[发明专利]一种多能互补分布式能源系统综合性能评价方法

权利要求书

1.一种多能互补分布式能源系统综合性能评价方法，其特征在于，基于三角模糊数层次分析法与优劣解距离法实现，具体包括如下步骤：

第一步：建立综合指标体系：综合考虑能效性、经济性和环保性三个一级性能指标，在能效性指标下，建立一次能源利用率和效率两个二级指标；在经济性指标下，建立净现值和初投资两个二级指标；在环保性指标下，建立二氧化碳排放量和二氧化硫排放量两个二级指标；

A.一次能源利用率指标

式中：PER_DMES表示系统的一次能源利用率；E表示电负荷需求，kW·h；Q_c表示制冷负荷需求，kW·h；Q_h表示采暖热负荷需求和热水负荷需求，kW·h；F_DMES表示系统的一次能源消耗量；

B.效率指标

E_e＝E

式中：表示系统效率；E_e、E_h、E_c分别表示系统输出的电量热量冷量kW·h；表示系统输入的燃料kW·h；T₀、T_h、T_c分别表示环境温度、热源温度和冷源温度；

C.净现值指标

式中：NPV表示系统净现值；CI_t、CO_t分别表示第t年的现金流入量和流出量，元；i₀表示基准折现率；n表示项目寿命年限；

D.初投资指标

式中：ICC表示系统初投资；N_n表示第n个设备的安装容量，kW；P_n表示第n个设备的单位容量投资成本，元/kW；m表示供能系统设备总数；

E.二氧化碳排放量指标

式中：CDE_DMES表示系统二氧化碳排放量；表示系统的电网购电量，kW·h；F_b^DMES表示系统尖峰锅炉的一次能源消耗量，kW·h；表示系统原动机一次能源消耗量，kW·h；μ_cde表示电网购电时CO₂排放转换系数，即电量边际排放因子，g/(kW·h)；μ_cdf表示天然气燃烧的CO₂排放转换系数。

F.二氧化硫排放量指标

式中：SOE_DMES表示系统二氧化硫排放量；表示系统的电网购电量，kW·h；F_b^DMES表示系统尖峰锅炉的一次能源消耗量，kW·h；表示系统中原动机一次能源消耗量，kW·h；μ_soe表示电网购电时SO₂排放转换系数，g/(kW·h)；μ_sof表示天然气燃烧的SO₂排放转换系数。

第二步：采用三角模糊数层次分析法为各二级指标赋予权重；

A.采用三角模糊数定量表示专家比较判断两个指标的重要性结果，得到由三角模糊数组成的模糊判断矩阵：

A＝(a_ij)_n×n

式中n为二级指标数目，a_ij＝(l_ij,m_ij,u_ij)为三角模糊数，m_ij为三角模糊数a_ij的判断变量，其取值采用层次分析法中的1-9标度法；l_ij，u_ij分别为三角模糊数的下界和上界，当u_ij-l_ij越小表示专家判断清晰，反之则越模糊；

B.对模糊判断矩阵进行一致性检验，采用中值矩阵进行一致性检验，一致性检验指标：

式中：CI是一致性检验指标，λ_max是中值矩阵的最大特征值；

根据模糊判断矩阵的阶数确定平均随机一致性指标RI；

一致性比例CR：

满足上述公式则认为模糊判断矩阵的一致性能够接受；

C.判断模糊判断矩阵满足一致性之后，基于三角模糊数计算各二级指标权重：

首先，构建模糊判断因子矩阵K：

式中：为标准离差率，k_ij越小，模糊度越小，可信度越大；

然后计算得到调整判断矩阵O：

式中：M为中值矩阵；

将调整判断矩阵O进行列变换，变换为对角线为1的判断矩阵O’；

计算判断矩阵O’每行元素的n次方根得到d_i，对d_i进行归一化处理得到权重ω_i；

由此计算得到权重向量W＝[ω₁,ω₂,…ω_i]^T；

第三步：分别以n个二级评价指标为优化目标获得优化方案，共计n个方案数，在不同优化方案中各二级评价指标数值的基础上，采用优劣解距离法对各方案进行评价、决策：

A.获取各优化方案下的各二级指标数值，构成n×n维矩阵X；

式中：X_ij代表第i个方案下的第j指标值；

B.构造初始矩阵

1)采用标准0-1变换法，将评价指标同趋势化和非量纲化

若x_j为效益型指标即指标数值越大越好，则：

若x_j为成本型指标即指标数值越小越好，则：

式中：b_ij为同趋势化后的指标值，x_ij为第i个方案中的第j个指标值，x_j^max,x_j^min分别为在n个优化方案中，第j个指标的最大值与最小值；

2)对同趋势化后的矩阵即步骤B第1)步变换后的矩阵，进行归一化处理，并建立相应矩阵

式中：y_ij为归一化后第i个方案中的第j个指标值；

C.构造加权标准化矩阵

式中：ω为各二级指标的权重，权重的确定由第二步中三角模糊数层次分析法获得；V为加权标准化矩阵，V_nn为第n个优化方案中的第n个加权标准化指标；

D.确定正、负理想解

式中：V⁺，V^-分别为正、负理想解集；J⁺为效益型指标；J^-为成本型指标

E.计算距离

式中：为各优化方案与理想解的距离；为各优化个方案与负理想解的距离；

F.计算相对接近度并做出判断

式中：F_i为第i个方案的相对接近度；

相对接近度越大的优化方案为最优方案。