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互联电网发展阶段划分研究

北极星智能电网在线  来源:《全球能源互联网》杂志    2018/8/23 10:29:32  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:摘要:电网的互联与跨境交易能够促进资源有效配置,其发展阶段的划分能够为各区域与国家的跨境电力交易提供发展方向。因此文中就互联电网的发展阶段划分进行研究,基于调研数据总结电网互联的评价指标,并通过主成分分析提炼关键因素作为发展阶段的特征指标,通过聚合自然划分出六个发展阶段,建立起互联电网发展阶段的划分模型。

关键词:互联电网;全球能源互联网;发展阶段;跨境交易

国家电网公司科技项目“面向全球能源互联网的电网调度和交易模式研究”。

0引言

形成跨区、跨国和洲际间的互联电网、建设能源互联的电力交易市场,有利于通过经济手段促进更大范围的能源流动与互动,实现全球范围内的资源优化配置。在全球化的发展下构建全球能源互联网(globalenergyinterconnection,GEI)也是大势所趋,为了不断推进GEI发展,对于互联电网发展过程的分析必不可少。

目前在许多区域和国家已经发展出不同程度的电力互联交易,例如欧盟国家间的广泛互联、美国与加拿大、墨西哥之间长期的电力交换等。识别影响互联电网的关键因素,评价各电网所处的发展阶段,能够为其加强互联从而构建GEI指明战略性方向。中国对于互联电网的研究较多,文献[1-4]主要介绍了互联电网的可靠性管理、运行控制以及经济运行等技术性情况,文献[5-6]对现存电网的能源、供需和互联情况做出介绍,文献[7]对发展阶段做出划分,然而使用过多指标使得划分发展阶段不明确,并且通过直接建立GEI成熟度模型来划分电网互联发展阶段带有较强的主观性,不能体现GEI发展的客观过程。

因此,本文首先利用对互联电网的调研结果,自下而上地处理,筛选出阶段划分的初级指标,并进行降维处理,抽象出一套新指标以及各指标对应的评价范围。然后利用新指标对各互联电网进行聚合,从而自然得出不同的发展阶段。最终根据聚合结果和指标分析,抓住主要特征划分不同的发展阶段,得到互联电网的阶段划分模型以及不同阶段下继续发展的上升条件。

1互联电网发展阶段划分指标筛选

1.1阶段划分指标的初级选取

对现存互联电网所处的发展阶段进行划分,首先要根据电网的互联情况进行指标的初级选取,以作为后续评价的基础。

(1)自然因素主要包括地理环境、经济环境等客观条件,自然因素催生了跨境互联的发展,但无法直接表现出电网的互联情况,因此不作为阶段区分的评定标准,在指标的初级选取中舍弃自然环境因素。

(2)在交易的现状和电网设施方面,交易量和交易覆盖的范围是跨境交易的最直接体现,跨境联络线容量、考虑跨境交易的基础设施建设、网源规划等反映了互联电网的建设情况,可纳入阶段划分的区分标准。

(3)在市场与交易形式方面,一方面考虑电力市场类型、交易平台的建设来评价跨境交易市场是否健康活跃,另一方面根据历史交易情况评价交易电能的质量并给出相应分值。

(4)在机制和法规建设方面,由于跨境电能交易基本是由点到面的发展过程,对跨境交易进行保护与约束的相关法律法规是否健全,可看作互联电网发展阶段的高级指标。

图1互联电网阶段划分初级指标

Fig.1Theprimaryindicatorsofdevelopmentalstages

综上所述,选取如图1所示的互联电网发展阶段初级指标作为基本变量,并对全球现存跨境交易的电网进行基本变量的调研。

1.2初级指标降维处理

在指标的处理过程中,一方面由于所列出的互联电网发展阶段初级指标包含难以准确量化的指标,另一方面建立多指标评价体系要求指标具备代表性、独立性和全面性,而目前指标之间的相关性使得反映的信息在一定程度上有重叠,且直接使用时维数过高,无法准确处理信息,因此对初级指标作降维处理十分必要。

主成分分析法是一种常用的多元统计方法,可用于互联电网阶段划分中的指标筛选。基本原理是将一个矩阵中的样本数据投影到一个新的空间中,将具有相关性的多重指标通过数学变换转换为另一组不相关的变量,选取方差较大的变量作为主成分,舍弃方差较小、影响力低的变量,从而用较少的主成分来解释原有数据。

在传统的主成分分析法基础上,采用乘权规格化数据的协方差矩阵为计算矩阵,具体步骤如下。

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