沈陽市中高檔住宅供電配套設施容量影響因素的模糊聚類分析

張沈生,任姍姍,潘東旭(沈陽建筑大學管理學院，遼寧 沈陽 110168)

隨著人們的物質(zhì)生活水平和精神文化水平的提高，居民對住宅小區(qū)的質(zhì)量、美觀、舒適程度等也提出了更高的要求。供電配套設施作為住宅基礎配套設施的重要組成部分，其容量確定是否合理，直接關系到住宅小區(qū)供電配套設施的規(guī)劃設計及配置。如果容量確定過大，相應的供電配套設施投入就高，造成資源的不必要浪費；而容量確定過小，就會嚴重影響居民的生活質(zhì)量和安全，也會增加供電企業(yè)的維修管理費用。因此，確定中高檔住宅供電配套設施容量的主要影響因素，為其合理設置提供理論依據(jù)，可以促進社會資源的合理配置，為居民生活質(zhì)量的提高提供保障。

1　中高檔住宅小區(qū)界定

中高檔住宅小區(qū)是由較高級住宅構成，主要戶型面積適中，園區(qū)環(huán)境、配套設施與高檔住宅小區(qū)相比較差一些，比如高層、多層普通住宅等，而本研究認為別墅不在討論范圍。

中高檔住宅小區(qū)的特點是：① 主要戶型面積為 90 m2～120 m2；② 用電量較大，通常家用電器品種多，業(yè)主對電力消費的費用的敏感程度一般；③ 社區(qū)容積率適中；④社區(qū)內(nèi)配套設施種類多，除物業(yè)管理外還有銀行、店鋪、超市、餐館等；⑤ 社區(qū)對供電可靠性要求高；⑥ 社區(qū)對環(huán)境要求較高，供電配套設施不向外裸露，且景致較優(yōu)美。

中高檔住宅小區(qū)的主要消費對象是中等收入階層，主要包括：政府公務員、各類研究機構人員、金融證券行業(yè)職員、教師、醫(yī)生、企事業(yè)單位的干部、企業(yè)初中級管理人員和個體從業(yè)者，年齡大多在 30～50 歲之間，有穩(wěn)定的收入，還貸能力和信用等級比較好，邊際消費傾向居中，消費類型正在從小康型向富裕型轉變。

2　中高檔住宅供電配套設施容量影響因素分析

(1) 居民影響因素。居民是住宅小區(qū)電力的主要使用者。隨著科技水平的進步和居民對生活品質(zhì)需求的提高，家用電器的種類日益增加，在住宅供電配套設施容量滿足城市居民用電量需求的同時，城市居民也應擁有良好的節(jié)能意識和節(jié)能行為。

中高檔住宅供電配套設施容量的居民影響因素包括居民收入水平、供電可靠性、電器產(chǎn)品發(fā)展水平以及居民用電習慣 4 個方面的內(nèi)容。

(2) 開發(fā)企業(yè)影響因素。開發(fā)企業(yè)主要負責沈陽市住宅區(qū)供電配套設施的建設過程，而供電配套設施容量越大，其材料、設備的購置等費用就會越高，開發(fā)企業(yè)的利潤就會因此降低。中高檔住宅供電配套設施容量的開發(fā)企業(yè)影響因素包括供電配套設施投資、供電設施施工進度以及供電設施規(guī)劃布局 3 個方面的內(nèi)容。

(3) 供電企業(yè)影響因素。沈陽市住宅供電配套設施容量規(guī)劃設計主要由供電企業(yè)負責，住宅供電配套設施的日常維修更是離不開供電企業(yè)的服務。在供電配套設施容量設置過程中，如果過大，所產(chǎn)生的無功功率就會偏大，供電企業(yè)所承擔的成本也會增多，其經(jīng)濟效益就會降低。中高檔住宅供電配套設施容量的供電企業(yè)影響因素包括供電設施故障率、供電服務水平、供電規(guī)劃設計以及供電經(jīng)濟效益 4 個方面的內(nèi)容。

(4) 政府影響因素。住宅供電配套設施容量涉及多方面內(nèi)容，對城市居民生活影響巨大，它的合理確定離不開政府層面的支持。通過制定完善的政策以及供電規(guī)劃可以為住宅供電配套設施容量的合理確定創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。反之，對其合理確定會產(chǎn)生阻礙，給居民生活帶來隱患。中高檔住宅供電配套設施容量的政府影響因素包括環(huán)境保護力度、資源節(jié)約重視程度、電力科技發(fā)展促進程度以及政府供電規(guī)劃4個方面的內(nèi)容。

3　供電配套設施容量影響因素指標體系構建

為了便于沈陽市住宅供電配套設施容量主要影響因素的確定，將沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施容量確定過程中受到的居民、開發(fā)企業(yè)、供電企業(yè)及政府方面的影響因素進行歸納綜合。以沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施容量的合理確定作為目標層 A，將以上 4 個方面作為準則層 B，將居民收入水平、供電可靠性、電器產(chǎn)品發(fā)展水平、居民用電習慣、供電配套設施投資、供電設施施工進度、供電設施規(guī)劃布局、供電設施故障率、供電服務水平、供電規(guī)劃設計、供電經(jīng)濟效益、環(huán)境保護力度、資源節(jié)約重視程度、電力科技發(fā)展促進程度、政府供電規(guī)劃、相關政策等 16 個影響因素作為因素層 C，從而構建出具有層次性的沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施容量合理確定的指標體系，見圖1。

圖1　沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施容量影響因素指標體系

4　供電配套設施容量影響因素模糊聚類構建

4.1　模糊聚類方法概述

傳統(tǒng)的聚類分析一般是采取硬性劃分的辦法，但由于現(xiàn)實生活中很多對象之間并沒有非常嚴格的屬性，因此本研究將模糊理論與聚類分析相結合，形成了模糊聚類分析方法。模糊聚類分析方法的基本步驟如下：

(1) 數(shù)據(jù)標準化。選取指標或者因素作為論域 U={u1,u2,u3,…,un}，其中 ui通過一組數(shù)據(jù)來表示，即 ui=(xi1,xi2,…,xim)(i=1,2,…,n) ，從而形成論域的評分矩陣 X=(xij)n×m。

由于在實際問題中，指標或者因素由于量綱的不同存在著較大程度的數(shù)量差異，導致不同指標或者因素無法在量上進行直接比較。因此，需要對原始評分矩陣進行標準化處理。數(shù)據(jù)標準化需經(jīng)過標準差轉換和極差轉換兩個步驟，具體計算過程不做詳細敘述。

(2) 模糊相似關系矩陣建立。論域 U={u1,u2,u3,…,un}，其中每個指標或者因素為一個樣本，建立 U 上的模糊相似關系矩陣 R=(rij)n×m的計算可采用絕對值倒數(shù)法，其計算方法如式(1)所示。

通常情況下，可令式中 C 取值為 0.1。

(3) 模糊聚類。為了進行模糊聚類，需要將模糊相似關系矩陣 R 轉化為模糊等價矩陣 R＊=(rij＊)n×n，即將 R 進行布爾傳遞包計算，依次求平方：R→R2→R4→…。當?shù)谝淮纬霈F(xiàn) R2k=Rk時，表明 Rk已經(jīng)具有傳遞性，Rk就是所求的模糊等價關系矩陣 R＊=(rij＊)n×n。

將 R＊ 中的數(shù)值從大到小排列，λ 按該排列依次取值，可得不同閾值 λ 下的布爾矩陣，見式(2)。

Zλ=(zij)n×n，

在λ水平下，當布爾矩陣 Zλ中出現(xiàn)兩列及兩列以上的列值完全一致時，可認為這些列所代表的指標或者因素具有良好的相似性，可將其并為一類。一般情況下，λ越大，分類越細；反之，分類越粗，進而可形成動態(tài)聚類圖。通過對動態(tài)聚類圖的分析可以把離群指標或者因素分離出來，結合具體問題的實際情況，選擇劃分最為合適的分類作為模糊聚類分析的最終結果。

4.2　數(shù)據(jù)獲取

本研究通過設計調(diào)查問卷，采用向供電配套設施相關專業(yè)人士發(fā)放調(diào)查問卷的方法來獲取有關數(shù)據(jù)。問卷發(fā)放對象主要包括政府主管部門、高?？蒲袡C構、相關企業(yè)的管理人員、技術人員等。所設計的調(diào)查問卷采用 1～5 語義差異量表，將各因素對沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施容量的影響程度分為 5 個級別，分別為“很大”、“較大”、“一般”、“較小”、“很小”。量表中要求被調(diào)查者基于沈陽市供電配套設施現(xiàn)狀以及個人的專業(yè)知識，依據(jù)各因素對沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施容量的影響程度進行打分。本研究通過采取電子郵件、現(xiàn)場調(diào)研等方式共發(fā)放調(diào)查問卷 390份，收回試卷 306 份，問卷回收率為 78.5%，經(jīng)過整理，得到有效問卷 282 份，有效問卷率達到 72.3%，符合統(tǒng)計上最低問卷有效率不低于 50% 的要求。

4.3　數(shù)據(jù)標準化

將沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量確定過程中所受到的居民、開發(fā)企業(yè)、供電企業(yè)、政府 4 個方面的影響因素作為討論范圍，以沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量影響因素調(diào)查問卷為依據(jù)，將有效調(diào)查問卷中選擇 5 個級別影響程度的人數(shù)作為該影響因素重要性程度的評分，從而得到影響因素的評價得分矩陣 X=(xij)25×5。根據(jù)式 (1)、式 (2)、式 (3) 對數(shù)據(jù)進行標準化處理，從而得到沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量影響因素標準化矩陣X"=(x"ij)25×5，見表1。

表1　沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量影響因素標準化矩陣

4.4　模糊相似關系矩陣建立

以沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量影響因素標準化矩陣為基礎，采用式 (3) 對標準化矩陣進行處理，按照居民影響因素、開發(fā)企業(yè)影響因素、供電企業(yè)影響因素、政府影響因素 4 個類別分別建立相應的模糊相似關系矩陣。

4.5　λ值的確定

(1) 居民影響因素模糊聚類：利用 MATLAB 7.0 軟件求解居民影響因素模糊等價矩陣。

由于各因素對沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量的影響程度為“很大”、“較大”、“一般”、“較小”以及“很小”的得分分別是 5 分、4 分、3 分、2 分和 1 分，因此利用標準化矩陣可得居民影響因素的綜合得分。結合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將居民影響因素在 λ=0.332 水平下分為 3 類，模糊聚類結果見表2。

表2　居民影響因素模糊聚類結果

(2)開發(fā)企業(yè)影響因素模糊聚類，同樣采用采用MATLAB 7.0 軟件得開發(fā)企業(yè)影響因素的模糊等價矩陣。利用標準化矩陣計算開發(fā)企業(yè)影響因素的綜合得分。結合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將開發(fā)企業(yè)影響因素在 λ=1 水平下分為 3 類，模糊聚類分析結果見表3。

表3　開發(fā)企業(yè)影響因素模糊聚類結果

(3) 供電企業(yè)影響因素模糊聚類：利用標準化矩陣計算供電企業(yè)影響因素的綜合得分。結合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將供電企業(yè)影響因素在 λ=0.169 水平下分為 3 類，模糊聚類分析結果見表4。

表4　供電企業(yè)影響因素模糊聚類結果

(4) 政府影響因素模糊聚類：利用標準化矩陣計算政府影響因素的綜合得分。結合綜合得分及動態(tài)聚類圖，將政府影響因素在 λ=0.234 水平下分為 4 類，模糊聚類分析結果見表5。

表5　政府影響因素模糊聚類結果

5　計算結果分析

5.1　計算結果匯總

將以上對沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量 4個方面影響因素的聚類分析計算結果進行歸納整理，將模糊聚類結果的第一類別因素作為主要影響因素，將模糊聚類結果的第二類別因素作為次主要影響因素，其余為次要影響因素供電設施施工進度。

5.2　主要影響因素分析

(1) 供電可靠性。中高檔住宅小區(qū)主要戶型面積相對也較大，小區(qū)戶數(shù)相對較多，居民收入相對較高，家用電器種類也較多，用電需求較大，且對電力消費相對不敏感。因此，對于中高檔住宅小區(qū)居民，保障其供電可靠性，是供電配套設施容量確定的第一首要前提。

(2) 供電配套設施投資。沈陽市住宅小區(qū)供電配套設施投資，通常情況下是由開發(fā)企業(yè)進行投資建設。根據(jù)遼寧省政府頒布的《關于新建住宅供電工程建設收費標準的通知》，開發(fā)企業(yè)對供電配套設施的投資包括所有供配電設施的設計、材料和設備的購置、安裝、調(diào)試、運行等費用。供電配套設施容量越大，材料、設備的購置等費用就會越高，開發(fā)企業(yè)的利潤就會從而降低。開發(fā)企業(yè)遵循企業(yè)利益最大化的原則，在滿足居民用戶正常供電配套設施容量需求的基礎上，會盡量降低供電配套設施容量，從而減少材料、設備購置等費用，以獲得更大的利潤。因此，開發(fā)企業(yè)的供電配套設施投資對于沈陽市中高檔住宅小區(qū)供電配套設施容量有較大影響。

(3) 供電設施故障率。中高檔住宅小區(qū)在住宅小區(qū)中的比例所占最大，因此整體的用電需求最多。對于供電企業(yè)，要充分保證中高檔住宅供電設施故障率低，可以減少維修管理費用。根據(jù)已建成的中高檔住宅小區(qū)出現(xiàn)的供電配套設施的故障率，為多大的供電配套設施容量能夠滿足中高檔住宅消費對象的需求提供依據(jù)。

(4) 電器產(chǎn)品發(fā)展水平。隨著科技水平的進步和居民對生活品質(zhì)需求的提高，中高檔住宅小區(qū)家用電器的種類和數(shù)量日益增加，其增長勢必會受到供電配套設施容量的制約。若供電配套設施容量不能滿足居民家用電器對電量的需求，易導致居民用戶跳閘等狀況，甚至會導致住宅小區(qū)整體供電系統(tǒng)的損壞，極大地影響居民正常的生活。因此，家用電器發(fā)展水平在一定程度上影響著供電配套設施的容量確定。

(5) 資源節(jié)約重視程度。政府對資源節(jié)約的重視程度極大地影響著電力資源的合理配置。在住宅小區(qū)供電配套設施建設過程中，若住宅小區(qū)供電配套設施容量確定的過大，則相應的供電配套設施投入就過大，從而造成了資源的不必要浪費。中高檔住宅小區(qū)在住宅小區(qū)中所占比例較大，如果能加強對中高檔住宅小區(qū)的電力資源節(jié)約，可以在很大程度上提高整體資源的節(jié)約。因此，政府對資源節(jié)約重視程度是影響住宅小區(qū)供電配套設施容量的一項重要因素。

(6) 供電經(jīng)濟效益。如果供電配套設施容量設置的過大，所產(chǎn)生的無功功率就會偏大，供電企業(yè)所承擔的成本相應增多，經(jīng)濟效益就會降低。反之，供電企業(yè)所承擔的成本就會降低，供電經(jīng)濟效益就會提高。因此，在住宅小區(qū)供電配套設施容量的確定過程中，供電企業(yè)的供電經(jīng)濟效益也是一項重要因素。

6　結 語

運用模糊聚類方法，分析沈陽市中高檔住宅供電配套設施容量的主要、次主要以及次要影響因素，提出在中高檔住宅供電配套設施容量設計時，應該重視供電可靠性、供電配套設施投資、供電設施故障率、電器產(chǎn)品發(fā)展水平、資源節(jié)約、供電經(jīng)濟效益，為滿足中高檔住宅消費者的生活需要，提供合理的供電配套設施容量。

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