“上大壓小”后發(fā)電廠電能送出線路利用方案的評估

鄭曉，楊如明，寧康紅，陳潔

（1.浙江省電力設(shè)計院，杭州310012；2.國網(wǎng)浙江省電力公司臺州供電公司，浙江臺州318000）

“上大壓小”后發(fā)電廠電能送出線路利用方案的評估

鄭曉1，楊如明2，寧康紅1，陳潔1

（1.浙江省電力設(shè)計院，杭州310012；2.國網(wǎng)浙江省電力公司臺州供電公司，浙江臺州318000）

發(fā)電廠實施“上大壓小”節(jié)能減排政策后，其電能送出線路的利用存在多種方案，亟需一種切實有效的方法進(jìn)行評估，輔助決策。應(yīng)用屬性識別理論建立評估流程，結(jié)合變異系數(shù)法與專家賦權(quán)法確定指標(biāo)的綜合權(quán)重，按照置信度準(zhǔn)則識別各方案所屬類別。實例計算表明，應(yīng)用屬性識別理論能較好地將定量與定性指標(biāo)相結(jié)合，綜合權(quán)重能反映指標(biāo)的主、客觀影響力，所提方法能有效評估發(fā)電廠電能送出線路利用方案。敏感性分析指出，具體應(yīng)用中需特別注意指標(biāo)綜合權(quán)重的不同構(gòu)成比例可能會影響某些特殊方案的評估結(jié)果。

發(fā)電廠；出線；屬性識別；變異系數(shù)；專家賦權(quán)法

0 引言

屬性識別理論由程乾生于1997年提出[1-2]，其核心是在屬性集、屬性測度空間和有序分割類等概念的基礎(chǔ)上，提出屬性識別準(zhǔn)則并建立了屬性識別模型，將定性分析與定量分析相結(jié)合，建立屬性綜合評價系統(tǒng)，該理論已被成功應(yīng)用于多個領(lǐng)域[3-6]。文獻(xiàn)[7]首次將其引入電網(wǎng)規(guī)劃方案評估領(lǐng)域，為電網(wǎng)規(guī)劃方案的評估提供了一種新的方法?！吧洗髩盒　惫?jié)能減排研究領(lǐng)域中，往往需要對多種節(jié)能減排方案進(jìn)行評估，鑒于屬性識別理論具有定性與定量相結(jié)合的特點及其在電網(wǎng)規(guī)劃方案評估中的成功應(yīng)用經(jīng)驗，嘗試將其應(yīng)用于發(fā)電廠電能送出線路利用方案的評估，并給出具體的評估過程與方法。

1 送出線路利用方案評估

自2007年以來，電力工業(yè)“上大壓小”節(jié)能減排工作在全國范圍內(nèi)全面實施[8]。關(guān)停小火電是電力工業(yè)實現(xiàn)節(jié)能和減排目標(biāo)的關(guān)鍵工作，小機(jī)組的關(guān)停為上大機(jī)組騰出了空間，但關(guān)停后的土地資源和相關(guān)設(shè)施，特別是小火電原有電能送出線路資源，如何得到及時、充分和合理的優(yōu)化再利用引起業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注[9]。對于發(fā)電廠出口處線路密集，周邊電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的情況，線路利用方案的擇優(yōu)選取對于在電網(wǎng)側(cè)實現(xiàn)節(jié)能減排具有切實顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

文獻(xiàn)[10]雖然提出了發(fā)電廠“上大壓小”后的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化完善方法，但是無法進(jìn)行多個可行方案的比選。目前，在實施“上大壓小”后進(jìn)行小機(jī)組原有電能送出線路的利用方案評估方面，未見研究成果。

線路利用方案的評估涉及多個指標(biāo)的綜合評價。在評價過程中，各單項指標(biāo)的評價結(jié)果往往是不相容和獨立的，直接利用單個指標(biāo)進(jìn)行評價常伴有偏向性，而且可能遺漏一些有用的信息，有時甚至?xí)玫藉e誤的結(jié)果。因此，綜合指數(shù)法、模糊評判法、灰色聚類法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和層次分析法等相繼被提出并應(yīng)用于多個方案的評估。這些方法各有優(yōu)缺點，而文獻(xiàn)[1-2]提出的屬性識別方法在解決有序分割問題上具有顯著的優(yōu)越性。

2 屬性識別方法

2.1 評估指標(biāo)體系

設(shè)需要研究的對象空間X中有n個樣品X= {x1，x2，…，xn}，每個樣品需要測量關(guān)注的m個指標(biāo)I={I1，I2，…，Im}。第i個樣品xi的第j個指標(biāo)Ij的測量值為xij，第i個樣品xi可表示為1個向量xi=（xi1，xi2，…，xim），1≤i≤n。設(shè)F為X上某個屬性空間，（C1，C2，…，Ck）為屬性空間F的有序分割類，且滿足C1＜C2＜…＜Ck或C1＞C2＞…＞Ck。若已知每個指標(biāo)的分類標(biāo)準(zhǔn)，則可得到分類標(biāo)準(zhǔn)矩陣為：

分類標(biāo)準(zhǔn)矩陣的第j行元素滿足aj1＜aj2＜…＜ajk或aj1＞aj2＞…＞ajk。

2.2 屬性識別過程

根據(jù)屬性識別理論，解決該問題的步驟如下：先計算評價對象單個指標(biāo)的屬性測度；再確定各指標(biāo)的權(quán)重；然后計算綜合屬性測度；最后按照置信度xi準(zhǔn)則計算屬于哪一類Ck。上述過程為屬性識別模型的建立過程，也是線路利用方案評估的流程，具體流程見圖1。

圖1 線路利用方案評估流程

2.3 屬性測度函數(shù)和識別準(zhǔn)則

屬性測度用于定量刻畫一個元素屬于某屬性集的程度，出于方便的考慮，要求屬性測度在[0，1]之內(nèi)取值，屬性測度的取值必須滿足文獻(xiàn)[1]中的規(guī)則。

屬性測度函數(shù)的形式有多種，一般有分段線性函數(shù)形式、三角函數(shù)形式和指數(shù)函數(shù)形式。此處采用常規(guī)的分段線性函數(shù)形式。

針對所研究問題性質(zhì)的不同，識別準(zhǔn)則有最小代價準(zhǔn)則、最大屬性測度準(zhǔn)則、置信度準(zhǔn)則和評分準(zhǔn)則，此處按照常規(guī)的置信度準(zhǔn)則對各方案所屬類別進(jìn)行識別。

2.4 權(quán)重確定

在評價過程中，每個指標(biāo)的重要性可能不同，也可能相同。因此，需要考慮指標(biāo)權(quán)重的確定。目前，確定評價指標(biāo)權(quán)重時，往往采用專家賦權(quán)法、AHP法、Delphi法、熵權(quán)法等，也有使用變異系數(shù)法來判定權(quán)重的。

在確定評價指標(biāo)權(quán)重時，若采用專家賦權(quán)法、AHP法、Delphi法等主觀賦權(quán)，在構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)矩陣時，需人為判斷各因素的相對重要性，評價結(jié)果完全依賴于人的主觀因素。

熵權(quán)法將信息熵的概念引入評價，是一種客觀確定權(quán)重的方法。熵權(quán)指標(biāo)的物理意義在于把每個評估指標(biāo)所提供的信息進(jìn)行均衡有序地度量。當(dāng)一個評估指標(biāo)在各個方案中的數(shù)據(jù)相差不大時，說明指標(biāo)的均衡度較好，熵值大，熵權(quán)就小。因此，反映出該指標(biāo)的權(quán)重就小，在評估中起的作用也小。反之，若某個評估指標(biāo)中數(shù)據(jù)差別很大，指標(biāo)的均衡性較差，熵值小，熵權(quán)就大，反映了該指標(biāo)在評估中的重要性。

采用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重時存在均衡性缺陷，沒有考慮不同的評價指標(biāo)在方案評估中影響能力的不同。

變異系數(shù)法是根據(jù)原始數(shù)據(jù)來求指標(biāo)權(quán)重的，是一種客觀賦權(quán)法，其核心是采用各個待評價對象在該指標(biāo)下的數(shù)值差異程度來確定評價指標(biāo)的權(quán)重。變異系數(shù)是衡量數(shù)據(jù)離散程度簡單而有用的統(tǒng)計指標(biāo)，若評估指標(biāo)的數(shù)據(jù)離散程度越大，說明此組數(shù)據(jù)的差異程度越大，變異系數(shù)也就越大。

由變異系數(shù)確定的權(quán)重能體現(xiàn)指標(biāo)在方案評估中的影響能力。但在實際工程中，可能存在某些指標(biāo)，其數(shù)據(jù)離散程度不大，但對于決策的影響力卻很大，甚至具有舉足輕重的作用。此時，需要專家介入，憑借豐富的工程經(jīng)驗對變異系數(shù)法確定的權(quán)重進(jìn)行修正，但在修正時應(yīng)當(dāng)盡可能的不失客觀性。此處采用變異系數(shù)法與專家賦權(quán)法相結(jié)合的辦法來確定指標(biāo)的權(quán)重，對發(fā)電廠電能送出線路利用方案進(jìn)行比較分析，最終確定最優(yōu)的方案。

2.5 確定指標(biāo)綜合權(quán)重

3 實例分析

3.1 建立指標(biāo)體系

為驗證所提方法的有效性，以浙江臺州發(fā)電廠實施“上大壓小”后電能送出線路利用方案為例進(jìn)行分析。各優(yōu)化方案的評估指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 評估指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

研究對象X={線路利用方案}，將方案的優(yōu)劣分為5個等級：C1={很差}，C2={稍差}，C3={中等}，C4={稍好}，C5={很好}。評估指標(biāo)I1={投資}，I2={送出線路負(fù)載率均方差}，I3={上級變電站負(fù)載率均方差}，I4={上級變電站配電裝置利用率}，I5={廢棄線路長度}，I6={實施難度}。

量化定性指標(biāo)，將實施難度分為5個等級，數(shù)集{1，2，3，4，5}對應(yīng)于{非常大，較大，一般，較小，非常小}。

根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以得到分類標(biāo)準(zhǔn)矩陣：

3.2 計算屬性測度矩陣

按文獻(xiàn)[1-2]中的方法計算各方案的屬性測度矩陣：

3.3 確定指標(biāo)權(quán)重

采用變異系數(shù)法，求得各指標(biāo)的權(quán)重為{0.097 9，0.030 7，0.270 8，0.023 9，0.405 9，0.170 7}，采用專家賦權(quán)法，集中多位專家意見得到各指標(biāo)的權(quán)重為{0.273 4，0.126 6，0.062 1，0.062 9，0.052 9，0.422 1}，兩者按0.8∶0.2的比例相加，得出各指標(biāo)的綜合權(quán)重為{0.133 0，0.049 9，0.229 1，0.031 7，0.335 3，0.221 0}。

3.4 計算綜合屬性測度矩陣

為便于計算，將各指標(biāo)權(quán)重近似為，按文獻(xiàn)[1-2]中的方法計算得到綜合屬性測度矩陣：

3.5 確定各方案所屬類別

按照置信度準(zhǔn)則識別，取置信度λ=0.6，按文獻(xiàn)[1-2]中的方法判斷，可得出各方案綜合評估結(jié)果見表2。

表2 評估結(jié)果

由表2可知，方案四所屬類別為“很好”，是最優(yōu)方案，方案三次之，類別為“一般”，方案一屬于“稍差”，方案二最不理想，屬于“很差”。實際工程中，方案一、二、三由于實施難度的影響而未被采納，按方案四實施后，各項相關(guān)的輸變電工程均得以順利進(jìn)行?？梢?，此處介紹的評估方法是有效的。

3.6 敏感性分析

在確定指標(biāo)權(quán)重時，采用了變異系數(shù)法和專家賦權(quán)法相結(jié)合的辦法，體現(xiàn)了指標(biāo)權(quán)重的客觀性和主觀性。按照變異系數(shù)法權(quán)重所占比例分別變化±0.05，±0.10和±0.15，來分析其對評估結(jié)果的影響。敏感性分析結(jié)果見表3。

表3 敏感性分析結(jié)果

由表3可知，方案三的評估結(jié)果受綜合權(quán)重變化的影響較大。這是由于方案三的指標(biāo)中，屬于“很差”與“很好”的個數(shù)較多，且兩者個數(shù)相當(dāng)，而這些指標(biāo)在所有方案中的離散程度都較大，變異系數(shù)權(quán)值相對較高，而在專家賦權(quán)法中的權(quán)值相對不高。兩種賦權(quán)方法比例的不同，對指標(biāo)的綜合權(quán)重影響較大，間接地對評估結(jié)果造成影響。

4 結(jié)語

將屬性識別理論應(yīng)用于發(fā)電廠電能送出線路利用方案的評估，根據(jù)置信度準(zhǔn)則，識別各方案所屬的類別。在指標(biāo)權(quán)重值的計算過程中，采用變異系數(shù)法和專家賦權(quán)法相結(jié)合的辦法，充分體現(xiàn)了指標(biāo)的主、客觀影響力。敏感性分析結(jié)果表明，在應(yīng)用本文介紹的方法進(jìn)行方案評估時，需特別注意指標(biāo)綜合權(quán)重的不同構(gòu)成比例，可能會影響某些特殊方案的評估結(jié)果。

實例分析的結(jié)果與實際工程一致，表明本文介紹的方法是行之有效的。但在具體評估過程中有一些細(xì)節(jié)問題還有待于進(jìn)一步探討，如：怎樣使屬性測度函數(shù)與指標(biāo)綜合權(quán)重的確定更加科學(xué)，采用何種識別準(zhǔn)則（最小代價準(zhǔn)則、最大屬性測度準(zhǔn)則、置信度準(zhǔn)則和評分準(zhǔn)則等）更為合適等。

[1]程乾生.屬性識別理論模型及其應(yīng)用[J].北京大學(xué)學(xué)報∶自然科學(xué)版，1997，33（1）∶12-20.

[2]程乾生.屬性集和屬性綜合評價系統(tǒng)[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，1997，17（9）∶1-8.

[3]張益，陳淑燕，瞿高峰.信息系統(tǒng)安全風(fēng)險的屬性評估方法[J].數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2005，35（3）∶28-35.

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[5]張云龍，曹升樂，楊尚陽.屬性識別理論在水安全評價中的應(yīng)用研究[J].山東大學(xué)學(xué)報，2006，36（5）∶70-72.

[6]李永新.基于屬性識別理論的網(wǎng)絡(luò)威脅評估方法[J].計算機(jī)應(yīng)用，2009，29（4）∶956-958，1014.

[7]吳瑩燕，林韓，溫步瀛，等.基于屬性識別理論的電網(wǎng)規(guī)劃方案評估方法研究[J].電力與電工，2012，32（3）∶6-9.

[8]周明清.關(guān)停小火電廠址資源再利用規(guī)劃設(shè)計淺談[J].武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2007，10（40）∶21-27.

[9]陳家庚，林其友.優(yōu)化完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在節(jié)能減排領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].電力自動化設(shè)備，2012，2（32）∶118-121，126.

[10]聶宏展，呂盼，喬怡，等.基于熵權(quán)法的輸電網(wǎng)規(guī)劃方案模糊綜合評價[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（11）∶60-64.

（本文編輯：陸瑩）

Evaluation of Accession Lines Utilization Plans for Power Plants After Replacing Small Units With Large Ones

ZHENG Xiao1，NING Kanghong1，CHEN Jie1，ZHANG Xiaodi2
（1.Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China；2.State Grid Taizhou Power Supply Company，Taizhou Zhejiang 318000，China）

There are several schemes for outgoing line utilization after implementation of energy conservation and emission reduction policy by"replacing small units with large ones".Therefore，a practical and effective evaluation method is urgently needed for evaluation and decision-making assistance.The attribute recognition theory is used to set up evaluation progress；the comprehensive weight of index is determined by combining variation coefficient method with expert weighting method；the category each scheme belongs to is identified according to confidence criterion.The example calculation shows that application of attribute recognition theory can combine the quantitative index with qualitative index well；comprehensive weight can reflect subjective and objective influence of index；the method proposed can effectively evaluate outgoing line utilization schemes.The sensitivity analysis indicates that different composition ratio of comprehensive index weights may affect evaluation results of some special utilization schemes，to which special attention should be paid when the evaluation method is put into concrete application.

power plant；outgoing line；attribute recognition；variation coefficient；expert weighting method

TM715

：B

：1007-1881（2014）05-0052-04

2013-11-16

鄭曉（1985-），男，浙江江山人，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與咨詢工作。