一種適應全球能源互聯網的多種能源最優分配方法與流程
本發明涉及一種在全球能源互聯網背景下，考慮滿足受端地區電力負荷需求的送端地區多種能源的最優分配組合，并通過對最優組合中諸如送端地區上網電價，關稅稅率等不確定因素和投資收益進行聯系度分析，以量度能源最優分配組合的風險，為投資者提供決策支持和參考。
背景技術：
全球能源互聯網通過洲際電網互聯解決全球可再生能源分布與負荷中心分布不同步的問題，并獲得多項效益。全球能源互聯背景下的發電投資，由于清潔電源送端地區位于不同的國家，存在電源類型、財稅體制和負荷消納等差異，投資決策者面臨著上網電價、碳交易價格、不同國家的關稅和企業所得稅稅率等多種不確定因素。因此，在送端地區的電源聯合外送的條件，在滿足電力受端地區負荷需求以及考慮不確定因素對投資風險影響的情況下，如何對送端地區的多種能源進行最優分配，從而達到組合的收益最大，并對最優分配組合進行風險分析評估，為投資者提供一些規避風險的方法，顯得極為重要。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種新的適應于全球能源互聯背景下的多種能源最優分配模型，并通過模型中不確定因素與組合收益建立聯系度分析，以量度能源最優分配組合的風險，為電力送端地區多種能源分配提供決策支持工具。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種適應全球能源互聯網的多種能源最優分配方法，包括以下步驟：
(1)構建不確定因素的概率分布函數；
(2)根據不確定因素的概率分布，對其進行模擬抽樣，生成不確定因素的相關樣本；
(3)對每個不確定因素的相關樣本求均值，作為分配組合收益模型中的輸入參數；
(4)根據智能優化算法，求解分配組合收益的最大值，得到最優分配組合；
(5)根據樣本集中的數據和分配組合的模型，計算最優分配組合的風險序列；
(6)根據集對分析理論，將所述最優分配組合的風險序列劃分為三種不同的特性，計算最優分配組合的聯系度；
(7)根據聯系度的數值，對最優分配組合的風險進行分析。
本發明的有益效果是：通過數學模型的構建，解決送端地區多種能源間的分配，使得綜合能源外送效益達到最優；另外，由于影響多種能源分配收益中有很多不確定因素，通過不確定因素和分配收益之間建立聯系度，以解決分配組合的風險量度，為電力送端地區多種能源分配提供決策支持工具。
在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
進一步，所述步驟(1)中的不確定因素包括上網電價、碳交易價格、關稅以及企業所得稅稅率。
進一步，所述步驟(1)中的不確定因素的概率分布函數為：
式中，ξ、σ分別為不確定因素對數的均值和標準差。
進一步，所述步驟(3)中的分配組合收益由分配組合收入和分配組合成本構成。
進一步，所述分配組合成本為：
式中，Ct,m為第m種能源發電類型在第t年的成本，m＝1,2,3，分別表示水電、光伏發電和風電。Pt.m和Ut,m分別為第m種能源發電類型在第t年的總裝機容量和單位功率造價，r為基準折現率，lm為第m種能源發電類型的項目周期，COM,m和Qt.m分別為第m種能源發電類型的單位運行維護成本和年上網電量，Cd,m為第m種能源發電類型的機組單位折舊成本。
進一步，所述分配組合收入為：
其中，
電能作為一種商品在外送的過程中，要考慮不同國家相應的關稅標準，對其電力出境前的上網電價進行折算，得到完稅上網電價為：
式中，pI為送端地區的綜合上網電價，為碳交易價格，α為火電機組生產單位度電所產生的co2的量，為完稅后的上網電價，pm為出境前送端地區第m種電源的測算上網電價，fm為第m種能源發電所在國家的出口關稅率。
進一步，所述步驟(4)中根據智能優化算法，求解分配組合收益的最大值，其中，電力送端地區多種能源分配組合收益為：
式中，為第m種能源發電類型所在國家的企業所得稅稅率；
不同能源分配組合的最大化收益模型為：
約束條件為：
pI≤(pr-pt)(1-η)
Pt,m≤Pmax
式中，pI為送端地區的綜合上網電價，Qt.m為第m種能源發電類型的年上網電量，Pt.m為第m種能源發電類型在第t年的總裝機容量。
進一步，所述步驟(6)中根據集對分析理論，將所述分配組合的風險序列劃分為三種不同的特性，計算最優分配組合的聯系度的具體過程為：
所述三種不同的特性是指，設定劃分標準閾值θ，將優化投資組合的序列劃分為(-∞,θ)、[-θ,θ]、(θ,+∞)3個區間，分配組合的投資風險序列落在(-∞,-θ)的個數為P，落在[-θ,θ]的個數為F，落在(θ,+∞)的個數為S，由此計算分配組合的聯系度，所述聯系度的計算公式為，
μ(H)＝S/M+Fi/M+Pj/M
H＝-R
式中，H為分配組合的風險定義，即為收益的相反數，S為風險序列中與風險構成同一特性元素的個數，F為差異性元素的個數，P為對立性元素的個數，M為組成各不確定因素的相關樣本個數，i和j既是差異度和對立度的標記，分配組合的風險序列H(H1,H2…HM)，在計算中j＝-1，i的取值范圍為[-1,1]。
進一步，所述步驟(7)的具體過程為，根據集對系數H＞0這個事件發生的情況，表示最優分配組合的風險；
當μ(H＞0)＞0時，表示最優分配組合風險與其標準有一定程度的同一，其同一度越高，風險越大，發生虧損的可能性越大；
當μ(H＞0)＜0時，表示最優分配組合的風險與標準有一定程度的對立，最優分配組合的風險較小，且μ(H＞0)越小，對立程度越高，發生虧損的可能性就越小。
附圖說明
圖1為本發明方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
在全球能源互聯背景下，清潔能源送端地區的不同類型能源面臨著電力外送的問題。由于不同類型的能源位于不同的國家和地區，其發電成本、運行維護費用以及稅收體制等各不相同，對于不同類型能源的外送比例也不相同，因此，本發明通過數學模型的構建，解決送端地區多種能源間的分配，使得綜合能源外送效益達到最優。另外，由于影響多種能源分配收益中有很多不確定因素，通過不確定因素和分配收益之間建立聯系度，以解決分配組合的風險量度。
如圖1所示為本發明的方法流程圖，本發明提供了一種適應全球能源互聯網的多種能源最優分配方法，包括以下步驟：
(1)構建上網電價、碳交易價格、關稅以及企業所得稅稅率等不確定因素的概率分布函數，
式中，ξ、σ分別為不確定因素對數的均值和標準差；
(2)根據不確定因素的概率分布函數，對其進行模擬抽樣，生成不確定因素的相關樣本，M為組成各不確定因素的相關樣本個數；
(3)對每個不確定因素的相關樣本求均值，作為分配組合收益模型中的輸入參數；
(4)采用智能優化算法，求解分配組合收益的最大值，得到最優分配組合；其中，電力送端地區能源包括風電、光伏發電和水電，在滿足負荷需求的條件下，在不同類型的能源上進行投資選擇。對于多種能源的分配，實際上是對于不同類型發電上網電量的分配，即通過不同發電類型上網電量的選擇，以達到分配組合收益最大。對于不同的分配組合，其收益由組合收入和組合成本構成。
其中，分配組合成本為：
式中，Ct,m為第m種能源發電類型在第t年的成本，m＝1,2,3，分別表示水電、光伏發電和風電。Pt.m和Ut,m分別為第m種能源發電類型在第t年的總裝機容量和單位功率造價，r為基準折現率，lm為第m種能源發電類型的項目周期，COM,m和Qt.m分別為第m種能源發電類型的單位運行維護成本和年上網電量，Cd,m為第m種能源發電類型的機組單位折舊成本。
分配組合收入為：
其中，
電能作為一種商品在外送的過程中，要考慮不同國家的相應的關稅標準，對其電力出境前的上網電價進行折算，得到完稅上網電價為：
式中，pI為送端地區的綜合上網電價，為碳交易價格，α為火電機組生產單位度電所產生的co2的量，為完稅后的上網電價，pm為出境前送端地區第m種電源的測算上網電價，fm為第m種能源發電所在國家的出口關稅率。
電力送端地區多種能源分配組合收益為
式中，為第m種能源發電類型所在國家的企業所得稅稅率。
因此，不同能源分配組合的最大化收益模型為：
約束條件為：
pI≤(pr-pt)(1-η)
Pt,m≤Pmax
對不同能源分配組合的收益進行最大化求解，得到最優分配組合。
(5)根據樣本集中的數據和分配組合的模型，計算分配組合的風險序列；
根據收益最大化組合中不同類型能源發電的上網電量，進行不確定因素和收益的關聯度分析，以量度最優分配組合的風險，將分配組合的風險定義為收益的相反數，即
H＝-R
計算分配組合的風險序列H(H1,H2…HM)。
(6)根據集對分析理論，將所述分配組合的風險序列劃分為三種不同的特性，計算最優分配組合的聯系度；
μ(H)＝S/M+Fi/M+Pj/M
式中，S為風險序列中與風險構成同一特性元素的個數，F為差異性元素的個數，P為對立性元素的個數，M為組成各不確定因素的相關樣本個數，i和j既是差異度和對立度的標記，在計算中j＝-1，而i的取值范圍為[-1,1]。
設定劃分標準閾值θ，將優化投資組合的序列劃分為(-∞,θ)、[-θ,θ]、(θ,+∞)3個區間。分配組合的投資風險序列落在(-∞,-θ)的個數為P，落在[-θ,θ]的個數為F，落在(θ,+∞)的個數為S,由此計算分配組合的聯系度。
(7)根據聯系度的數值，對最優分配組合的風險進行分析，為送端地區多種能源的分配提供決策工具。
分析聯系度，即對分配組合風險進行量度。根據集對系數H＞0這個事件發生的情況，表示最優分配組合的風險。
當μ(H＞0)＞0時，表示最優分配組合風險與其標準有一定程度的同一，其同一度越高，風險越大，發生虧損的可能性越大；
當μ(H＞0)＜0時，表示最優分配組合的風險與標準有一定程度的對立，最優分配組合的風險較小，且μ(H＞0)越小，對立程度越高，發生虧損的可能性就越。
本發明通過數學模型的構建，解決送端地區多種能源間的分配，使得綜合能源外送效益達到最優；另外，由于影響多種能源分配收益中有很多不確定因素，通過不確定因素和分配收益之間建立聯系度，以解決分配組合的風險量度，為電力送端地區多種能源分配提供決策支持工具。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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