基于多重評價模型的光伏電網經濟性評價研究

劉葉茜

(中國地質大學人文經管學院，北京100083)

基于多重評價模型的光伏電網經濟性評價研究

劉葉茜

(中國地質大學人文經管學院，北京100083)

利用經濟性能分析評價模型，對光伏電網發配電的運行、規劃、降損等各個環節進行經濟性評價。依據不同的電網配置形成了不同的經濟評價模型，對光伏電網的節能運行具有重要的現實指導意義。

分布式電網；光伏發電；經濟性評價；多重指標

作為國民經濟的支柱產業，電力系統的可靠運行是經濟和社會持續發展的重要動力。然而，隨著各國工業化進程的加快，傳統電力網絡逐漸暴露出一系列問題，主要集中在兩個方面：第一，工業化的進程加快了傳統電網的發展，使得電網的規模越來越大，造成連鎖故障的影響也越來越嚴重；第二，傳統能源容易造成環境污染，因此利用高效、清潔、經濟的能源來代替傳統能源是一條必經之路。20世紀以來，各種新能源成為研究和利用的重點，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電成為了新能源中最具代表性的發展方向。

目前，光伏發電的應用方向主要有兩種：一種是獨立發電，并網利用，這種方式是將光伏發電系統所發出的電能利用變換器、逆變器等設備轉換成與公網電力指標相同的電能資源，并入公網利用；另一種是光伏發電系統作為獨立的發電系統，利用自成一體的變配電設備形成獨立發電、獨立配電、獨立使用的分布式電力系統。分布式電力系統有兩種運行方式，一種是獨立運行，與公網隔離；另一種是利用該系統所設的適當接口，在需要時接入公網，利用公網的電能為分布式網絡中的負載供電。

分布式光伏電力系統屬于第二種，這種運行方式是對公網的有效補充，可以改善目前大電網結構復雜，故障點難以判斷和易引起連鎖反應的問題。但是目前光伏發電的成本相對較高，采用有效的組網方案，構成經濟、可靠的分布式光伏發電系統是光伏發電加強推廣利用的重點。本文利用經濟性能分析評價模型，對光伏電網發配電的運行、規劃、降損等各個環節進行經濟性評價。依據不同的電網配置形成了不同的經濟評價模型，對光伏電網的節能運行具有重要的現實指導意義。

1 光伏電網經濟性評價指標體系分析

應用于電網運行的評價指標體系有很多，大多都集中在電網運行的可靠性和安全性上，針對于電網運行經濟性的指標體系并不多見，過去所使用的方法也比較單一。同時，相比于傳統電網，分布式發電具有發電隨機性強、負荷多樣和靈活性強的特點。因此，對分布式發電及其配電網的經濟性評價更具有必要性。

電網運行的目標是根據電能資源及負荷的實際情況合理規劃出技術上安全可靠、經濟上最省的網架方案。但是提高系統可靠性和加強經濟性是一對矛盾。因此，一個良好的分布式電力系統是在滿足系統可靠性要求之上的最低成本組網及運行方案，是一個匯集設備造價、故障率、設備壽命周期、匯率、負荷波動、售/購電價等多因素的綜合體，因此確定合理的經濟性評價指標體系是評價的重要依據[1]。

結合光伏電網的運行情況，本文確定的經濟性評價體系分為三個方面，分別為壽命周期成本財務評價指標、分布式效益類指標及其他指標，具體指標因子如圖1所示。

壽命周期(LCC)財務評價指標主要有三個，凈現值、內部收益率、投資回收期。具體規則為當財務凈現值大于零，而且內部收益率大于電力工業財務基準收益率8%時，電力系統規劃方案可行。在LCC的三個指標中，財務凈現值、內部收益率越大，投資回收期越短，電力系統方案越好。

分布式效益類指標主要考察的是在確保電力系統可靠性的基礎上，評價其相應的經濟效益。其考察指標也有三個：負荷轉移能力、供電能力合格率和經濟負載率。負荷轉移能力是指某一負荷在原配電線路出現故障的情況下，將該負荷轉移至其他線路進行供電的能力。這一能力是配電網可靠性工作的保障，體現了配電網容錯的能力。其轉移率越高，可靠性越好，但經濟性越差。合理地確定轉移率是效益指標的基礎。供電能力合格率是指分布式發電系統主設備出現故障時的最大負荷的供應能力，這一能力是系統故障時最低的供電能力，該能力也與經濟性評價相悖。經濟負載率是使得發電系統及相應線路在壽命周期內獲得投資回收時的臨界負載率。

其他指標主要是指與其他經濟及社會相關的效益，例如環保效益。這一部分雖然不能體現為直接的經濟效益，但是對于社會卻有著長期的影響，是在電力系統規劃時必須考慮的問題。

圖1 經濟性評價指標體系

2 光伏電網經濟性評價指標體系分析

電網的經濟性評價體系中的大多數指標都具有相當的不確定性，而且其變化大多呈現非線性，這種復雜的指標體系必須有良好的計算方法才能保證其結果的準確性。通過對比分析，本文確定了以熵權法為主體的，以神經網絡技術為支撐的多重評價模型的方式來確定其相應的經濟性評價方法。

熵權法所確定的是經濟性評價指標中各因子的權重大小。這種方法是一種客觀賦值法，完全依靠數據之間的關系來確定其權重。由于因子之間關系復雜多變，導致該方法與實際情況相差較大。為了提高評價的準確性，本文輔助以神經網絡算法來較正評價結果。

熵權法是獲得指標體系中因子權重值的重要途徑，具體方法是[2]：對于個樣本，個評價指標，按照定性與定量相結合的原則得到數據矩陣，利用式(1)得標準化矩陣，確定第項指標的熵值。

以上為熵權法的計算步驟，依據不同的光伏電源及相應配電網的配置，可以按照以上算法形成不同的權重值，這個權重值是依據客觀經濟指標量得出的值，有時會與實際值有一定的偏差，這種偏差可以利用專家經驗系統加以較正，而更為準確的方法是采用神經網絡算法加以糾正。本文采用的是基于BP的神經網絡，具體結構如圖2所示。

圖2 神經網絡結構圖

在圖2中，將各類經濟指標作為輸入值，根據前面體系指標分類，輸入分為七個分支，分別為凈現值、內部收益率、投資回收期、負荷轉移能力、供電能力合格率、經濟負載率總量及環保效益，因此輸入層設為7個神經元，各神經元的權重以熵權計算權重值為準，隱含層設為15個節點，輸入層至隱含層之間的轉移函數采用雙曲正切函數。輸出層為1個神經元，是光伏發電系統的最優化經濟配置。

3 總結

本文針對現有電力系統經濟性評價方法的不足，結合分布式(光伏)電力系統的特點，建立了相應的經濟性評價體系，同時以熵權法為基礎，神經網絡為依托，將本文所建的經濟指標進行測算，從而形成了不同電網配置下的不同經濟評價模型，對分布式光伏電力系統規劃和節能運行具有重要的現實指導意義。

[1]王凡.基于多重評價模型的配電網經濟性評價[D].秦皇島：燕山大學，2013：36-39.

[2]方歡歡.智能配電網經濟性評估方法研究[D].上海：上海交通大學，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，主要研究方向為應用經濟學。