衣傳寶，王德順，王龍澤，蔣思宇，謝 彧，焦淑涔，張 妍，謝 歡，李美成

(1.華北電力大學(xué) 控制與計算機工程學(xué)院，北京 102206；2.國網(wǎng)新源控股有限公司，北京 100761；3.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192；4.華北電力大學(xué) 新能源學(xué)院，北京 102206；5.華北電力大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，北京 102206；6.國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院，北京 100045)

0 引 言

電力能源在生產(chǎn)、分配、輸送和使用等環(huán)節(jié)，均存在很大的波動性和不確定性。因此，儲能成為電力系統(tǒng)不可或缺的一部分，在智能電網(wǎng)、可再生能源高占比系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域逐漸得到廣泛應(yīng)用，并成為這些領(lǐng)域的重要組成部分以及關(guān)鍵支撐技術(shù)[1]。抽水蓄能是目前大容量電能存儲的主要方式，具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻及事故備用功能，。抽水蓄能的低吸高發(fā)功能，不僅實現(xiàn)了電能的有效存儲，而且有效調(diào)節(jié)了電力系統(tǒng)生產(chǎn)的供應(yīng)和使用，保持了三者之間的動態(tài)平衡。功率調(diào)節(jié)功能是抽水蓄能電站調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等功能和在電力系統(tǒng)中多種作用發(fā)揮的基礎(chǔ)[2]。

我國在20世紀60年代后期開始對抽水蓄能電站研究、開發(fā)和使用，主要解決電力系統(tǒng)中遇到的調(diào)峰問題。1968年建成的崗南小型混合式抽水蓄能電站開辟了我國抽水蓄能電站建設(shè)的先河[3]。雖然我國抽水蓄能建設(shè)起步較晚，但由于后發(fā)效應(yīng)，起點卻較高，近年建設(shè)的幾座大型抽水蓄能電站技術(shù)已處于世界先進水平。預(yù)計到2020年底，我國抽水蓄能電站裝機規(guī)模將達到4 000萬kW[4]。

抽水蓄能電站是世界公認的運行靈活且安全可靠的調(diào)峰電源，國內(nèi)外已投產(chǎn)運行的抽水蓄能電站均為電力系統(tǒng)帶來良好的經(jīng)濟效益。它以其特有的優(yōu)點發(fā)揮越來越重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相和旋轉(zhuǎn)備用任務(wù)，給電力系統(tǒng)帶來可觀的動態(tài)效益、提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量和運行安全；(2)平抑風(fēng)力發(fā)電與太陽能發(fā)電的不確定性，緩解新能源并網(wǎng)的不利影響；(3)為特高壓和智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展保駕護航，對電力系統(tǒng)特別是堅強智能電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行具有重要意義；(4)具有實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機組節(jié)能降耗的靜態(tài)功能，有助于實現(xiàn)低碳經(jīng)濟與能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5]。

合理評價抽蓄機組功率調(diào)節(jié)性能是推動抽水蓄能發(fā)展的首要前提。理論研究方面，科學(xué)全面地評價抽蓄機組功率調(diào)節(jié)性能，可為抽水蓄能技術(shù)發(fā)展提出合理建議，為理論研究指明方向與提供借鑒；現(xiàn)實意義方面，將評價成果應(yīng)用到實踐中，實現(xiàn)理論與實踐更好地結(jié)合，改善我國抽水蓄能電站的管理與運行水平，發(fā)揮出抽水蓄能電站功率調(diào)節(jié)的應(yīng)用作用，更好地推動抽水蓄能行業(yè)的發(fā)展。然而，由于抽蓄機組多源異質(zhì)特性以及評價指標和方法各異，為綜合評價抽蓄機組功率調(diào)節(jié)性能帶來巨大挑戰(zhàn)。

本文針對抽水蓄能功率調(diào)節(jié)綜合評價指標體系和評價方法，梳理了國內(nèi)外既有研究成果，根據(jù)抽蓄機組及功率調(diào)節(jié)特性，分析現(xiàn)有評價指標體系和評價方法存在的不足，提出今后抽水蓄能功率調(diào)節(jié)評價研究的發(fā)展方向。

1 抽蓄機組功率調(diào)節(jié)特性分析

根據(jù)抽水蓄能機組的功率調(diào)節(jié)特性，可將機組分為定速抽蓄機組與變速抽蓄機組。由于定速抽蓄機組的轉(zhuǎn)速為固定值，水泵工況的揚程與功率符合單一映射的函數(shù)關(guān)系，改變導(dǎo)葉開度對機組輸出功率進行調(diào)節(jié)時，過程較慢，難以滿足電網(wǎng)功率快速調(diào)節(jié)的要求。這種機組無法對電網(wǎng)功率的短時、瞬時波動做出響應(yīng)，且無法調(diào)節(jié)、消納電網(wǎng)多余功率。相較于定速抽蓄機組，變速抽蓄機組的優(yōu)勢在于抽水工況可進行自動頻率控制、發(fā)電工況瞬時有功功率和無功功率調(diào)節(jié)，同時還有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)機電系統(tǒng)柔性連接，提高發(fā)電效率，控制電網(wǎng)負荷頻率，避免可再生能源并網(wǎng)后出現(xiàn)頻率大幅變化問題，提高電能質(zhì)量[6]。變速抽蓄機組合理的功率調(diào)節(jié)可以使水輪機和水泵的運行效率普遍提高3%～10%左右，并且在抽水工況下抽蓄機組功率調(diào)節(jié)，具有調(diào)節(jié)機組人力的能力[7]。因此，變速抽蓄機組已逐步取代定速抽蓄機組?；诖耍疚闹饕獙ψ兯俪樾顧C組的功率調(diào)節(jié)特性進行分析。

抽蓄機組功率調(diào)節(jié)在發(fā)電模式與電動模式中有不同的表現(xiàn)。發(fā)電模式下的功率調(diào)節(jié)，起到調(diào)峰的作用。即在高峰負荷時，機組作為發(fā)電機組運行，利用上水庫的蓄水發(fā)電，將流水帶動的機械能轉(zhuǎn)化為電能，送入電網(wǎng)。此時，水輪機進口能量高于出口能量，水流對轉(zhuǎn)輪做功。文獻[8]將功率調(diào)節(jié)看作是對轉(zhuǎn)子動能調(diào)整和調(diào)速器對水流量調(diào)整的響應(yīng)，通過計算有功功率來反應(yīng)功率調(diào)節(jié)性能優(yōu)劣。文獻[9]通過分析揚程與功率關(guān)系曲線來進行抽濾機組功率調(diào)節(jié)的特性分析。文獻[10]則認為表征功率調(diào)節(jié)性能的指標是水泵調(diào)節(jié)容量。

電動模式下的功率調(diào)節(jié)起到填谷的作用，即在電力系統(tǒng)負荷處于低谷時，抽水蓄能機組作為水泵運行，往上水庫蓄水。此時將電能轉(zhuǎn)化為機械能，水泵的出口能量高于進口能量，轉(zhuǎn)輪對水流做功。文獻[8]提出電機轉(zhuǎn)速可以表征功率調(diào)節(jié)性能的優(yōu)劣，計算發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)吸收的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。文獻[9]在流量與揚程、功率曲線關(guān)系圖中，根據(jù)得到水泵最大入力限制線確定功率調(diào)節(jié)的范圍。文獻[11]以單位調(diào)節(jié)功率的標幺值來恒定機組的功率調(diào)節(jié)性能。文獻[12]通過計算發(fā)現(xiàn)在輸入功率一定的情況下相較于常規(guī)可變速抽速系統(tǒng)基于虛擬水頭的可變速抽水蓄能系統(tǒng)機組效率明顯較高，具有更好的功率調(diào)節(jié)特性。

目前，上述文獻表征功率調(diào)節(jié)特性的參數(shù)多為輸出功率，大多數(shù)研究都指明影響輸出功率的因素有轉(zhuǎn)速與揚程[10]。文獻在計算輸出功率時大多在理想狀態(tài)下進行，這一算法對于工況較為簡單的定速抽蓄機組較為準確。然而變速抽蓄機組運行工況極為復(fù)雜，工況啟停止中涉及到的相關(guān)要素較多，故簡單的輸出功率計算不能準確地反應(yīng)功率調(diào)節(jié)特性，該方法也就失去了其先進性，無法實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)特性合理分析。綜上所述，功率調(diào)節(jié)特性分析方法較單一，需再加強抽蓄機組功率工況的調(diào)研工作，為科學(xué)合理分析抽蓄機組功率調(diào)節(jié)特性打下堅實基礎(chǔ)。

2 評價指標及評價指標體系

抽水蓄能機組運行過程中，需要實時監(jiān)測其在功率調(diào)節(jié)方面的性能狀態(tài)，因此，需要建立科學(xué)合理的評價指標體系，以實現(xiàn)抽蓄機組功率調(diào)節(jié)能力最優(yōu)的考量目標。對于抽蓄機組功率調(diào)節(jié)性能的綜合評價，首先要建立真實客觀地反映系統(tǒng)綜合性能的指標體系，進而確定體系中各指標的權(quán)重，即各指標對整體的重要程度，最后得出綜合性能的評價得分，以實現(xiàn)對抽蓄機組進行科學(xué)系統(tǒng)評價的目標。

2.1 評價指標體系的建立

抽水蓄能機組能夠通過抽取和釋放水，實現(xiàn)勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換，從而達到調(diào)峰填谷的目的。這種轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的效益受到學(xué)者重點關(guān)注并得到了廣泛的研究。國內(nèi)外學(xué)者大多從靜態(tài)效益和動態(tài)效益兩個方面來建立評價指標體系，來衡量抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的效益。其中，靜態(tài)效益即調(diào)峰填谷產(chǎn)生的效益，分為容量效益和電量效益，即節(jié)煤效益；動態(tài)效益是指由于抽水蓄能電站啟動迅速、運行靈活，在承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)相、負荷調(diào)整和緊急事故備用任務(wù)時，滿足系統(tǒng)“動態(tài)”運行需要而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。

在抽蓄機組靜態(tài)參數(shù)的評價方面，文獻[13]考慮了機組的開機容量和機組出力、事故備用容量和負荷備用容量等約束條件，能較全面地反映靜態(tài)效益，但單純用數(shù)學(xué)方法求解文獻所提出的公式十分困難。文獻[14]運用了等效替代原則，提出了系統(tǒng)負荷峰谷態(tài)、電站調(diào)峰能力和煤耗特性等主要評價指標，但由于僅評估了靜態(tài)性能且指標不夠全面，因而并不足以得出調(diào)峰火電機組、抽水蓄能機組何者更優(yōu)的結(jié)論。文獻[15]考慮了抽蓄電站的上下水庫的流量、庫容、水頭、發(fā)電量和抽水負荷間的關(guān)系，并將系統(tǒng)機組的煤耗效率、資源分布以及能源價格差別、不同地區(qū)和不同時段的售電電價差別等多方因素考慮在內(nèi)，通過區(qū)分不同的計算口徑來建立綜合評價指標體系，但文獻并未對此進行更深入的闡述。因此，現(xiàn)有研究選取的指標可行性不高、計算結(jié)果不夠精確；包含的二級評價指標較少，并不足以建立其一個全面的評價指標體系、實現(xiàn)對抽蓄機組效益的綜合評價。

在抽蓄機組的動態(tài)參數(shù)的評價方面，國內(nèi)外學(xué)者多將抽水蓄能電站的容量按其承擔(dān)的各種功能分塊，分別計算其動態(tài)效益，最后逐項累加。文獻[16]提出一種定量評估抽水蓄能機組調(diào)頻效益的解析模型，衡量了調(diào)頻容量、備用容量、燃料費和固定運行費用等指標，但忽視了各類機組的負荷響應(yīng)速度問題，計算結(jié)果不夠準確。文獻[17]主要關(guān)注新增機組的有效容量、小時強迫停運率、抽蓄機組的發(fā)電容量、抽水容量的指標，還評估了在峰荷區(qū)所節(jié)約的燃料和因增加抽水量而增加的煤耗，確定邊際效益，但弱化了對負荷隨機變化和計劃外負荷增長的考慮。文獻[13]計量了典型日負荷曲線，逐小時計算機組發(fā)生事故停運導(dǎo)致的系統(tǒng)供電量、缺供電力和期望值等指標，然后累加求出系統(tǒng)供電量、缺供電力和停電持續(xù)時間的期望值。綜上，將抽蓄電站進行功能分塊后計算其動態(tài)效益的方法概念清晰，計算簡便，但主要缺陷在于各種功能效益相互交叉重疊，難以割裂；抽水蓄能電站動態(tài)效益的實現(xiàn)機理復(fù)雜，在這種方法上建立的動態(tài)參數(shù)并不能完整準確地評估抽水蓄能電站所能實現(xiàn)的全部動態(tài)效益。

綜上所述，現(xiàn)存的國內(nèi)外研究從多角度、多方面提出了評價指標，以評價抽蓄機組功率調(diào)節(jié)方面的靜態(tài)和動態(tài)效益，如圖1所示。但仍存在些許不足：首先，部分指標的獲取仍有一定的技術(shù)難度，因此無法計算出精確的結(jié)果；其次，由于抽蓄電站效益實現(xiàn)機理的復(fù)雜性，已建立的評價體系層次過于單一，仍需建立二級指標，對效益進行深度評價；最后，不同學(xué)者提出的指標受到考慮角度的限制，指標本身不足以全面、完整地評價抽蓄電站。

圖1 抽蓄機組功率調(diào)節(jié)性能評價指標Fig.1 Evaluation index for power regulation performance of pumped storage unit

2.2 評價體系的權(quán)重

在項目評價中，確認各類指標的權(quán)重往往是影響最終評價結(jié)果的關(guān)鍵因素。原因在于變速抽蓄機組產(chǎn)生的效益分為兩種，其相應(yīng)的評估指標的重要程度也不盡相同，考核也需要具有側(cè)重點。權(quán)重不僅僅是指某一因素或指標所占的百分比，更重要的是因素或指標對整體的貢獻度或重要性。因此，選擇合理的賦權(quán)方法是綜合評價的關(guān)鍵。具體的賦權(quán)方法可分為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法三類。

主觀賦權(quán)法是一種定性分析的方法，主要是根據(jù)決策者或?qū)＜业闹R、經(jīng)驗等無法量化的信息來確定指標的權(quán)重，體現(xiàn)了評價者的主觀偏好。代表性的主觀賦權(quán)法有層次分析法。文獻[18]對希臘各能源發(fā)電績效評價時，從公共電力部門、獨立的電力生產(chǎn)商、輸電系統(tǒng)運營商、學(xué)術(shù)機構(gòu)和政府等能源相關(guān)部門組織了25人對各評價指標的權(quán)重進行打分。文獻[19]在對伊斯坦布爾可再生能源發(fā)電績效進行評價時，利用專家經(jīng)驗法得出各評價指標的權(quán)重。這種方法操作簡單，能夠直接依賴專家的歷史經(jīng)驗，結(jié)果比較符合實際；但缺點是具有一定的主觀臆斷性，容易陷入經(jīng)驗主義的誤區(qū)，無法合理考慮指標的數(shù)值和內(nèi)在聯(lián)系。

客觀賦權(quán)法是一種定量分析方法，是根據(jù)指標的原始信息，運用統(tǒng)計的方法理論計算出的指標權(quán)重。常見的有主成分分析法、變異系數(shù)法、熵值法等。文獻[20]運用了客觀賦權(quán)法，通過對目標間的對比強度和沖突性進行綜合考慮來確定目標的權(quán)重，以對停電后機組恢復(fù)方案進行優(yōu)化決策。文獻[21]使用了熵權(quán)法來度量指標所含的信息量、使用變異系數(shù)法來確定指標的變異程度，并將二者結(jié)合對電能質(zhì)量各等級進行賦權(quán)，以對電能質(zhì)量進行評價?？偟膩碚f，客觀賦權(quán)法的優(yōu)點表現(xiàn)為能合理有效地保留原始數(shù)據(jù)的信息，充分體現(xiàn)了指標的特征與差異；缺點在于客觀賦權(quán)法要依賴于足夠的樣本數(shù)據(jù)和實際的問題域，通用性和可參與性差，計算方法也比較復(fù)雜，而且不能體現(xiàn)評判者對不同屬性指標的重視程度，既定權(quán)重會與屬性的實際重要程度相差較大。

組合賦權(quán)法是一種將主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法進行組合的綜合分析方法。文獻[22]在評價分布式能源系統(tǒng)的各方案的優(yōu)劣時，邀請6位專家進行賦權(quán)并用熵權(quán)法的指標計算權(quán)重值，引入熵值變量，將二者結(jié)合。文獻[23]通過實驗和公式計算、專家打分求平均值的方法獲得指標權(quán)重，然后采用博弈論把主觀權(quán)重與客觀權(quán)重整合優(yōu)化為組合權(quán)重，并進行歸一化處理。最后，基于TOPSIS法計算充電機的運行狀態(tài)的貼近度，并得出最終評分。文獻[24]建立了分布式電源并網(wǎng)的綜合評估指標體系，邀請專家給出評估指標的重要程度，然后進行相應(yīng)的計算，再利用隸屬度函數(shù)進行模糊評分，二者結(jié)合組進行權(quán)重計算。因此，組合賦權(quán)法確保了主觀信息和客觀信息都能夠在指標權(quán)重中得以體現(xiàn)，有效地規(guī)避了上述主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法各自的缺陷，使得計算出的結(jié)果更合理。

3 評價方法

由于抽蓄機組的功率調(diào)節(jié)是系統(tǒng)性的，單因子評價無法全面、準確地反映抽水蓄能工程在功率調(diào)節(jié)方面的性能，因此多采用綜合評價方法。綜合評價方法可分為主觀評價法、客觀評價法及組合評價法。主觀評價法包括專家評價法、層次分析法、模糊綜合評價法等；客觀評價法包括灰色關(guān)聯(lián)度分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法、主成分分析法、熵權(quán)法等；組合評價法則是將多種評價法相結(jié)合，實現(xiàn)多種方法的綜合應(yīng)用。

3.1 主觀評價法

層次分析法是本世紀中期被提出來的一種系統(tǒng)規(guī)劃方法，通過應(yīng)用數(shù)學(xué)方法將決定性分析有效結(jié)合起來，統(tǒng)一進行優(yōu)化處理而得到合理結(jié)果的一種方法。它將決策者的思維過程數(shù)學(xué)化，將人的主觀判斷的定性分析進行定量化，將各種評價指標之間的差異數(shù)值化，幫助決策者保持思維過程的一致性，從而為確定這些評價指標的權(quán)重提供了易于被人接受的決策數(shù)據(jù)，因此，在抽水蓄能評價中得到廣泛應(yīng)用。文獻[25]對智能水電廠調(diào)速系統(tǒng)硬件平臺及軟件系統(tǒng)的設(shè)計討論，采用層次分析法，對調(diào)速系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、運行監(jiān)控進行綜合評價。文獻[26]采用層次分析法，以水電機組的結(jié)構(gòu)特點為基礎(chǔ)，提出了機組的健康狀態(tài)評價指標體系和評價模型，并通過實例驗證了層次分析法在水電機組評價中應(yīng)用的可行性。但采用層次分析法評價時，擺脫不了評價過程中的隨機性和評價專家主觀上的不確定性及認識上的模糊性；對于抽蓄機組，評價指標比較復(fù)雜，判斷矩陣易出現(xiàn)不一致現(xiàn)象，影響結(jié)果的可信度。

模糊綜合評判法是進行綜合評判的一種有效方法，最早是由我國學(xué)者汪培莊于1980年提出的。其優(yōu)點是數(shù)學(xué)模型簡單，容易掌握，對多因素、多層次的復(fù)雜問題評判效果比較好，是別的數(shù)學(xué)分支和模型所難以代替的方法。文獻[27]采用模糊綜合評價方法，構(gòu)建水利工程指標體系與相應(yīng)評價模型，為企業(yè)進行施工質(zhì)量管理提供科學(xué)有效的評價方法和思路，提高水電項目執(zhí)行效率。文獻[28]建立了評價抽水蓄能電站功能作用的指標體系，通過模糊綜合評判方法對抽水蓄能電站服務(wù)電網(wǎng)的性能做出評價。然而，模糊評判法不能解決評價指標間相關(guān)造成的評價信息重復(fù)問題，各因素權(quán)重的確定帶有一定的主觀性，尤其在抽水蓄能機組復(fù)雜的性能評價方面，隸屬函數(shù)的確定有一定困難，導(dǎo)致該方法的應(yīng)用過于繁瑣，實用性不強。

3.2 客觀評價法

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是典型的客觀評價方法之一，是一種定性和定量分析相結(jié)合的綜合評價方法，這種方法可以較好的解決評價指標難以準確量化和統(tǒng)計的問題，可以排除人為因素帶來的影響，使評價結(jié)果更加客觀準確。文獻[29]針對現(xiàn)有配電網(wǎng)的評價考量體系及管理中存在的問題，提出了一種基于灰色關(guān)聯(lián)度的指標賦權(quán)方法來實現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面效果評價，有助于提升電網(wǎng)改造和建設(shè)水平。文獻[30]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法評價我國西南地區(qū)某流域梯級水電開發(fā)對流域內(nèi)水生生物的影響，證明了將灰色關(guān)聯(lián)度分析法應(yīng)用于水電規(guī)劃環(huán)境影響評價，不僅可以量化水電梯級規(guī)劃對環(huán)境的影響程度，而且更有利于多個開發(fā)方案的比較優(yōu)選。文獻[31]在水電工程施工工程中，引入灰色關(guān)聯(lián)度分析法，詳細介紹了灰色評標模型的計算方法和步驟。但灰色關(guān)聯(lián)度量化模型的理論基礎(chǔ)很狹隘，比較序列的取值不同會造成結(jié)果不唯一，該方法不能解決功率調(diào)節(jié)性能評價指標間相關(guān)性造成的評價信息重復(fù)問題，因而指標的選擇對評判結(jié)果影響很大。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能特征的一類人工系統(tǒng)，整個網(wǎng)絡(luò)的信息處理是通過神經(jīng)元之間的相互作用來完成的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法具有自適應(yīng)能力，能對多指標綜合評價問題給出一個客觀評價，有助于弱化權(quán)重確定中的人為因素。文獻[32]針對水電工程安全事故的動態(tài)性、隨機性和模糊性特點，構(gòu)建水電工程安全評價指標體系，通過引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計評價模型，對水電工程施工安全進行評價。文獻[33]探究了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法在電力需求側(cè)功率管理綜合評價中的應(yīng)用，分析人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法應(yīng)用的可行性、優(yōu)越性及現(xiàn)有缺陷，并輔以實例加以論證，為電力系統(tǒng)綜合評價系統(tǒng)中評價方法的選擇提供一種解決方案。然而，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法最嚴重的問題是沒能力來解釋自己的推理過程和推理依據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)不充分的時候，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就無法進行工作。

主成分分析也稱主分量分析，把多指標合成為少數(shù)幾個相互無關(guān)的綜合指標(即主成分)以降低復(fù)雜維度，其中每個主成分都能夠反映原始變量的絕大部分信息，而且所含信息互不重復(fù)。這種方法在引進多方面變量的同時將復(fù)雜因素歸結(jié)為幾個主成分，使問題簡單化，同時得到更加科學(xué)有效的數(shù)據(jù)信息。文獻[34]以電力系統(tǒng)需求側(cè)功率調(diào)節(jié)為研究對象，利用主成分分析方法提取少量但又能反映原先指標的信息，有效降低了變量維數(shù)而又不造成信息的大量丟失。但主成分分析法的計算過程比較繁瑣，對樣本量的要求較大，且需要假設(shè)指標之間的關(guān)系都為線性關(guān)系，但在評價抽蓄機組功率調(diào)節(jié)性能的實際應(yīng)用時，指標之間的關(guān)系并非為線性關(guān)系，這將有可能導(dǎo)致評價結(jié)果的偏差較大。

3.3 組合評價法

各種評價方法的提出都有其特殊的背景和意義，因而會有適合自己的應(yīng)用范圍，主觀評價法中存在權(quán)重確定存在主觀性等問題，客觀評價法中存在底層數(shù)據(jù)需求量過大等問題。對于具體的評價研究，方法的優(yōu)劣與否沒有絕對的甄別標準，單純從方法的機理上判別方法的好壞不可行。因此，許多學(xué)者將兩種甚至多種方法進行組合，對抽蓄機組的性能進行綜合評價，以盡量克服單一評價方法的局限性。

文獻[35]將模糊評判法與層次分析法相組合，建立了可較好反映抽水蓄能功率調(diào)速系統(tǒng)性能狀態(tài)的評估指標體系，綜合評估了系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并以實際案例進行驗證，取得了較為滿意的應(yīng)用效果。文獻[36]同樣采用模糊評判與層次分析組合的方法，對廣西農(nóng)村水電增效擴容改造的功率效能進行綜合評價，并建立了組合式的評價體系。文獻[37]從水電工程風(fēng)險指標量化問題出發(fā)，將灰色關(guān)聯(lián)度分析法與層次分析法相結(jié)合，進行工程風(fēng)險綜合評價，為水電相關(guān)企業(yè)在風(fēng)險評估方面提供了思路。文獻[38]以水電工程施工安全為研究對象，采用模糊綜合評價與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，基于Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱建立了基于模糊綜合評價和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評價模型，對于水電工程施工過程的安全隱患排查具有一定的參考意義。文獻[39]針對太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的波動性和間歇性特點，提出一種基于主成分分析和遺傳算法優(yōu)化的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功率預(yù)測方法，構(gòu)建了多種方法組合式的數(shù)學(xué)模型，具有一定的應(yīng)用價值。這些組合評價方法雖然有助于對抽蓄機組性能進行較全面的綜合評價，但這些“組合”只是在評價權(quán)數(shù)和結(jié)果兩個局部環(huán)節(jié)進行“重組”，對于能否科學(xué)全面地評價抽蓄機組性能仍需考量。典型評價方法的優(yōu)缺點對比如表1所示。

表1 典型評價方法優(yōu)缺點對比Tab.1 Comparison of advantages and disadvantages of typical evaluation methods

4 抽蓄機組功率調(diào)節(jié)評價研究的發(fā)展趨勢

評價指標體系的進一步研究。在抽水蓄能機組的功率調(diào)節(jié)性能評價中，建立科學(xué)全面的指標體系是綜合評價合理性的基礎(chǔ)。抽蓄機組的功率調(diào)節(jié)性能受多種因素影響，從中選擇能較好地反映機組運行狀態(tài)、功率調(diào)節(jié)能力、技術(shù)與管理人員訴求的指標因子是一個較難把握的技術(shù)問題，尤其是將定性與定量相結(jié)合的指標權(quán)重選取，是綜合評價過程中的一大難點。因此，在今后的研究與實踐工作中，要充分考慮抽蓄機組不同狀態(tài)下的評價指標體系的合理建立，力爭形成一套完備的、具有代表性的評價指標體系。

廣義統(tǒng)一評價標準的建立。目前抽水蓄能項目建設(shè)與運營情況各異，尤其是功率調(diào)節(jié)方面受到當(dāng)?shù)乜稍偕茉磁c配電網(wǎng)運行影響，導(dǎo)致功率調(diào)節(jié)還沒有統(tǒng)一的評價標準。在未來的研究工作中，可以根據(jù)評價對象所處區(qū)域的水力與電力結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建統(tǒng)一的或具有代表性的評價標準；也可以根據(jù)抽水蓄能機組建設(shè)規(guī)模，并結(jié)合功率調(diào)節(jié)任務(wù)，建立分級的評價標準，同一級別的評價對象可采用相同的標準；同時，還可以根據(jù)抽水蓄能項目關(guān)鍵技術(shù)類型的不同，建立相應(yīng)的評價標準。有了廣義上統(tǒng)一的評價標準，在對各類型抽蓄項目及功率調(diào)節(jié)性能的評價中，可得到更有意義的評價結(jié)果，并便于各研究項目的對標分析。

集成式評價方法的優(yōu)化?！凹伞钡脑u價方法與“組合”評價方法不同，集成式評價方法不是簡單的方法疊加，而是在同時使用兩種方法進行綜合評價的各個階段根據(jù)需要進行“再造”，這種有機結(jié)合的方法，可以縮小主觀認識和客觀實際的差距，使得評價結(jié)果更具科學(xué)性和可操作性。例如求解DEA線性規(guī)劃最優(yōu)解時，可以將層次分析法與數(shù)據(jù)包絡(luò)分析進行整合，這種權(quán)重的選擇方法比一般的DEA權(quán)重分析法更具有準確性和客觀性，能夠克服一般DEA方法對權(quán)重選擇的缺點。因此，對于抽蓄機組的相關(guān)評價研究中，需要更深入地研究各類評價方法的機理，并將多種方法做有機的集成優(yōu)化，以滿足抽蓄機組功率調(diào)節(jié)評價的技術(shù)需求。

現(xiàn)代化信息技術(shù)的有效融合。隨著智能化、數(shù)字化信息技術(shù)的飛速發(fā)展，可大力開發(fā)基于智能計算機的評價技術(shù)，把專家評價與主觀評價賦予數(shù)字化表征，通過大數(shù)據(jù)存儲與處理、深度學(xué)習(xí)、人工智能算法等技術(shù)融入，挖掘更加全面的評價指標，構(gòu)建更加科學(xué)的評價模型，開發(fā)更加智能的評價系統(tǒng)。最后，通過可視化技術(shù)，將評價結(jié)果進行直觀地展現(xiàn)，形成友好的人機交互界面，使抽水蓄能項目的綜合評價具有更廣闊的前景，助力水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展。

5 結(jié) 論

抽水蓄能電站是保證電網(wǎng)經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定運行的得力工具，在電網(wǎng)中發(fā)揮了不可替代的重要作用。功率調(diào)節(jié)是抽水蓄能電站最重要的功能之一，對抽蓄機組功率調(diào)節(jié)的綜合評價將為抽水蓄能項目建設(shè)與發(fā)展提供寶貴的技術(shù)支持與科學(xué)借鑒。本文對抽水蓄能機組功率調(diào)節(jié)性能進行了系統(tǒng)性分析，據(jù)此綜述了評價指標、評價指標體系、評價方法和相關(guān)的科學(xué)問題，最后對抽蓄機組功率調(diào)節(jié)評價研究的發(fā)展趨勢進行了展望，提出需要開展的理論研究與技術(shù)攻關(guān)方向，主要包括評價指標體系的進一步研究，統(tǒng)一評價標準的建立，集成式評價方法的優(yōu)化，以及將現(xiàn)代化的信息技術(shù)與抽水蓄能機組評價有效融合等。抽水蓄能作為重要的電力功率調(diào)節(jié)技術(shù)，是未來能源系統(tǒng)發(fā)展不可或缺的一部分，希望本文能為抽水蓄能機組綜合評價的研究提供參考。