含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法

摘要

一种含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法：结合含多能源舱小型园区综合能源系统的特点以及综合评价、科学评价、定量评价的原则，构建一全方位的小型园区综合能源系统评估体系，全方位的小型园区综合能源系统评估体系是由五个一级指标构成，五个一级指标包括：经济、环境、碳排放、能效和供能质量指标；其中，经济指标和环境指标均是由两个二级指标构成；碳排放指标是由一个二级指标构成；能效指标和供能质量指标均是由三个二级指标；采用层次分析法分别计算一级指标和二级指标的权重，得到指标权重集；基于模糊综合评价法对含多能源舱的小型园区综合能源系统进行评估。本发明具有效率高、可拓展性强、紧密结合工程实际的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合能源系统综合评价方法。特别是涉及一种含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法。

背景技术

针对构建绿色低碳循环发展经济体系、提升能源利用效率、提高非化石能源消费比重、降低二氧化碳排放水平、提升生态系统碳汇能力等，研究耗能用户主体集合的小型园区内的能量流动和耗能特点具有重要的意义。由于小型园区内供能设备多，容量小、布局分散，采用传统分供系统的调控模式会导致能源之间的互补共济性无法实现，能源利用率低。能源舱通过灵活组合实现区域能源的整体协同供能，能解决区域间能源互济性差、用能负荷区域性集中、综合能源利用率低等问题，研究含多能源舱的小型园区综合能源系统中各类能源的统一规划、协同调度能够有效的推动能源结构转型。

目前关于综合能源系统的规划、设计和优化运行的研究较多，但关于综合能源系统的综合评价的研究较少。且现有的研究大多是对综合能源系统设计的评价，或是关于经济因素、技术因素或环境因素等单个指标运行的评价，很少涉及处于运行状态的综合能源系统的综合评价。为了全面客观地评价小型园区综合能源系统的建设和运营效果，需要建立一套能够全面反映综合能源系统自身特点的完整的评估体系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，提供一种涵盖经济、环保、能效、碳排放、供能质量的含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法。

本发明所采用的技术方案是：一种含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法，包括：

针对目标园区综合能源系统，构建对应的评估体系，所述评估体系包括多个一级指标构成，每个一级指标分别包括对应的至少一个二级指标，将所有的一级指标构成准则层，将所有的二级指标构成子准则层；

采用层次分析法分别计算各个一级指标和各个二级指标的权重，得到指标权重集；

根据所述指标权重集，基于模糊综合评价法对所述目标园区综合能源系统进行评估。

本发明的含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法，解决了具有复杂与灵活运行特性的综合能源系统综合评估的问题。具有如下优点：

1、与以往的评价指标相比，本发明建立了一套全方位的小型园区综合能源系统评估体系，考虑了能源效率、经济、二氧化碳排放、环境和供能质量五个维度，指标内容充分展示了综合能源系统的复杂特性和运行效果。

2、本发明采用层次分析法与模糊综合评价方法相结合进行综合评估，采用层次分析法构建的指标结构直观且计算过程简单，具有可扩展性和易于量化整体运行的特点，可以通过调整权重系数应用于不同的场景，从而改变最佳决策方向。

3、本发明提出的评估方法具有效率高、可拓展性强、紧密结合工程实际的优点，根据评估结果能为含多能源舱的小型园区综合能源系统的优化规划提供有价值的参考和依据。

附图说明

图1是本发明的含多能源舱的小型园区综合能源系统评价指标体系结构图；

图2本发明综合评价流程图；

图3是含多能源舱的小型园区综合能源系统能量流动示意图；

图4是一个实施例中含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法做出详细说明。

如图2所示，本发明的含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法，包括如下步骤：

1)针对目标园区综合能源系统，构建对应的评估体系，所述评估体系包括多个一级指标构成，每个一级指标分别包括对应的至少一个二级指标，将所有的一级指标构成准则层，将所有的二级指标构成子准则层；

所述多个一级指标包括：经济指标、环境指标、碳排放指标、能效指标和供能质量指标；

所述经济指标对应的所述二级指标包括系统运行成本和系统费用年值两个二级指标；

所述系统运行成本，包括初始投资费用、年运行能耗费用和其它运行费用，其计算式为：

COST＝CO+C

其中：COST表示系统运行成本；CO表示初始投资费用；C

所述初始投资费用，根据设备安装容量采用下式进行预估：

其中：N

所述年运行能耗费用，包括现场的天然气消耗费用和电网补电费用两部分，其计算式为：

其中，：C

所述其它运行费用，包括人工费用和维护费用，按系数比例法计算，其计算式为：

C

其中：ε为计算人工费用的比例系数，取1％，μ为计算维修费用的比例系数，取1.5％；

所述系统费用年值的计算式为：

其中：AC为所述系统费用年值；i

所述环境指标对应的所述二级指标包括污染物排放量和可再生能源利用率；

所述污染物排放量的计算式为：

G

其中：G

所述可再生能源利用率的计算式为：

式中，u

所述碳排放指标对应的所述二级指标包括二氧化碳排放量；

所述二氧化碳排放量的计算式为：

其中：

所述能效指标对应的所述二级指标包括系统能源利用率、

所述系统能源利用率，包括所述目标园区综合能源系统内常规能源和可再生能源在内的所有能源的利用率，其计算式为：

其中：η

所述

E

其中：η为所述

所述新能源消纳率的计算式为：

其中：β为所述新能源消纳率；E

所述供能质量指标对应的所述二级指标包括平均缺供冷/热量、系统供电可靠率和用户室温合格率。

所述平均缺供冷/热量的计算式为：

其中：EENS为所述平均缺供冷/热量；L

所述系统供电可靠率，为统计期间内系统可提供用户的用电小时数和统计期间内总小时数的比值；统计期间取一年，即8760个小时，所述系统供电可靠率的计算式为：

ASAI＝(∑8760N

式中：ASAI为所述系统供电可靠率；N

所述用户室温合格率的计算式为：

其中：R为所述用户室温合格率；A

其中：T

2)采用层次分析法分别计算目标层判断矩阵和各一级指标判断矩阵的权重向量，目标层判断矩阵的权重向量中所有元素构成一级指标的权重，各一级指标判断矩阵的权重向量中所有元素构成该一级指标下的二级指标的权重，得到指标权重集，包括：

根据层次分析法，以系统的综合性能最优作为目标层，将所有的一级指标构成准则层，将所有的二级指标构成子准则层；

将所述准则层各个一级指标对于所述目标层的重要程度进行两两比较，结合Satty标度构建目标层判断矩阵O：

其中，所述目标层判断矩阵O中的元素o

将所述子准则层各个二级指标对于所述准则层中对应一级指标的重要程度进行两两比较，结合Satty标度构建准则层中第J个一级指标判断矩阵M

其中，J＝1,2,…,w

计算所述目标层判断矩阵O的权重向量ω和每个一级指标判断矩阵M

计算所述目标层判断矩阵的最大特征值

根据所述目标层判断矩阵的最大特征值

所述目标层判断矩阵和所述准则层每个一级指标判断矩阵进行一致性检验，包括：

通过下式计算所述目标层判断矩阵的一致性检验指标CI

根据所述目标层判断矩阵的阶数w

根据所述目标层判断矩阵的一致性检验指标CI

若目标层判断矩阵的一致性比例CR

当所述目标层判断矩阵和所述准则层每个一级指标判断矩阵的一致性检验通过时，将全部权重向量构成指标权重集，否则返回将所述准则层各个一级指标对于所述目标层的重要程度进行两两比较，结合Satty标度构建目标层判断矩阵O的步骤，直至一致性检验通过。

3)根据所述指标权重集，基于模糊综合评价法对所述目标园区综合能源系统进行评估，包括：

确定评价对象和评语集，其中评价对象为含所述目标园区综合能源系统，评语集设定优、良、中、差四个等级标准；

对子准则层中各个二级指标按照评语集的等级进行评价，得到子准则层中各二级指标的评价结果，并构建准则层中各一级指标的模糊评价矩阵；

由子准则层二级指标的权重和相对应的一级指标的模糊评价矩阵，得到一级指标评价结果，构建得到所述目标园区综合能源系统的模糊评价矩阵；

由准则层各一级指标的权重和所述目标园区综合能源系统的模糊评价矩阵，得到所述目标园区综合能源系统的综合评价结果。

请参看图4，本实施例提供一种含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价装置，包括：

体系构建模块401，用于针对目标园区综合能源系统，构建对应的评估体系，所述评估体系包括多个一级指标构成，每个一级指标分别包括对应的至少一个二级指标；

权重分析模块402，用于采用层次分析法分别计算各个一级指标和各个二级指标的权重，得到指标权重集；

评估模块403，用于根据所述指标权重集，基于模糊综合评价法对所述目标园区综合能源系统进行评估。

本实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器读取程序指令并运行读取程序指令时，执行本实施例提供的含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法。

可选地，所述电子设备可以是个人电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理等电子设备。

可选地，本实施例中的所述电子设备可以是包含多个节点的电子设备群，每个节点用于执行综合抗旱能力评估方法中的一个或多个步骤，其还可以是单独的、设置有用于执行各步骤的不同虚拟模块的电子设备。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本实施例提供的含多能源舱的小型园区综合能源系统模糊综合评价方法中任一项方法中的步骤。

下面给出算例仿真：

本实例采用含多个能源舱的小型园区作为研究对象，其结构示意图如图3所示。能源舱是一个满足用户需求的功能设备的集成结构，本实例选择包含CHP机组、燃气锅炉、吸收式制冷机、热泵、等能量转换设备，以及蓄电池、储热罐等储能设备集成的能源舱结构。

1、指标权重赋值

根据Satty标度法，邀请专家对图1所建立的各指标重要性进行评估，得到目标层判断矩阵以及准则层各一级指标判断矩阵。

其中目标层判断矩阵O为

该判断矩阵最大特征值为5.1173，CI值为0.0293，RI值为1.11，CR值为0.026，一致性验证通过，得到图1中一级指标所对应的权重向量为ω＝[0.0786,0.4009,0.1098,0.2302,0.18]。

由以上权重计算结果可知，准则层中经济指标最重要，其次是碳排放指标，环境和可靠性属性相对重要，而能效属性相对于其他4个指标较不重要。紧接着计算准则层各一级指标判断矩阵，记准则层中能效性指标的判断矩阵为M

M

M

M

2、综合评估结果

邀请专家根据这些评价指标对这三种体系进行了“优”、“良”、“中”、“差”四个层次的评价。记含多能源舱的小型园区综合能源系统为S，系统S的等级评价结果如表3所示。

表3含多能源舱的小型园区综合能源系统等级评价结果

因此，系统S的能效指标的模糊评价矩阵为

结合由AHP计算得到的权重，可计算得到准层中能效指标的评估结果：

g

同理也可得到其它一级指标的评价结果，因此系统S模糊关系矩阵为：

系统S的评估结果为G＝ω*S

由结果可知，含多能源舱的小型园区综合能源系统综合评价结果为良的占比最大，与等级为优存在一定的差距，其主要原因是经济指标的评估结果较差，为改善评估结果，未来含多能源舱的小型园区综合能源系统的优化重点应放在提升其经济性层面。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。