（国网河北省电力公司邢台供电分公司 邢台 054001）
摘要：不同的供电模式对于独立微网系统的最优运行有着很大影响，选择一种科学合理的供电模式可以使独立微网系统发挥出最大效用。把基于层次分析法（AHP）和熵权法共同赋权的方法应用于独立微网系统供电模式的评估排序。在该方法中，各指标的权重由AHP和熵权所求得的权重线性加权确定，充分考虑了专家偏好的主观性以及数据信息的客观性的良好结合，然后，对不同的供电模式进行综合评价，实现了供电模式的相对优劣排序。最后，用该方法对某海岛微网系统的供电模式进行综合评价，得出了最优供电模式，证实了该方法的可行性和有效性。
关键词：供电模式；独立微网；层次分析法；熵权；综合评价
中图分类号： TM615 文献标识码：A 文章编号：
Comprehensive Evaluation for Supply Mode of SAMG Based on the integration of AHP with Entropy Weight
WANGY Yan, YANG Chaobing, HOU Jingjing,FU Xuewen
(State Grid Xingtai Electric Power Supply Company，Xingtai 054001, China )
Abstract：Different supply modes have big effects on optimal operation of stand-alone microgrid(SAMG),A scientific and reasonable choice of the mode of power supply can make the stand-alone microgrid (SAMG) play the maximum utility.This paper applies the method in which analytic hierarchy process(AHP) is combined with entropy weight to assess and sort the supply modes of stand-alone microgrid(SAMG). In this method,the weight of every index is detemined by linear weights of the weights obtained by analytic hierarchy(AHP) and entropy weight, and the method offers a nice combination of the subjectivity of expert preference and the objectivity of data information then to sort all the supply modes.Assessment of supply modes is conducted for a certain island isolated net system to demonstrate the feasibility and effectiveness of the method that has led to an optimal mode.
Key words：Supply Mode；SAMG；AHP；Entropy Weight；Comprehensive Evaluation .
0引言
我国海洋资源丰富，然因地理条件的限制，海岛多采用以柴油发电机为主电源的供电模式，具有可靠性低、运行维护费用昂贵、污染环境等缺点，供电问题亟待解决[1]。为解决此等问题，提出了适合于海岛或偏远地区的独立微网系统的概念。
独立微网系统（stand-alone microgrid，SAMG）一般是包含风力发电机组（WTG）、光伏发电（PV）、小水电、柴油发电机（DE）、电池储能（BESS）和可控负载等单元中的若干组合而成的混合供电系统[2]。不同的分布式电源（DG）组合产生不同的供电模式选择，选择合适的DG组合方案可以有效降低SAMG的投资运行成本和污染物排放，并保证供电可靠性[3]，因此如何对供电模式进行评估排序，从中选择最优方案是很有意义的工作。在微网评估方面，国内外的研究主要集中在微网可靠性和电能质量评估上，文献[4]对小型独立风光系统的可靠性进行了评价，文献[5]提出基于改进的AHP的电能质量综合评价方法；本文对独立微网的供电模式进行评估，合适的评估方法选择至关重要，目前主要的评估方法有：模糊数学法[6]、人工神经网络法[7]、层次分析法[8]和熵权法[9]，然而模糊数学法中的隶属度函数的确定过多依赖于人的主观性，人工神经网络法计算量大，层次分析法的判断矩阵一般由决策者凭主观经验给出，熵权法的权重只根据实际数据给出，客观性太强。
基于此，本文提出了一种基于AHP和熵权法共同赋权对独立微网供电模式进行评估排序的方法。该方法的基本思想是先由AHP得到主观权重，即把可评估供电模式的各指标两两比较得到判断矩阵，求解其最大特征值及对应的经归一化的特征向量，一致性检验合格后，此特征向量成为主观权重集，再由熵权法得到客观权重，即把实际数据通过熵权计算得到熵权集，此熵权集即为指标的客观权重集，然后将主观权重和客观权重通过一个有效性系数，以线性加权的方式结合起来，综合考虑指标的客观性以及专家经验的主观性，在此基础上，用综合评价法对各种不同的供电模式进行评估，以此实现对所有供电模式的相对优劣排序。
1 AHP和熵权简介
1.1 层次分析法
1.1.1 AHP简介
层次分析法[10]是一种定性分析与定量分析相结合的多目标决策分析方法。AHP（Analytic hierarchy process）把一个复杂的问题分解成各个组成因素并进行分组，进而形成一个有序的递阶层次结构，然后通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性的总排序。在此基础上构造判断矩阵，通过计算其最大特征值以及特征向量，得到各指标的权重，进而得到各决策单元的完全排序。
1.1.2 AHP计算步骤
层次分析法的计算步骤大致分四步：建立递阶层析结构、构造判断矩阵、一致性检验及层次单排序、层次总排序及一致性检验。
1）建立层次结构模型
将决策目标、准则和对象按他们之间的互相支配、隶属的关系分为三层：最高层、中间层和最底层，建立层次结构图。
2）构造判断矩阵
各因素两两比较，根据其相对重要性的判断结果进行量化，构造单层判断矩阵，判断矩阵一般采用1-9标度法（见表1）把结果量化进行构造。
层次总排序及一致性检验
层次总排序权重应从上至下将层次单排序权重进行合成，如此可获得最底层各指标对于总目标的排序权重。层次总排序也需进行一致性检验，检验方法不变。
由上述步骤可以看出AHP的判断矩阵是通过人为确定诸因素的相对重要性，引入1-9标度法比较判断定量形成的，具有很强的主观性和随意性，且当决策者的主观偏好不同时，可能得到非常不同的排序结果。
1.2 熵权
信息论中广泛采用熵来表示系统的紊乱程度[11]，它还可以反映客观数据所蕴含的信息量多少。熵权法是用熵值来确定权重，是一种客观赋权方法。在评价中，某指标的熵权越大，表示该指标在不同方案中差异越大，越能为最终的选择提供更多有用的信息，反之，熵权越小，表示该指标提供的有用信息少。
熵权法计算步骤：数据采集和处理、熵值计算和熵权计算。
数据采集和处理
设有m个待评价的方案，每个待评价方案有n个评价指标，可得到m个待评价方案的初始数据评价矩阵为：
由上述计算步骤可知，熵权只是对数据本身的信息的客观反映，然而这种客观反映仅反映了某一指标在评估中所能提供的有效信息的多少，即方案之间的差异度，并不能反映该指标对实际问题的重要度，这项指标的实际重要程度又需要根据专家意见以及问题的实际情况决定。
2基于AHP和熵权赋权的供电模式方案比较
AHP和熵权共同赋权用于方案的评估和比较，整个过程分为2个阶段：首先，用AHP求出各指标相对于目标层的主观权重，然后用熵权求出个指标的客观权重，进而把主观权重和客观权重线性加权得到综合权重；然后，由评价矩阵和综合权重求得各方案的总体排序。
2.1 综合权重的确定
2.1.1 主观权重的求取
本文选用单层次AHP模型进行排序分析，单层次AHP模型如图1所示。共有n个指标影响最后的综合排序，这n个指标两两比较，以表1为评判依据，建立这n个指标的判断矩阵A=(aij)n×n。
根据熵与熵权的计算公式（5）、（6），得到了个评价指标的熵权向量，即客观权重向量为： W’=（0.207,0.160,0.158,0.161,0.146,0.166）。
综合权重求解中，影响因子α=0.5，故由式（7）可得到综合权重向量为：
W=（0.333,0.170,0.159,0.113,0.111,0.115）
3.2 方案评价
把标准化矩阵C和综合权重向量W代入式（8）运算得：
Z=（0.843,0.272,0.510）
由向量Z可以得出，z1>z3>z2，即最终评价结果，供电控制策略中，循环供电最优，对微网的整体运行都较有好处，风光储供电次之，并且有一定的负荷容量缺失率，但胜在污染少，风光柴供电最不利于微网运行，且污染很大，需要改变。
由计算得到的实际数据也可看出，AHP主观性较强，而熵权又太过客观的反映数据本身的信息，而忽略了人为需求的不同，两者所得出的结果侧重点的确有些差异，因此把两者以线性加权的方式结合，的确能较好的实现了主观与客观的综合考虑，得出的结果也比较准确。
4 结论
本文把AHP和熵权共同赋权用于独立微网系统供电控制策略排序，其核心是由AHP计算指标主观权重，熵权计算指标客观权重，二者线性加权得到综合权重，用于实现各控制策略的综合评价排序，该方法的特点是：将专家主观偏好和数据的客观信息实现了良好结合，提出的指标权重更为合理；通过综合评价方法给出了各控制策略的相对优劣排序；计算过程较为简单，仅需要AHP的单层次模型，进行一次判断矩阵的计算以及各指标的熵权计算即可。
参考文献
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作者简介
王燕，（1970-），女，河北正定人，高级工程师，主要从事电力系统自动化工作
杨朝兵（1982-），男，河北邢台人，工程师，主要从事电力系统自动化工作
候净净（1991-），女，河北邢台人，研究方向为微网的智能控制与评估。Email：vera_0328@126.com
付学文（1983-），男，河北邢台人，工程师，研究方向：电力系统过电压与绝缘配合。
论文作者:王燕,杨朝兵,候净净,付学文
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/4
标签：权重论文; 层次论文; 指标论文; 矩阵论文; 模式论文; 客观论文; 方法论文; 《电力设备》2017年第7期论文;