基于DEA的分布式電源接入內(nèi)蒙地區(qū)配電網(wǎng)供電效率評(píng)估系統(tǒng)的思考

張鵬 于溪龍 吳亮 劉書(shū)劍

摘要：傳統(tǒng)的配電網(wǎng)評(píng)估主要針對(duì)供電的安全性、可靠性、質(zhì)量等進(jìn)行單項(xiàng)指標(biāo)的技術(shù)可行性評(píng)估，可從不同側(cè)面、不同程度評(píng)價(jià)配電網(wǎng)的技術(shù)水平，但缺乏對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行效率的整體性把握，即對(duì)電網(wǎng)綜合供電效率評(píng)估還欠不足，為此采用基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的方法對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以提高配電網(wǎng)供電效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)包絡(luò)分析;配電網(wǎng);供電效率

1、引言

內(nèi)蒙古東部地區(qū)毗鄰黑吉遼、京津冀，與俄羅斯、蒙古國(guó)接壤，區(qū)位獨(dú)特，能源資源豐富，電網(wǎng)及新能源發(fā)展速度較快，并作為國(guó)家風(fēng)能等新型能源基地。截至2016年底，蒙東地區(qū)新能源裝機(jī)容量為2913萬(wàn)千瓦，占全部裝機(jī)容量的35.53%;其中風(fēng)電裝機(jī)為932萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)容量的31.99%;太陽(yáng)能裝機(jī)99萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)容量的3.54%。2017-2020年，蒙東電網(wǎng)規(guī)劃新增風(fēng)電裝機(jī)265萬(wàn)千瓦，光伏裝機(jī)199萬(wàn)千瓦。當(dāng)前，內(nèi)蒙古電網(wǎng)新能源單日發(fā)電量超過(guò)2億千瓦時(shí)，新能源最大電力達(dá)到1156萬(wàn)千瓦，占比達(dá)到全網(wǎng)實(shí)時(shí)發(fā)電出力的46.77%，其中風(fēng)電最大發(fā)電負(fù)荷突破1000萬(wàn)千瓦，達(dá)到1038萬(wàn)千瓦，最大占比達(dá)到全網(wǎng)實(shí)時(shí)出力的42.02%。

大量分布式電源如風(fēng)能、太陽(yáng)能等具有波動(dòng)性和隨機(jī)性的電源接入配電網(wǎng)后會(huì)給配電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)不確定性，這會(huì)較大的降低配電網(wǎng)供電效率，不能發(fā)揮當(dāng)前配電網(wǎng)供電潛力。而隨著配電網(wǎng)負(fù)荷的增加，配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)面臨卡脖子的窘境，這使得相關(guān)設(shè)備被提前拆換，造成供電企業(yè)資產(chǎn)的浪費(fèi)。

2、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析理論

美國(guó)著名的運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper及其助手于1978年創(chuàng)立數(shù)據(jù)包絡(luò)分析理論（DEA）以來(lái)，因?yàn)槠渚哂兴枰闹笜?biāo)少、不需要預(yù)先估算參數(shù)，而評(píng)價(jià)結(jié)果的靈敏性和可靠性高的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于金融企業(yè)、機(jī)械生產(chǎn)制造、醫(yī)院和政府部門(mén)等用來(lái)評(píng)價(jià)運(yùn)作有效性。DEA根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)不同決策單元之間的相對(duì)有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此可以避免過(guò)多主觀因素的加入，所以在復(fù)雜系統(tǒng)有效性評(píng)價(jià)方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析理論應(yīng)用于電力行業(yè)主要是被用來(lái)分析和計(jì)算電網(wǎng)公司的相對(duì)生產(chǎn)率[92]，對(duì)配電網(wǎng)、發(fā)電廠技術(shù)效率和生產(chǎn)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)[1-3]，電網(wǎng)規(guī)劃 [4.5]以及電網(wǎng)黑啟動(dòng)方案的選擇[6.7]等。

在數(shù)據(jù)包絡(luò)分析理論中，被評(píng)價(jià)對(duì)象的特性是由決策單元（Decision Making Unit，DMU）決定的，每個(gè)決策單元都包含有輸入量和輸出量。各個(gè)決策單元通過(guò)對(duì)輸出量和輸入量的比值進(jìn)行處理來(lái)實(shí)現(xiàn)各自的決策目標(biāo)。

在 模型中，DEA有效指的是對(duì)應(yīng)決策單元的綜合有效性，綜合有效性包含規(guī)模有效和技術(shù)有效。規(guī)模有效性指的是隨著投入輸入量的繼續(xù)增多，則相應(yīng)的輸出量也在增多而不是減少;技術(shù)有效性指的是在投入同等的輸入量，技術(shù)有效性高的可以獲得更多的輸出量或者是在同等產(chǎn)出的情況下，技術(shù)有效性高的可以投入更少的輸入量。

3、應(yīng)用具有非阿基米德無(wú)窮小的BC2模型對(duì)內(nèi)蒙配電網(wǎng)供電能力評(píng)估的探索

當(dāng)前我國(guó)的電力市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制尚未形成，因此通過(guò)市場(chǎng)調(diào)節(jié)的方法難以產(chǎn)生企業(yè)降低成本、提高資源利用效率的激勵(lì)，容易忽視資源利用效率，不能充分發(fā)揮現(xiàn)有配電網(wǎng)供電潛力。因此可靠準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)地區(qū)配電網(wǎng)供電效率效率，進(jìn)而提高配電網(wǎng)資源配置效率和管理效率，是蒙東電網(wǎng)配網(wǎng)電力規(guī)劃和評(píng)估的重要課題。

對(duì)于如何提高配電網(wǎng)供電效率，目前國(guó)內(nèi)各高校及相關(guān)生產(chǎn)單位將研究重點(diǎn)集中在配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃上。目前，在理論上提出以人工智能方法為主的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃模型和方法，可以較好地解決了一些較大規(guī)模問(wèn)題的求解。然而，由于需要將各種非經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行量化，比如利潤(rùn)、安全性、環(huán)境影響等因素，這些模型和方法難以得出有效結(jié)論;在實(shí)踐上則是以滿(mǎn)足預(yù)測(cè)負(fù)荷下各種技術(shù)導(dǎo)則和規(guī)程并結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)判斷配電網(wǎng)建設(shè)程度的。這種分析判斷方法所得結(jié)論大部分為定性的，定量分析計(jì)算比較少，無(wú)法提供更多的指導(dǎo)意見(jiàn)，造成當(dāng)前配電網(wǎng)建設(shè)有過(guò)度投資的傾向，難以充分發(fā)揮有限資金的作用。

蒙東電網(wǎng)配網(wǎng)供電效率評(píng)估的重點(diǎn)在于如何可靠合理的將利潤(rùn)、安全性、環(huán)境影響等各種非生產(chǎn)的、經(jīng)濟(jì)性因素考慮到評(píng)估體系中進(jìn)行量化評(píng)估。蒙東電網(wǎng)電源作為國(guó)家級(jí)新能源基地，大量的分布式能源接入給當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)運(yùn)行將帶來(lái)的不確定性會(huì)使得配電網(wǎng)供電效率評(píng)估更加困難。因此，研制準(zhǔn)確、客觀、有效的配電網(wǎng)供電效率評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)于指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)運(yùn)行狀況具有重要意義。

4、結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)評(píng)估對(duì)電網(wǎng)綜合供電效率評(píng)估還欠不足，為此采用基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的方法對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以提高配電網(wǎng)供電效率是可行的，可以通過(guò)此評(píng)估結(jié)果能夠幫助電網(wǎng)管理者提高對(duì)地區(qū)配電網(wǎng)的運(yùn)作管理水平，對(duì)地區(qū)配電網(wǎng)的規(guī)劃及投資具有明確、指導(dǎo)、監(jiān)督和控制作用。

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