地市級(jí)電網(wǎng)發(fā)展診斷體系及綜合評(píng)價(jià)

史智萍，單體華，劉文峰，張興平

（1.國(guó)家電網(wǎng)冀北電力有限公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京100045；2.華北電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京102206）

在我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)程中，地級(jí)市電網(wǎng)與當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展起著關(guān)鍵的作用.國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)展開了大量研究，并取得一系列成果［1－17］.文獻(xiàn)［2］研究了電網(wǎng)企業(yè)的特征，構(gòu)建了描述可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［3］結(jié)合電網(wǎng)建設(shè)的特點(diǎn)，建立了電網(wǎng)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［4］建立了電網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)體系，研究了指標(biāo)的度量方法.文獻(xiàn)［5］采用魚骨圖及層次分析相結(jié)合的方法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行選取，建立配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu).文獻(xiàn)［6］建立地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行方式評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行方式的全面綜合評(píng)價(jià).文獻(xiàn)［7］基于分層、分類思維方式建立農(nóng)村中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)評(píng)估體系.文獻(xiàn)［8－9］從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性和實(shí)用化等方面建立智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架.文獻(xiàn)［10］采用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法，建立了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)安全運(yùn)行的指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［11］構(gòu)造了一套包括經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、技術(shù)性指標(biāo)、社會(huì)環(huán)境指標(biāo)、適應(yīng)性指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)性指標(biāo)在內(nèi)的較為合理完整的電網(wǎng)規(guī)劃綜合指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［12］從反映配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的主導(dǎo)信息出發(fā)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析等原理和方法，建立配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的定量評(píng)估指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［13］從形態(tài)結(jié)構(gòu)、技術(shù)與管理、運(yùn)行績(jī)效與綠色發(fā)展4個(gè)評(píng)價(jià)維度，提出一套“世界一流電網(wǎng)”的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［14］依據(jù)協(xié)調(diào)發(fā)展的內(nèi)涵和機(jī)理，構(gòu)建了新能源與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.文獻(xiàn)［15］構(gòu)建了智能配電網(wǎng)三級(jí)評(píng)估指標(biāo)體系的初步框架，給出部分重要評(píng)估指標(biāo)的定義和量化公式.文獻(xiàn)［16］構(gòu)建了針對(duì)我國(guó)大都市電網(wǎng)特點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)體系，通過(guò)大都市電網(wǎng)實(shí)例說(shuō)明指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)模型的合理性與適用性.文獻(xiàn)［17］通過(guò)邏輯框架法分析，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行后評(píng)價(jià).本文結(jié)合地級(jí)市電網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，構(gòu)建具有診斷功能的電網(wǎng)發(fā)展評(píng)價(jià)體系，采取模糊層次法對(duì)三地級(jí)市電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為電網(wǎng)規(guī)劃和改造提供決策依據(jù).

1 地市級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行及發(fā)展診斷體系構(gòu)建

1.1 診斷指標(biāo)體系構(gòu)建

電網(wǎng)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，電能的發(fā)輸配供用是同時(shí)完成的，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行并提供合格的電能是電網(wǎng)運(yùn)行的首要職能.因此，電網(wǎng)發(fā)展的安全與質(zhì)量是衡量電網(wǎng)發(fā)展的基本因素.其次，電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與社會(huì)發(fā)展重要的基礎(chǔ)設(shè)施，電網(wǎng)發(fā)展的速度與規(guī)模能否支撐當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要是電網(wǎng)的重要功能.第三，不同電壓等級(jí)電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的有序、高效運(yùn)行.因此，電網(wǎng)自身的協(xié)調(diào)性也是一個(gè)重要的分析內(nèi)容.最后，電網(wǎng)也是資金密集型產(chǎn)業(yè)，作為電網(wǎng)投資和建設(shè)主體的電網(wǎng)企業(yè)必須要提高電網(wǎng)資產(chǎn)的利用效率和盈利能力.因此，電網(wǎng)的發(fā)展效率與經(jīng)營(yíng)效益對(duì)于電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義.

從電網(wǎng)發(fā)展速度與規(guī)模、電網(wǎng)發(fā)展安全與質(zhì)量、電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性、電網(wǎng)發(fā)展效率和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益5個(gè)方面（即準(zhǔn)則層）對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行診斷.在充分調(diào)研、征求專家意見的基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)挖掘的方法篩選出46個(gè)具體評(píng)價(jià)指標(biāo)（即指標(biāo)層）.電網(wǎng)發(fā)展診斷的多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示.

表1 地市級(jí)電網(wǎng)發(fā)展診斷指標(biāo)體系Tab.1 Development diagnosis index system of Municipal power

續(xù)表Continue table

對(duì)于電網(wǎng)發(fā)展安全與質(zhì)量，主變和線路的N－1通過(guò)率及互聯(lián)率是重要的診斷指標(biāo)，樣本地區(qū)涉及到的電壓等級(jí)主要包括220，110，35，10kV.考慮到當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，主變和線路的N－1通過(guò)率涉及到前3個(gè)電壓等級(jí)，而互聯(lián)率則主要考慮10kV.另外，通過(guò)對(duì)某地的三個(gè)城市進(jìn)行調(diào)研，10kV市轄電纜化率及瓶頸線路占比也是比較重要的指標(biāo).

電網(wǎng)發(fā)展速度與規(guī)模主要反映電網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、電源裝機(jī)接入、供應(yīng)負(fù)荷電力等需求的適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性.篩選出的主要指標(biāo)包括電網(wǎng)發(fā)展彈性系數(shù)、電網(wǎng)規(guī)模合理度、電源消納水平以及主變?nèi)葺d比.經(jīng)過(guò)專家討論并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，電網(wǎng)規(guī)模合理度選用10kV電壓等級(jí)更符合地市級(jí)電網(wǎng)的特點(diǎn)；電源消納水平和主變?nèi)葺d比則包括220，110，35kV.

電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性主要從4個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量，即城鄉(xiāng)供電能力協(xié)調(diào)性、反映電網(wǎng)網(wǎng)架密集程度是否合理的供電半徑發(fā)散度、評(píng)價(jià)市轄和縣域線路容載比分布發(fā)散程度的容載比發(fā)散度，以及各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)度.根據(jù)專家意見和當(dāng)?shù)氐厥屑?jí)電網(wǎng)的特點(diǎn).這4個(gè)方面分別選擇了不同電壓等級(jí)的線路.

對(duì)于電網(wǎng)發(fā)展效率，主要從5個(gè)方面進(jìn)行分析，即線路最大功率占比經(jīng)濟(jì)輸送功率、線路等效平均功率占比經(jīng)濟(jì)輸送功率、主變等效平均功率、主變最大負(fù)載正態(tài)分布和線路最大負(fù)載正態(tài)分布.對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，文中通過(guò)電網(wǎng)的投資、運(yùn)行、維護(hù)、回收4個(gè)角度來(lái)對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有效評(píng)價(jià).

1.2 指標(biāo)模糊隸屬度確定及診斷分析

地市級(jí)電網(wǎng)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具有多層次、多指標(biāo)等特點(diǎn).利用模糊數(shù)和模糊隸屬度來(lái)直觀地指出某指標(biāo)所反映的內(nèi)容是好還是不好.因此，將診斷指標(biāo)分為5級(jí)，即指標(biāo)的判斷集均定為V＝（很好，較好，一般，差，很差）.在具體確定不同等級(jí)時(shí)，以某省不同地市級(jí)電力公司同業(yè)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)作為參考，對(duì)各個(gè)指標(biāo)制定了具體的判斷集標(biāo)準(zhǔn)，從而確定了所有指標(biāo)的模糊隸屬度.

圖1 指標(biāo)層雷達(dá)圖Fig.1 Radar chart of index layer

為直觀地對(duì)某指標(biāo)做出判斷，將判斷集轉(zhuǎn)換為等級(jí)，即V＝（一級(jí)，二級(jí)，三級(jí)，四級(jí)，五級(jí)）.采用最大隸屬度原則確定該指標(biāo)所屬的等級(jí)，若則認(rèn)為該指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)為第k級(jí).當(dāng)出現(xiàn)bi和bk（k＝i±1）比較接近時(shí)0.7（其中，bi為和bk最接近的值），最大隸屬度原則便失效，則在評(píng)價(jià)時(shí)，令δ＝bk／（bk＋bi）；當(dāng)i＝k－1時(shí)，被評(píng)價(jià)對(duì)象為第（i＋δ）級(jí)；當(dāng)i＝k＋1時(shí)，被評(píng)價(jià)對(duì)象為第（k－δ＋1）級(jí).各指標(biāo)等級(jí)計(jì)算結(jié)果，如圖1所示.

本工程半潛駁運(yùn)載取水頭在海上實(shí)際拖運(yùn)總時(shí)間約為42小時(shí)，平均速度為4.5nmile/s，與原設(shè)計(jì)基本相符，拖帶力和拖纜驗(yàn)算基本正確。本項(xiàng)目的成功實(shí)施，節(jié)約了預(yù)制場(chǎng)地的建設(shè)投入，加快了施工進(jìn)度，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，可以為今后類似工程的技術(shù)方案提供很好的思路和經(jīng)驗(yàn)。

如果指標(biāo)位于第2級(jí)以內(nèi)，說(shuō)明該指標(biāo)介于“很好”和“好”之間，這些指標(biāo)應(yīng)該繼續(xù)保持.該雷達(dá)圖非常直觀地顯示了3個(gè)地市級(jí)電網(wǎng)42個(gè)診斷指標(biāo)的狀況，為提高管理水平提供了很好的決策依據(jù).

以城市Ⅲ為例，指標(biāo)I111（220kV主變N－1通過(guò)率）等26個(gè)指標(biāo)位于該區(qū)域.如果指標(biāo)位于第2級(jí)和第3級(jí)之間，說(shuō)明該指標(biāo)介于“好”和“一般”之間，這些指標(biāo)提升的空間較大，對(duì)電網(wǎng)的整體發(fā)展具有較大的促進(jìn)作用.以城市Ⅲ為例，指標(biāo)I14（10kV市轄電纜化率）等17個(gè)指標(biāo)位于該區(qū)間.如果指標(biāo)位于第3級(jí)以外，說(shuō)明該指標(biāo)距離“一般”的水平還有差距.因此，這些指標(biāo)是電網(wǎng)發(fā)展中的薄弱環(huán)節(jié)，已經(jīng)制約了電網(wǎng)的整體發(fā)展.

從圖1可以看出：只有少數(shù)指標(biāo)位于該區(qū)間，如城市Ⅲ有兩個(gè)指標(biāo)I241（220kV主變?nèi)葺d比）和I432（110kV主變等效平均功率）位于第3，4級(jí)之間，這些指標(biāo)是管理層應(yīng)該高度關(guān)注和重點(diǎn)改進(jìn)的指標(biāo).如果指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果位于第4級(jí)以外，那說(shuō)明該指標(biāo)嚴(yán)重地影響了電網(wǎng)的整體發(fā)展，必須立即改進(jìn).對(duì)于3個(gè)樣本城市電網(wǎng)而言，沒有指標(biāo)落入該區(qū)間.

2 基于三角模糊數(shù)的權(quán)重確定

序關(guān)系和層次分析法是常用的權(quán)重確定方法，但專家通常難以給出一個(gè)確定的分?jǐn)?shù)來(lái)確定兩個(gè)因素比較時(shí)的相對(duì)重要程度，而三角模糊層次分析法利用模糊隸屬度的原理可以有效地解決這一問題.

圖2 一個(gè)三角模糊數(shù)Fig.2 Triangle fuzzy number

如圖2所示的三角模糊數(shù)，a，b，c（a≤b≤c）分別表示的是隸屬于所屬論域的最小可能值、最可能值和最大可能值，而介于a，b，c三者之間的某一數(shù)值x和隸屬度y的關(guān)系滿足

將傳統(tǒng)層次分析法中的兩兩因素比較矩陣中的數(shù)值用三角模糊數(shù)的方式代替，結(jié)果如表2所示.將兩兩比較矩陣中的數(shù)值用三角模糊數(shù)代替，然后進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算，具體有如下4個(gè)主要步驟.

表2 模糊數(shù)轉(zhuǎn)換表Tab.2 Conversion scale of fuzzy number

1）計(jì)算第i個(gè)目標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)值，即

2）計(jì)算兩兩模糊數(shù)的可能比較值，即

3）取最小比較值作為最終值，即有

4）設(shè)d′（Ai）＝minV（Si≥Sk）（k＝1，2，…，n；k≠i），則權(quán)重向量可以表示為

將其標(biāo)準(zhǔn)化，則可以得到標(biāo)準(zhǔn)后的向量為

電網(wǎng)發(fā)展診斷指標(biāo)體系涉及指標(biāo)較多，同時(shí)不同電壓等級(jí)的線路共存形成網(wǎng)絡(luò).因此，許多指標(biāo)都對(duì)應(yīng)不同的電壓等級(jí)，比如容載比涉及到不同電壓等級(jí)的容載比.為清晰地反應(yīng)診斷體系，構(gòu)建了三層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；同時(shí)在計(jì)算權(quán)重時(shí)，對(duì)三層診斷指標(biāo)分別計(jì)算權(quán)重，計(jì)算得到的各層診斷指標(biāo)的權(quán)重如表1括號(hào)中的數(shù)值.

3 電網(wǎng)發(fā)展運(yùn)行的模糊綜合評(píng)價(jià)

在對(duì)地市級(jí)電網(wǎng)發(fā)展評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建中體現(xiàn)為3個(gè)層次，故文中構(gòu)建三級(jí)級(jí)評(píng)價(jià)模型，分別利用模型（5）對(duì)每層診斷評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而得到3個(gè)地市級(jí)電網(wǎng)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果.

式（5）中：Wi為各層指標(biāo)權(quán)重向量；R為各層指標(biāo)模糊隸屬度矩陣；bi是綜合考慮因素集中所有因素后判斷對(duì)象屬于第j個(gè)評(píng)語(yǔ)Vj的隸屬度；B是屬于判斷集V上的模糊集合；“?”代表合成算子.

為直觀地反映評(píng)價(jià)結(jié)果并進(jìn)行診斷，按前述指標(biāo)分級(jí)辦法將評(píng)價(jià)結(jié)果分為六級(jí)，并用雷達(dá)圖標(biāo)定3個(gè)城市電網(wǎng)發(fā)展整體水平和5個(gè)準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)等級(jí)，如圖3所示.由圖3可知：城市Ⅰ和城市Ⅲ的電網(wǎng)整體發(fā)展水平比較接近，分別為1.76和1.83級(jí)，介于第1，2級(jí)之間，即介于“很好”和“較好”之間.但城市Ⅱ電網(wǎng)整體發(fā)展水平為2.25級(jí)，即介于“較好”和“一般”之間.因此，該城市電網(wǎng)整體發(fā)展水平需要大力改進(jìn).為進(jìn)一步診斷各城市電網(wǎng)發(fā)展中存在的問題，可以從兩個(gè)方面對(duì)城市電網(wǎng)整體發(fā)展進(jìn)行診斷.

圖3 準(zhǔn)則層和電網(wǎng)發(fā)展整體水平評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.3 Radar map of criterion layer and the grid development evaluation

對(duì)于城市Ⅰ，電網(wǎng)發(fā)展安全與質(zhì)量（S1）、電網(wǎng)發(fā)展速度與規(guī)模（S2）、電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性（S3）和電網(wǎng)發(fā)展效率（S4）4個(gè)方面分別位于1.75，1.85，1.49和1.63級(jí)，都介于“很好”和“較好”之間，這4個(gè)方面發(fā)展得比較好.但電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益（S5）的評(píng)價(jià)結(jié)果為2.62級(jí)，也就是介于第2，3級(jí)之間.因此，該指標(biāo)應(yīng)該有較大的提升空間.

對(duì)于城市Ⅱ，電網(wǎng)發(fā)展速度與規(guī)模（S2）和電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性（S3）分別位于1.97級(jí)和1.88級(jí)，而電網(wǎng)發(fā)展安全與質(zhì)量（S1）、電網(wǎng)發(fā)展效率（S4）和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益（S5）分別為位于2.35級(jí)、2.25級(jí)、2.98級(jí)，即介于“較好”和“一般”之間.因此，改進(jìn)這3個(gè)方面的工作應(yīng)該是未來(lái)的工作重點(diǎn).

對(duì)于城市Ⅲ，電網(wǎng)發(fā)展安全與質(zhì)量（S1）、電網(wǎng)發(fā)展速度與規(guī)模（S2）和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益（S5）評(píng)價(jià)結(jié)果分別位于1.57級(jí)、1.86級(jí)、1.73級(jí)，結(jié)果較好比較好，但電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性（S3）和電網(wǎng)發(fā)展效率（S4）分別位于第2.15和2.02級(jí)，也就是介于“較好”和“一般”之間，大力改進(jìn)這兩個(gè)方面應(yīng)該是該城市電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn).

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合地市級(jí)電網(wǎng)的特點(diǎn)，首先從電網(wǎng)發(fā)展安全與質(zhì)量、電網(wǎng)發(fā)展速度與規(guī)模、電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性、電網(wǎng)發(fā)展效率、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益5個(gè)維度對(duì)電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行分析；然后，根據(jù)專家建議和數(shù)據(jù)挖掘的方法篩選了46個(gè)具體指標(biāo)，構(gòu)建了電網(wǎng)發(fā)展診斷多層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.通過(guò)計(jì)算各指標(biāo)的模糊隸屬度并確定其評(píng)價(jià)等級(jí)，從而清晰地分析各評(píng)價(jià)指標(biāo)的狀況.最后，利用三角模糊數(shù)確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)三個(gè)城市電網(wǎng)的發(fā)展水平進(jìn)行實(shí)證分析.該診斷評(píng)價(jià)體系可以全面地對(duì)電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)，并指出電網(wǎng)發(fā)展中需要加強(qiáng)的環(huán)節(jié)，為管理決策提供依據(jù).

［1］葛旭波，電網(wǎng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2007：5－37.

［2］李莉，雷宇，葛旭波，等.電網(wǎng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法［J］.電力學(xué)報(bào)，2007，22（78）：1－2.

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