[发明专利]一种重要电力用户应急电源配置方法

权利要求书

1.一种重要电力用户应急电源配置方法，其特征在于包括以下步骤：

1)分析每一行业重要电力用户的行业特点，负荷特性，确定电力用户的重要负荷范围和级别，确定不同重要负荷的允许停电时间和停电影响，明确不同类型重要电力用户的特殊供电可靠性需求；

2)对重要电力用户进行界定和分类，根据断电影响，综合考虑行业属性和用电特点将重要电力用户分为社会和工业两大类；

A：其中社会类细分为5类：[A1]煤矿及非煤矿山；[A2]危险化学品；[A3]冶金；[A4]电子及制造业；[A5]军工；

B：其中工业类细分为8类：[B1]党政司法机关、国际组织、各类应急指挥中心；[B2]广播电视；[B3]通信；[B4]信息安全；[B5]公用事业；[B6]交通运输；[B7]医疗卫生；[B8]人员密集场所；

3)采用层次分析法对重要电力用户进行量化分级；

运用层次分析法进行分级的步骤如下：

A：建立层次结构，根据重要用户的所属类别，将与之有关的分级指标按目标层、准则层和指标层进行分组，然后以连线表示各层次元素之间的关系，构成一个从上至下的递阶层次结构；

B：建立判断矩阵，通过两两比较的方法，确定同一层次因素对于上一层次中相关因素的相对重要性，建立判断矩阵，判断矩阵按九标度法进行赋值，九标度法含义如下表1所示：

表1九标度法含义

  指标A/指标B   含义   1   指标A与指标B相比，两者同等重要   3   指标A与指标B相比，前者比后者稍重要   5   指标A与指标B相比，前者比后者明显重要   7   指标A与指标B相比，前者比后者强烈重要   9   指标A与指标B相比，前者比后者极端重要   2、4、6、8   表示上述相邻判断的中间值

C：层次单排序及一致性检验，计算判断矩阵的特征值最大值及其对应的特征向量，得到的特征向量经过归一化，即为同一层次因素对于上一层次中相关因素相对重要性的排序权重，排序权重是否合理，还需通过判断矩阵的一致性检验加以确认； 

D：组合权重计算，计算所有指标层元素相对于目标层的相对权重值；

E：确定分级指标值，分级指标值的确定采用2种方式：对于容易量化的影响因素，指标值通过数理统计、数值计算等方法直接给出量化值；对于不容易量化的影响因素，指标值通过模糊数学或专家打分的方法来确定；

F：重要用户的综合评价，综合评价法的数学模型如下：

Y＝∑W_iX_i                   (1-1)

其中，W_i表示分级指标的权重，X_i表示分级指标值，Y表示重要用户的综合评价值；

G：分级评价标准，通过确定分级边界条件或者综合评价结果排序的方式，确定重要用户的分级结果，重要用户的综合评价值越高，级别越高；

4)明确工业类和社会类重要电力用户的应急电源配置的原则和流程；

5)对UPS、EPS、HEPS、动态UPS、柴油发电机组、燃气发电机组等常用或新型应急电源设备的设备原理、性能、接入方式、投切方式、运行维护方面进行技术指标和适用范围的综合分析比较；

6)依据不同类型重要电力用户不同重要负荷对供电可靠性和连续性的实际需求，结合不同类型应急电源及应急电源组合的技术特性，确定应急电源类型、接入方式、投切方式、运行维护方面的配置，给出应急电源或应急电源组合的推荐方案；

7)通过成本效益分析方法对应急电源容量进行配置；

A：首先明确不同类型重要电力用户应急电源容量配置的原则，应根据用户的重要装置设备、工艺过程、社会功能对可靠性水平的要求，在满足用户保安负荷容量的基本前提下，通过成本效益分析的手段进行应急电源容量选择；

B：对应急电源容量进行配置，依据投资、运行维护、风险费用三方面的总费用最小的原则，通过构造各类用户的停电损失函数，构造出各负荷点的停电损失率，进而确定系统的停电损失，再结合该地区的用电特性、评价电力服务质量的共性及该地区的经济特性，共同确定应急电源优化配置模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤7)中的容量配置进一步包括三个步骤：(1)重要电力用户停电损失模型的建立；(2)重要电力用户及配电网系统停电损失的估算；(3)重要电力用户应急电源优化配置；具体为：

(1)重要电力用户停电损失模型的建立

构造用户停电损失函数需要根据设计的用户调查表将采集到的各个用户的原始数据归类 处理，进而将同类用户再细分为不同小类，将调查采集到的数据归一化，再对小类的用户损失函数标幺值求平均值，然后计算大类用户中第n小类用户的综合断电经济损失函数和大类用户的综合断电经济损失函数；

假设每条生产线的相关性为0，即各生产线之间是并行关系，不是串行关系；同时，假设用户最大断电损失发生在峰荷时。

首先获取单个用户的停电损失原始数据ICIC(Individual Customer Interruption Costs)。根据ICIC得到工业类用户中第n小类用户第k个用户的断电经济损失函数C_{indus，n，k}(t)，单位为元/kW或元/kW·h。计算第k个用户的断电经济损失函数需要同时考虑以下停电损失：1)断电期间减少的产品损失与生产线恢复重置期间产品损失之和C_prod，n，k(t)；2)断电造成的废品损失C_{waste，n，k}(t)；3)断电造成的原料损失C_raw，n，k(t)；4)断电造成的设备损坏损失C_{equip，n，k}(t)；5)生产线重启的额外费用损失C_prem，n，k(t)；6)断电造成的劳务损失，即断电期间工资与加班期间工资之和C_pay，n，k(t)；7)断电减少的电费C_bill，n，k(t)。

在求平均值之前，需要将调查采集到的数据归一化，分别建立工业类用户中单个用户的不同类型损失的断电经济损失函数。用峰荷时不同断电持续时间的总断电损失乘以负荷率得到平均负荷时的平均断电损失，再除以此条生产线的平均负荷，就建立了此生产线的平均此类损失的断电损失模型，即第r条生产线某种类型损失的断电损失函数，如f_{line-prod，n，k}(t)。停电损失函数C_prod，n，k(t)为：

大工业类用户中第n小类用户第k个用户的断电经济损失函数为上面7种不同类型损失的和：

f_{line-equip，r，k}(t)+f_{line-prem，r，k}(t)+f_{line-pay，r，k}(t)-f_{line-bill，r，k}(t))    (1-3)

计算工业类用户中第n小类用户的综合断电经济损失函数，即

计算工业类用户的综合断电经济损失函数，即 

式中：k表示第k个用户；r表示第r个生产线；E_k表示第k个用户的年用电量；m表示用户生产线的数量；e_r表示第r(r＝1，…，m)条生产线的用电量比例；L_r表示第r(r＝1，…，m)条生产线的负荷率；t表示第k个重要电力用户在某次断电时的持续时间；u表示第n小类用户的数量。

(2)重要电力用户及配电网系统停电损失的估算

将费用损失构造成缺电量函数，即可得出各负荷点的停电损失评价率(IEAR)，从而计算整个系统的损失。IEAR指标的制定既可以针对配电网某个母线点或母线点下一级各个供电点，也可以针对配电网中某一供电区系统。

为了充分考虑电力系统中各部分故障对用户的影响，本文采用故障列举法构造负荷点的停电损失评价率IEAR。

IEAR的定义为： 

对于某负荷点p，估算使该点发生停电的各种故障事件的发生频率λi、持续时间r_i及年无效度U_i，其中i表示第i种故障。

对于负荷点，它所联接的用户类型相同。对于故障i，其停电持续时间为r_i，利用第1节构造的与该负荷点P用户类型相对应的用户停电损失函数SCDF，即可求出时间为r_i的单位损失费用值C_L，p(r_i)。

对于某个负荷点，如果该点中断供电，则该点的缺负荷量为联接在该点的所有负荷之和，于是在故障i下，负荷点P的ECOST和EENS可表示为

ECOST_L，p＝C_L，p(r_i)L_i，pλ_i＝C_L，p(r_i)L_av，pλ_i    (1-7)

EENS_L，p＝L_i，pU_i＝L_av，pU_i                         (1-8)

式中L_av，p为联接在P点的平均负荷值。

考虑所有故障事件的作用，按照定义，评价负荷点P停电损失程度的IEAR值为

式中N为使负荷点P发生停电的故障次数。

(3)重要电力用户应急电源优化配置

a符号定义

表2应急电源容量配置模型符号定义

  序号   符号   注释   1   P_l  第n小类重要用户的总断电损失负荷   2   P_k  第k个重要用户在第j次断电时损失的负荷(k＝1，2，…，u)   3   D_j  第j次断电的持续时间，这里就等于断电恢复时间(h)(j＝1，2，…，S)   4   S   在一定研究期限内的断电次数   5   T   应急电源的单位容量费用(元/kW)   6   EC   应急电源的优化配置容量(kW)   7   FC   应急电源寿命期间的燃料费(元)   8   SFW   应急电源燃料每小时消耗量(公斤/小时；公升/小时；等)   9   FP   应急电源燃料价格(元/公斤；元/公升；等)   10   TM   每年平均使用时间(小时/年)   11   LF   使用寿命(20年)   8   MC   应急电源的人工费成本   13   N   应急电源需要的维护人数   14   YP   每人每年的工资   15   YM   平均每年的维修成本

B计算过程

a.目标函数

目标函数是总费用最小，由三部分组成，即新增应急电源的投资费用IC(Investment Cost)，重要用户的断电损失OC(Outage Cost)以及应急电源的运行和维护费用OMC(Operation and Maintenance Cost)，其表达式如下式所示：

min f＝IC+OC+OMC            (1-10)

b.计算工业类用户中第n小类用户的断电损失OC：

由断电持续时间和断电损失的负荷计算得到第n小类重要用户的断电损失OC_indus，n： 

其中，

c.计算新增应急电源的投资费用IC(Investment Cost)

IC＝T*EC                          (1-14)

d.计算应急电源的运行维护费用IC(Investment Cost)

OMC＝FC+PC+MC                     (1-15)

I.应急电源的燃料费

FC＝FW*FP*TM*LF                   (1-16)

II.应急电源的人工费用

PC＝N*YP*LF                       (1-17)

III.应急电源的保养维修费用

MC＝YM*LF                         (1-18)

故，OMC＝FC+PC+MC＝(FW*FP*TM+N*YP+YM)*LF

min  f＝IC+OC+OMC

f＝IC+OC+FC+PC+MC

。