基于模糊評價方法的農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果分析

楊紅磊，盛萬興，王金宇，李寧，王金麗

(中國電力科學研究院，北京100192)

基于模糊評價方法的農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果分析

楊紅磊，盛萬興，王金宇，李寧，王金麗

(中國電力科學研究院，北京100192)

2010年國家啟動了新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程，目前已累計投資2800億元，農(nóng)網(wǎng)在建設(shè)規(guī)模、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、裝備水平、運行自動化及管理信息化等方面取得顯著成效。為全面總結(jié)分析農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)效果，準確把握當前農(nóng)網(wǎng)存在的突出問題，提高農(nóng)網(wǎng)改造升級后評估工作的理論和實踐基礎(chǔ)，本文系統(tǒng)調(diào)查與分析了公司系統(tǒng)27個省(區(qū)、市)公司的農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)效果，建立3類16項農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合評估指標體系，通過指標標準化處理和指標權(quán)重確定后，采用模糊評價方法對不同發(fā)展水平的A、B和C三個典型縣的農(nóng)網(wǎng)建設(shè)與改造情況進行綜合評價，依據(jù)評價結(jié)果提出下一步農(nóng)網(wǎng)改造升級工作投資重點和建議。

農(nóng)村電網(wǎng);改造升級;指標體系;投資效果;模糊評價方法

1 引言

2010年國家啟動了新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工作，三年來完成農(nóng)網(wǎng)總投資超過2800億元，農(nóng)網(wǎng)在建設(shè)規(guī)模、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、裝備水平、運行自動化及管理信息化等方面取得了顯著成效，同時也暴露出一些問題，如部分單位對縣城與鄉(xiāng)村電網(wǎng)的投資比例以及高、中、低壓電網(wǎng)設(shè)施投資比例不協(xié)調(diào)，電網(wǎng)性能指標提升不明顯，綜合效益不突出。此外，農(nóng)網(wǎng)前期工程評價工作已趨于完善［1-3］，但對于電網(wǎng)建設(shè)后評估工作仍缺乏相關(guān)理論研究和實例論證［4］。

為全面總結(jié)分析農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)效果，進一步明確今后農(nóng)網(wǎng)建設(shè)與改造的投資重點，提高工程建設(shè)成效，如期實現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)改造升級工作目標，本文結(jié)合公司系統(tǒng)27個省(區(qū)、市)公司的農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)情況，深入分析近三年農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造成效及存在的突出問題，通過建立農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合評價指標體系［5-8］，采用模糊評價方法對部分縣級供電企業(yè)農(nóng)網(wǎng)改造升級投資效果進行綜合評價［9，10］。針對分析與評價情況，提出下一步農(nóng)網(wǎng)改造升級的投資意見和建議。

2 近三年農(nóng)網(wǎng)改造升級投資情況

2.1 縣城、鄉(xiāng)村農(nóng)網(wǎng)投資比例情況

總體上講，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)投向縣城和鄉(xiāng)村電網(wǎng)的資金比例與其電網(wǎng)規(guī)模基本匹配，其中鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資占七成以上。2011年縣城和鄉(xiāng)村高、低壓客戶容量分別為68.9萬MVA和192.9萬MVA，客戶容量比為1∶2.8，縣城、鄉(xiāng)村電網(wǎng)變配電設(shè)施投資分別為711億元和2106億元，比例大致同為1∶3。城鄉(xiāng)電網(wǎng)投資比例情況如圖1所示。

部分單位鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比重偏低，鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比重與農(nóng)村人口比重不協(xié)調(diào)，特別是一些城鎮(zhèn)化水平不高的中西部地區(qū)，如河南(城鎮(zhèn)化率40.5%，下同)、陜西(47.3%)、甘肅(37.2%)、青海(46.2%)鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比重與農(nóng)村人口比重之比分別為0.91、0.96、1.16、0.91，低于公司系統(tǒng)1.53的平均值，各單位鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比例情況如圖2所示。

2.2 農(nóng)網(wǎng)各電壓等級投資比例情況

農(nóng)網(wǎng)35kV及以上高壓電網(wǎng)投資占比47%，10kV及以下中低壓電網(wǎng)投資占比53%，高低壓電網(wǎng)投資比例基本平衡。部分單位高壓電網(wǎng)、中低壓電網(wǎng)投資比例不協(xié)調(diào)，如冀北、陜西、福建、北京、四川、青海等省市中低壓電網(wǎng)投資比例低于40%，而湖南中低壓電網(wǎng)投資比例達88%，是高壓電網(wǎng)投資的7倍以上，投資比例不協(xié)調(diào)現(xiàn)象明顯，各單位中低壓電網(wǎng)投資比例情況如圖3所示。

圖1 城鄉(xiāng)電網(wǎng)投資比例情況Fig．1Investment ratio of urban and rural power grid

圖2 各單位鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比例情況Fig．2Investment ratio of rural power grid for different regions

圖3 各單位中低壓電網(wǎng)投資比例情況Fig．3Investment ratio in medium and low voltage power grid of different regions

2.3 農(nóng)網(wǎng)各工程類別投資比例情況

為適應(yīng)農(nóng)村地區(qū)快速增長的用電需求，本次改造升級工程注重解決已改造農(nóng)村電網(wǎng)新的不適應(yīng)問題，實現(xiàn)供電能力、裝備水平的“升級”。由于過去農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造標準偏低，加之已改造地區(qū)負荷呈現(xiàn)持續(xù)快速增長態(tài)勢，電網(wǎng)供需矛盾更為突出，電網(wǎng)改造升級需求更加迫切，因此近三年各省將投資重點放在已改造地區(qū)的建設(shè)改造上，各單位已改造地區(qū)投資占比情況如圖4所示。

圖4 各單位已改造地區(qū)投資占比情況Fig．4Investment proportion of reconstructed regions

2.4 農(nóng)網(wǎng)各投資重點占比情況

用于提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的投資比例較大，占總投資的2/3左右，東部和中西部地區(qū)投資方向和建設(shè)側(cè)重點不同。東、西部地區(qū)投資方向差異性較大，東部發(fā)達省份如北京(投資比例100%，下同)、天津(75.6%)、山東(79.8%)、江蘇(74.6%)、浙江(98%)投資重點放在提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上，而中西部欠發(fā)達省份如蒙東(52.7%)、四川(53%)、陜西(54.2%)、重慶(58.5%)、江西(60.6%)、新疆(80%)投資側(cè)重于提高電網(wǎng)安全，解決“低電壓”及無電地區(qū)電力建設(shè)等方面，各單位提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的投資比例情況如圖5所示。

圖5 各單位提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的投資比例Fig．5Investment proportion of improved power supply and frame structure

3 近三年農(nóng)網(wǎng)改造升級投資成效

3.1 農(nóng)網(wǎng)改造面不斷擴大

累計新建和改造110kV線路51018km、變電站2465座、容量145656MVA;新建與改造35kV線路36306 km、變電站3636座、容量33699 MVA;新建與改造10kV線路32.02萬km、配電變壓器39.41萬臺、容量54038 MVA;改造低壓線路42.52萬km、居民戶表設(shè)施2076.8萬戶;為偏遠地區(qū)22.9萬戶、96.4萬人解決了通電問題。

3.2 農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐步加強

累計解決縣域“孤網(wǎng)”8個，解決與主網(wǎng)聯(lián)系薄弱的縣域電網(wǎng)146個;改造變電站單電源、單主變數(shù)量1668座，110kV變電站、35kV變電站滿足“N-1”供電安全要求的比例分別達到59.3%和59.7%;改造超供電半徑的10kV線路數(shù)量3727條，縣城10kV主干線路聯(lián)絡(luò)率達到67.27%，較2010年提高20%。

3.3 農(nóng)網(wǎng)供電能力進一步提升

供電可靠性由2010年的99.636%提高到99.735%，提高0.099個百分點;供電質(zhì)量由2010年的97.477%提高到98.074%，提高0.597個百分點。通過農(nóng)網(wǎng)改造和綜合治理累計解決“低電壓”1865萬戶。綜合線損率由2010年的6.12%下降到5.75%，降低0.37個百分點。

3.4 農(nóng)網(wǎng)裝備科技含量顯著提升

農(nóng)網(wǎng)35kV及以上變電站有載調(diào)壓主變比率達到85.44%(比2010年提高1.35%，下同)，斷路器無油化率達到96.93%(1.83%)，實現(xiàn)無人值班比例為81.07%(26.74%)，實現(xiàn)光纖通信比例為86.18%，采用電壓無功自動補償裝置比例為46.79%(3.46%)，具備“五遙”功能比例為71.83%;農(nóng)網(wǎng)10kV主干線路有5529條線路實現(xiàn)配電(饋線)自動化，占比3.89%，配變實現(xiàn)綜合監(jiān)測功能的比例達到32.24%。

4 農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合效益評估

4.1 綜合評價指標體系

為充分評價近三年農(nóng)網(wǎng)改造升級建設(shè)成效，建立了3類一級指標和16項二級指標［11-13］，并以代表不同發(fā)展水平的A、B和C三縣為典型代表，建立綜合評價指標體系，對其改造升級效果進行評價，見表1。其中A為我國東部發(fā)達縣(人均GDP≥5萬元)，B為我國中部地區(qū)一般發(fā)達縣(5萬元≥人均GDP≥3萬元)，C為我國西部地區(qū)欠發(fā)達縣(人均GDP＜3萬元)。

表1 農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合評估指標體系Tab．1Comprehensive evaluation system in rural network transform and upgrade project

4.2 指標標準化和權(quán)重確定

在進行綜合評價的過程中，由于各指標量綱和量級的不同而無法直接做運算處理，因此首先應(yīng)對指標類型進行標準化和無量綱化處理［14，15］。

(1)樣本數(shù)據(jù)標準化

設(shè)隨機向量X=［X1，X2，…，XP］T樣本數(shù)據(jù)為:

采用線性比例法對指標進行標準化處理，公式為:

采用均方差法確定指標權(quán)重系數(shù)，如式(4)所示。該方法通過計算各指標的均方差與各均方差之和的比而得到權(quán)重系數(shù)。

(2)指標權(quán)重計算

下面以社會性評價指標的6個二級指標為例，按式(2)進行標準化處理得到:

由式(4)計算指標的權(quán)重系數(shù)分別為:

同理，按照上述方法可得電網(wǎng)性能評價指標(w2)、經(jīng)濟性評價指標的權(quán)重系數(shù)(w3)以及三個一級指標權(quán)重(w):

4.3 模糊綜合評價

(1)一級模糊綜合評判

綜合評價模型的評語分為五個等級，建立評價集為:

相應(yīng)地，建立測量標度向量H={5，4，3，2，1}。本案例以問卷調(diào)查的形式，通過邀請電力公司、供電局、高校、政府部門等30名專家學者，對各項二級指標的滿意程度進行評價打分，所發(fā)問卷全部收回。下面以公司系統(tǒng)社會性指標為例進行說明，其各項子因素評價結(jié)果見表2。

表2 社會性指標各項子因素評價結(jié)果Tab．2Evaluation results of various factors in social indicators

通過模糊統(tǒng)計方法，求得社會性指標模糊評價矩陣R1為:

本文選用加權(quán)平均型的M(·，+)算子對R1進行模糊運算，由4.2節(jié)中w1求得社會性指標綜合評價向量B1為:

同理可計算出電網(wǎng)性能評價指標、經(jīng)濟性評價指標的綜合評價向量B2、B3:

(2)二級模糊綜合評判

在一級模糊綜合評判的基礎(chǔ)上，由B1、B2、B3，可得第一層次因素集模糊綜合評價矩陣R:

用M(·，+)算子對R進行模糊運算:

根據(jù)最大隸屬度原則，從公司系統(tǒng)農(nóng)網(wǎng)改造升級成效的評價結(jié)果可以看出，在五個等級的隸屬度中，0.403的數(shù)值最大，綜合隸屬度值為0.403，評語值為“較好”。其中88.6%(20.3%+40.3%+ 28%)的專家評價是持認可態(tài)度的，但仍有11.4%的專家對改造升級成效不夠滿意。將評價結(jié)果轉(zhuǎn)化為分值進行分析，設(shè)評語集

則各指標分值如下:

社會性評價得分=0.18×100+0.42×80+ 0.31×60+0.09×40=73.8分

電網(wǎng)性能評價得分=0.26×100+0.4×80+ 0.22×60+0.12×40=76分

經(jīng)濟性評價得分=0.15×100+0.39×80+ 0.33×60+0.12×40=70.8分

綜合評價得分=0.203×100+0.403×80+ 0.28×60+0.111×40=73.78分

同理，利用上述方法可對B、C兩縣農(nóng)網(wǎng)改造升級成效進行綜合評價，計算得分分別為70.3分和68.2分。本文不再展開計算。

5 結(jié)論

本文從社會性評價、電網(wǎng)性能評價、經(jīng)濟性評價三個方面建立了3類16項指標評價體系，應(yīng)用模糊評價方法對A、B和C三縣農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果進行了綜合評價，從評價結(jié)果看，目前農(nóng)網(wǎng)改造升級工程總體效果良好，但評價滿意程度不是太高，整體水平還有待提升。下一步農(nóng)網(wǎng)改造升級任務(wù)仍然十分繁重，還需進一步加大投資力度，力求社會效益、經(jīng)濟效益、電網(wǎng)性能的均衡、穩(wěn)步提升。建議下一步合理確定各電壓等級電網(wǎng)投資比例，原則上鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比例不低于60%，10kV及以下電網(wǎng)投資比例不低于50%，加快解決比較敏感和緊迫的問題，特別是涉及農(nóng)民生產(chǎn)、生活和中央1號文件所強調(diào)的發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和小城鎮(zhèn)建設(shè)等供電保障問題。

［1］唐鎮(zhèn)(Tang Zhen)．農(nóng)網(wǎng)改造項目后評價理論方法及應(yīng)用研究(The evaluation theory method and application research on rural distribution network retrofit project)［D］．北京:華北電力大學(Beijing:North China E-lectric Power University)，2003．

［2］郭喜慶，翟向向(Guo Xiqing，Zhai Xiangxiang)．縣級農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)研究報告(Technology research report on rural power grid construction and retrofit)［R］．北京:華北電網(wǎng)有限公司(Beijing:North China Power Grid)，2003．

［3］劉偉，郭志忠(Liu Wei，Guo Zhizhong)．配電網(wǎng)安全性指標的研究(Research on security indices of distribution network)［J］．中國電機工程學報(Proceedings of the CSEE)，2003，23(8):85-90．

［4］楊衛(wèi)紅，何永秀，李德智，等(Yang Weihong，He Yongxiu，Li Dezhi，et al．)．模糊區(qū)間評價與層次分析相結(jié)合的電網(wǎng)改造項目綜合后評估方法(Comprehensive post-evaluation method of power network renovation project based on fuzzy interval evaluation and analytic hierarchy process)［J］．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2009，33(5):33-37．

［5］韋鋼，楊毅，王建，等(Wei Gang，Yang Yi，Wang Jian，et al．)．基于綜合評價方法的輸變電工程技術(shù)后評價(Technical post-evaluation on power transmission and transformation project based on comprehensive evaluation method)［J］．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2010，34(3):112-116．

［6］Rouse W B，Boff K R，Sutiry Thomas B G．Assessing cost benefits of research and development investments［J］．IEEE Transactions on Systems，Man and Cybernetics-Part A:Systems and Humans，1997，27(4):389-401．

［7］李欣然，劉楊華，朱湘有，等(Li Xinran，Liu Yanghua，Zhu Xiangyou，et al．)．高壓配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的評估指標體系及其應(yīng)用研究(Indices system and its application for evaluating planning scale of HV distribution network)［J］．中國電機工程學報(Proceedings of the CSEE)，2006，26(17):18-24．

［8］湯亞芳，王建民，程浩忠，等(Tang Yafang，Wang Jianmin，Cheng Haozhong，et al．)．配電網(wǎng)經(jīng)濟性綜合評估體系(An integrated economic evaluation system of distribution power system)［J］．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2007，31(S2):127-130．

［9］張文泉(Zhang Wenquan)．電力技術(shù)經(jīng)濟評價理論、方法與應(yīng)用(The evaluation theory method and application on electric power technology economic)［M］．北京:中國電力出版社(Beijing:China Electric Power Press)，2004．

［10］賈清泉，宋佳驊，蘭華，等(Jia Qingquan，Song Jiahua，Lan Hua，et al．)．電能質(zhì)量及模糊方法評價(Quality of electricity commodity and its fuzzy evaluation)［J］．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2000，24(6):46-49．

［11］萬衛(wèi)，王淳，程虹，等(Wan Wei，Wang Chun，Cheng Hong，et al．)．電網(wǎng)評價指標體系的初步框架(Preliminary frame of index system for evaluation power network)［J］．電力系統(tǒng)保護與控制(Power System Protection and Control)，2008，36(24):14-18．

［12］唐會智，彭建春(Tang Huizhi，Peng Jianchun)．基于模糊理論的電能質(zhì)量綜合量化指標研究(Research on synthetic and quantificated appraisal index of power quality based on fuzzy theory)［J］．電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2003，27(12):85-88．

［13］周任軍，萬天林，楊宇，等(Zhou Renjun，Wan Tianlin，Yang Yu，et al．)．基于AHP的電網(wǎng)公司綜合評價體系的研究(Evaluation system for assessment of integrated strength in grid company based on AHP)［J］．中國電力(Electric Power)，2002，35(9):39-43．

［14］肖峻，王成山，周敏(Xiao Jun，Wang Chengshan，Zhou Min)．基于區(qū)間層次分析法的城市電網(wǎng)規(guī)劃綜合評判決策(An IAHP-based MADM method in urban power system planning)［J］．中國電機工程學報(Proceedings of the CSEE)，2004，24(4):50-57．

［15］李珊，孫薇(Li Shan，Sun Wei)．安國市農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造項目綜合評價(Comprehensive evaluation of construction and retrofit projects for rural network of Anguo city)［J］．華東電力(East China Electric Power)，2006，34(8):113-115．

Fuzzy evaluation method of investment efficiency evaluation in rural distribution network transform and upgrade project

YANG Hong-lei，SHENG Wan-xing，WANG Jin-yu，LI Ning，WANG Jin-li
(China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China)

A new round of reconstruction and upgrade project was activated by our country in 2010．Up to now，280 billion Yuan was accumulated for the investment in rural distribution network，which already made remarkable achievement in construction scale，power grid structure，equipment level，running automation and management informatization．In order to comprehensively summarize and analyze investment effect in rural electric construction project，accurately know the problems existing in rural distribution network，further define the future reconstruction and upgrade construction and retrofit investment，improve the efficiency of project construction，achieve the goal of upgrading the rural electric reform work on schedule，the paper invested and analyzed the construction project investment effect of systems of 27 provinces，and established sixteen evaluation indexes of three kinds．Fuzzy evaluation method was used for rural electric reconstruction and upgrade for three counties．In the end，the investment suggestions were put forward for the next step of rural distribution network reconstruction and upgrade project．

rural distribution network;reconstruction and upgrade;index system;investment efficiency;fuzzy evaluation method

TM715

A

1003-3076(2015)02-0055-06

2013-06-25

國家電網(wǎng)公司“新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果評估”項目(SGNDPKT【2013】321號)

楊紅磊(1982-)，男，山東籍，工程師，碩士，研究方向為配電網(wǎng)規(guī)劃、智能電網(wǎng)技術(shù)研究工作;盛萬興(1965-)，男，河南籍，教授級高工，博士，研究方向為電力系統(tǒng)自動化、計算機控制、人工智能、電力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)及電網(wǎng)經(jīng)濟運行等。