趙玉林，周 航，王余陽，李藍青，魏 聰，王子博，莊 鎖

（1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司，江蘇 南京 210000；2.南京郵電大學(xué) 先進技術(shù)研究院，江蘇 南京 210023；3.國電南瑞科技股份有限公司 電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)分公司，江蘇 南京 211100）

0 引言

“碳達峰·碳中和”目標的提出，促進了風(fēng)電場并網(wǎng)規(guī)模的大幅增長。風(fēng)電是一種輸出不可控、難以預(yù)測的資源[1]，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)可能對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成嚴重影響，針對風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量研究的重要性也日益凸顯[2]，[3]。

國內(nèi)外學(xué)者針對風(fēng)電并網(wǎng)以及電能質(zhì)量問題進行了大量的研究。文獻[4]，[5]研究了風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響，并提出風(fēng)電并網(wǎng)后的電能質(zhì)量計算方法，為進一步量化評估風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量提供參考。在電能質(zhì)量評估問題上，文獻[6]提出了基于層次分析法的分布式電源電壓支撐能力評估方法，由于依靠專家經(jīng)驗打分，該方法應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評估時容易出現(xiàn)主觀性過強，忽略客觀數(shù)據(jù)導(dǎo)致評估結(jié)果與事實不符的問題。文獻[7]～[10]提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、基于組合賦權(quán)TOPSIS法、基于有序加權(quán)平均算子方法、基于改進層次分析法等電能質(zhì)量綜合評估方法，這些方法對于電能質(zhì)量評估具有重要價值。然而，由于風(fēng)力發(fā)電自身特性的問題，這些方法應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評估時均存在待完善的地方。文獻[11]提出基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的電能質(zhì)量綜合評估方法，該方法能夠有效評估分布式電源電能質(zhì)量，但客觀數(shù)據(jù)較少時該方法評估結(jié)果準確性不足。文獻[12]～[15]提出了改進的灰色關(guān)聯(lián)投影法、基于突變決策的綜合評估法、主客觀變異系數(shù)組合賦權(quán)綜合評估法、加權(quán)秩和比法的電能質(zhì)量綜合評估方法，在進行分布式能源并網(wǎng)電能質(zhì)量評估上具有較好效果。由于評估指標采用通用評估指標，未根據(jù)評估對象特性選取對應(yīng)指標，導(dǎo)致評估結(jié)果不夠貼合風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)實際情況。

針對以上問題，本文提出一種基于模糊綜合評判的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估方法。該方法采用層次分析法和熵權(quán)法計算指標主、客觀權(quán)重，并組合得到綜合權(quán)重，能夠有效避免單一權(quán)重造成的評估誤差。針對電能質(zhì)量評價指標存在一定的模糊性問題，使用模糊綜合評判法增強評價指標之間的關(guān)聯(lián)性，提升風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估結(jié)果準確性。最后通過實例進行電能質(zhì)量評估，驗證所提方法的有效性。

1 風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評估指標體系

1.1 風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評估總體思路框架

基于模糊綜合評判的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估總體框架如圖1所示。

圖1 基于模糊綜合評判的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估框架圖Fig.1 Comprehensive evaluation frame diagram of power quality of wind power integrated system based on fuzzy compre-hensive evaluation

首先對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標進行梳理；其次，分析風(fēng)電并網(wǎng)運行特性以及風(fēng)電并網(wǎng)后引起的電能質(zhì)量問題，根據(jù)分析結(jié)果提出風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標；再次，提出了基于模糊綜合評判的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價方法，分別使用熵權(quán)法及層次分析法計算指標的客觀權(quán)重與主觀權(quán)重，結(jié)合主客觀權(quán)重計算綜合權(quán)重以降低權(quán)值偏差，使用綜合權(quán)重及模糊算子對風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量進行模糊綜合評估；最后選取5個大型風(fēng)電場變電站母線節(jié)點數(shù)據(jù)進行實例分析，驗證所提方法的合理性與有效性。

1.2 電能質(zhì)量指標

隨著電網(wǎng)中接入對電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備的增多，對電能質(zhì)量要求也越來越高。電能的理想狀態(tài)是完美對稱的正弦波，然而隨著電網(wǎng)中各種非線性負荷的不斷增長及非線性電力電子設(shè)備的接入，電能波形相較于對稱正弦波出現(xiàn)偏差，也就出現(xiàn)了電能質(zhì)量問題。廣義上的電能質(zhì)量問題是指導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率問題。

實際應(yīng)用中通常從電壓、頻率、波形3個方面來衡量電能質(zhì)量優(yōu)劣，依此可按圖2劃分電能質(zhì)量評價指標。

圖2 電能質(zhì)量評價指標Fig.2 Power quality evaluation index

由于不同系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成器件不同，電能質(zhì)量指標也具有一定的差異性，因此評價不同系統(tǒng)電能質(zhì)量應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點選擇相應(yīng)的電能質(zhì)量評價指標。

1.3 風(fēng)電并網(wǎng)特點及其對電能質(zhì)量的影響

風(fēng)力發(fā)電指通過風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的過程，因此風(fēng)力發(fā)電輸出功率與風(fēng)速的立方成正相關(guān)，風(fēng)力資源的不確定性導(dǎo)致風(fēng)電機組輸出功率具有較大的隨機性、波動性及間歇性。

風(fēng)機輸出電能通過電力電子變流器將不穩(wěn)定的風(fēng)電轉(zhuǎn)化為滿足并網(wǎng)要求的電能，并入電網(wǎng)實現(xiàn)能源消納，這一過程中電力電子變流器及控制模式的選擇對輸出電能有著巨大影響。目前電力電子變流器控制模式分為跟網(wǎng)型和構(gòu)網(wǎng)型，跟網(wǎng)型采用鎖相環(huán)實現(xiàn)與交流電網(wǎng)同步，構(gòu)網(wǎng)型則采用功率控制實現(xiàn)交流電網(wǎng)同步。風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)對象上分為并入交流電網(wǎng)和直流電網(wǎng)兩種，不同的并網(wǎng)控制方法及并網(wǎng)對象會導(dǎo)致不同的電能質(zhì)量問題。由于目前構(gòu)網(wǎng)型控制以及風(fēng)電場直流并網(wǎng)依舊處于研究階段，在實際應(yīng)用中多采用跟網(wǎng)型交流并網(wǎng)，因此本文主要針對跟網(wǎng)型交流并網(wǎng)場景下的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)進行電能質(zhì)量問題研究。

風(fēng)速變化、風(fēng)機投切、湍流等因素可能會導(dǎo)致風(fēng)機輸出電壓發(fā)生改變，進而出現(xiàn)電壓偏差、電壓波動、電壓閃變等問題。變速風(fēng)電機組中含有大量非線性電力電子器件，風(fēng)電機組并網(wǎng)也需要電力電子器件的參與，非線性電力電子器件的使用會帶來嚴重的諧波注入問題。即使對風(fēng)電機組進行控制調(diào)節(jié)也難以避免風(fēng)電機組輸出電能波動，而這些微小的電能波動可能導(dǎo)致風(fēng)電并網(wǎng)后電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變，影響電網(wǎng)電能質(zhì)量水平。隨著可再生能源大力發(fā)展，風(fēng)電規(guī)模大幅增長，風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比例也相應(yīng)提高，風(fēng)電并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量問題變得更加嚴重。

1.4 風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的評價指標

電能質(zhì)量評價指標較多，且各指標的選取與計算流程復(fù)雜繁瑣。由于目前現(xiàn)有風(fēng)電場多為跟網(wǎng)型交流并網(wǎng)風(fēng)電機組，針對該場景下的風(fēng)電機組運行特性及并網(wǎng)特點，選取對應(yīng)的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的評價指標。通過分析，得到如下的評估指標。

①電壓偏差

系統(tǒng)無功功率的不平衡是導(dǎo)致電壓偏差問題的主要原因。風(fēng)機并網(wǎng)瞬間出現(xiàn)的沖擊電流，風(fēng)機啟動時從電網(wǎng)吸收的無功功率以及運行過程中風(fēng)機消耗無功功率，都會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓降低；風(fēng)電場脫網(wǎng)時，用以調(diào)節(jié)風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓水平的無功補償設(shè)備會引起電網(wǎng)電壓的上升，進而產(chǎn)生電壓偏差問題。

電壓偏差過大會影響電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，電氣設(shè)備可能由于過電壓或者過電流而損壞。當(dāng)系統(tǒng)運行電壓低于額定電壓時，輸電線路的功率極限大幅度降低，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率失穩(wěn)，因此風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電壓偏差問題不容忽視。

②電壓波動與電壓閃變

風(fēng)力資源的波動性及風(fēng)電機組的固有特性可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動，進而出現(xiàn)電壓閃變現(xiàn)象。在風(fēng)力發(fā)電過程中，風(fēng)速和湍流強度的變化會導(dǎo)致風(fēng)機輸出功率變化，功率的劇烈變化會導(dǎo)致并網(wǎng)電能出現(xiàn)電壓波動與電壓閃變問題。

風(fēng)電場并網(wǎng)運行時，風(fēng)力變化會引起機組輸出功率變化，由于出口電壓一定，會出現(xiàn)有功電流和無功電流變化，最終導(dǎo)致電壓的波動和閃變問題。電壓波動和閃變問題不僅會出現(xiàn)在持續(xù)運行過程中，也會發(fā)生在啟動、停止和切機階段。電壓波動以及電壓閃變會加速設(shè)備絕緣的老化，縮短設(shè)備壽命，增加電網(wǎng)損耗，不利于電網(wǎng)安全運行。

③諧波

風(fēng)力發(fā)電機組自身產(chǎn)生的諧波很小，可以忽略不計，但由于風(fēng)電機組并網(wǎng)運行過程需要電力電子器件的參與，接入電力電子器件之類的非線性設(shè)備會帶來較嚴重的諧波問題。

在定速風(fēng)電機組持續(xù)運行過程中，電力電子器件處于停機狀態(tài)不會產(chǎn)生諧波；定速風(fēng)電機組并網(wǎng)過程中，風(fēng)力發(fā)電機通過電力電子器件連接電網(wǎng)，會產(chǎn)生短時諧波，由于時間短可以忽略，因此定速風(fēng)電機組的諧波問題可以忽略不計。然而變速恒頻風(fēng)電機組由于采用大量非線性電力電子器件，在運行時變頻器、變流器也處于運行狀態(tài)，會形成諧波。機組中用來補償機組功率因數(shù)而并聯(lián)的補償電容器可能與系統(tǒng)電抗發(fā)生諧振，加劇諧波問題。諧波會導(dǎo)致輸電線路損耗、用電設(shè)備過熱、附加損耗增加，降低設(shè)備的效率和耐久性。

④三相不平衡

若風(fēng)電場并網(wǎng)運行過程中出現(xiàn)三相電壓不平衡的問題，會導(dǎo)致運行中的風(fēng)機出現(xiàn)過流、不對稱運行等問題。過高的某一相的電壓會加速風(fēng)機磨損，縮短風(fēng)機使用壽命。此外還會加劇風(fēng)機鐵芯發(fā)熱情況，損害其絕緣水平，甚至?xí)?dǎo)致電機出現(xiàn)燒毀、擊穿等故障。因此在評估風(fēng)電并網(wǎng)的電能質(zhì)量問題時，考慮風(fēng)電并網(wǎng)后的三相不平衡問題是十分必要的。

隨著并網(wǎng)技術(shù)的進步，波形失真、頻率偏移、電磁暫態(tài)等電能質(zhì)量問題得到了較好控制，在風(fēng)電并網(wǎng)過程中出現(xiàn)概率較低，因此不予考慮。綜上，選取電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、諧波、三相不平衡5個指標，建立風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的評價指標體系，如圖3所示。

圖3 風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的評價指標Fig.3 Power quality evaluation index of wind power integrated system

2 基于模糊綜合評判的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量量化評估

2.1 風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評估數(shù)據(jù)處理與隸屬函數(shù)

進行模糊綜合評判，首先應(yīng)確定因素集U以及評語集V[16]。通過分析，選取風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的評價指標為電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、諧波、三相不平衡，由此獲得因素集U：[U1（電壓偏差），U2（電壓波動），U3（電壓閃變），U4（諧波），U5（三相不平衡）]。

將電能質(zhì)量劃分為5個不同的等級，構(gòu)成五級模糊評判集V：[V1（電能質(zhì)量好），V2（電能質(zhì)量較好），V3（電能質(zhì)量一般），V4（電能質(zhì)量較差），V5（電能質(zhì)量差）]。

通過模糊評判集量化評估指標，得到風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量優(yōu)劣等級量化分級結(jié)果，如表1所示。

表1 風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評估結(jié)果量化分級Table 1 Quantitative grading table of wind power integrated power quality evaluation results

根據(jù)表1得到評語集V：[95，85，75，55，40]。然后對初始數(shù)據(jù)進行無量綱處理，對于本文選取的風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評估指標而言，數(shù)據(jù)越小代表電能質(zhì)量越優(yōu)。對風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評估指標數(shù)據(jù)進行無量綱化處理后為

式中：xij為第i個評價對象的第j個風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評價指標的實測值，i=1，…，m，j=1，…，n；max（xj），min（xj）分別為同一電能質(zhì)量評價指標下不同對象的最大與最小值，無量綱化處理后得到評判指標矩陣Y。

評判指標矩陣中，每個數(shù)據(jù)對應(yīng)的不同評語的隸屬度可以通過隸屬函數(shù)來計算，采用Gauss型隸屬函數(shù)f（y）為

式中：y為風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標；σ，c為Gauss隸屬函數(shù)的2個參數(shù)，σ取0.3；c為隸屬函數(shù)的中心位置，采取5個c值：c1=1，c2=0.75，c3=0.5，c4=0.25，c5=0，以保證每個指標具有5個評語隸屬度。

將參數(shù)σ和c代入式（2），得到5個評判集對應(yīng)的隸屬度計算式。將評判指標矩陣Y中的指標yij分別代入到5個評判等級的隸屬函數(shù)中，計算指標yij對評判等級Vk的隸屬度fVk（yij）（k=1，2，…5；j=1，2，…n），進一步得到評判矩陣F為

2.2 權(quán)重計算方法

2.2.1客觀權(quán)重計算方法

熵權(quán)法按照各指標傳遞給決策者的信息量大小來分配權(quán)重，是一種客觀的賦權(quán)法[17]。當(dāng)某項評價指標在系統(tǒng)中作用較小時，其信息熵權(quán)也較小，相較于其他指標對于決策產(chǎn)生的影響也較小。熵權(quán)法計算權(quán)重具體步驟如下。

①對評判指標矩陣Y進行標準化處理，針對傳統(tǒng)熵權(quán)法存在pij=0，導(dǎo)致pij無意義的情況，本文采用式（4）進行標準化處理。

②分別求取各風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評價指標的信息熵Ej。

③計算每個風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評價指標的信息熵權(quán)重ωj，得到評價指標客觀權(quán)重ω=[ω1ω2…ωn]。

2.2.2主觀權(quán)重計算方法

層次分析法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種能夠合理地將定性與定量的決策結(jié)合起來的主觀賦權(quán)法[18]。該方法根據(jù)專家主觀經(jīng)驗以及評估需求將評判因素組成判斷矩陣，用以計算權(quán)重。采用層次分析法計算風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標主觀權(quán)重的步驟可分為以下3步。

①建立判斷矩陣。對風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標重要性兩兩比較，根據(jù)專家意見，使用如表2所示的九標度法對風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標兩兩比較打分，構(gòu)造判斷矩陣A。

表2 九標度法各標度值意義Table 2 Significance of each scale value of nine scale method

②計算風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標。對判斷矩陣A進行按列歸一化處理，使用算術(shù)平均法求權(quán)重，獲得風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標主觀權(quán)重θ。

式中：n為判斷矩陣階數(shù),即風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標個數(shù)；aij為判斷矩陣A中第i行第j列專家評分；a*ij為aij對應(yīng)位置歸一化后的值；θi為第i個風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標主觀權(quán)重值。

③計算排序權(quán)向量并進行一致性檢驗。首先計算最大特征值λmax，并進一步計算風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標，判斷矩陣一致性指標CI，通過查表獲得判斷矩陣的平均一致性指標RI。結(jié)合CI與RI計算一致性比率CR。

若計算得到的一致性比率滿足CR＜0.1，則判斷矩陣通過一致性檢驗，判斷矩陣A與主觀權(quán)重向量θ合理；否則需要重新對風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標進行評分，構(gòu)造新的判斷矩陣A，直到通過一致性檢驗。

2.2.3綜合權(quán)重計算方法

針對熵權(quán)法客觀性過強使得評估指標在反應(yīng)風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量問題重要程度上不夠貼合實際的問題，以及層次分析法的主觀性過強缺乏客觀依據(jù)問題，結(jié)合熵權(quán)法以及層次分析法計算風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標綜合權(quán)重λ為

式中：θ為風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標主觀權(quán)重值；ω為風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評價指標客觀權(quán)重值。

2.3 基于模糊綜合評判的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估流程

式中：bi（Vk）為每個電能質(zhì)量指標相對評語Vk的隸屬度。

最后量化計算風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估結(jié)果，評估結(jié)果量化計算方法為

根據(jù)計算得到電能質(zhì)量評估結(jié)果，與表2風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評估結(jié)果量化分級區(qū)間對應(yīng)，得到風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量優(yōu)劣評語。

3 實例分析

在本文實例分析中，選取了國內(nèi)5個大型風(fēng)電場，其中，風(fēng)電場2，4為內(nèi)陸風(fēng)場，1，5為沿海風(fēng)場，3為海島風(fēng)場[10]。5個風(fēng)電場拓撲結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 風(fēng)電場拓撲結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Topological structure diagram of wind farm

結(jié)合本文對于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的分析及選取的評估指標，采用5個風(fēng)電場某時間段的母線節(jié)點監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實例分析，5處監(jiān)測點電能質(zhì)量初始數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 監(jiān)測點電能質(zhì)量初始數(shù)據(jù)Table 3 Initial power quality data of monitoring points

隨著并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，波形失真、頻率偏移等電能質(zhì)量問題可以忽略。本文選取電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、諧波、三相不平衡5個指標對風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量進行綜合評估。

3.1 綜合權(quán)重計算

①基于熵權(quán)法求取客觀權(quán)重

由表3可得初始數(shù)據(jù)矩陣X，并使用式（1）對初始數(shù)據(jù)進行無量綱處理，得到風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評價指標的評判指標矩陣Y：

通過式（4）對評判指標矩陣Y進行處理，得到矩陣P：

計算各風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評價指標的信息熵，得到信息熵向量Ej：

最后對信息熵向量Ej進行單位化處理，得到客觀權(quán)重ω：

②基于層次分析法求取主觀權(quán)重

通過專家對風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量評價指標進行重要性評估，得到專家評分數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 專家九標度法評分Table 4 Expert nine scale method score

由表4得到判斷矩陣A：

進行求和歸一化處理，得到主觀權(quán)重θ：θ=[0.474 1 0.194 5 0.092 6 0.061 6 0.177 1]

對得到的主觀權(quán)重進行一致性檢驗：

使用式（8）計算結(jié)果，得到最大特征值λmax=5.068 9以及判斷矩陣CI=0.017 2。通過查表獲得五階判斷矩陣RI=1.12，進一步計算得到CR=0.015 4＜0.10，通過一致性檢驗，判斷矩陣A與主觀權(quán)重θ合理。

③綜合權(quán)重計算

通過式（9）求得綜合權(quán)重λ：

由計算得到的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)電評估指標的綜合權(quán)重可見，電壓偏差所占權(quán)重最高，達到0.4881。結(jié)合表3，可以確定電壓偏差在風(fēng)電并網(wǎng)過程中對電網(wǎng)電能質(zhì)量影響最大。因此在風(fēng)電并網(wǎng)過程中建議優(yōu)先考慮電壓偏差問題。

3.2 綜合評估分析

基于表3數(shù)據(jù)對5處監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行模糊綜合評估。首先將評判指標矩陣Y監(jiān)測點1的數(shù)據(jù)代入式（3），計算得到監(jiān)測點1的評判矩陣F1為

接著采用加權(quán)平均型模糊綜合算子進行總體評估：

最后由式（12）計算得到監(jiān)測點1模糊評判分數(shù)Z1=70.633 9。

同理，得到其他4條線路模糊評判分數(shù)：（72.126 4 71.889 0 53.217 3 85.106 1 56.983 9），由5處監(jiān)測點的評估結(jié)果可以得到電能質(zhì)量優(yōu)劣排序：監(jiān)測點4＞監(jiān)測點1＞監(jiān)測點2＞監(jiān)測點5＞監(jiān)測點3。

3.3 結(jié)果分析

為驗證本文方法的有效性，使用基于突變決策的綜合評估法、主客觀變異系數(shù)組合賦權(quán)綜合評估法以及加權(quán)秩和比法[13]～[15]，對表3數(shù)據(jù)進行評估，評估結(jié)果如表5所示。

表5 不同評估方法對表3 數(shù)據(jù)評估結(jié)果Table 5 Different evaluation methods for table 3 data evaluation results

由表5所知：本文方法評估結(jié)果與文獻[13]，[14]方法評估結(jié)果一致；與文獻[15]評估結(jié)果相比，在監(jiān)測點3與監(jiān)測點5的評估上存在差別。這是因為本文分析風(fēng)電并網(wǎng)特性后選取的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量評估指標相較于文獻[13]～[15]，排除了頻率偏差因素。在排除頻率偏差因素后，評估結(jié)果為監(jiān)測點5電能質(zhì)量好于監(jiān)測點3，符合數(shù)據(jù)實際情況。在基于層次分析法計算主觀權(quán)重過程中，專家認為電壓偏差問題較其他電能質(zhì)量問題更為頻繁且較難控制；由客觀權(quán)重可知，不同監(jiān)測點三相不平衡問題差異較大，可對問題嚴重線路進行專項治理，提升電能質(zhì)量；根據(jù)表3中原始數(shù)據(jù)可知，電壓偏差問題較其他問題更為嚴重，因此電壓偏差指標重要性高于其他指標，在權(quán)重中占比更大。本文評估結(jié)果：監(jiān)測點4＞監(jiān)測點1＞監(jiān)測點2＞監(jiān)測點5＞監(jiān)測點3，符合實際情況。

基于突變決策的綜合評估法不需要計算指標權(quán)重，直接采用指標重要性排序均值，難以體現(xiàn)重要指標在評估中的價值。加權(quán)秩和比法在秩代換過程中存在信息損失，且采用單一客觀權(quán)重忽視了專家、用戶、運維工程人員經(jīng)驗，導(dǎo)致評估結(jié)果不夠貼合實際。對此，本文結(jié)合熵權(quán)法及層次分析法計算綜合權(quán)重，綜合考慮專家意見以及電能指標實測數(shù)據(jù)波動情況，指標權(quán)重更合理。主客觀變異系數(shù)組合賦權(quán)綜合評估法未考慮指標模糊性及指標間的關(guān)聯(lián)性，對此，本文采用模糊綜合評判進行綜合評估，綜合考慮指標模糊性與指標間的關(guān)聯(lián)性，使得評估結(jié)果更加合理貼近實際。

實例評估結(jié)果驗證了本文所提方法的可信性，通過與不同評估方法、評估結(jié)果的對比分析驗證了本文方法的優(yōu)越性，能夠準確反映風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量實際情況。

4 結(jié)論

本文在分析電能質(zhì)量評價指標、風(fēng)電以及風(fēng)電并網(wǎng)特性基礎(chǔ)上，提出風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的評價指標；使用層次分析法和熵權(quán)法計算綜合權(quán)重，并進行模糊綜合評價。最后使用本文所提方法對風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進行了評估，根據(jù)評估結(jié)果得到如下結(jié)論：①本文所提方法能夠有效獲得各個指標主客觀權(quán)重，更直觀的體現(xiàn)出風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，有助于采取對應(yīng)措施提升電網(wǎng)電能質(zhì)量，對提高風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量具有一定參考價值；②本文所提評估方法能夠?qū)︼L(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量做出準確的、符合實際情況的評估，評估結(jié)果驗證了本文方法的有效性和評估指標的合理性。