層次分析法在城市電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市居民的生活水平不斷提高，用電需求也在不斷的增加，各個(gè)城市的電網(wǎng)急需擴(kuò)建和改造，通過制定良好的電網(wǎng)規(guī)范方案，對該城市電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)效益、投資成本、對周邊環(huán)境的影響以及對該城市未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都具有十分重要的作用。通過層次分析法在城市電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用，能夠?yàn)槌鞘须娋W(wǎng)規(guī)劃提出一種嶄新的思路，應(yīng)該引起城市電網(wǎng)規(guī)劃部門的重視。

關(guān)鍵詞：層次分析法；城市電網(wǎng)規(guī)劃；應(yīng)用

中圖分類號：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0060-01

隨著社會的快速發(fā)展，我國的城市化進(jìn)程在不斷的加快，城市的電網(wǎng)建設(shè)也得到快速的發(fā)展。但是，城市電網(wǎng)規(guī)劃通常會受到效益、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)以及社會等眾多方面的影響，單純的依靠主觀分析，很難判斷電網(wǎng)規(guī)劃決策的準(zhǔn)確性，而電網(wǎng)規(guī)劃決策又是城市電網(wǎng)發(fā)展的重要推動環(huán)節(jié)，因此，采取可靠、科學(xué)、合理的決策方法對城市電網(wǎng)規(guī)劃具有十分重要的作用。而現(xiàn)行的模糊數(shù)學(xué)決策法、博弈論法以及庫存法等都存在不足之處，很難解決城市電網(wǎng)規(guī)劃的所有問題，層次分析法能夠有效的解決城市電網(wǎng)規(guī)劃中其他方法不能解決的問題，再加上其具有科學(xué)、方法簡單等優(yōu)勢，致使其被廣泛的應(yīng)用在城市電網(wǎng)規(guī)劃中。

1層次分析法的概述

層次分析法，即Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP，是由Satty提出的一種多準(zhǔn)則決策方法，該種方法具有定量和定性相結(jié)合處理各種決策因素的特點(diǎn)，再加上其具有簡潔、靈活以及系統(tǒng)等方面的優(yōu)點(diǎn)，致使其被廣泛的應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)、社會以及電網(wǎng)等眾多領(lǐng)域中。層次分析法的原理表現(xiàn)為：建立清晰的層次結(jié)構(gòu)，建立方案屬性決策表，以此分析復(fù)雜的問題，然后引入測度理論，經(jīng)過比較后，用相對標(biāo)度把人的判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化處理，形成判斷矩陣，通過求解判斷矩陣的權(quán)重，計(jì)算出決策方案的綜合權(quán)重并排序。

2層次分析法在城市電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

文章以某城市配電網(wǎng)為例，該城市配電網(wǎng)規(guī)劃由高檔居住、科研、教育、娛樂、展示、貿(mào)易以及汽車制造等眾多相對獨(dú)立的功能區(qū)所組成，該區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃包括的內(nèi)容有：①新鎮(zhèn)一期2.6 km2中壓配電網(wǎng)；②核心區(qū)7.62 km2中壓配電網(wǎng)；③全區(qū)58.6 km2高壓配電網(wǎng)。該城市電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測值是795.3 MW，平均負(fù)荷密度為13.6 MW/km2，根據(jù)該城市的電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，可以采用110 kV變電站，也可以采用110 kV變電站，該電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)用了層次分析法。

2.1建立層次結(jié)構(gòu)

針對城市電網(wǎng)規(guī)劃的問題，層次分析法主要對城市電網(wǎng)規(guī)劃的周邊環(huán)境、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及占地等進(jìn)行分析。在建立的層次結(jié)構(gòu)中，相鄰的兩層具有從屬性的關(guān)系，因此下一級對上一級的權(quán)重具有直接的影響，因此，層次分析法分析的主要任務(wù)是求解各項(xiàng)基本要素的權(quán)重值比例，然后比較幾項(xiàng)決策權(quán)重值的大小。在求解最終的權(quán)重值前，應(yīng)該先求出各個(gè)層次結(jié)構(gòu)中的所有權(quán)重，由于局部權(quán)重通常由兩個(gè)部分組成，其一是方案權(quán)重，指的是各個(gè)方案之間對于其中某種屬性的相對優(yōu)越性；其二是屬性權(quán)重，指的是一部分是同級屬性對上一級的相對值。想要求出各個(gè)屬性的權(quán)重，必須求出最底層屬性的權(quán)重，想要得出所有方案的最終權(quán)重，就應(yīng)該求出所有方案各個(gè)屬性的權(quán)重。因此，采用層次分析法，能夠最終確定所有方案的權(quán)重值，或者針對某一個(gè)屬性的權(quán)重值。

2.2制定方案屬性決策表

通過制定方案性決策表，能夠選擇各個(gè)層次結(jié)構(gòu)中的所有子屬性，然后根據(jù)實(shí)際的調(diào)查結(jié)果，提取各項(xiàng)子屬性的相關(guān)數(shù)據(jù)，通常狀況下，這些數(shù)據(jù)分為兩種類型：其一是定量數(shù)據(jù)，該種類型的數(shù)據(jù)具有明確數(shù)值表示，例如一個(gè)變電站損失的負(fù)荷占其正常消耗負(fù)荷的比值，其能夠獲得準(zhǔn)確的數(shù)值，這種數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行細(xì)化；其二是定性數(shù)據(jù)，該種類型的數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)具有明顯的區(qū)別，其不具有準(zhǔn)確性，只能用一個(gè)范圍的數(shù)值表示，例如某個(gè)地方是否適合創(chuàng)建變電站，這種子屬性不能用某個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值進(jìn)行表示，而只能通過一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)間進(jìn)行表示。

2.3形成判斷矩陣

判斷矩陣通常分為兩種：其一，屬性判斷矩陣，以“社會性”為例，就屬性“占地和環(huán)境”與“城市協(xié)調(diào)性”對其上一級的父屬性“社會性”的重要性進(jìn)行比較判斷，能夠形成相應(yīng)的屬性判斷矩陣；其二，方案判斷矩陣，根據(jù)方案決策表中制定的指標(biāo)，對定性指標(biāo)和定量指標(biāo)分別進(jìn)行處理，形成各自的方案判斷矩陣。

2.4校驗(yàn)判斷矩陣的一致性

在進(jìn)行比較判斷的過程中，還可能存在不一致的問題，特別是在參與比較的量相對較多的情況下更容易出現(xiàn)不一致的問題，甚至有的時(shí)候會出現(xiàn)判斷完全相反的矛盾。此外，由于判斷主體的模糊性以及判斷對象的復(fù)雜性，在進(jìn)行比較的過程中也可能出現(xiàn)不一致的問題，因此，應(yīng)該對判斷矩陣的一致性進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)的步驟表現(xiàn)為：根據(jù)已經(jīng)建立的目標(biāo)規(guī)劃模型，取閥值β0=0.05，對判斷矩陣的一致性進(jìn)行校驗(yàn)，以“高壓線路的平均長度”為例，根據(jù)目標(biāo)規(guī)劃模型求解，得出最優(yōu)質(zhì)為β1=0.02，即β0>β1，具有可接受的一致性，同理能夠求出其他判斷矩陣的一致性狀況，如果β0<β，則需要對矩陣進(jìn)行一致性調(diào)整，對矩陣的屬性進(jìn)行重新判斷，得到新的判斷矩陣。

2.5判斷矩陣權(quán)重求解

通常狀況下，判斷矩陣的元素都為區(qū)間數(shù)，因此，應(yīng)該采用區(qū)間數(shù)判斷矩陣的權(quán)重求解算法，例如采用迭代法、區(qū)間特征根法、隨機(jī)模擬法等，以迭代法求解權(quán)重為例，其求解步驟表現(xiàn)為：假設(shè)M和N分別為區(qū)間1~9之間標(biāo)度互反判斷矩陣I對應(yīng)的特征向量和最大特征根，因此M×I=M×N，根據(jù)上述公式，能夠建立Guass-Sieder公式：N（k+1）=（1/Imaxk）INk，其中k+1表示迭代次數(shù)，Imaxk表示第k+1此迭代的權(quán)重向量。

2.6計(jì)算綜合權(quán)重與總排序

求解各層判斷矩陣，得到局部權(quán)重，然后計(jì)算上一層屬性的權(quán)重，獲得綜合權(quán)重，然后根據(jù)上述求得的組合權(quán)重，根據(jù)區(qū)間數(shù)的關(guān)系進(jìn)行排序。該城市電網(wǎng)規(guī)劃中，工作人員給出了A、B、C三種規(guī)劃方案，主要涉及中壓配電網(wǎng)事故次數(shù)P1、高壓配電網(wǎng)負(fù)載率P2、110 kV變電站供電能力P3、電網(wǎng)年運(yùn)行成本P4等眾多方面，通過上述的公式進(jìn)行計(jì)算，相對權(quán)重優(yōu)越性的排序表現(xiàn)為：P1>P3=P4>P2，層次P的總排序說明了各個(gè)指標(biāo)在評估中占的比重，通過計(jì)算，其中方案B兼顧了優(yōu)良性以及經(jīng)濟(jì)性，所以該城市電網(wǎng)選擇采取B規(guī)劃方案。

3結(jié)語

總而言之，通過采用層次分析法，簡化了城市電網(wǎng)規(guī)劃的流程，提高了計(jì)算的精度和效率，能夠更加適應(yīng)電網(wǎng)“柔性”規(guī)劃的需求。文章分析了層次分析法的概述，然后以某城市電網(wǎng)為例，探析了層次分析法在城市電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用，旨在為類似城市電網(wǎng)的規(guī)劃人員提供一定的參考。

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