一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法与流程

1.本发明涉及配电网的技术领域，尤其涉及到一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法。


背景技术：

2.随着能源危机与环境污染问题的逐步加剧，电动汽车的发展受到了广泛的关注。电动汽车充电设施作为配套基础设施，是未来配电网的重要组成部分之一，其建设运行的优劣直接影响到配电网的安全经济运行。随着电动汽车数量的不断增加，当大规模电动汽车通过充电设施入网后，会对电网产生波动，电网的运行将极大地受到影响。因此，对于已有的充电设施，选择合适的配电网接入点就很重要。为了比对不同接入方案的优劣，需要建立相应的影响评价指标，并通过一定的方法进行量化分析。
3.现有的评价方法中往往设置几类评估指标，利用层次分析法细分几个层次，然后对每个层次的指标进行权重计算评定，根据指标体系及方法，对充电设施接入配电网的各项评价指标进行逐一打分，根据得到的各指标权重，计算得到最终评价分值。重复上述步骤，得到各电动汽车充换电设施接入配电网方案的评估值，评估值高的表示该方案综合水平高。
4.但单一的层次分析法也有缺陷。首先，在指标过多时，数据统计量大，且权重难以确定。指标增加则需要构造层次更深、数量更多、规模更庞大的判断矩阵。因为通过构造的判断矩阵求出的权值不一定是合理的，所以当不能通过一致性检验时，也不容易判断矩阵里哪个元素出了问题。其次，定量数据较少，定性成分多，不易令人信服。在如今对科学的方法的评价中，一般需要比较严格的数学论证和完善的定量方法，层次分析法无法通过精确的数字手段处理模糊的评价对象，不能对蕴藏信息呈现模糊性的资料作出更科学、合理、贴近实际的量化评价。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种准确度高的电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法。
6.为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：
7.一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，包括以下步骤：
8.s1、建立划分有目标层、准则层、指标层的电网运行指标体系；确定待评价方案数m、准则个数s、准则j下的指标个数nj和指标值x
ijk
；
9.s2、构建隶属函数，并根据隶属函数、指标值x
ijk
对应的标准化数值、评分矩阵f计算指标层模糊评价结果r
ijk
；
10.s3、利用熵权法，根据m个充电设施接入点对应的指标值，计算准则的指标层权重w
c,ij
；
11.s4、采用层次分析法计算准则层权重w
b,j
；
12.s5、依据指标层模糊评价结果r
ijk
、准则的指标层权重w
c,ij
、准则层权重w
b,j
，计算准则层和目标层模糊评价结果。
13.进一步地，步骤s1建立的电网运行指标体系中，准则层的准则包括安全可靠性、高效性、经济性、优质性；指标层的指标包括负载率、n-1通过率、容载比、网损、设备寿命、电压偏差、谐波、三相不平衡度；
14.其中，负载率和n-1通过率对应安全可靠性；容载比对应高效性；网损和设备寿命对应经济性；电压偏差、谐波、三相不平衡度对应优质性。
15.进一步地，所述步骤s2具体包括：
16.采用极差化方法将接入方案k中准则j下的指标i的值x
ijk
标准化为y
ijk
，其值属于[0,1]；
[0017]
假设评语集v有5个评价等级，则评分矩阵为5维行向量f；
[0018][0019]
采用半梯形和三角形相结合的方式构建各评价等级隶属函数，根据隶属函数和指标标准化数值，确定指标层阶模糊评价矩阵rank
ijk
；
[0020][0021]
由此确定指标层模糊评价结果为r
ijk
:
[0022]rijk
＝f
·
rank
ijk
ꢀꢀꢀ
(3)。
[0023]
进一步地，所述步骤s3的具体过程包括：
[0024]
s3-1、根据充电设施的m个接入点对应的指标值，确定准则j下的指标i的信息熵e
ij
：
[0025][0026]
(4)式中，m为充电设施接入点个数，当y
ijk
＝0时，取y
ijk
lny
ijk
＝0；
[0027]
s3-2、利用熵权法，确定准则j下的指标i的指标层权重w
c,ij
：
[0028][0029]
(5)式中，nj为准则j中指标的个数。
[0030]
进一步地，所述步骤s4采用层次分析法计算准则层权重w
b,j
的具体过程包括：
[0031]
s4-1、构建判断矩阵d；
[0032]
s4-2、对判断矩阵d进行一致性检验，判别判断矩阵d整体是否满足逻辑一致性，若
满足，则进入步骤s4-3，否则返回步骤s4-1重新构建判断矩阵d；
[0033]
s4-3、计算准则层权重w
b,j
。
[0034]
进一步地，所述步骤s4-1采用成对比较法与比较尺度法构建判断矩阵d，具体如下：
[0035]
将准则层s个指标两两比较，构成s
×
s阶判断矩阵d：
[0036][0037]
(6)式中，n为评估指标的数目，d的元素d
pq
表示指标p和指标q的比较结果，根据评估指标重要性程度以及比较尺度法求得，其中以1，3，5，7，9分别表示同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要和极端重要；当p＝q时，d
pq
＝1；当p≠q时，
[0038]
进一步地，所述步骤s4-2中，对判断矩阵d进行一致性检验的具体过程包括：
[0039]
定义判断矩阵d的一致性比率cr为：
[0040][0041][0042]
(7)和(8)式中，ci为判断矩阵d的不一致程度指标，λ
max
为判断矩阵d的最大特征值，ri为平均随机一致性指标，由判断矩阵d的阶数n决定；
[0043]
当一致性比率cr小于一致性比率的设定阈值c
r0
时，表明判断矩阵d满足一致性要求，否则判断矩阵d不满足一致性要求。
[0044]
进一步地，所述步骤s4-3采用几何平均法确定其准则层权重，其中第j个准则的权重w
b,j
的计算方法如下式所示：
[0045][0046]
(9)式中，s为维数，d
pq
表示指标p和指标q的比较结果。
[0047]
进一步地，所述步骤s5具体包括：
[0048]
确定准则层的评分：
[0049][0050]
(10)中，r
ijk
为指标层模糊评价结果，w
c,ij
为准则j的指标层权重；
[0051]
目标层中方案k的得分可用下式计算:
[0052][0053]
(11)式中，w
b,j
为准则层权重w
b,j
。
[0054]
与现有技术相比，本技术方案原理及优点如下：
[0055]
针对指标数量过多造成层次分析法不准确的问题，本技术方案通过熵权法确定指标层的指标权重；针对层次分析法定量数据过少的问题，本技术方案使用模糊评价法处理模糊的评价对象。通过以上方法，有效提高了电动汽车充电设施接入配电网影响评价的准确度。
附图说明
[0056]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的服务作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0057]
图1为本发明一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法的原理流程图；
[0058]
图2为指标体系的示意图。
具体实施方式
[0059]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
[0060]
如图1所示，本实施例所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，包括以下步骤：
[0061]
s1、建立划分有目标层、准则层、指标层的电网运行指标体系；确定待评价方案数m、准则个数s、准则j下的指标个数nj和指标值x
ijk
；
[0062]
如图2所示，建立的电网运行指标体系中，准则层的准则包括安全可靠性、高效性、经济性、优质性；指标层的指标包括负载率、n-1通过率、容载比、网损、设备寿命、电压偏差、谐波、三相不平衡度；
[0063]
其中，负载率和n-1通过率对应安全可靠性；容载比对应高效性；网损和设备寿命对应经济性；电压偏差、谐波、三相不平衡度对应优质性。
[0064]
s2、构建隶属函数，并根据隶属函数、指标值x
ijk
对应的标准化数值、评分矩阵f计算指标层模糊评价结果r
ijk
；
[0065]
本步骤的具体过程如下：
[0066]
采用极差化方法将接入方案k中准则j下的指标i的值x
ijk
标准化为y
ijk
，其值属于[0,1]；
[0067]
假设评语集v有5个评价等级，则评分矩阵为5维行向量f；
[0068][0069]
采用半梯形和三角形相结合的方式构建各评价等级隶属函数，根据隶属函数和指
标标准化数值，确定指标层阶模糊评价矩阵rank
ijk
；
[0070][0071]
由此确定指标层模糊评价结果为r
ijk
:
[0072]rijk
＝f
·
rank
ijk
ꢀꢀꢀ
(3)。
[0073]
s3、利用熵权法，根据m个充电设施接入点对应的指标值，计算准则的指标层权重w
c,ij
；
[0074]
本步骤的具体过程如下：
[0075]
s3-1、根据充电设施的m个接入点对应的指标值，确定准则j下的指标i的信息熵e
ij
：
[0076][0077]
(4)式中，m为充电设施接入点个数，当y
ijk
＝0时，取y
ijk
lny
ijk
＝0；
[0078]
s3-2、利用熵权法，确定准则j下的指标i的指标层权重w
c,ij
：
[0079][0080]
(5)式中，nj为准则j中指标的个数。
[0081]
s4、采用层次分析法计算准则层权重w
b,j
，具体过程如下：
[0082]
s4-1、采用成对比较法与比较尺度法构建判断矩阵d，具体如下：
[0083]
将准则层s个指标两两比较，构成s
×
s阶判断矩阵d：
[0084][0085]
(6)式中，n为评估指标的数目，d的元素d
pq
表示指标p和指标q的比较结果，根据评估指标重要性程度以及比较尺度法求得，其中以1，3，5，7，9分别表示同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要和极端重要；当p＝q时，d
pq
＝1；当p≠q时，
[0086]
s4-2、对判断矩阵d进行一致性检验，判别判断矩阵d整体是否满足逻辑一致性；对判断矩阵d进行一致性检验的具体过程包括：
[0087]
定义判断矩阵d的一致性比率cr为：
[0088][0089][0090]
(7)和(8)式中，ci为判断矩阵d的不一致程度指标，λ
max
为判断矩阵d的最大特征值，ri为平均随机一致性指标，由判断矩阵d的阶数n决定；n和ri的关系如下表1所示：
[0091][0092]
表1
[0093]
设一致性比率的阈值c
r0
＝0.50，当cr＜c
r0
＝0.50时，表明判断矩阵d满足一致性要求，否则判断矩阵d不满足一致性要求。
[0094]
若满足，则进入步骤s4-3，否则返回步骤s4-1重新构建判断矩阵d；
[0095]
s4-3、采用几何平均法确定其准则层权重，其中第j个准则的权重w
b,j
的计算方法如下式所示：
[0096][0097]
(9)式中，s为维数，d
pq
表示指标p和指标q的比较结果。
[0098]
s5、依据指标层模糊评价结果r
ijk
、准则的指标层权重w
c,ij
、准则层权重w
b,j
，计算准则层和目标层模糊评价结果。
[0099]
本步骤的具体过程如下：
[0100]
确定准则层的评分：
[0101][0102]
(10)中，r
ijk
为指标层模糊评价结果，w
c,ij
为准则j的指标层权重；
[0103]
目标层中方案k的得分可用下式计算:
[0104][0105]
(11)式中，w
b,j
为准则层权重w
b,j
。
[0106]
针对指标数量过多造成层次分析法不准确的问题，本实施例通过熵权法确定指标层的指标权重；针对层次分析法定量数据过少的问题，本实施例使用模糊评价法处理模糊的评价对象。通过以上方法，本实施例有效提高了电动汽车充电设施接入配电网影响评价的准确度。
[0107]
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、建立划分有目标层、准则层、指标层的电网运行指标体系；确定待评价方案数m、准则个数s、准则j下的指标个数n
j
和指标值x
ijk
；s2、构建隶属函数，并根据隶属函数、指标值x
ijk
对应的标准化数值、评分矩阵f计算指标层模糊评价结果r
ijk
；s3、利用熵权法，根据m个充电设施接入点对应的指标值，计算准则的指标层权重w
c,ij
；s4、采用层次分析法计算准则层权重w
b,j
；s5、依据指标层模糊评价结果r
ijk
、准则的指标层权重w
c,ij
、准则层权重w
b,j
，计算准则层和目标层模糊评价结果。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，步骤s1建立的电网运行指标体系中，准则层的准则包括安全可靠性、高效性、经济性、优质性；指标层的指标包括负载率、n-1通过率、容载比、网损、设备寿命、电压偏差、谐波、三相不平衡度；其中，负载率和n-1通过率对应安全可靠性；容载比对应高效性；网损和设备寿命对应经济性；电压偏差、谐波、三相不平衡度对应优质性。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：采用极差化方法将接入方案k中准则j下的指标i的值x
ijk
标准化为y
ijk
，其值属于[0,1]；假设评语集v有5个评价等级，则评分矩阵为5维行向量f；采用半梯形和三角形相结合的方式构建各评价等级隶属函数，根据隶属函数和指标标准化数值，确定指标层阶模糊评价矩阵rank
ijk
；由此确定指标层模糊评价结果为r
ijk
:r
ijk
＝f
·
rank
ijk
ꢀꢀꢀꢀ
(3)。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s3的具体过程包括：s3-1、根据充电设施的m个接入点对应的指标值，确定准则j下的指标i的信息熵e
ij
：
(4)式中，m为充电设施接入点个数，当y
ijk
＝0时，取y
ijk
ln y
ijk
＝0；s3-2、利用熵权法，确定准则j下的指标i的指标层权重w
c,ij
：(5)式中，n
j
为准则j中指标的个数。5.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s4采用层次分析法计算准则层权重w
b,j
的具体过程包括：s4-1、构建判断矩阵d；s4-2、对判断矩阵d进行一致性检验，判别判断矩阵d整体是否满足逻辑一致性，若满足，则进入步骤s4-3，否则返回步骤s4-1重新构建判断矩阵d；s4-3、计算准则层权重w
b,j
。6.根据权利要求5所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s4-1采用成对比较法与比较尺度法构建判断矩阵d，具体如下：将准则层s个指标两两比较，构成s
×
s阶判断矩阵d：(6)式中，n为评估指标的数目，d的元素d
pq
表示指标p和指标q的比较结果，根据评估指标重要性程度以及比较尺度法求得，其中以1，3，5，7，9分别表示同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要和极端重要；当p＝q时，d
pq
＝1；当p≠q时，7.根据权利要求5所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s4-2中，对判断矩阵d进行一致性检验的具体过程包括：定义判断矩阵d的一致性比率c
r
为：为：(7)和(8)式中，c
i
为判断矩阵d的不一致程度指标，λ
max
为判断矩阵d的最大特征值，r
i
为平均随机一致性指标，由判断矩阵d的阶数n决定；当一致性比率c
r
小于一致性比率的设定阈值c
r0
时，表明判断矩阵d满足一致性要求，否则判断矩阵d不满足一致性要求。8.根据权利要求5所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s4-3采用几何平均法确定其准则层权重，其中第j个准则的权重w
b,j
的
计算方法如下式所示：(9)式中，s为维数，d
pq
表示指标p和指标q的比较结果。9.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：确定准则层的评分：(10)中，r
ijk
为指标层模糊评价结果，w
c,ij
为准则j的指标层权重；目标层中方案k的得分可用下式计算:(11)式中，w
b,j
为准则层权重w
b,j
。

技术总结
本发明公开了一种电动汽车充电设施接入配电网影响的综合评价方法，包括以下步骤：S1、建立划分有目标层、准则层、指标层的电网运行指标体系；确定待评价方案数m、准则个数s、准则j下的指标个数n


技术研发人员：彭和平 栾乐 许中 莫文雄 王勇 霍建彬 葛馨远 张琦珊 顾大德 马智远 王海靖 范伟男 肖天为 刘田 杨婉
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2022/5/25