董丹煌， 徐振超， 朱國榮， 彭 莎， 吳庚奇

(1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院戰(zhàn)略與發(fā)展研究中心， 杭州 310000； 2.華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院， 北京 102206; 3.華北電力大學(xué)新能源電力與低碳發(fā)展研究北京市重點實驗室， 北京 102206)

在化石能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，能源消費總量的比重穩(wěn)步上升，可再生能源快速發(fā)展，將會成為人類社會未來能源的基石[1]。太陽能光伏清潔、綠色、可靠、安全，是可再生能源中的主力[2-3]。儲能技術(shù)則是提高可再生能源利用率的關(guān)鍵，在可再生能源高速發(fā)展的今天，儲能技術(shù)也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新[4]。經(jīng)過多年的發(fā)展，光伏發(fā)電行業(yè)已經(jīng)成為中國的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)[5]。但隨著光伏電站的廣泛投建和并網(wǎng)，諸如棄光限電、光伏電量消納、光伏出力難以預(yù)測等問題日益凸顯，這對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成了較大的影響,導(dǎo)致光伏電站的進一步推廣和并網(wǎng)愈發(fā)困難[6]。儲能設(shè)備能夠很好地應(yīng)對光伏發(fā)電在時間上波動性強和空間上不均勻的特點，儲能系統(tǒng)的建立和應(yīng)用能夠保證光伏電量大規(guī)模持續(xù)穩(wěn)定地接入電網(wǎng)[7-8]。近年來，儲能技術(shù)迅猛發(fā)展，隨著儲能電池成本降低、壽命周期增加、使用效率提高，儲能已由小容量小規(guī)模的研究與示范向大容量與規(guī)?；l(fā)展[9]。將規(guī)?；l(fā)展的儲能系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合，由此形成的“光儲充”系統(tǒng)能夠利用電池儲能系統(tǒng)吸收低谷電，并在高峰時期支撐快充負(fù)荷，同時以光伏發(fā)電系統(tǒng)進行補充，有效減少充電站高峰期的電網(wǎng)負(fù)荷，提高系統(tǒng)運行效率的同時，為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)功能。

光充儲系統(tǒng)能否投入使用，首先必須考慮其運營效益。近年來，一些學(xué)者對發(fā)電和儲能結(jié)合系統(tǒng)的運營效益從經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益等方面進行分析。文獻[10]從項目成本、年收益、總利潤和靜態(tài)投資回收期等方面出發(fā)，建立分布式光伏儲能系統(tǒng)全壽命周期的綜合效益評估模型，對分布式光伏儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性展開評價。文獻[11]對風(fēng)光互補發(fā)電儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性展開研究，得出結(jié)論：風(fēng)光互補發(fā)電儲能系統(tǒng)中，光伏發(fā)電的比例越大，并且用蓄電池儲能，系統(tǒng)的單位電量成本越小，靜態(tài)投資回收期越短，經(jīng)濟性越好。文獻[12]建立了風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)多角度評價指標(biāo)體系，對系統(tǒng)的環(huán)節(jié)、總體效果、適用性展開全面系統(tǒng)的評價。文獻[13]從系統(tǒng)成本、用戶凈收益模型、成本利潤率3個方面構(gòu)建經(jīng)濟模型，對光伏-儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性展開分析。文獻[14]采用實物期權(quán)與凈現(xiàn)值相結(jié)合的方法對風(fēng)電綜合儲能項目進行價值評估。另外，運用合適的模型算法對經(jīng)濟效益指標(biāo)和數(shù)據(jù)進行處理并展開分析，有利于提高評價結(jié)果的科學(xué)性和合理性。文獻[15]建立儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟效益模型，引入遺傳算法對模型參數(shù)優(yōu)化，進行迭代運算，以實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的運行收益最大化。文獻[16]提出基于層次分析法與勞瑞模型的光伏電站綜合效益評估方法。利用層次分析法確定各項指標(biāo)的權(quán)重，有效地解決了社會效益以及中間經(jīng)濟效益難以量化的問題。文獻[17]建立了儲能系統(tǒng)經(jīng)濟運行模型，采用了啟發(fā)式調(diào)整策略和混合粒子群算法相結(jié)合的方法對優(yōu)化模型進行求解，計算儲能系統(tǒng)的最佳投資效益。合理運用算法模型有利于提高經(jīng)濟效益評估的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。文獻[18]根據(jù)云模型的期望值、熵、超熵3個數(shù)值確定評價指標(biāo)權(quán)重、評價等級以及最終評價結(jié)果。文獻[19]從技術(shù)性能、經(jīng)濟效益、生態(tài)影響和社會效益四個方面出發(fā)，設(shè)計了一個多角度的風(fēng)力光伏發(fā)電及輸電系統(tǒng)評價指標(biāo)體系。同時采用相對熵理論和逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS))對綜合效益進行評估。文獻[20]以光儲系統(tǒng)凈利潤最大為目標(biāo)，構(gòu)建了光儲系統(tǒng)投資收益模型,分析系統(tǒng)的成本和收益，提出有效的光伏系統(tǒng)儲能優(yōu)化配置策略。

許多文獻從儲能優(yōu)化配置的角度出發(fā)研究光儲系統(tǒng)的經(jīng)濟性。但對光充儲結(jié)合系統(tǒng)運營效益進行綜合評價分析的研究較少，一些效益綜合評價的研究也存在指標(biāo)體系構(gòu)建較少或者未采用合適的算法模型展開評價的問題。現(xiàn)通過分析光充儲結(jié)合系統(tǒng)的經(jīng)濟性，對光充儲系統(tǒng)的運營效益展開評價，從盈利能力、償債能力、營運能力和收益水平出發(fā)，建立較為完整全面的運營效益指標(biāo)評價體系，并采用組合賦權(quán)方法，結(jié)合改進的物元可拓模型對評價指標(biāo)賦權(quán)，評價光充儲結(jié)合系統(tǒng)運營效益。

1 指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 評價指標(biāo)體系

由于光充儲系統(tǒng)需要有大量的資金投入，因此在現(xiàn)有的光伏上網(wǎng)電價機制下，通過分析光充儲系統(tǒng)的運營效益，可以促進光伏與儲能的結(jié)合應(yīng)用，提高光充儲系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性。影響光充儲系統(tǒng)的運營效益的因素繁多且復(fù)雜，相關(guān)的指標(biāo)類型和指標(biāo)數(shù)量較多，采取宏觀與微觀相結(jié)合、定性與定量相結(jié)合的指標(biāo)篩選原則，從經(jīng)濟性角度構(gòu)建設(shè)計構(gòu)建光充儲系統(tǒng)運營效益指標(biāo)體系。

1.2 評價指標(biāo)釋義

1.2.1 盈利能力指標(biāo)

(1)總投資收益率?？偼顿Y收益率表示總投資的盈利水平，其計算公式為

(1)

式(1)中：EBIT為光充儲結(jié)合系統(tǒng)年度息稅前利潤；TI為光充儲結(jié)合系統(tǒng)總投資，包括建設(shè)投資以及建設(shè)期貸款利息。如果總投資收益率高于同行業(yè)的收益率參考值，則表明用總投資收益率表示的盈利能力滿足要求。

(2)財務(wù)凈現(xiàn)值。財務(wù)凈現(xiàn)值是反映技術(shù)方案在計算期內(nèi)盈利能力的動態(tài)評價指標(biāo)，其計算公式為

(2)

式(2)中：NPV為財務(wù)凈現(xiàn)值；CI為現(xiàn)金流入量；CO為現(xiàn)金流出量；(CI-CO)t為第t年的凈現(xiàn)金流量；N為光充儲結(jié)合系統(tǒng)全壽命周期，即項目的計算周期；i為基準(zhǔn)收益率或折現(xiàn)率。

(3)投資回收期。投資回收期也稱為返本期，是反映投資回收能力的重要指標(biāo)，分為靜態(tài)投資回收期和動態(tài)投資回收期，通常只進行靜態(tài)投資回收期的計算。靜態(tài)投資回收期是在不考慮資金時間價值的條件下，以技術(shù)方案的凈收益回收期總投資所需要的時間，一般以年為單位，其計算公式為

(3)

式(3)中：CI為現(xiàn)金流入量；CO為現(xiàn)金流出量；(CI-CO)t為第t年的凈現(xiàn)金流量；n為技術(shù)方案的凈收益回收期總投資所需要的時間。

(4)資本金凈利潤率。資本金凈利潤率表示資本金的盈利水平，其計算公式為

(4)

式(4)中：ROE為資本金凈利潤率；NP為光充儲結(jié)合系統(tǒng)年凈利潤或者運營期內(nèi)年平均凈利潤；EC為光充儲結(jié)合系統(tǒng)總投資中的資本金部分。如果資本金收益率高于同行業(yè)的凈利潤率參考值，則表明用資本金凈利潤率表示的盈利能力滿足要求。

(5)內(nèi)部收益率。內(nèi)部收益率是使技術(shù)方案在計算期內(nèi)各年凈現(xiàn)金流量的現(xiàn)值累計等于零時的折現(xiàn)率，其表達式為

(5)

式(5)中：IRR為內(nèi)部收益率，若IRR大于基準(zhǔn)收益率i，則說明技術(shù)方案在經(jīng)濟上可行。

1.2.2 償債能力指標(biāo)

(1)借款償還期。借款償還期是指以可作為償還貸款的收益來償還貸款本金和利息所需要的時間，計算公式為

(6)

式(6)中：Id為貸款本金和利息；B為第t年可用于還款的利潤；D為第t年可用于還款的折舊和攤銷費；R0為第t年可用于還款的其他收益；Br第t年留利；Pd為借款償還期。

(2)利息備付率。利息備付率又稱為己獲利息倍數(shù)，是借款償還期內(nèi)各年可用來支付利息的息稅前利潤與當(dāng)期應(yīng)付利息的比值，其表達式為

(7)

式(7)中：ICR為利息備付率；EBIT為光充儲結(jié)合系統(tǒng)年度息稅前利潤；PI為當(dāng)期應(yīng)付利息。

(3)資產(chǎn)負(fù)債率。資產(chǎn)負(fù)債率是總負(fù)債與總資產(chǎn)之比，其計算公式為

(8)

式(8)中：DAR為資產(chǎn)負(fù)債率；TL為總負(fù)債；TA為總資產(chǎn)。

1.2.3 營運能力指標(biāo)

(1)減少光伏棄光率。光伏棄光率的降低可以有效促進光伏消納，減少發(fā)電量的損失，進而降低成本，獲得更高的收益。棄光率的計算公式為

(9)

(2)光伏并網(wǎng)與消納。光伏發(fā)電的大量并網(wǎng)，給區(qū)域電網(wǎng)的安全帶來了巨大的壓力。光伏電量的就地消納能力越強，越能保證區(qū)域電網(wǎng)供電的可靠性。

(10)

(3)光儲系統(tǒng)供電可靠性。在電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)事故和電網(wǎng)崩潰時，對用戶的生產(chǎn)和生活帶來一定的影響，尤其是對重要用戶，如電信部門、醫(yī)院等中大型企業(yè)等重要電力用戶。建設(shè)光儲系統(tǒng)，其供電可靠性越強，越有利于保證供電穩(wěn)定性，避免因電力中斷而造成的損失的擴大。

(4)減少功率偏差懲罰費用。儲能系統(tǒng)可在短時間內(nèi)充放電，以減少光伏出力波動超過并網(wǎng)波動要求限制懲罰，其獲得的收益為

(11)

式(11)中：Adec為減少功率偏差懲罰費用；Cppun為超限功率對應(yīng)單位發(fā)電量的懲罰成本；ΔWppun(t)為第t年因儲能系統(tǒng)減少超限功率對應(yīng)的發(fā)電量；N為儲能系統(tǒng)使用年限。

1.2.4 收益水平指標(biāo)

(1)低儲高放收益。儲能裝置作為智能電網(wǎng)中的可控負(fù)荷，可在低谷時段充電，在高峰時段向電網(wǎng)放電。通過與電網(wǎng)企業(yè)簽訂合同，積極響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)度，可獲得一定收益。

A=ρdEmηcharge-ρcEm/ηdischarge

(12)

式(12)中：A為低儲高放收益；ρd為負(fù)荷高峰時的電價；ρc為負(fù)荷低峰時的電價；ηcharge、ηdischarge分別為儲能系統(tǒng)的充、放電效率；Em為儲能系統(tǒng)額定容量。

(2)政府補貼收益。

(13)

Tm=T1 m+T2 m+T3 m

(14)

式中：Am表示第m年政府補貼的年收益；Qmi表示第m年第i月的發(fā)電量；Tm表示第m年的度電補貼；T1 m表示第m年國家度電補貼；T2 m表示第m年省級度電補貼；T3 m表示第m年市級度電補貼。

(3)系統(tǒng)光伏電量收益。利用儲能系統(tǒng)多接納的光伏電量收益為

Ag=ρpvEd

(15)

(16)

式中:Ag為系統(tǒng)光伏電量收益；ρpv為光伏電站發(fā)電入網(wǎng)價格；Ed為應(yīng)用該策略儲能系統(tǒng)多接納的光伏能量；Ti為第i個調(diào)度日儲能的充電時間；ηdischarge為儲能系統(tǒng)的放電效率。

(4)退役動力電池回收利用效益。電池回收利用的效益體現(xiàn)在成本的降低上。其計算公式為

ΔC=C1-C2

(17)

(18)

(19)

式中：ΔC為退役動力電池回收利用效益；C1為購買新電池的年平均成本；CO1為購買新電池的費用；n1為新電池使用年限；C2為回收舊電池的年平均成本；CO2為購買舊電池的費用；n2為舊電池使用年限；i為折現(xiàn)率。

(5)減少容量電費收益。用戶建設(shè)光儲結(jié)合系統(tǒng)后，其所需的配變?nèi)萘靠上鄳?yīng)減少，這樣在兩部制電價這種電價模式下，用戶也因此節(jié)省了容量電費的支出。其計算公式為

Ac=ρcηEm

(20)

式(20)中：Ac為減少容量電費的收益；ρc為容量電價；η為儲能裝置效率；Em為儲能系統(tǒng)額定容量。

(6)節(jié)假日光伏余量上網(wǎng)收益。節(jié)假日產(chǎn)生的光伏電量上網(wǎng)帶來的收益為

As=ρpvEs

(21)

式(21)中：As為節(jié)假日光伏余量上網(wǎng)收益；ρpv為光伏電站發(fā)電入網(wǎng)價格；Es為節(jié)假日的光伏發(fā)電量。

2 光充儲系統(tǒng)運營效益評價模型

為了更客觀的評價光充儲系統(tǒng)運營效益，減少主觀因素的影響，在已構(gòu)建的指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，建立了改進的物元可拓模型，首先確定指標(biāo)權(quán)重，再使用改進的物元可拓法對光充儲系統(tǒng)運營效益進行評價。

2.1 基于層次分析法-熵權(quán)法的指標(biāo)權(quán)重確定

權(quán)重系數(shù)在對光充儲系統(tǒng)運營效益進行評價過程中，是對各個評價指標(biāo)的重要程度的定量分析，根據(jù)各個指標(biāo)的影響程度大小來分配權(quán)重，即根據(jù)各個指標(biāo)的貢獻率來計算權(quán)重σi，采用基于層次分析法-熵權(quán)法的組合算法來確定指標(biāo)權(quán)重。

2.1.1 層次分析法

層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)是一種定性加定量的決策方法。其基本思路是先分解后綜合，首先將問題分解成不同層次的組成因素，構(gòu)建一個有層次的結(jié)構(gòu)模型，然后建立判斷矩陣，求得指標(biāo)權(quán)重，進行一致性檢驗，最終得出最低層相對于最高層的排序權(quán)重。

(1)構(gòu)建判斷矩陣。根據(jù)同層級指標(biāo)相對上層指標(biāo)的重要性，采用九級標(biāo)度法構(gòu)建判斷矩陣U=(uij)n×n。

(2)指標(biāo)權(quán)重計算。首先根據(jù)文獻[21]計算方法，對判斷矩陣處理得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣A=(aij)n×n。將標(biāo)準(zhǔn)矩陣正規(guī)劃處理得到指標(biāo)權(quán)重，其計算公式為

(22)

(3)一致性檢驗。若CR<0.1，則通過一致性檢驗，否則重新構(gòu)建判斷矩陣。計算公式為

(23)

(24)

(25)

式中：λmax為最大特征值；W為指標(biāo)權(quán)重；CI為一致性指標(biāo)；RI為平均隨機一致性指標(biāo)；CR為檢驗系數(shù)。

2.1.2 熵權(quán)法

熵權(quán)法的基本思路是根據(jù)指標(biāo)信息量的大小來確定權(quán)重，是一種客觀權(quán)重賦權(quán)法。熵權(quán)法算法步驟如下。

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。假設(shè)有n個評價指標(biāo)，m個評價對象，首先構(gòu)建指標(biāo)矩陣X=(xij)m×n，然后對指標(biāo)矩陣進行無量綱化處理。處理方法如下。

(26)

式(26)中：x′ij為指標(biāo)矩陣標(biāo)準(zhǔn)化處理后第i個評價對象的第j個評價指標(biāo)的數(shù)值；xij為第i個評價對象的第j個評價指標(biāo)的數(shù)值；min(xj)為第j個評級指標(biāo)中的最小值；max(xj)為第j個評級指標(biāo)中的最大值。

(2)獲取信息熵。

(27)

(28)

式中：Pij為第j項指標(biāo)在第i個評價對象中占該指標(biāo)的比重；Ej為信息熵。

(3)權(quán)重計算。對信息熵歸一化處理獲得指標(biāo)權(quán)重，其計算公式為

(29)

式(29)中：Vj為第j項指標(biāo)的權(quán)重。

2.1.3 組合賦權(quán)法

組合賦權(quán)法是依據(jù)不同的偏好系數(shù)將主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法相結(jié)合來確定指標(biāo)權(quán)重的綜合方法。其計算公式為

ri=αWi+βVi

(30)

式(30)中：Wi為層次分析法確定的主觀權(quán)重；Vi為熵權(quán)法確定的指標(biāo)權(quán)重；α和β分別表示主、客觀權(quán)重的重要度，取α=0.5,β=0.5。

2.2 改進的物元可拓模型

物元可拓模型通過物元模型和可拓集合把研究的實際問題轉(zhuǎn)換為了形式化問題，解決了問題間的不相容，有效地分析物元之間的變化規(guī)律。物元可拓模型通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計算物元關(guān)聯(lián)度時，經(jīng)典物元可拓模型認(rèn)為物元越接近經(jīng)典域的端點值，其關(guān)聯(lián)度越大，但在實際問題中，物元在越接近經(jīng)典域中值的地方指標(biāo)的隸屬關(guān)系越明顯。因此本文提出的改進的物元可拓模型認(rèn)為物元越接近最高或最低等級時，指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度越大，隸屬關(guān)系越明顯。

2.2.1 建立光充儲系統(tǒng)運營效益物元矩陣

光充儲系統(tǒng)運營效益物元可以用有序三元組R來表示，其中U表示所描述的光充儲系統(tǒng)運營效益，C表示其特征，X表示特征C所對應(yīng)的量值，則光充儲系統(tǒng)運營效益物元矩陣可表示為

(31)

式(31)中:R為n維光儲系統(tǒng)運營效益物元;Ri為分物元;Xi為Ci的量值，即各個指標(biāo)的對應(yīng)的實測值。

2.2.2 確定經(jīng)典閾值

光充儲系統(tǒng)運營效益的經(jīng)典域物元矩陣可以用Rj表示為

(32)

式(32)中：Uj為所劃分的j個評價等級；C1,C2,…,Cn為評價指標(biāo)體系；Xji為評價等級Uj關(guān)于評價指標(biāo)Cn所規(guī)定的量值范圍，Xji=(ajn,bjn)。

光充儲系統(tǒng)運營效益的節(jié)域物元矩陣表示為Rp：

(33)

式(33)中：Up為整個評價等級；區(qū)間Xpi=(apn,bpn)為Up關(guān)于Cn所規(guī)定的量值范圍，即節(jié)域。

2.2.3 確定關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)函數(shù)可以將指標(biāo)的運營效益水平具體化，體現(xiàn)被評單元與其評價等級之間的關(guān)聯(lián)程度，通過等級水平來描述各個指標(biāo)的效益好壞程度。

(34)

當(dāng)xi∈X1且求K1(xn)時，有

(35)

當(dāng)xi∈Xm且求Km(xn)時，有

(36)

其他情況下有

(37)

式中：Kj(xi)為第i個指標(biāo)對于第j個等級的關(guān)聯(lián)函數(shù)值；ρ(xi,xin)為第i個指標(biāo)的待評物元值與經(jīng)典域的距；|ρin|為第i個指標(biāo)關(guān)于第j個等級經(jīng)典域的距。

2.2.4 確定綜合關(guān)聯(lián)度

待評價對象對于各評價等級的綜合關(guān)聯(lián)度Kj(pij)計算公式為

Kj(pij)=∑σiKj(xi)

(38)

式(38)中：pij為待評價對象；Kj(pij)為待評價對象對于各評價等級的綜合關(guān)聯(lián)度；σi為第i個評價指標(biāo)的權(quán)重。

3 實例分析

3.1 項目簡介

浙江省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，分布式光伏項目在中國處于領(lǐng)先地位，浙江省11個城市出臺了大量的補貼政策鼓勵發(fā)展光伏和儲能，通過光儲結(jié)合的方式可以讓光伏出力更加穩(wěn)定，實現(xiàn)高比例的可再生能源目標(biāo)。

浙江省11個地區(qū)日均有效利用小時數(shù)為127.76 h，光伏發(fā)電量41×108kW·h，累計并網(wǎng)719×104kW·h，光充儲系統(tǒng)可以有效地減少光伏棄光率，提高光伏并網(wǎng)和消納。500 kW光伏電站的成本為4 800元/kW·h，有效經(jīng)濟運行年限為25年。儲能系統(tǒng)多采用鉛酸電池和鋰電池，鉛酸電池成本為48萬元/節(jié)，鋰電池成本為1 200/度電。浙江省采取峰谷電價，對于大工業(yè)用戶尖峰時刻電價為1.082 4元/h，低谷電價為0.416 4元/h；普通工業(yè)用戶尖峰電價1.319 6元/h，低谷電價為0.491 6元/h；居民用電高峰用電0.568元/h，低谷用電0.288元/h。通過光充儲系統(tǒng)，可以有效地減少最大需量容量費和變壓器容量費75.6萬元。對于大工業(yè)用戶來說，每小時停電至少損失幾千到幾萬元，光充儲系統(tǒng)作為備用電源供應(yīng)穩(wěn)定的電力，每年可以至少節(jié)省9萬元。光充儲運營效益評價指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層指標(biāo)數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 光充儲系統(tǒng)運營效益評價指標(biāo)體系

表2 指標(biāo)數(shù)據(jù)

3.2 指標(biāo)權(quán)重計算及分析

3.2.1 AHP法確定主觀權(quán)重

按照層次分析法的步驟，通過專家評定得到各評價因素的相對重要性判斷矩陣，如表3所示。準(zhǔn)則層判斷矩陣如表4～表7所示。

表3 目標(biāo)層P判斷矩陣

表4 準(zhǔn)則層A(盈利能力)判斷矩陣

表5 準(zhǔn)則層B(償債能力)判斷矩陣

表6 準(zhǔn)則層C(營運能力)判斷矩陣

表7 準(zhǔn)則層D(收益水平)判斷矩陣

對矩陣進行歸一化處理，得到規(guī)范矩陣，目標(biāo)層矩陣特征向量Wp=(0.384 7，0.096 5，0.204 1，0.314 7)即所求權(quán)重Wp1=0.384 7，Wp2=0.096 5，Wp3=0.204 1，Wp4=0.314 7，最大特征根λmax=3.003，度量判斷矩陣偏離一致性的指標(biāo)CI=0.001 8，CR=0.003 6，RI=0.5，通過CR<0.1檢驗，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意得到一致性，可以有效地避免在對多因素判斷時，個體之間的判斷出現(xiàn)矛盾的情況。準(zhǔn)則層判斷矩陣的最大特征根和對應(yīng)特征向量計算結(jié)果如表8所示。

表8 準(zhǔn)則層一致性檢驗結(jié)果

3.2.2 熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

采用熵權(quán)法對層次分析法得到的準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的判斷矩陣內(nèi)各個元素進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，所得的標(biāo)準(zhǔn)化判斷矩陣如表9所示。

表9 目標(biāo)層標(biāo)準(zhǔn)化判斷矩陣

計算盈利能力指標(biāo)、償債能力指標(biāo)、營運能力指標(biāo)的熵值e1、e2、e3、e4，運算結(jié)果為e1=0.533 4，e2=0.579 4，e3=0.544 6。根據(jù)權(quán)重計算公式有v1=0.204 2，v2=0.240 0，v3=0.169 5，v4=0.386 3。

3.2.3 組合權(quán)重

由式(30)可得盈利能力指標(biāo)，償債能力指標(biāo)，營運能力指標(biāo)的指標(biāo)權(quán)重為r1=0.464 6，r2=0.211 4，r3=0.324 1。通過組合賦權(quán)法得到的光充儲系統(tǒng)運營效益評價指標(biāo)體系權(quán)重結(jié)果如表10所示。

表10 運營效益評價指標(biāo)體系權(quán)重

3.3 光充儲系統(tǒng)運營效益評價

3.3.1 評價等級劃分

評價標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)典域?qū)ξ镌赏啬Ｐ偷脑u價結(jié)果至關(guān)重要，適宜的評價標(biāo)準(zhǔn)影響著評價結(jié)果的可靠性，根據(jù)《風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電站調(diào)試及驗收標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51311—2018)、《關(guān)于加強儲能標(biāo)準(zhǔn)化工作的實時方案》和《車用動力電池回收利用管理規(guī)范》(GB/T 38698.1—2020)《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》(GB 51048—2014)確定出評價指標(biāo)的閾值，將光充儲系統(tǒng)運營效益的盈利能力指標(biāo)、償債能力指標(biāo)、營運能力指標(biāo)劃分為差、較差、一般、較好、好5個等級(表11)。

表11 評價標(biāo)準(zhǔn)

3.3.2 構(gòu)造經(jīng)典物元矩陣和節(jié)域物元矩陣

根據(jù)式(31)～式(33),構(gòu)造光充儲系統(tǒng)運營效益評價的經(jīng)典物元矩陣R1、R2、R3、R4、R5和節(jié)域物元矩陣Rp，可分別表示為

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

3.3.3 待評物元矩陣

通過對光充儲系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)進行測算,通過對項目的具體指標(biāo)數(shù)據(jù)進行測算,并通過各個指標(biāo)的實際值和客觀和主觀評價得到相應(yīng)的歸一化數(shù)值,并構(gòu)建待評物元矩陣R0，可表示為

(45)

3.3.4 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

根據(jù)提出的光充儲系統(tǒng)運營效益評價模型的經(jīng)典域、節(jié)域以及待評物元矩陣，計算各個指標(biāo)在不同評價等級下的關(guān)聯(lián)系數(shù)，如表12所示。

表12 關(guān)聯(lián)系數(shù)

在各個目標(biāo)層指標(biāo)中,除了資本金利潤率、內(nèi)部收益率、光充儲系統(tǒng)供電可靠性、減少功率偏差懲罰費用、低儲高發(fā)收益和減少容量電費收益以外,其余指標(biāo)評價等級均為較好或者是好。

3.3.5 計算綜合系數(shù)

在不同評價等級下，綜合各個指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)和各個指標(biāo)的組合權(quán)重，結(jié)合式(38)可以得到光充儲系統(tǒng)運營效益評價的綜合關(guān)聯(lián)度,評價結(jié)果如表13所示。根據(jù)盈利能力、償債能力、營運能力、收益水平對應(yīng)差、較差、一般、較好、好5個評價等級的綜合關(guān)聯(lián)度,可以得到光充儲系統(tǒng)的盈利能力評價為一般，償債能力評價為較好,營運能力和收益水平評價為好。

表13 綜合關(guān)聯(lián)度及評價結(jié)果

4 結(jié)論

考慮到光伏發(fā)電具有一定的規(guī)律性，光充儲系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)電量定期定量充放，減少光伏棄光率，作為高品質(zhì)電源來提高供電可靠性。根據(jù)光充儲系統(tǒng)的運營效益主客觀評價因素，構(gòu)建了涵蓋5個盈利能力指標(biāo)，3個償債能力指標(biāo)，4個營運能力指標(biāo)，6個收益水平指標(biāo)的指標(biāo)體系，采用AHP-熵權(quán)法的組合算法確定權(quán)重，建立基于改進的物元可拓模型進行綜合評價。結(jié)合浙江省11個城市的光充儲發(fā)展現(xiàn)狀，對各個評價指標(biāo)進行量化打分，綜合評價光充儲系統(tǒng)的運營效益，為光充儲系統(tǒng)的發(fā)展提供有力的理論支撐。根據(jù)實證分析的評價結(jié)果，得出如下結(jié)論。

(1)本文模型既避免了AHP法主觀性過強帶來的結(jié)果偏差，又減少了熵權(quán)法絕對客觀帶來的影響，采取AHP-熵權(quán)法的組合賦權(quán)模型，將主觀與客觀相結(jié)合，可以有效地提高指標(biāo)賦權(quán)的合理性。所提出的改進的物元可拓模型，認(rèn)為隸屬度在越接近經(jīng)典域中值的地方，物元指標(biāo)的隸屬關(guān)系越明顯，進而有效地提高評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此所建立的綜合評價指標(biāo)體系和評價模型可以有效地對光充儲運營效益進行評價，評價結(jié)果具有科學(xué)性和合理性。

(2)財務(wù)凈現(xiàn)值A(chǔ)2、系統(tǒng)光伏電量收益D3、光伏系統(tǒng)供電可靠性C3、減少容量電費收益D5、資產(chǎn)負(fù)債率B2、退役動力電池回收利用收益D4對光充儲系統(tǒng)的運營效益產(chǎn)生了較大的影響，具有重要的作用。

(3)根據(jù)評價結(jié)果，光充儲系統(tǒng)的運營效益的營運水平和收益水平為好，沒有較差或差的效益評價指標(biāo)，光充儲系統(tǒng)的運營效益好，具有較強的實施性。

目前光充儲系統(tǒng)正處于不斷開發(fā)和完善的階段，由于資料的缺乏，評價工作仍存在不足之處，將來應(yīng)在評價指標(biāo)體系上不斷完善，考慮更多維度上的影響因素，并考慮在時間尺度上短期和長期影響因素對光充儲系統(tǒng)運營效益的影響，提高運營效益評價的精確性和科學(xué)性。