1.本发明涉及电力工程技术领域，尤其是涉及一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法。
背景技术：[0002]“碳达峰、碳中和”的目标对我国绿色低碳发展和生态文明建设提出了更高要求，具体到交通领域即为交通电气化和推广新能源汽车等核心举措，交通电气化的关键在于“车-桩-路-网”一体化建设，该体系的建成将助力以清洁能源为主体的新型电力系统的发展，也与源网荷储一体化发展思路一脉相承。
[0003]“车-桩-路-网”一体化建设中，车主要指电动汽车，重点目标为消纳可再生能源；桩主要指充电桩，是专门服务于一体化项目的充电设备；路主要指交通道路，通过可移动的电动汽车与电网相耦合；网既指专属的供电网络，又指基于互联网的管理平台。“车-桩-路-网”一体化以“互联网+”模式，统一规划、同步建设、一次成型，将打通电动汽车充电产业发展梗阻，让充电项目能在一个闭环平台中集中管理、高效运营，车桩网一体化的服务对象是具有先进技术的纯电动汽车，服务理念是以最好的充电体验满足客户需求，因此，其设计和建设必须以快速、高效、便捷的充电服务能力为核心竞争力。
[0004]
在能源转型和科技进步的推动下，高比例可再生能源和高比例电力电子装备正成为电力系统发展的重要趋势和关键特征，即“双高”电力系统。以风光发电为主的可再生能源具有波动性和间歇性，同时，需求侧电动汽车负荷具有随机性，这意味着能源电力系统将由传统的需求侧单侧随机系统向双侧随机系统演进。随着电动汽车续航里程不断提升，“双高”与“双随机”叠加，电网势必受到更强、更随机的负荷冲击。因此“车-桩-路-网”的一体化建设同时也需要一定的技术手段进行协同配合，电动汽车的有序充电技术综合考虑了车、网、桩及负荷的实时动态特点，以满足电动汽车充电需求为前提，以运用平台负荷调控曲线为基础，以电网安全可靠运行为条件，综合运用有效的经济技术措施，引导调控电动汽车在特定时段进行充电，可以对电网负荷曲线实现削峰填谷，促进清洁能源使用，降低大量电动汽车充电对电网的冲击，节约电网建设投资，为用户提供清洁、经济、便捷的充电服务，保证电动汽车与电网的协调发展，同时，v2g(vehicle to grid)技术的创新应用集中体现了电网和电动汽车之间的互动，其核心是利用大量电动汽车的闲置储能作为电网补充和可再生能源缓冲，v2g的主动性和互动性正受到社会的广泛关注，不仅可以使充电对电网的冲击得以缓解，还能使可再生能源波动的影响得到平抑，并为电动汽车客户创造经济效益。
[0005]
目前关于电动汽车和电网互动能力的研究大多从电动汽车负荷的整体性和时序特性的角度来分析，较少考虑电动汽车出行的空间分布规律，考虑的场景也较为固定。同时，目前对于“车-桩-路-网”耦合系统中车-网互动能力的分析评估主要集中于定性研究，缺少可以用于量化评估的综合评价指标体系。
技术实现要素：[0006]
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法。
[0007]
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]
一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，该方法包括以下步骤：
[0009]
步骤1：在现有电网运行服务评价指标的基础上，建立用以综合评价电动汽车集群与耦合电网互动效能的双层综合评价指标体系；
[0010]
步骤2：基于双层综合评价指标体系采用信息熵理论与模糊评价结合的综合评价方法量化评估车-桩-路-网协同互动效能以及电网充电服务运营的能力。
[0011]
所述的步骤1中，双层综合评价指标体系根据车-桩-路-网协同互动的特征将分为上下两层，上层包括调度需求指标，下层包括调度响应指标及电网运营服务评价指标。
[0012]
所述的上层的调度需求指标包括多个评价指标，分别为系统负荷峰值时刻系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
、系统频率偏差标准以及系统供电节点电压合格率用以反映配电网中上级调度机构对电动汽车和充电站桩等下层资源的调度需求；
[0013]
所述的系统负荷峰值时刻具体为典型日中系统最大负荷的时段；
[0014]
所述的系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
具体为日内负荷峰谷差值与峰时段负荷量比值，系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
的计算公式为：
[0015][0016]
其中，p
max
为日内系统最大负荷值，p
min
为日内系统最小负荷值；
[0017]
所述的系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
用以反映日内负荷曲线的波动情况，且负荷曲线的波动越大，系统调度运行的压力越大，以作为系统平移曲线的调度需求参考指标；
[0018]
所述的系统频率偏差标准具体为车-桩-路-网协同运行下对电网运行电能频率质量的要求，系统频率偏差标准的计算公式为：
[0019][0020]
其中，f
real
为实际运行中系统频率，f
rated
为系统额定频率；
[0021]
所述的系统供电节点电压合格率具体为电压越限的节点数目与配电网节点总数的比值，系统供电节点电压合格率的计算公式为：
[0022][0023]
其中，为电压越限的节点数目，为配电网节点总数；
[0024]
所述的系统供电节点电压合格率用以反映车-桩-路-网协同运行下对电网运行电压质量的要求。
[0025]
所述的下层的调度需求响应指标包括多个评价指标，分别为有序充电负荷响应功率、有序充电负荷响应时段、有序充电负荷持续响应时间以及最小不可响应负荷功率，用以反映配电网中下层资源在“车-桩-路-网”耦合系统中的车-网互动响应能力，车-网互动响应能力包括有序充电负荷响应功率、有序充电负荷响应时段、有序充电负荷持续响应时间以及最小不可响应负荷功率；
[0026]
所述的有序充电负荷响应功率具体为电动汽车用户日内可响应有序充电调度的潜力容量；
[0027]
所述的有序充电负荷响应时段具体为电动汽车用户日内可参与有序充电调度的所有时段；
[0028]
所述的有序充电负荷持续响应时间具体为电动汽车用户日内可持续参与有序充电调度的连续时间；
[0029]
所述的最小不可响应负荷功率具体为有序充电调度时需要首先满足的电动汽车充电需求，即不可参与调度的电动汽车充电负荷大小。
[0030]
所述的下层的运营服务评价指标分为准则层和指标层两层，准则层包括多个评价准则，即准则层指标，分别为配电网a对应的系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则、充电网b对应的充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则以及充电用户c对应的充电服务高效性c1与可靠性c2两个方面的服务评价准则，指标层包括准则层下属的多个底层指标，用以量化评估车-桩-路-网耦合系统中电网的充电运营服务效能。
[0031]
所述的配电网a对应的系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则包括多个底层指标，具体为线路重载率a
11
、配电变压器过载率a
12
、负荷曲线波动率a
21
、系统负载率a
22
、节点电压偏移率a
31
和系统日平均网损量a
32
；
[0032]
所述的线路重载率a
11
的计算公式为：
[0033][0034]
其中，a
11
为线路重载率，用以t时刻内支路b是否为潮流重载线路，判断支路是否为潮流重载线路时，以80％的线路额定传输容量作为潮流重载临界值，b为配电网支路集合，nb为配电网支路总数；
[0035]
所述的配电变压器过载率a
12
的计算公式为：
[0036][0037]
其中，a
12
为配电变压器过载率，用以反映t时刻第q个配电变压器的负载率情况，t为配电变压器集合，n
t
为系统中配电变压器总数；
[0038]
所述的负荷曲线波动率a
21
的计算公式为：
[0039][0040]
其中，a
21
为负荷曲线波动率，和分别为一天内系统负荷峰值和谷值，p
tload
为日内t时刻的系统总负荷量；
[0041]
所述的系统负载率a
22
的计算公式为：
[0042][0043]
其中，a
22
为系统负载率；
[0044]
所述的节点电压偏移率a
31
的计算公式为：
[0045][0046]
其中，a
31
为节点电压偏移率，nm为配电网节点总数，为t时刻第m
p
个配电网节点的电压值，为t时刻第m
p
个配电网节点电压标幺值；
[0047]
所述的系统日平均网损量a
32
的计算公式为：
[0048][0049]
其中，a
32
为系统日平均网损量，为配电网平衡节点ih在t时刻的注入有功功率，为其他节点jh在t时刻的注入有功功率。
[0050]
所述的充电网b对应的充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则包括多个底层指标，具体为充电设施平均使用率b
11
、充电设施使用均衡性b
21
和充电设施容载均衡性b
22
；
[0051]
所述的充电设施平均使用率b
11
的计算公式为：
[0052][0053]
其中，b
11
为充电设施平均使用率，nc为充电站节点总数，为t时段内有充电需求的电动汽车在第nc个充电站的充电时长；
[0054]
所述的充电设施使用均衡性b
21
的计算公式为：
[0055][0056]
其中，b
21
为充电设施使用均衡性，为一天内电动汽车在第nc个充电站的总充电时长；
[0057]
所述的充电设施容载均衡性b
22
的计算公式为：
[0058][0059]
其中，b
22
为充电设施容载均衡性，为第nc个充电站的设备总容量，和分别为各充电设施容载比和充电网络容载比均值，各充电设施容载比和充电网络容载比均值的计算公式分别为：
[0060][0061][0062]
其中，为第nc个充电站下日内电动汽车充电负荷的最大值。
[0063]
所述的充电用户c对应的充电服务高效性c1与可靠性c2两个方面的服务评价准则包括多个底层指标，具体为电动汽车充电需求满意度c
11
和电动汽车平均充电时间c
21
；
[0064]
所述的电动汽车充电需求满意度c
11
的计算公式为：
[0065][0066]
其中，c
11
为电动汽车充电需求满意度，n
pev
为有充电需求的电动汽车总数，λ
id
表示第id辆电动汽车充电需求满意状态的0-1状态变量；
[0067]
所述的电动汽车平均充电时间c
21
的计算公式为：
[0068][0069]
其中，c
21
为电动汽车平均充电时间，和分别为第id辆电动汽车的充电排队等待以及实际充电时长，为第id辆电动汽车的充电系数。
[0070]
所述的步骤2中，采用信息熵理论与模糊评价结合的综合评价方法量化评估车-桩-路-网协同互动效能以及电网充电服务运营的能力的过程具体包括以下步骤：
[0071]
步骤201：根据研究对象中的某地区电网实际运行状态和运行要求，基于双层综合评价指标体系分别计算获得上下层的评级指标对应的原始评价指标数据，并采用熵权法确
定各层的指标权重，各层的指标权重的确定方法为：
[0072]
对于单层评价指标，包括上层的调度需求指标及下层的调度需求响应指标，根据对应指标的定义计算得到相应指标值，以体现电网的运行状态和调度需求；
[0073]
对于多层级评价指标，包括下层的运营服务评价指标，包含准则层指标以及下属指标层的多个底层指标，首先对底层指标a
11
～c
21
计算其指标权重，根据底层指标权重计算上一层级的准则层指标a1～c2的指标权重，以此类推，直至得到以配电网、充电网以及充电用户为评价对象的目标层指标权重为止；
[0074]
其中，对准则层指标中各个底层指标权重的计算过程具体为：
[0075]
对原始评价指标数据进行标准化处理，对原始评价指标数据进行标准化处理的计算公式为：
[0076][0077]
对原始评价指标数据进行标准化处理之后，逐步计算指标变异性p
ij
、指标信息熵ej、指标信息熵冗余度gj以及指标权重计算公式分别为：
[0078][0079][0080]gj
＝1-ej[0081][0082]
其中，n为双层综合评价指标体系中的底层评价指标个数，m为双层综合评价指标体系中的评价准则类别个数；
[0083]
步骤202：根据评价指标值的极大化和极小化特性将指标分为效益型和成本型两类，从而为各类型的指标确定对应的隶属度函数，结合步骤201的指标权重，对车-桩-路-网协同互动和运营服务能力进行综合模糊评价，即基于隶属度原则进行综合模糊评价，最终得到车-桩-路-网协同互动能力和运营服务效能的综合模糊评分，综合模糊评分的高低反映电网中车-网协同互动能力及充电运营服务能力的高低，进而实现量化反映车-网协同运行及其融合效能。
[0084]
所述的步骤202中，对车-桩-路-网协同互动和运营服务能力进行综合模糊评价的过程具体包括以下步骤：
[0085]
步骤202a：依据双层综合评价指标体系确定评价对象集x＝{x1,x2,
…
xn}，其中，n为评估指标体系中的底层评价指标个数；
[0086]
步骤202b：确定评价打分集合v＝{v1,v2,
…
,vk}，评价打分集合中的各元素表示评价等级的隶属度值为1时对应的评分，指标的模糊评分矩阵的计算公式为：
[0087][0088]
其中，为待评分的指标对象，为指标对象对应的模糊评分矩阵，为指标iz对评价打分集合中各个评价等级v1,v2,
…
,vk的隶属度值，vk为指标在评价打分集合v中对应的评分等级；
[0089]
步骤202c：确定指标权重集合，指标权重集合中的元素表示该指标的重要程度；
[0090]
步骤202d：得到综合权重矩阵以及对应的模糊评分矩阵，进行加权求和得到各评价对象的综合模糊评分，综合模糊评分的计算公式为：
[0091][0092]
其中，f为评价对象的综合模糊评分，为准则层指标j对应的指标权重，为准则层指标j对应的模糊评分矩阵。
[0093]
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
[0094]
1、本发明从电动汽车、充电网和充电站三者之间互动特性的角度拓展了车-桩-路-网耦合电力系统协同运行评价指标体系的评估维度；
[0095]
2、本发明通过上层调度下发指标和下层调度响应指标来表征“车-桩-网”耦合电力系统的互动能力，同时通过下层运营服务指标来表征电网提供充电运营服务的效能；
[0096]
3、本发明准确全面地反映了“车-桩-路-网”中各环节的电网运行状态、用户用电特征及负荷特征变化、评估电力系统中车-网互动能力以及电网充电运营服务效能。
附图说明
[0097]
图1为本发明的评估方法流程示意图。
[0098]
图2为本发明步骤1中的双层综合评价指标体系结构示意图。
[0099]
图3为本发明步骤2中的综合评估流程示意图。
具体实施方式
[0100]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0101]
如图1所示，本发明提供了一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，该方法包括以下步骤：
[0102]
步骤1：在现有电网运行服务评价指标的基础上，建立用以综合评价电动汽车集群与耦合电网互动效能的双层综合评价指标体系，根据“车-桩-路-网”协同互动的特征将该指标体系分为上下两层，上层包括调度需求指标，下层包括调度响应指标及电网运营服务评价指标；
[0103]
步骤2：采用信息熵理论与模糊评价结合的综合评价方法量化评估“车-桩-路-网”协同互动效能以及电网充电服务运营的能力，包括熵权法确定指标权重以及综合模糊评价两部分；
[0104]
在步骤1中，上层的调度需求指标用以反映配电网中上级调度机构对电动汽车和充电站桩等下层资源的调度需求，包括多个指标，分别为系统负荷峰值时刻系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
、系统频率偏差标准以及系统供电节点电压合格率
[0105]
其中，系统负荷峰值时刻具体为典型日中系统出现最大负荷以及负荷率大于等于90％的时段，该指标能够作为系统调节可中断或可平移负荷的对照指标，对于电动汽车充电负荷与系统负荷峰值时间重合度高的时段，可将此时段中充电负荷作为优先调度负荷；
[0106]
系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
具体为日内负荷峰谷差值与峰时段负荷量比值，系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
的计算公式为：
[0107][0108]
其中，p
max
为日内系统最大负荷值，p
min
为日内系统最小负荷值。
[0109]
系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
用以反映日内负荷曲线的波动情况，负荷曲线的波动越大，系统调度运行的压力也越大，因此该指标可作为系统平移曲线的调度需求参考指标；
[0110]
系统频率偏差标准具体为“车-桩-路-网”协同运行下对电网运行电能频率质量的要求，系统频率偏差标准的计算公式为：
[0111][0112]
其中，f
real
为实际运行中系统频率，f
rated
为系统额定频率，为50hz。
[0113]
系统供电节点电压合格率具体为电压越限的节点数目与配电网节点总数的比值，系统供电节点电压合格率的计算公式为：
[0114][0115]
其中，为电压越限的节点数目，为配电网节点总数；
[0116]
系统供电节点电压合格率用以反映“车-桩-路-网”协同运行下对电网运行电压质量的要求；
[0117]
选取系统频率偏差标准和系统供电节点电压合格率这两个指标是因为负荷侧需求响应能够参与系统调频调压等辅助服务，因此指标系统频率偏差标准和系统供电节点电压合格率均能作为需求响应管理的调度需求指标。
[0118]
下层的调度需求响应指标用以反映配电网中下层资源在“车-桩-路-网”耦合系统
中的车-网互动响应能力，包括多个指标，分别为有序充电负荷响应功率、有序充电负荷响应时段、有序充电负荷持续响应时间以及最小不可响应负荷功率，其中，车-网互动响应能力包括有序充电负荷响应功率、有序充电负荷响应时段、有序充电负荷持续响应时间以及最小不可响应负荷功率，其中，有序充电负荷响应功率具体为电动汽车用户日内可响应有序充电调度的潜力容量，有序充电负荷响应时段具体为电动汽车用户日内可参与有序充电调度的所有时段，有序充电负荷持续响应时间具体为电动汽车用户日内可持续参与有序充电调度的连续时间，最小不可响应负荷功率具体为有序充电调度时需要首先满足的电动汽车充电需求，即不可参与调度的电动汽车充电负荷大小；
[0119]
下层的运营服务评价指标用以量化评估“车-桩-路-网”耦合系统中电网的充电运营服务效能，分为准则层和指标层两层，其中准则层包括多个评价准则(准则层指标)，指标层包括准则层下属的多个底层指标，准则层分别为配电网a对应的系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则、充电网b对应的充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则以及充电用户c对应的充电服务高效性c1与可靠性c2两个方面的服务评价准则；
[0120]
配电网a对应的系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则包括多个底层指标，具体为线路重载率a
11
、配电变压器过载率a
12
、负荷曲线波动率a
21
、系统负载率a
22
、节点电压偏移率a
31
和系统日平均网损量a
32
；
[0121]
线路重载率a
11
的计算公式为：
[0122][0123]
其中，a
11
为线路重载率，用以t时刻内支路b是否为潮流重载线路，判断支路是否为潮流重载线路时，以80％的线路额定传输容量作为潮流重载临界值，b为配电网支路集合，nb为配电网支路总数；
[0124]
配电变压器过载率a
12
的计算公式为：
[0125][0126]
其中，a
12
为配电变压器过载率，用以反映t时刻第q个配电变压器的负载率情况，t为配电变压器集合，n
t
为系统中配电变压器总数；
[0127]
负荷曲线波动率a
21
的计算公式为：
[0128][0129]
其中，a
21
为负荷曲线波动率，和分别为一天内系统负荷峰值和谷值，p
tload
为日内t时刻的系统总负荷量；
[0130]
系统负载率a
22
的计算公式为：
[0131][0132]
其中，a
22
为系统负载率；
[0133]
节点电压偏移率a
31
的计算公式为：
[0134][0135]
其中，a
31
为节点电压偏移率，nm为配电网节点总数，为t时刻第m
p
个配电网节点的电压值，为t时刻第m
p
个配电网节点电压标幺值；
[0136]
系统日平均网损量a
32
的计算公式为：
[0137][0138]
其中，a
32
为系统日平均网损量，为配电网平衡节点ih在t时刻的注入有功功率，为其他节点jh在t时刻的注入有功功率。
[0139]
充电网b对应的充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则包括多个底层指标，具体为充电设施平均使用率b
11
、充电设施使用均衡性b
21
和充电设施容载均衡性b
22
；
[0140]
充电设施平均使用率b
11
的计算公式为：
[0141][0142]
其中，b
11
为充电设施平均使用率，nc为充电站节点总数，为t时段内有充电需求的电动汽车在第nc个充电站的充电时长；
[0143]
充电设施使用均衡性b
21
的计算公式为：
[0144][0145]
其中，b
21
为充电设施使用均衡性，为一天内电动汽车在第nc个充电站的总充电时长；
[0146]
充电设施容载均衡性b
22
的计算公式为：
[0147][0148]
其中，b
22
为充电设施容载均衡性，为第nc个充电站的设备总容量，和分别为各充电设施容载比和充电网络容载比均值，各充电设施容载比和充电网络容载比均值的计算公式分别为：
[0149][0150][0151]
其中，为第nc个充电站下日内电动汽车充电负荷的最大值。
[0152]
充电用户c对应的充电服务高效性c1与可靠性c2两个方面的服务评价准则包括多个底层指标，具体为电动汽车充电需求满意度c
11
和电动汽车平均充电时间c
21
；
[0153]
电动汽车充电需求满意度c
11
的计算公式为：
[0154][0155]
其中，c
11
为电动汽车充电需求满意度，n
pev
为有充电需求的电动汽车总数，λ
id
表示第id辆电动汽车充电需求满意状态的0-1状态变量；
[0156]
电动汽车平均充电时间c
21
的计算公式为：
[0157][0158]
其中，c
21
为电动汽车平均充电时间，和分别为第id辆电动汽车的充电排队等待以及实际充电时长，为第id辆电动汽车的充电系数。
[0159]
在步骤2中，采用信息熵理论与模糊评价结合的综合评价方法量化评估“车-桩-路-网”协同互动效能以及电网充电服务运营的能力的过程具体包括以下步骤：
[0160]
步骤201：根据研究对象中的某地区电网实际运行状态和运行要求，基于双层综合评价指标体系分别计算获得上下层的指标对应的原始评价指标数据，并采用熵权法确定各层的指标权重；
[0161]
在步骤201中，对于单层评价指标，例如上层的调度需求指标及下层的调度需求响应指标，根据对应指标的定义计算得到相应指标值，以体现电网的运行状态和调度需求；
[0162]
对于多层级评价指标，例如下层的运营服务评价指标，包含准则层指标以及准则层下属指标层的多个底层指标，对于准则层和指标层构成的多层级评价指标，每一层指标权重的确定方法是相同的，都可看作单层指标，对于指标层而言，是利用原始评价指标数据来确定权重，对于准则层而言，是在指标层权重确定之后，利用指标层权重来确定准则层权
重，即首先对底层指标a
11
～c
21
计算其指标权重，根据底层指标权重计算上一层级的准则层指标a1～c2的指标权重，以此类推，直至得到以配电网、充电网以及充电用户为评价对象的目标层指标权重为止；
[0163]
准则层指标包括系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则、充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则以及充电服务高效性c1与可靠性c2两个方面的服务评价准则，各个准则层指标具有对应的底层指标，包括线路重载率a
11
、配电变压器过载率a
12
、负荷曲线波动率a
21
、系统负载率a
22
、节点电压偏移率a
31
、系统日平均网损量a
32
、充电设施平均使用率b
11
、充电设施使用均衡性b
21
、充电设施容载均衡性b
22
、电动汽车充电需求满意度c
11
和电动汽车平均充电时间c
21
；
[0164]
对准则层中各个底层指标权重的计算过程具体为：
[0165]
对原始评价指标数据进行标准化处理，对原始评价指标数据进行标准化处理的计算公式为：
[0166][0167]
对原始评价指标数据进行标准化处理之后，逐步计算指标变异性p
ij
、指标信息熵ej、指标信息熵冗余度gj以及指标权重计算公式分别为：
[0168][0169][0170]gj
＝1-ej[0171][0172]
其中，n为双层综合评价指标体系中的底层评价指标个数，m为双层综合评价指标体系中的评价准则类别个数；
[0173]
步骤202：根据评价指标值的极大化和极小化特性将指标分为效益型和成本型两类，从而为各类型的指标确定对应的隶属度函数，结合步骤201的指标权重，对“车-桩-路-网”协同互动和运营服务能力进行综合模糊评价，进行综合模糊评价的过程具体包括以下步骤：
[0174]
步骤202a：依据双层综合评价指标体系确定评价对象集x＝{x1,x2,
…
xn}，其中n为评估指标体系中的底层评价指标个数；
[0175]
步骤202b：确定评价打分集合v＝{v1,v2,
…
,vk}，评价打分集合中的各元素表示评价等级的隶属度值为1时对应的评分，指标的模糊评分矩阵的计算公式为：
[0176][0177]
其中，为待评分的指标对象，为指标对象对应的模糊评分矩阵，为指标iz对各个评价等级v1,v2,
…
,vk的隶属度值，vk为指标在评价打分集v中对应的评分等级，k＝1,2,3表示优、良和中三个评价等级；
[0178]
步骤202c：确定指标权重集合，指标权重集合中的元素表示该指标的重要程度，本实施例中，采用熵权法确定指标权重集合a中的各项元素为a＝{a1,a2,
…
,am}；
[0179]
步骤202d：根据上述步骤得到综合权重矩阵以及对应的模糊评分矩阵，进而得到各评价对象的综合模糊评分，以下层中的运营服务评价指标的配电网这一评价对象为例，其综合模糊评分的计算公式为：
[0180][0181]
其中，fa为配电网的综合模糊评分，表示评价对象为配电网a时，其下属评价准则a1、a2和a3的综合权重矩阵，v
a1-v
a3
＝{v
a1
,v
a3
,v
a3
}为对应的模糊评分矩阵。
[0182]
在步骤202中，基于隶属度原则进行综合模糊评价，最终得到“车-桩-路-网”协同互动能力和运营服务效能的综合模糊评分，其综合模糊评分由高到低表明该地区电网中车-网协同互动能力及充电运营服务能力的高低，量化反映了车-网协同运行及其融合效能。
[0183]
本发明在分析“车-桩-路-网”耦合电力系统协同运行模式的基础上，建立考虑电动汽车集群与耦合电网互动效能的双层评价指标体系，从电动汽车、电网和充电站三者之间互动特性的角度拓展了对“车-桩-路-网”耦合电力系统中车-网协同互动与充电运营服务能力的评价维度，通过上层调度需求指标下达和下层调度响应指标来表征“车-桩-网”互动能力，同时通过下层的运营服务指标来表征电网提供充电运营服务的效能，由此准确全面地反映了“车-桩-路-网”中各环节的电网运行状态、用户用电特征及负荷特征变化、评估电力系统中车-网互动能力以及电网充电运营服务效能，为进一步研究“车-桩-路-网”协同互动以及充电服务运营的机制模式提供分析和参考依据，同时可以为电网规划与建设、优化调度运行以及负荷侧需求响应技术等研究工作提供决策支持。
[0184]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：1.一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：在现有电网运行服务评价指标的基础上，建立用以综合评价电动汽车集群与耦合电网互动效能的双层综合评价指标体系；步骤2：基于双层综合评价指标体系采用信息熵理论与模糊评价结合的综合评价方法量化评估车-桩-路-网协同互动效能以及电网充电服务运营的能力。2.根据权利要求1所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，所述的步骤1中，双层综合评价指标体系根据车-桩-路-网协同互动的特征将分为上下两层，上层包括调度需求指标，下层包括调度响应指标及电网运营服务评价指标。3.根据权利要求2所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，所述的上层的调度需求指标包括多个评价指标，分别为系统负荷峰值时刻系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
、系统频率偏差标准以及系统供电节点电压合格率用以反映配电网中上级调度机构对电动汽车和充电站桩等下层资源的调度需求；所述的系统负荷峰值时刻具体为典型日中系统最大负荷的时段；所述的系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
具体为日内负荷峰谷差值与峰时段负荷量比值，系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
的计算公式为：其中，p
max
为日内系统最大负荷值，p
min
为日内系统最小负荷值；所述的系统负荷峰谷差对最大负荷占比p
rate
用以反映日内负荷曲线的波动情况，且负荷曲线的波动越大，系统调度运行的压力越大，以作为系统平移曲线的调度需求参考指标；所述的系统频率偏差标准具体为车-桩-路-网协同运行下对电网运行电能频率质量的要求，系统频率偏差标准的计算公式为：其中，f
real
为实际运行中系统频率，f
rated
为系统额定频率；所述的系统供电节点电压合格率具体为电压越限的节点数目与配电网节点总数的比值，系统供电节点电压合格率的计算公式为：其中，为电压越限的节点数目，为配电网节点总数；所述的系统供电节点电压合格率用以反映车-桩-路-网协同运行下对电网运行电压质量的要求。4.根据权利要求2所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征
在于，所述的下层的调度需求响应指标包括多个评价指标，分别为有序充电负荷响应功率、有序充电负荷响应时段、有序充电负荷持续响应时间以及最小不可响应负荷功率，用以反映配电网中下层资源在“车-桩-路-网”耦合系统中的车-网互动响应能力，车-网互动响应能力包括有序充电负荷响应功率、有序充电负荷响应时段、有序充电负荷持续响应时间以及最小不可响应负荷功率；所述的有序充电负荷响应功率具体为电动汽车用户日内可响应有序充电调度的潜力容量；所述的有序充电负荷响应时段具体为电动汽车用户日内可参与有序充电调度的所有时段；所述的有序充电负荷持续响应时间具体为电动汽车用户日内可持续参与有序充电调度的连续时间；所述的最小不可响应负荷功率具体为有序充电调度时需要首先满足的电动汽车充电需求，即不可参与调度的电动汽车充电负荷大小。5.根据权利要求4所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，所述的下层的运营服务评价指标分为准则层和指标层两层，准则层包括多个评价准则，即准则层指标，分别为配电网a对应的系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则、充电网b对应的充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则以及充电用户c对应的充电服务高效性c1与可靠性c2两个方面的服务评价准则，指标层包括准则层下属的多个底层指标，用以量化评估车-桩-路-网耦合系统中电网的充电运营服务效能。6.根据权利要求5所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，所述的配电网a对应的系统运行安全可靠性a1、高效性a2和优质性a3三个方面的配电网运行准则包括多个底层指标，具体为线路重载率a
11
、配电变压器过载率a
12
、负荷曲线波动率a
21
、系统负载率a
22
、节点电压偏移率a
31
和系统日平均网损量a
32
；所述的线路重载率a
11
的计算公式为：其中，a
11
为线路重载率，用以t时刻内支路b是否为潮流重载线路，判断支路是否为潮流重载线路时，以80％的线路额定传输容量作为潮流重载临界值，b为配电网支路集合，n
b
为配电网支路总数；所述的配电变压器过载率a
12
的计算公式为：其中，a
12
为配电变压器过载率，用以反映t时刻第q个配电变压器的负载率情况，t为配电变压器集合，n
t
为系统中配电变压器总数；所述的负荷曲线波动率a
21
的计算公式为：
其中，a
21
为负荷曲线波动率，和分别为一天内系统负荷峰值和谷值，p
tload
为日内t时刻的系统总负荷量；所述的系统负载率a
22
的计算公式为：其中，a
22
为系统负载率；所述的节点电压偏移率a
31
的计算公式为：其中，a
31
为节点电压偏移率，n
m
为配电网节点总数，为t时刻第m
p
个配电网节点的电压值，为t时刻第m
p
个配电网节点电压标幺值；所述的系统日平均网损量a
32
的计算公式为：其中，a
32
为系统日平均网损量，为配电网平衡节点i
h
在t时刻的注入有功功率，为其他节点j
h
在t时刻的注入有功功率。7.根据权利要求5所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，所述的充电网b对应的充电设施网络高效性b1和协调性b2两个方面的充电设施运行评价准则包括多个底层指标，具体为充电设施平均使用率b
11
、充电设施使用均衡性b
21
和充电设施容载均衡性b
22
；所述的充电设施平均使用率b
11
的计算公式为：其中，b
11
为充电设施平均使用率，n
c
为充电站节点总数，为t时段内有充电需求的电动汽车在第n
c
个充电站的充电时长；所述的充电设施使用均衡性b
21
的计算公式为：
路-网协同互动效能以及电网充电服务运营的能力的过程具体包括以下步骤：步骤201：根据研究对象中的某地区电网实际运行状态和运行要求，基于双层综合评价指标体系分别计算获得上下层的评级指标对应的原始评价指标数据，并采用熵权法确定各层的指标权重，各层的指标权重的确定方法为：对于单层评价指标，包括上层的调度需求指标及下层的调度需求响应指标，根据对应指标的定义计算得到相应指标值，以体现电网的运行状态和调度需求；对于多层级评价指标，包括下层的运营服务评价指标，包含准则层指标以及下属指标层的多个底层指标，首先对底层指标a
11
～c
21
计算其指标权重，根据底层指标权重计算上一层级的准则层指标a1～c2的指标权重，以此类推，直至得到以配电网、充电网以及充电用户为评价对象的目标层指标权重为止；其中，对准则层指标中各个底层指标权重的计算过程具体为：对原始评价指标数据进行标准化处理，对原始评价指标数据进行标准化处理的计算公式为：对原始评价指标数据进行标准化处理之后，逐步计算指标变异性p
ij
、指标信息熵e
j
、指标信息熵冗余度g
j
以及指标权重计算公式分别为：计算公式分别为：g
j
＝1-e
j
其中，n为双层综合评价指标体系中的底层评价指标个数，m为双层综合评价指标体系中的评价准则类别个数；步骤202：根据评价指标值的极大化和极小化特性将指标分为效益型和成本型两类，从而为各类型的指标确定对应的隶属度函数，结合步骤201的指标权重，对车-桩-路-网协同互动和运营服务能力进行综合模糊评价，即基于隶属度原则进行综合模糊评价，最终得到车-桩-路-网协同互动能力和运营服务效能的综合模糊评分，综合模糊评分的高低反映电网中车-网协同互动能力及充电运营服务能力的高低，进而实现量化反映车-网协同运行及其融合效能。10.根据权利要求9所述的一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，其特征在于，所述的步骤202中，对车-桩-路-网协同互动和运营服务能力进行综合模糊评价的过程具体包括以下步骤：步骤202a：依据双层综合评价指标体系确定评价对象集x＝{x1,x2,
…
x
n
}，其中，n为评
估指标体系中的底层评价指标个数；步骤202b：确定评价打分集合v＝{v1,v2,
…
,v
k
}，评价打分集合中的各元素表示评价等级的隶属度值为1时对应的评分，指标的模糊评分矩阵的计算公式为：其中，为待评分的指标对象，为指标对象对应的模糊评分矩阵，为指标i
z
对评价打分集合中各个评价等级v1,v2,
…
,v
k
的隶属度值，v
k
为指标在评价打分集合v中对应的评分等级；步骤202c：确定指标权重集合，指标权重集合中的元素表示该指标的重要程度；步骤202d：得到综合权重矩阵以及对应的模糊评分矩阵，进行加权求和得到各评价对象的综合模糊评分，综合模糊评分的计算公式为：其中，f为评价对象的综合模糊评分，为准则层指标j对应的指标权重，为准则层指标j对应的模糊评分矩阵。
技术总结本发明涉及一种车-桩-路-网耦合电力系统协同运行的评估方法，该方法包括以下步骤：步骤1：在现有电网运行服务评价指标的基础上，建立用以综合评价电动汽车集群与耦合电网互动效能的双层综合评价指标体系；步骤2：基于双层综合评价指标体系采用信息熵理论与模糊评价结合的综合评价方法量化评估车-桩-路-网协同互动效能以及电网充电服务运营的能力。与现有技术相比，本发明具有准确全面反映车-桩-路-网中各环节的电网运行状态、用户用电特征及负荷特征变化、评估电力系统中车-网互动能力以及电网充电运营服务效能等优点。及电网充电运营服务效能等优点。及电网充电运营服务效能等优点。
技术研发人员：杨心刚 吴丹 方陈 苏舒 杜洋 曹博源
受保护的技术使用者：国网电动汽车服务有限公司
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2022/11/1
