基于层次分析法的沼气发电电压质量综合评价研究

2014-06-24 08:12银川能源学院电力学院陈芳蔡圣清汤燕顾凌云

电气技术与经济 2014年6期

银川能源学院电力学院陈芳蔡圣清汤燕顾凌云

0 引言

沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术，沼气发电站是一种分布广泛且价廉的分布式电源。它是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等），经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分将发电机组的余热用于沼气生产。沼气发电电压质量综合评价的研究主要包括两部分，一是建立电压质量指标层次模型，二是采用合适的评估方法来对电压质量进行综合评价，主要以沼气发电的电压质量各个指标的实际运行数据为依据，在本文中包括了电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波电压、三相电压不平衡和电压暂降等6个指标数据。目前，针对中小型养殖场沼气发电电压质量综合评价方面的研究较少，本文是基于矩阵理论及层次分析法来研究沼气发电电压质量，并综合评价，为相关人员提供参考。

1 层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，并进行定性和定量分析的决策方法。是由美国运筹学家萨蒂于20世纪70年代初，在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法。可为多目标、多准则、无结构性的复杂非线性问题提供易操作及有效的解决方案。

1.1 建立递阶层次结构模型

在深入分析目标的基础上，将有关的影响因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，同一层的因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层，通常只有1个因素，最下层通常为测量方案层，中间通常为指标层。

1.2 构造两两比较判断矩阵

对各指标之间进行两两对比之后，然后按9分位比率排定各评价指标的相对优劣顺序，依次构造出评价指标的两两判断矩阵。

由专家给出每一层元素相互间重要性程度的矩阵A=（aij）nxn，其中

当i=j时，aij=0

1.3 构造一致性矩阵

同一层次两元素重要性的比较是通过专家进行定性分析后判断确定的，由于客观事物的复杂性和人们认识的多样性，结果存在一定的误差，客观一致性也较差，本研究运用矩阵理论，构造优化一致性矩阵，让矩阵满足了一致性要求。

（1）构造反对称矩阵

由专家进行指标间重要程度的判断，得出两两比较判断矩阵A，且为反对称矩阵。

（2）求最优传递矩阵

求出A的最优传递矩阵B。

（3）求解拟优矩阵

实数矩阵A，对Vi，j，k∈N，若有aikajk=aij，则称A为完全一致性矩阵。A又是反对称性矩阵，B为A的最优传递矩阵，那么A＊＝10B是A的一个拟优矩阵。

求出A的拟优矩阵A＊。

1.4 求权重值

权重值是根据判断矩阵计算对于上一层元素而言本层次与之有关联的元素重要性次序的值，可以归结为计算判断矩阵的最大特征根及其特征相量。

本研究采用几何平均法（方根法）来计算判断矩阵权重。

一致性矩阵A＊=W=λmaxW,则Wn]T即为对应的特征相（向）量，W表示该层n个元素的权重值。

2 电压质量测试

电压质量测量图如图1所示。

3 电压质量评级

电能质量就是导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容主要包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降与短时间中断以及供电连续性等，所以参照电能质量等级评定划分原则，可将电压质量等级也划分为：极度污染（0～30分）、重度污染（30～40分）、中度污染（40～50分）、轻度污染（50～60分）、合格（60～70分）、良好（70～80分）、优质（80～90分）、特优（90～100分），采用打分标准对电压质量进行评估，并对测量数据进行无量纲化处理[1]。