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申请/专利权人：北京交通大学

摘要：本发明公开了一种基于ANP‑CRITIC的铁路自洽能源系统评估方法，针对铁路自洽能源系统的组成及构成特点，从牵引供电系统、清洁能源发电系统、混合储能系统等组成部分分析系统运行特征参数以及与传统牵引供电系统的差异，提取铁路自洽能源系统的稳定性、系统能效、消纳性、经济性等关键因素作为评估要素，建立铁路自洽能源系统评估指标体系，并给出了指标的具体建模方法，设计评分标准。按照数据特点不同，采取概率分布评估与分段线性评估相结合的方式。针对铁路自洽能源系统整体运行状况评估，提出了基于ANP‑CRITIC的主客观综合评估方法。经验证ANP‑CRITIC方法在铁路自洽能源系统中适用性较强，有较好的评估效果。

主权项：1.一种基于ANP-CRITIC的铁路自洽能源系统评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：构建铁路自洽能源系统指标体系，以系统运行水平为总体目标，分别从稳定性、系统能效、消纳性、经济性四个方面构造指标体系，稳定性指标集选择电压偏差、功率因数、三相不平衡度、源储出力波动率4项指标；系统能效选取发电系统能效、储能效率、能效比、综合损耗率4项指标；消纳性选取清洁能源利用率、系统自洽率两项指标；经济性选取度电成本、投资回收期、节能效益、环境效益4项指标；步骤2：2.1针对电压偏差指标：高斯分布关于参数μ轴对称，在牵引供电系统中，参数μ即为标称电压27500V，[μ-1.96σ,μ+1.96σ]对应于高斯分布95％的概率，将其与电压偏差的限值对应，得到参数σ为1403.1；利用上述参数，构造出牵引侧母线电压概率分布函数： 式中，UT为牵引网母线电压的状态量；将电压偏差[-10％,+10％]的限制，代入牵引供电系统，母线电压偏差的允许范围为[24750V,30250V]，即UTmin＝0.9μ＝24750V,UTmax＝1.1μ＝30250V，设计出得分标准，牵引网母线电压为中间值最优的情况，越靠近μ分值越高，UT0为采样值，当UT0＜UTmin或UT0＞UTmax时该点电压越限赋0分；UTmin≤UT0≤UTmax时，牵引电压在允许范围内，基础分值设为60，求得阴影部分占[UTmin,UTmax]积分区间的比例，换算到60-100分，赋分给该采样点，所有采样点得分求均值即为总得分；单个采样点UT0的得分公式为： 对于其他采样数据构成的评估指标，以采样点的平均得分作为指标得分，有下列计算公式： 式中，SC1为电压偏差得分；N为采样点个数；2.2针对电压不平衡度指标利用LogNormal拟合后的参数，μ、σ构造电压不平衡度对数正态分布函数如下式： 式中，εU为高压侧母线电压不平衡度状态量；电压不平衡度需满足εU≤0.4，即εUmax＝0.4，电压不平衡度属于最小值最优的特征变量，越靠近0分值越高，εU0为采样值，当εU0＞εUmax时，不平衡度超出限值，赋0分；当0≤εU0≤εUmax不平衡度在允许的范围之内，将基础分值设为60分，求得阴影部分占[0,εUmax]积分区间的比例，换算到60-100分，赋分给该采样点，全部采样点得分求均值即为总得分；单个采样点εU0的得分公式为： 式中，SCεU0为单个采样点εU0的得分； 式中，SC2为电压不平衡度的得分；N为采样点个数；2.3其余指标得分其余指标依据标准给出线性分段的评分标准设计；步骤3：根据ANP与CRITIC方法分别得到主客观权重；3.1ANP求取主观权重3.1.1分析待评估系统将需要评估的系统进行分析组合，形成具体指标与指标集，并进行归类划分；判断指标之间是否相互独立，是否存在内部依存与反馈；本文研究的铁路自洽能源系统，将待评估系统所形成的具体指标以及指标集进行归类划分；3.1.2构造ANP典型结构构造单网络模型的ANP典型结构；3.1.3构造超矩阵与加权超矩阵根据系统运行水平评价因素体系，对评估对象清洁能源类型E，指标集稳定性S1、系统能效S2、消纳性S3、经济性S4和进行单因素评价、两两比较后得到判断矩阵，采用特征根法得到相对权重，从而可以得到指标集判断矩阵W11、W12……W55，然后得到超矩阵W，根据一级权重，求得加权超矩阵3.1.4计算极限排序与综合权重Wij的大小反映指标i对指标j的第一步优势度，i和j的优势度由下式表示，称为第二步优势度，其为的元素，是归一化的 记的t次幂为 则可得： 绝对极限排序是指标积累优势度的作用效果，指标i对j的累积t步影响为： 当在t→∞时极限存在，则： 式中为第j列在给定准则下各指标对于指标j的极限相对应向量；记经过上述计算，加权超矩阵应利用幂法计算至权重收敛稳定，从而得到极限超矩阵V，极限超矩阵V的每一列均相同V为17×17矩阵，对需要求得权重的指标进行总排序即得到各指标权重；3.2CRITIC求取客观权重3.2.1指标数据去量纲化对于有n个评价对象X1,X2,...,Xn，k个评价指标Xi＝{x1,x2,...,xk}，各指标数据去量纲化的值为Y1,Y2,...,Yk，Xij与Yij表示第i个评价对象，第j个评价指标的数据；对于正向指标数据最大值最优，利用下式进行去量纲化： 对于负向指标数据最小值最优，利用下式进行去量纲化： 3.2.2求取指标的变异性与冲突性3.2.3求取信息量与客观权重信息量用Cj表示，公式如下： Cj越大表示第j个指标在指标体系中的数值影响力越大，应分配更多的权重；客观权重用wj表示，公式如下： 式中wj为第j个指标的客观权重；步骤4：基于博弈论计算主客观权重组合系数；4.1构造组合权重向量使用ANP与CRITIC方法分别得到铁路自洽能源系统的主观权重v1与客观权重v2，构成权重向量集合v＝{v1,v2}，则可构造组合权重向量为： 4.2确定目标函数根据博弈集结模型的理论，对主客观权重进行线性组合，以离差最小化为目标，目标函数为：min||V-vn||2,n＝1,223采用矩阵微分的方法将式23转化为最优化一阶导数的线性方程组如式24所示，对线性组合系数α、β进行优化直至达到离差最小化 4.3优化组合权重由式24得到最优线性组合系数α、β，需先进行归一化处理： 得到基于博弈论的组合权重为V： 步骤5：根据线性加权综合法计算各方案综合得分： 式中，Scorei为评估对象i的综合评估得分。

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