基于熵權(quán)-TOPSIS法的輸變電工程經(jīng)濟性評價研究

吳　超　盧建昌

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基于熵權(quán)-TOPSIS法的輸變電工程經(jīng)濟性評價研究

吳超盧建昌

摘要：輸變電工程是電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，在發(fā)電量持續(xù)上升的現(xiàn)實情況下，電網(wǎng)需要不斷擴大以保證電力的正常輸送，保證社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。本文針對輸變電工程從資本金現(xiàn)金流量、投資收益、運行維護成本、過程造價等四個方面建立了經(jīng)濟性評價指標體系，并提出了基于熵權(quán)-TOPSIS法的經(jīng)濟性評價模型，在此基礎(chǔ)上以泰州市某輸變電工程為實例進行計算分析，驗證了模型在經(jīng)濟性分析和評價方面 科學性和合理性。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟性評價 ；輸變電工程；熵權(quán)；TOPSIS法

作為我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，近年來，電力行業(yè)已經(jīng)逐漸成為社會生產(chǎn)和生活的基本保證。面對日益增長的社會電力負荷需求，國家電網(wǎng)積極進行大規(guī)模建設(shè)，不斷提高電力輸配送能力，輸變電建設(shè)項目可以緩解用電需求的供給壓力，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。對輸變電工程項目實施情況進行科學的經(jīng)濟性評價 ，有利于衡量項目的整體施工情況，并能為后續(xù)工程項目實施提供決策依據(jù)。

一、輸變電工程評價指標體系

經(jīng)過對理論的研究和實際項目的分析，可以建立如表1所示的指標體系，作為評價輸變電工程的基礎(chǔ)。

表1　輸變電工程綜合評價指標體系

二、基于熵權(quán)-TOPSIS的經(jīng)濟性評價 模型

本文將熵權(quán)法和TOPSIS法進行了有效的結(jié)合，這兩種方法的結(jié)合有如下優(yōu)點：(1)降低評判的主觀性。(2)標準合理有效，貼合實際。(3)以評價業(yè)績?yōu)槟康模_到改進業(yè)績的目的。

(一)熵權(quán)法的基本原理

設(shè)有M個待評對象，n項評價指標的指標數(shù)據(jù)矩陣為X=(xij)nm，對于某項指標j，若各待評對象的指標值xij間的差距越大，則該指標在經(jīng)濟性評價 中所起的作用就越大；反之作用越小。

在信息論中，信息熵是系統(tǒng)無序程度的度量，其表達式為

式中，xi為第i個狀態(tài)值(總共有M個狀態(tài))；p(xi) 為出現(xiàn)第i個狀態(tài)值的概率。

調(diào)整權(quán)重的步驟如下：

(1)計算指標值xij在指標j下的權(quán)重p(xij) ：

(2)計算指標j的熵值ej：

(3)計算第j個指標的差異系數(shù)

根據(jù)公式：gj=1-ej

gj則表示第j個指標的差異系數(shù)。

(4)計算指標j的熵權(quán)wi：

(二) TOPSIS法

TOPSIS法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)作為一種逼近理想解的多目標決策方法，TOPSIS法的基本思想在于要先確定一個理想解和一個負理想解，然后，把實際可行解與理想解和負理想解作比較，即計算某一方案與最優(yōu)方案和最劣方案之間的加權(quán)歐氏距離，進行方案排隊，如果某個評價方案最靠近理想解，同時又遠離負理想解，那么這個評價方案為最優(yōu)方案。

(三) 基于熵權(quán)-TOPSIS的經(jīng)濟性評價模型

在上文基于熵權(quán)法確定指標權(quán)重的基礎(chǔ)上，需要利用TOPSIS法對輸變電工程進行整體評價，具體評價的過程如下：

1、對原始數(shù)據(jù)進行加權(quán)處理

根據(jù)上文信息，有m個指標的等級，n個指標。在上面計算的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式：

得到加權(quán)規(guī)范化矩陣。

2、確定正理想解和負理想解

正理想解是最接近理想的、最優(yōu)的值的虛擬解，負理想解釋最接近理想、最差的虛擬值，計算公式如下：

其中，J1為效益型指標集；J2為成本型指標集。V+為效益型指標集的正理想解和負理想解；V-為成本型指標集的正理想解和負理想解。

最后，對歐式距離進行計算：

3、確定相對接近度

根據(jù)公式

基于以上公式，確定研究對象個指標到正、負理想解的距離，該歐式距離就代表評價對象與理想狀況的接近程度，因而，計算的距離就代表評價對象的優(yōu)劣程度，進而對評價對象進行排序。其中，計算的距離越小，就代表越接近理想程度，就代表評價對象越優(yōu)，排名也相對靠前。

三、算理分析

以泰州市某輸變電工程為算例，對上述模型進行驗證。

(一)經(jīng)濟評價指標數(shù)據(jù)分析

1、項目營運性分析。項目營運性分析主要包括資本金現(xiàn)金流量分析以及相關(guān)投資分析兩部分。

(1)資本金現(xiàn)金流量?？紤]電費適當加價，在將來的25年間，包括5年建設(shè)期和20年運行期，相應的建設(shè)的現(xiàn)金流量情況如下表2所示：

表2　未來相關(guān)現(xiàn)金流量表

(2)投資收益?？紤]電費適當加價，未來25年內(nèi)(項目建設(shè)期5年，運營期20年)規(guī)劃區(qū)“十三五”配網(wǎng)建設(shè)改造工程投資收益表如下表3所示：

表3　投資收益情況表

從上表中可以看出，若考慮電費加價103元/千千瓦時，即0.103元/千瓦時，相應的靜態(tài)投資資金會在16.65年后收回；與此同時，動態(tài)資金將會在投資的24.45年后收回。

2、項目成本分析

(1) 運行維護成本。將該輸變電工程建成后的運行檢修數(shù)據(jù)與同等規(guī)模和同等建設(shè)水平的常規(guī)配網(wǎng)工程進行對比，分析本工程建設(shè)所降低的運行維護費用，如表4所示。

表4　該輸變電工程項目主要運行維護成本指標對比

(2)過程造價。根據(jù)當?shù)貙嶋H的設(shè)備價格和工程施工報價情況，主要要求相關(guān)主設(shè)備如架空線路、箱式變電站等設(shè)備能夠滿足當?shù)氐淖畹驮靸r標準，從該工程的造價話費來講，經(jīng)過專家論證，在不考慮其他影響，單與當?shù)卦靸r比較，可知，該輸變電工程在費用花費方面均符合相關(guān)規(guī)定，費用話費分布在合理范圍之內(nèi)。

(二) 確定評價評語等級

結(jié)合輸變電工程項目自身特點，建立輸變電工程項目經(jīng)濟性評價 標準如表5所示。

表5　輸變電工程建設(shè)項目判斷表

(三)評價指標評分

根據(jù)公式：

xi表示的是指標i的得分；um表示的專家m相關(guān)指標的打分；專家個數(shù)用n表示。

得到各個指標的得分以后，判斷各個指標的評語集歸屬。聘請輸變電工程領(lǐng)域的20位專家對該項目中各評價指標進行打分，計算得出相應的隸屬度。結(jié)果匯總?cè)绫?所示：

表6　評價指標評分表

(四)模型計算

根據(jù)第二節(jié)熵權(quán)-TOPSISI經(jīng)濟性評價 模型計算該輸變電工程的相對貼近度，限于篇幅因素，本文只列出最終的相對貼近度計算結(jié)果，如表7所示：

表7　指標等級的接近度

(五)結(jié)果分析

根據(jù)相對接近度越小，評價對象的排名越靠前，指標等級越好的原則，指標等級為優(yōu)秀的接近度為0.0245，指標等級為良好的接近度為0.0451，指標等級為一般的接近度為0.9606。因此，該輸變電工程項目最終的經(jīng)濟性評價 等級為優(yōu)秀，符合項目建設(shè)的標準，具備良好的可行性。

四、 結(jié)論

本文從經(jīng)濟性角度切入，對泰州市某輸變電工程進行評價分析?；谫Y本金現(xiàn)金流量、投資收益、運行維護成本、過程造價四項指標，構(gòu)建輸變電工程的經(jīng)濟性評價指標體系，運用熵權(quán)-TOPSIS法建立數(shù)學模型并進行計算，最終得出評價結(jié)果。通過結(jié)果可以證明，采用熵權(quán)-TOPSIS法可以準確的評價輸變電工程的經(jīng)濟性，為輸變電工程的成本性、經(jīng)濟性分析和投資決策提供參考。 (作者單位：華北電力大學)

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