園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能效評估體系研究

龔遜東 薛溟楓 毛曉波

摘要：隨著區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的提出和發(fā)展，基于工業(yè)園區(qū)的綜合能源系統(tǒng)由于具有清潔環(huán)保、綠色高效的特點得到了廣泛應用，而園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能效評估作為綜合能源系統(tǒng)建設的重要組成部分被大量研究。現(xiàn)結(jié)合無錫紅豆工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的實際情況，建立了一套綜合考慮安全、經(jīng)濟和環(huán)保的系統(tǒng)化評估指標，并介紹了幾種可用于園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能效評估的方法，形成了一體化的評估體系，為后續(xù)的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能效評估提供了借鑒和支撐。

關(guān)鍵詞：綜合能源系統(tǒng);能效評估;指標體系;流程

0? ? 引言

區(qū)域綜合能源系統(tǒng)可以通過先進的技術(shù)滿足多元的用能需求，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)能源的高效利用，降低整體的能源成本[1]。

能效評估可以實現(xiàn)區(qū)域綜合能源系統(tǒng)由量到質(zhì)、由規(guī)模發(fā)展到效益效率的提升，在綜合能源系統(tǒng)的建設中至關(guān)重要。文獻[2]提出了三種運營模式，建立了相關(guān)運營模式的評估指標體系，并基于層次分析法研究了各種運營模式的優(yōu)劣。文獻[3]通過將園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)劃分為供給側(cè)、傳輸網(wǎng)、需求側(cè)、儲能四個部分構(gòu)建了園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能效評價指標體系，然后基于模糊算法衡量了園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合能效。文獻[4]從能源環(huán)節(jié)、裝置環(huán)節(jié)、配電網(wǎng)環(huán)節(jié)、用戶環(huán)節(jié)四個方面構(gòu)建了區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的評價指標體系，并基于網(wǎng)絡分析法（Analysis Network Process，ANP）—反熵權(quán)法解決了指標之間評價內(nèi)容交互的問題。

本文結(jié)合無錫紅豆工業(yè)園綜合能源系統(tǒng)的實際情況，建立了一套綜合考慮安全、經(jīng)濟和環(huán)保的系統(tǒng)化評估指標，并結(jié)合科學的效率效益評估方法，形成了關(guān)于園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的一套能效評估體系，可為后續(xù)研究提供參考。

1? ? 能效評估指標體系

指標體系的設計與選取對評估結(jié)果至關(guān)重要，關(guān)乎評估的科學性與準確性。因此，構(gòu)建系統(tǒng)性、科學性、綜合性的評價指標體系是保障評估質(zhì)量的先決條件。綜合考慮無錫紅豆工業(yè)園區(qū)的實際情況，本文建立了涵蓋供能質(zhì)量、建設運營、環(huán)境保護、優(yōu)質(zhì)服務的評估指標體系，具體指標如圖1所示。

具體指標所指如下：

（1）供電電壓合格率：[1-（電壓超上限時間+電壓超下限時間）/電壓監(jiān)測總時間]×100%。

（2）供電頻率合格率：[1-（供電頻率超上限時間+供電頻率超下限時間）/供電頻率監(jiān)測總時間]×100%。

（3）供電可靠性：（1-用戶平均停電時間/統(tǒng)計期間時間）×100%。

（4）供熱可靠性：（1-用戶平均停熱時間/統(tǒng)計期間時間）×100%。

（5）考慮紅豆工業(yè)園的主要供能方式為外部電網(wǎng)購電、熱電廠發(fā)電發(fā)熱、儲能放電、光伏發(fā)電，園區(qū)能源實時凈收益=

用戶供電收益+用戶供熱收益-外部電網(wǎng)供電成本-熱點廠產(chǎn)能成本。

（6）園區(qū)用能總成本：園區(qū)用能總成本=外部電網(wǎng)供能成本+熱點廠產(chǎn)能成本。

（7）儲能配置成本：容量×單位容量成本×電池單位電量成本系數(shù)×電池更替次數(shù)。

（8）光伏配置成本：裝機容量×單位容量成本。

（9）配套設備成本：配套設備初始裝設成本+運行維護成本。

（10）清潔能源電量占比：（光伏發(fā)電量+可再生能源占比×下網(wǎng)電量）/園區(qū)供電量。

（11）可再生能源利用率：太陽能發(fā)電總量/（太陽能發(fā)電總量+太陽能棄電總量）×100%。

（12）客戶服務滿意率：1-供能質(zhì)量長時間異常投訴量/電力客戶數(shù)。

2? ? 評估方法

評估方法的選取同樣對評估結(jié)果有著關(guān)鍵的影響，針對不同的場景需要選取適合的評估方法，本文主要介紹幾種評估方法，為后續(xù)的能效評估研究提供參考。

目前，評估方法常用的有層次分析法、專家打分法等，但該類方法容易受到專家的主觀因素影響，由于不同專家之間的經(jīng)驗、喜好各有不同，因此，引用不同的專家會導致最終的評估結(jié)果差異過大。

改進投影尋蹤—灰色關(guān)聯(lián)法[5]可以解決指標權(quán)重求解易受主觀因素干擾的問題。改進投影尋蹤—灰色關(guān)聯(lián)法是在投影尋蹤—灰色關(guān)聯(lián)法的基礎上通過構(gòu)造新的投影指標函數(shù)消除樣本特性對評估結(jié)果的影響，而且采用改進螢火蟲算法選擇投影指標函數(shù)的最優(yōu)值。投影尋蹤法可以實現(xiàn)高維數(shù)據(jù)的降維處理，該方法可以降低數(shù)據(jù)復雜性，同時兼顧數(shù)據(jù)處理的精確度和穩(wěn)定性。灰色關(guān)聯(lián)投影法簡單便捷，可以實現(xiàn)多屬性決策，同時可以解決方案的單方向偏差問題。改進投影尋蹤—灰色關(guān)聯(lián)法的具體流程如圖2所示。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）—熵權(quán)法[6]是結(jié)合AHP法和熵權(quán)法優(yōu)點的一種新型評價方法。由上文可知，層次分析法容易受到專家的主觀因素影響，熵權(quán)法則是基于數(shù)據(jù)中的信息度確定指標的權(quán)重，故評估結(jié)果容易受到獲取的數(shù)據(jù)離散極值的影響，且不能表達主觀意見。AHP—熵權(quán)法則可結(jié)合主觀意向和客觀數(shù)據(jù)確定指標權(quán)重，然后結(jié)合多屬性加權(quán)決策模型獲得評估結(jié)果。

評估方法的選定需要根據(jù)評估對象的特點決定，科學、準確的評估結(jié)果需要合適的評估方法滿足。

3? ? 評估體系流程

評估體系構(gòu)建主要包括評估指標體系的建立和評價方法的選取兩部分，具體步驟如圖3所示。

4? ? 結(jié)語

本文針對紅豆工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的實際情況，綜合考慮安全、經(jīng)濟、環(huán)保和客戶滿意度構(gòu)建了適用于區(qū)域綜合能源系統(tǒng)能效評估的評估指標體系，并選取兩種可以準確處理主觀意向與客觀數(shù)據(jù)的評估方法，可為后續(xù)的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)能效評估提供借鑒和參考。

[參考文獻]

[1] 賈宏杰，王丹，徐憲東，等.區(qū)域綜合能源系統(tǒng)若干問題研究[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，39（7）：198-207.

[2] 盛超群，劉念，周長城.工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的運營模式綜合評估方法[J].電力需求側(cè)管理，2019，21（4）：12-16.

[3] 楊蘋，陳瀅，張經(jīng)緯，等.園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)能效評估指標體系研究[J].科技創(chuàng)新導報，2017，14（25）：157-160.

[4] 陳柏森，廖清芬，劉滌塵，等.區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的綜合評估指標與方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2018，42（4）：174-182.

[5] 張壯，李琳琳，余宏鋒，等.改進投影尋蹤-灰色關(guān)聯(lián)的指控系統(tǒng)效能評估[J].計算機科學，2019，46（9）：298-302.

[6] 董福貴，張也，尚美美.分布式能源系統(tǒng)多指標綜合評價研究[J].中國電機工程學報，2016，36（12）：3214-3222.

收稿日期：2019-12-24

作者簡介：龔遜東（1971—），男，江蘇常州人，高級工程師，研究方向：電力營銷管理、人資管理。