园区综合能源系统能效评估体系研究

龚逊东 薛溟枫 毛晓波

摘要：随着区域综合能源系统的提出和发展，基于工业园区的综合能源系统由于具有清洁环保、绿色高效的特点得到了广泛应用，而园区综合能源系统能效评估作为综合能源系统建设的重要组成部分被大量研究。现结合无锡红豆工业园区综合能源系统的实际情况，建立了一套综合考虑安全、经济和环保的系统化评估指标，并介绍了几种可用于园区综合能源系统能效评估的方法，形成了一体化的评估体系，为后续的园区综合能源系统能效评估提供了借鉴和支撑。

关键词：综合能源系统;能效评估;指标体系;流程

0    引言

区域综合能源系统可以通过先进的技术满足多元的用能需求，实现区域内能源的高效利用，降低整体的能源成本[1]。

能效评估可以实现区域综合能源系统由量到质、由规模发展到效益效率的提升，在综合能源系统的建设中至关重要。文献[2]提出了三种运营模式，建立了相关运营模式的评估指标体系，并基于层次分析法研究了各种运营模式的优劣。文献[3]通过将园区能源互联网划分为供给侧、传输网、需求侧、储能四个部分构建了园区能源互联网综合能效评价指标体系，然后基于模糊算法衡量了园区能源互联网综合能效。文献[4]从能源环节、装置环节、配电网环节、用户环节四个方面构建了区域综合能源系统的评价指标体系，并基于网络分析法（Analysis Network Process，ANP）—反熵权法解决了指标之间评价内容交互的问题。

本文结合无锡红豆工业园综合能源系统的实际情况，建立了一套综合考虑安全、经济和环保的系统化评估指标，并结合科学的效率效益评估方法，形成了关于园区综合能源系统的一套能效评估体系，可为后续研究提供参考。

1    能效评估指标体系

指标体系的设计与选取对评估结果至关重要，关乎评估的科学性与准确性。因此，构建系统性、科学性、综合性的评价指标体系是保障评估质量的先决条件。综合考虑无锡红豆工业园区的实际情况，本文建立了涵盖供能质量、建设运营、环境保护、优质服务的评估指标体系，具体指标如图1所示。

具体指标所指如下：

（1）供电电压合格率：[1-（电压超上限时间+电压超下限时间）/电压监测总时间]×100%。

（2）供电频率合格率：[1-（供电频率超上限时间+供电频率超下限时间）/供电频率监测总时间]×100%。

（3）供电可靠性：（1-用户平均停电时间/统计期间时间）×100%。

（4）供热可靠性：（1-用户平均停热时间/统计期间时间）×100%。

（5）考虑红豆工业园的主要供能方式为外部电网购电、热电厂发电发热、储能放电、光伏发电，园区能源实时净收益=

用户供电收益+用户供热收益-外部电网供电成本-热点厂产能成本。

（6）园区用能总成本：园区用能总成本=外部电网供能成本+热点厂产能成本。

（7）儲能配置成本：容量×单位容量成本×电池单位电量成本系数×电池更替次数。

（8）光伏配置成本：装机容量×单位容量成本。

（9）配套设备成本：配套设备初始装设成本+运行维护成本。

（10）清洁能源电量占比：（光伏发电量+可再生能源占比×下网电量）/园区供电量。

（11）可再生能源利用率：太阳能发电总量/（太阳能发电总量+太阳能弃电总量）×100%。

（12）客户服务满意率：1-供能质量长时间异常投诉量/电力客户数。

2    评估方法

评估方法的选取同样对评估结果有着关键的影响，针对不同的场景需要选取适合的评估方法，本文主要介绍几种评估方法，为后续的能效评估研究提供参考。

目前，评估方法常用的有层次分析法、专家打分法等，但该类方法容易受到专家的主观因素影响，由于不同专家之间的经验、喜好各有不同，因此，引用不同的专家会导致最终的评估结果差异过大。

改进投影寻踪—灰色关联法[5]可以解决指标权重求解易受主观因素干扰的问题。改进投影寻踪—灰色关联法是在投影寻踪—灰色关联法的基础上通过构造新的投影指标函数消除样本特性对评估结果的影响，而且采用改进萤火虫算法选择投影指标函数的最优值。投影寻踪法可以实现高维数据的降维处理，该方法可以降低数据复杂性，同时兼顾数据处理的精确度和稳定性。灰色关联投影法简单便捷，可以实现多属性决策，同时可以解决方案的单方向偏差问题。改进投影寻踪—灰色关联法的具体流程如图2所示。

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）—熵权法[6]是结合AHP法和熵权法优点的一种新型评价方法。由上文可知，层次分析法容易受到专家的主观因素影响，熵权法则是基于数据中的信息度确定指标的权重，故评估结果容易受到获取的数据离散极值的影响，且不能表达主观意见。AHP—熵权法则可结合主观意向和客观数据确定指标权重，然后结合多属性加权决策模型获得评估结果。

评估方法的选定需要根据评估对象的特点决定，科学、准确的评估结果需要合适的评估方法满足。

3    评估体系流程

评估体系构建主要包括评估指标体系的建立和评价方法的选取两部分，具体步骤如图3所示。

4    结语

本文针对红豆工业园区综合能源系统的实际情况，综合考虑安全、经济、环保和客户满意度构建了适用于区域综合能源系统能效评估的评估指标体系，并选取两种可以准确处理主观意向与客观数据的评估方法，可为后续的区域综合能源系统能效评估提供借鉴和参考。

[参考文献]

[1] 贾宏杰，王丹，徐宪东，等.区域综合能源系统若干问题研究[J].电力系统自动化，2015，39（7）：198-207.

[2] 盛超群，刘念，周长城.工业园区综合能源系统的运营模式综合评估方法[J].电力需求侧管理，2019，21（4）：12-16.

[3] 杨苹，陈滢，张经纬，等.园区能源互联网能效评估指标体系研究[J].科技创新导报，2017，14（25）：157-160.

[4] 陈柏森，廖清芬，刘涤尘，等.区域综合能源系统的综合评估指标与方法[J].电力系统自动化，2018，42（4）：174-182.

[5] 张壮，李琳琳，余宏锋，等.改进投影寻踪-灰色关联的指控系统效能评估[J].计算机科学，2019，46（9）：298-302.

[6] 董福贵，张也，尚美美.分布式能源系统多指标综合评价研究[J].中国电机工程学报，2016，36（12）：3214-3222.

收稿日期：2019-12-24

作者简介：龚逊东（1971—），男，江苏常州人，高级工程师，研究方向：电力营销管理、人资管理。