多主觀因素的加入，所以在復雜系統有效性評價方面有著很大的優勢。數據包絡分析理論應用于電力行業主要是被用來分析和計算電網公司的相對生產率[92]，對配電網、發電廠技術效率和生產效益進行評價[1-3]，電網規劃 [4.5]以及電網黑啟動方案的選擇[6.7]等。

在數據包絡分析理論中，被評價對象的特性是由決策單元（Decision Making Unit，DMU）決定的，每個決策單元都包含有輸入量和輸出量。各個決策單元通過對輸出量和輸入量的比值進行處理來實現各自的決策目標。

在 模型中，DEA有效指的是對應決策單元的綜合有效性，綜合有效性包含規模有效和技術有效。規模有效性指的是隨著投入輸入量的繼續增多，則相應的輸出量也在增多而不是減少;技術有效性指的是在投入同等的輸入量，技術有效性高的可以獲得更多的輸出量或者是在同等產出的情況下，技術有效性高的可以投入更少的輸入量。

3、應用具有非阿基米德無窮小的BC2模型對內蒙配電網供電能力評估的探索

當前我國的電力市場激勵機制尚未形成，因此通過市場調節的方法難以產生企業降低成本、提高資源利用效率的激勵，容易忽視資源利用效率，不能充分發揮現有配電網供電潛力。因此可靠準確的評價地區配電網供電效率效率，進而提高配電網資源配置效率和管理效率，是蒙東電網配網電力規劃和評估的重要課題。

對于如何提高配電網供電效率，目前國內各高校及相關生產單位將研究重點集中在配電網優化規劃上。目前，在理論上提出以人工智能方法為主的配電網優化規劃模型和方法，可以較好地解決了一些較大規模問題的求解。然而，由于需要將各種非經濟因素進行量化，比如利潤、安全性、環境影響等因素，這些模型和方法難以得出有效結論;在實踐上則是以滿足預測負荷下各種技術導則和規程并結合經濟評價結果來判斷配電網建設程度的。這種分析判斷方法所得結論大部分為定性的，定量分析計算比較少，無法提供更多的指導意見，造成當前配電網建設有過度投資的傾向，難以充分發揮有限資金的作用。

蒙東電網配網供電效率評估的重點在于如何可靠合理的將利潤、安全性、環境影響等各種非生產的、經濟性因素考慮到評估體系中進行量化評估。蒙東電網電源作為國家級新能源基地，大量的分布式能源接入給當地配電網運行將帶來的不確定性會使得配電網供電效率評估更加困難。因此，研制準確、客觀、有效的配電網供電效率評估系統，對于指導配電網規劃建設、實時掌握配電網運行狀況具有重要意義。

4、結語

傳統的配電網評估對電網綜合供電效率評估還欠不足，為此采用基于數據包絡分析的方法對配電網運行效率進行綜合評價，以提高配電網供電效率是可行的，可以通過此評估結果能夠幫助電網管理者提高對地區配電網的運作管理水平，對地區配電網的規劃及投資具有明確、指導、監督和控制作用。

參考文獻

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