基于層次分析法的配電網(wǎng)項(xiàng)目緊迫性評(píng)價(jià)方法研究

趙 娟 楊 博 張紅斌 郭 玥

（1. 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；2. 遼寧電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，沈陽 110015）

基于層次分析法的配電網(wǎng)項(xiàng)目緊迫性評(píng)價(jià)方法研究

趙 娟1楊 博2張紅斌1郭 玥1

（1. 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；2. 遼寧電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，沈陽 110015）

根據(jù)配電網(wǎng)的特點(diǎn)，本文提出110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目緊迫性綜合評(píng)價(jià)方法。該方法基于層次分析法原理，建立了110kV電網(wǎng)項(xiàng)目緊迫性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于模糊隸屬度法，確定了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了定量分析電網(wǎng)項(xiàng)目排序的綜合評(píng)價(jià)方法。該方法考慮了評(píng)價(jià)指標(biāo)重要程度對(duì)總評(píng)值的貢獻(xiàn)度，能夠更精準(zhǔn)的給出評(píng)價(jià)樣本的綜合得分水平。通過對(duì)某110kV項(xiàng)目開展評(píng)價(jià)分析，驗(yàn)證了該方法的有效性和實(shí)用性。

配電網(wǎng)；評(píng)價(jià)指標(biāo)；層次分析法

當(dāng)前，電網(wǎng)公司高度重視配電網(wǎng)發(fā)展，每年對(duì)配電網(wǎng)投資巨大，并逐年加大投資，重點(diǎn)安排解決電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)項(xiàng)目，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到明顯改善，供電能力、供電質(zhì)量和裝備水平得到大幅提升。但是，長久以來，配電網(wǎng)項(xiàng)目的安排主要是依靠基層電力人員按經(jīng)驗(yàn)提需求，未考慮整體規(guī)劃，項(xiàng)目安排時(shí)序科學(xué)性不足，同時(shí)也缺乏對(duì)項(xiàng)目重要性的評(píng)判依據(jù)，有必要針對(duì)項(xiàng)目優(yōu)選進(jìn)行深入研究。

目前，配電網(wǎng)評(píng)價(jià)研究工作主要針對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃或現(xiàn)狀電網(wǎng)性能的評(píng)估，對(duì)于單個(gè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)研究較少，并且傳統(tǒng)配電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)主要考慮項(xiàng)目投入帶來的經(jīng)濟(jì)效益，并未考慮項(xiàng)目投入對(duì)電網(wǎng)安全性和技術(shù)性的提升。

文獻(xiàn)[2]應(yīng)用層次分析法建立配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)于線路及變電站項(xiàng)目的建設(shè)改造時(shí)序主要考慮存在問題的多寡，但是對(duì)問題嚴(yán)重程度未進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[3]提出了基于熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)分析法的輸電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合決策方法，采用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析法確定規(guī)劃的最優(yōu)方案，采用熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。文獻(xiàn)[4-5]將模糊綜合評(píng)判應(yīng)用于輸電網(wǎng)規(guī)劃和輸變電工程項(xiàng)目，應(yīng)用專家經(jīng)驗(yàn)結(jié)合模糊多目標(biāo)評(píng)判決策理論開展項(xiàng)目決策。

本文基于層次分析法提出110kV電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)方法。利用層次分析法將配電網(wǎng)中壓項(xiàng)目評(píng)價(jià)總目標(biāo)分解為不同層級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用模糊隸屬度法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)分值，利用判斷矩陣法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。最后通過實(shí)證分析論證方法的有效性和實(shí)用性。

1 110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

圍繞發(fā)展戰(zhàn)略、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、發(fā)展需求、政策等方面，研究影響電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)的因素，從全系統(tǒng)角度考慮，配電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的中間準(zhǔn)則層可由4類指標(biāo)構(gòu)成，分別是緊迫性、重要性、政策性和可行性[12]。

基于上述考慮，本文建立110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目緊迫性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)容如圖1所示。

圖1 110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 層次分析法概述

層次分析法（analytic hierarchy process, AHP）是1977年由Satty提出的一種實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法[10]。該方法以其定性與定量相結(jié)合處理各種決策問題，具有系統(tǒng)、靈活、簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。AHP的核心思想是將復(fù)雜問題分解為清晰的層次結(jié)構(gòu)來反映，通過指標(biāo)的兩兩比較，用相對(duì)標(biāo)度將指標(biāo)的判斷標(biāo)量化，并逐層建立判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的權(quán)重，最后計(jì)算方案的綜合權(quán)重并排序。

基于AHP的綜合評(píng)判決策包括以下步驟：

1）建立層次結(jié)構(gòu)。

2）形成判斷矩陣。

3）判斷矩陣一致性校驗(yàn)。

4）判斷矩陣權(quán)重求解。

5）綜合權(quán)重計(jì)算和排序。

2.2 指標(biāo)值量化處理

利用模糊隸屬度法確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，評(píng)價(jià)指標(biāo)可分為正向指標(biāo)、逆向指標(biāo)和中間型指標(biāo)3類[2]。不同類型的指標(biāo)采用對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)進(jìn)行無量綱化處理，根據(jù)實(shí)際情況，利用線性插值方法構(gòu)造簡(jiǎn)易函數(shù)。

1）正向指標(biāo)

正向指標(biāo)表示指標(biāo)數(shù)值越大越好，可構(gòu)造以下隸屬函數(shù)，即

2）逆向指標(biāo)

逆向指標(biāo)表示指標(biāo)數(shù)值越小越好，可構(gòu)造以下隸屬函數(shù)，即

3）中間型指標(biāo)

中間型指標(biāo)表示指標(biāo)越接近于區(qū)間中部效果越好，可構(gòu)造以下隸屬函數(shù)，即

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

采用判斷矩陣法確定指標(biāo)權(quán)重。對(duì)同級(jí)各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，判斷其相對(duì)重要性，構(gòu)造判斷矩陣；計(jì)算判斷矩陣的最大特征根和特征向量，經(jīng)一致性檢驗(yàn)和歸一化處理后得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

判斷矩陣是不同要素之間開展兩兩比較形成的矩陣，要素之間相比較的重要程度，利用“1-9互反性標(biāo)度理論”量化實(shí)現(xiàn)，見表1。假設(shè)有n個(gè)指標(biāo)參與比較，每個(gè)指標(biāo)i均要與其余n-1個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較，形成一個(gè)行向量，比較的結(jié)果記為aij，最終將形成一個(gè)n×n的方陣，即為判斷矩陣。

表1 1-9互反性標(biāo)度

2.4 綜合評(píng)價(jià)方法

應(yīng)用層次分析法進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)的基本公式如下：

式中，Sk表示k級(jí)某個(gè)指標(biāo)評(píng)分；n表示該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的k+1級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；Sjk+1代表k+1級(jí)第j個(gè)指標(biāo)經(jīng)無量綱化處理后的分值；Wjk+1表示第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

3 應(yīng)用舉例

以某110kV變電站擴(kuò)建工程為例。

按照判斷矩陣法計(jì)算緊迫性、重要性、政策性和可行性4個(gè)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.4、0.3、0.15、0.15。

3.1 緊迫性

按照項(xiàng)目類別提出項(xiàng)目緊迫性的二級(jí)指標(biāo)，電網(wǎng)安全性項(xiàng)目緊迫性要求最高，其次是解決電網(wǎng)供電可靠性，再次是提升電網(wǎng)供電能力，最后供電質(zhì)量項(xiàng)目。每個(gè)二級(jí)指標(biāo)根據(jù)項(xiàng)目解決的具體問題緊迫程度進(jìn)行分類，建立三級(jí)指標(biāo)，按照判斷矩陣法建立權(quán)重范圍，見表2。

本項(xiàng)目功能，該變電站所處市區(qū)負(fù)荷增長速度快、容載比不足，規(guī)劃該項(xiàng)目，屬于滿足負(fù)荷發(fā)展需求新建變電項(xiàng)目。

計(jì)算指標(biāo)分值，無量綱化處理指標(biāo)：

1）負(fù)荷增長率低于7%。

表2 建立三級(jí)指標(biāo)

2）負(fù)荷增長率低于12%，大于7%：

3）負(fù)荷增長率大于12%：

（x為容載比）

該地區(qū)負(fù)荷增長率為13%，標(biāo)準(zhǔn)化公式采用第三個(gè)，容載比為1.33，無量綱化后分值為100。該項(xiàng)得分應(yīng)該取分區(qū)間段的最高權(quán)重，該項(xiàng)得分為31。

3.2 重要性

項(xiàng)目重要性指標(biāo)評(píng)價(jià)，是從項(xiàng)目產(chǎn)生影響的重要程度，建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，下面研究不同指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

按照判斷矩陣法計(jì)算所在地性質(zhì)、項(xiàng)目相互制約條件、項(xiàng)目的地位、電壓等級(jí)和問題嚴(yán)重程度5個(gè)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.27、0.1、0.17、0.17、0.3。

人們常說，孩子是花朵。這些花朵中有的是應(yīng)季而開，綻放得絢麗多彩；有的則需要園丁的辛勤而細(xì)心地栽培和呵護(hù)。如果讓蓓蕾也開放出奪目的花朵，我們班主任就要用更多愛的源泉，去催開秋冬的蓓蕾。有經(jīng)驗(yàn)的園丁都知道催開秋冬的蓓蕾是一門技術(shù)，更是一門藝術(shù)。

1）所在地性質(zhì)

指標(biāo)考慮所在地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、負(fù)荷密度和負(fù)荷發(fā)展預(yù)測(cè)。負(fù)荷密度越高，說明發(fā)展水平越快，指標(biāo)分值越高。三級(jí)指標(biāo)權(quán)重范圍見表3。

表3 三級(jí)指標(biāo)權(quán)重范圍

2）項(xiàng)目相互制約條件

該指標(biāo)表示項(xiàng)目配套條件準(zhǔn)備情況，配套越充分項(xiàng)目，得分越高，見表4。

表4 項(xiàng)目制約條件得分

3）項(xiàng)目的地位

根據(jù)項(xiàng)目在電網(wǎng)中所起的作用打分，原則上樞紐工程作用大于一般工程。項(xiàng)目在電網(wǎng)中所起作用越高，打分越高，見表5。

表5 項(xiàng)目在電網(wǎng)中所起作用得分

4）電壓等級(jí)

評(píng)價(jià)該電壓等級(jí)與其他電壓等級(jí)重要性比較，可將該指標(biāo)的數(shù)值與技術(shù)導(dǎo)則中的安全裕度進(jìn)行對(duì)比，差距越大表明項(xiàng)目建設(shè)越緊迫性，指標(biāo)得分越高。

負(fù)荷增長速度越快的地區(qū)，項(xiàng)目建設(shè)改造越迫切，指標(biāo)得分越高，見表6。

表6 項(xiàng)目改造與電壓等級(jí)得分

5）問題嚴(yán)重程度

根據(jù)項(xiàng)目造成的事故影響程度，所供負(fù)荷重要級(jí)別評(píng)分，事故影響程度越大，負(fù)荷重要程度級(jí)別越高，打分越高，見表7。

表7 問題嚴(yán)重程度得分

從所在地性質(zhì)來看，屬于地級(jí)市的核心區(qū)，屬于A類地區(qū)，指標(biāo)權(quán)重參考值范圍是0.75～1。該市區(qū)負(fù)荷密度中等偏上，選擇中等權(quán)重值，分值6.5分。

項(xiàng)目相互制約條件，該項(xiàng)目為擴(kuò)建項(xiàng)目，電源和供電配套均已具備，權(quán)重范圍為1，得分3分。

項(xiàng)目的地位來看，項(xiàng)目提供地區(qū)供電能力，在電網(wǎng)的地位屬于一般工程，指標(biāo)權(quán)重得分參考值范圍是0.2～0.6，該變電站負(fù)載率較高，在提升供電能力和加強(qiáng)供電可靠性方面，比較重要，權(quán)重選擇0.6，得分3分。

電壓等級(jí)指標(biāo)，從建設(shè)急迫程度看，110kV電網(wǎng)城區(qū)容載比低，負(fù)荷增速快，屬于應(yīng)加快建設(shè)等級(jí)，指標(biāo)得分權(quán)重參考值范圍是0.6～1，權(quán)重選擇0.8，得分4分。

問題嚴(yán)重程度指標(biāo)，項(xiàng)目供電負(fù)荷為一般負(fù)荷，指標(biāo)得分權(quán)重參考值范圍是0.22～0.56，相對(duì)重要用戶為鄭州綜合交通樞紐公路客運(yùn)站主體站房區(qū)、高鐵新客站公交與出租車廣場(chǎng)，權(quán)重選擇0.33，得分3分。

3.3 政策性

項(xiàng)目政策性指標(biāo)評(píng)價(jià)，是從電網(wǎng)發(fā)展投資重點(diǎn)要求，以及新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的角度建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，二級(jí)指標(biāo)投資重點(diǎn)及新技術(shù)指標(biāo)權(quán)重為0.87、0.13，下面研究三級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)范圍。

1）投資重點(diǎn)

國網(wǎng)公司提出的發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)，國網(wǎng)公司統(tǒng)一部署的，政策性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)最高，用戶墊資項(xiàng)目既不用公司出資，又能提升電網(wǎng)性能，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)最高；其次是省公司統(tǒng)一部署的重點(diǎn)項(xiàng)目；再次是地市公司提需求項(xiàng)目，見表8。

表8 投資重點(diǎn)項(xiàng)目得分

2）新技術(shù)

公司推薦使用新技術(shù)、新材料、新標(biāo)準(zhǔn)，也是電網(wǎng)發(fā)展的一項(xiàng)基本政策，見表9。

表9 使用新技術(shù)的得分

從投資重點(diǎn)指標(biāo)看，為地市公司提需求項(xiàng)目，指標(biāo)得分權(quán)重參考值范圍是0.23～0.39，新鄉(xiāng)市為河南一般城市，權(quán)重選擇0.23，得分3分。

新技術(shù)指標(biāo)看，未使用新技術(shù)、新材料，得分為0。

3.4 可行性

根據(jù)變電站站址和線路路徑確定的評(píng)估情況給出分值，取得國土協(xié)議，具備建設(shè)條件，各項(xiàng)賠償意向已確定；通用設(shè)計(jì)、環(huán)保和能耗指標(biāo)符合要求給滿分；符合經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)要求，經(jīng)濟(jì)性好得滿分，不滿足情況酌情扣分，見表10。

表10 可行性得分

可行性指標(biāo)綜合考慮國土、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、投資管理情況，綜合評(píng)價(jià)得分是13分。

3.5 綜合評(píng)價(jià)得分

綜合各項(xiàng)指標(biāo)得分，總分值是66.5分，具體指標(biāo)得分見表11。電網(wǎng)項(xiàng)目對(duì)可靠性提升的影響。進(jìn)一步對(duì)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估，衡量項(xiàng)目的效益并進(jìn)行二次排序，通過可靠性提升和經(jīng)濟(jì)效益的綜合分析，得出項(xiàng)目的最優(yōu)建設(shè)順序。

本案例項(xiàng)目所在地區(qū)容載比較低，負(fù)載率較高，項(xiàng)目提升供電可靠性能力較高，項(xiàng)目所在地區(qū)負(fù)荷仍存在快速增長階段，經(jīng)濟(jì)效益高，通過對(duì)該地區(qū)110kV項(xiàng)目兩兩比較，項(xiàng)目得分為中上。

按照實(shí)際情況定性分析評(píng)價(jià)項(xiàng)目，該項(xiàng)目建設(shè)的主要目的是為滿足供電需求，從緊迫性、政策需求和項(xiàng)目重要性角度看均為一般，分?jǐn)?shù)偏低，更符合實(shí)際情況，但利用后者方法，僅考慮了可靠性提升和經(jīng)濟(jì)性，評(píng)價(jià)結(jié)果得分為中上。本文提出的方法考慮全面，指標(biāo)細(xì)化，更符合實(shí)際需求，并且進(jìn)行了指標(biāo)得分量化，明確項(xiàng)目不同類型指標(biāo)得分，更有指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

表11 綜合評(píng)價(jià)得分

總體上來說，該項(xiàng)目得分偏低，開展項(xiàng)目排序工作，排序靠后，緊迫性和重要性程度為一般。

3.6 基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)程度評(píng)估的電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目優(yōu)化排序方法[11]

以往的項(xiàng)目排序評(píng)價(jià)方法考慮方面比較單一，強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)效益考慮。以基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)程度評(píng)估的電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目優(yōu)化排序方法為例，主要考慮項(xiàng)目對(duì)電網(wǎng)的可靠性作用和經(jīng)濟(jì)效益。

該方法，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各電壓等級(jí)變電站的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提出網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)程度評(píng)估模型，考查

本文提出基于層次分析法的110kV電網(wǎng)項(xiàng)目緊迫性評(píng)價(jià)方法，建立項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該方法基于層次分析法，對(duì)110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)樣本建立層次化結(jié)構(gòu)模型，該方法全面地反映110kV配電網(wǎng)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)的各方面屬性，評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確，能更好的指導(dǎo)項(xiàng)目安排決策工作，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目排序工作科學(xué)合理，提高投入的精準(zhǔn)性。

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Research on the Evaluation Method of 110kV Distribution Network Project based on Analytic Hierarchy Process

Zhao Juan1Yang Bo2Zhang Hongbin1Guo Yue1
(1. State Power Economic Research Institute, Beijing 100052;
2. State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd, Economic and Technological Research Institute, Shenyang 110015)

According to the characteristics of distribution network, a comprehensive evaluation method of 110kV distribution network project is put forward. Based on hierarchical analysis method, the 110kV distribution network project evaluation index system is established. Based on fuzzy membership degree method, the calculation method of evaluation criteria and the quantitative analysis methods for comprehensive evaluation of distribution network project scheduling are determined. Considering the contribution of evaluation index importance degree to overall evaluation, it is possible to give a more accurate evaluation score level for evaluation samples. The effectiveness and practicability of the method are verified by the evaluation and analysis of an 110kV distribution network project.

distribution network; evaluation index; analytic hierarchy process

趙 娟（1986-），女，碩士，工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)評(píng)價(jià)方面的研究工作。