智能電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目評(píng)估的模糊層次分析法

葛磊蛟，張 東，王旭東，于建成，遲福建

（1.天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院，天津 300072；2.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院，天津 300384；3.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司，天津 300055）

智能電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目評(píng)估的模糊層次分析法

葛磊蛟1，張 東1，王旭東2，于建成3，遲福建3

（1.天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院，天津 300072；2.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院，天津 300384；3.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司，天津 300055）

智能電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目是探索智能電網(wǎng)建設(shè)模式和驗(yàn)證智能電網(wǎng)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的重要平臺(tái)。為此，基于中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)，提出了一種基于SMART準(zhǔn)則的智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系。首先，總結(jié)和梳理了國(guó)際國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目；其次，從技術(shù)性、社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性提出了中新天津生態(tài)城工程項(xiàng)目評(píng)估指標(biāo)，并將層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合用于求取指標(biāo)權(quán)重；最后，通過(guò)中新天津生態(tài)城的典型示范工程項(xiàng)目建設(shè)評(píng)估，驗(yàn)證了所提的評(píng)價(jià)體系的可行性，以期為我國(guó)智能電網(wǎng)示范工程建設(shè)提供借鑒。關(guān)鍵字：智能電網(wǎng)；層次分析法；模糊評(píng)價(jià)法；中新天津生態(tài)城

Abstract:Smart grid demonstration project is an important basis for the investigation of smart grid construction mode and the verification of related advanced technologies.Based on the smart grid demonstration projects in Sino-Singapore Tianjin Eco-city，an evaluation system for a SMART-rules based smart grid demonstration project is proposed in this pa?per.Firstly，the smart grid demonstration projects are summarized both at home and abroad.Secondly，the evaluation indexes are proposed from the prospects of technology，society，economical efficiency and applicability，which incorpo?rates the analytic hierarchy process（AHP）and fuzzy evaluation method to calculate the weights of indexes.Finally，the feasibility of the proposed evaluation system is verified through the evaluation on the construction of typical demonstra?tion projects in Sino-Singapore Tianjin Eco-city.The research in this paper can provide reference for the construction of smart grid demonstration projects in China.

Key words:smart grid；analytic hierarchy process（AHP）；fuzzy evaluation method；Sino-Singapore Tianjin Eco-city

能源緊張和環(huán)境污染已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的兩大制約因素，因此各國(guó)都將發(fā)展清潔能源作為其能源發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)。智能電網(wǎng)作為清潔能源獲得有效消納的基礎(chǔ)平臺(tái)，在保障能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、促進(jìn)節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化等方面都發(fā)揮著不可替代的作用，受到各國(guó)的高度重視[1-2]。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)升級(jí)，使電網(wǎng)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)可靠，同時(shí)也有效地解決能源和環(huán)境問(wèn)題，并可帶動(dòng)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，我國(guó)政府在國(guó)家戰(zhàn)略層面明確提出要“大力開(kāi)發(fā)低碳經(jīng)濟(jì)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)”[3]。國(guó)家電網(wǎng)公司積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，近年來(lái)連續(xù)地開(kāi)展了諸多示范工程項(xiàng)目試點(diǎn)建設(shè)，在智能電網(wǎng)建設(shè)上取得了一定的成效，然而目前由于缺乏一種適合智能電網(wǎng)建設(shè)的評(píng)估體系，急需一種可以對(duì)示范項(xiàng)目應(yīng)用效果的系統(tǒng)性評(píng)估體系。

智能電網(wǎng)提出以來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于智能電網(wǎng)技術(shù)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和控制，以及智能電網(wǎng)相關(guān)的智能化電力設(shè)備等各方面研究較多，但針對(duì)智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目，對(duì)其進(jìn)行多角度全方位的評(píng)估研究工作相對(duì)較少。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷完善及智能電網(wǎng)示范工程的相繼建立和運(yùn)行，智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目評(píng)估在智能電網(wǎng)發(fā)展中的重要地位逐步體現(xiàn)，智能電網(wǎng)評(píng)估體系研究也逐漸成為了智能電網(wǎng)領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)。

本文結(jié)合中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)示范工程的建設(shè)實(shí)際，提出了一種基于SMART準(zhǔn)則的智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系。首先，疏理了國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目；其次，從技術(shù)性、社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性提出了中新天津生態(tài)城工程項(xiàng)目評(píng)估指標(biāo)，并將層次分析法AHP（analytic hierarchy pro?cess）和模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合用于求取指標(biāo)權(quán)重；最后，通過(guò)中新天津生態(tài)城的典型示范工程項(xiàng)目評(píng)估，驗(yàn)證了所提評(píng)價(jià)體系的可行性，以期為我國(guó)智能電網(wǎng)示范工程建設(shè)提供借鑒。

1 國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)示范工程

近年來(lái)，各國(guó)都已經(jīng)開(kāi)展了多項(xiàng)智能電網(wǎng)綜合工程建設(shè)，進(jìn)行了新能源并網(wǎng)、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制、配電自動(dòng)化、智能用電服務(wù)等智能電網(wǎng)技術(shù)建設(shè)與研究來(lái)驗(yàn)證電網(wǎng)智能相關(guān)技術(shù)，以提升電網(wǎng)智能化水平。由于各國(guó)對(duì)于智能電網(wǎng)研究的關(guān)注點(diǎn)不同，其智能電網(wǎng)發(fā)展存在較大差異。國(guó)家電網(wǎng)公司通過(guò)積極推動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，努力推動(dòng)能源開(kāi)發(fā)和利用方式的變革，其中由天津市電力公司承擔(dān)的天津中新生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程，依托天津生態(tài)城，首次全面研究智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的應(yīng)用技術(shù)，并通過(guò)工程實(shí)踐對(duì)技術(shù)和管理應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證，不僅對(duì)中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，也為世界各國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)提供了依據(jù)。

1.1 美國(guó)智能電網(wǎng)示范工程

2008年美國(guó)第1個(gè)智能電網(wǎng)城市科羅拉多州的波爾德建設(shè)開(kāi)始，美國(guó)政府就逐步提出了智能電網(wǎng)投資補(bǔ)助計(jì)劃，重點(diǎn)集中在智能電表推廣、動(dòng)態(tài)電價(jià)技術(shù)應(yīng)用、新儲(chǔ)能技術(shù)研究等多種發(fā)展方向。在隨后的幾年中，幾個(gè)智能示范工程項(xiàng)目如馬德?tīng)柡釉圏c(diǎn)項(xiàng)目、加州歐文微電網(wǎng)示范工程、費(fèi)城海軍基地示范項(xiàng)目相繼建立。同時(shí)，美國(guó)在新能源發(fā)電建模、參數(shù)辨識(shí)、智能電網(wǎng)及微網(wǎng)仿真工具等技術(shù)方面也做了大量的研究工作，通過(guò)項(xiàng)目與技術(shù)相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證智能電網(wǎng)的可行性[4-6]。

其中，美國(guó)能源部DOE（department of energy）提出了一種可以用于評(píng)估智能電網(wǎng)領(lǐng)域所有項(xiàng)目的性能、效益和成本的計(jì)算工具，即智能電網(wǎng)計(jì)算工具SGCT（smart grid computational tool）[7]。該軟件通過(guò)定義標(biāo)準(zhǔn)化的智能電網(wǎng)資產(chǎn)、功能、機(jī)制（應(yīng)用場(chǎng)景），從而將項(xiàng)目中所應(yīng)用的技術(shù)通過(guò)分類和映射分析其可能產(chǎn)生的效益，并進(jìn)一步將效益量化為貨幣價(jià)值體現(xiàn)，其中資產(chǎn)項(xiàng)中包括配電自動(dòng)化、分布式發(fā)電、智能電表等21種，功能包括自適應(yīng)保護(hù)、客戶用電優(yōu)化、潮流控制等15種。為了方便對(duì)比智能電網(wǎng)技術(shù)改造升級(jí)后的電網(wǎng)與現(xiàn)有電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，SGCT引入了基準(zhǔn)值的概念，從而使用戶直觀地分析智能電網(wǎng)技術(shù)所帶來(lái)的效益。同時(shí)，SGCT中還加入一些宏觀經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素變量，如通貨膨脹、能源價(jià)格增長(zhǎng)、負(fù)載增長(zhǎng)、人口增長(zhǎng)等，從而更準(zhǔn)確地計(jì)算項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的成本效益值，為項(xiàng)目投資方提供了必要的建設(shè)依據(jù)。

1.2 歐洲智能電網(wǎng)示范工程

歐洲各國(guó)深化理解了智能的概念，將SMART原則應(yīng)用到電力系統(tǒng)中發(fā)電、儲(chǔ)能、輸電、配電和用電等各個(gè)環(huán)節(jié)中。同時(shí)，針對(duì)目前全世界分布式供電的規(guī)模日益增長(zhǎng)，德國(guó)的E-Energy計(jì)劃啟動(dòng)了多個(gè)示范工程，對(duì)智能電網(wǎng)的不同層面進(jìn)行了充分地展示與研究。其中，庫(kù)克斯港示范工程重點(diǎn)體現(xiàn)了大用戶積極的參與互動(dòng)，卡爾斯魯爾和斯圖加特以節(jié)能減排為其主要目標(biāo)，哈爾茨對(duì)協(xié)調(diào)分布式能源進(jìn)行優(yōu)化利用，亞琛通過(guò)使用智能電表技術(shù)來(lái)優(yōu)化用戶用電習(xí)慣并推行多種價(jià)格方案。英國(guó)和荷蘭也分別依托智能電網(wǎng)城市項(xiàng)目，研究智能電網(wǎng)平臺(tái)、智能照明、電動(dòng)汽車、智能表計(jì)、用戶側(cè)的新型能量管理系統(tǒng)等。最具影響力的是意大利聯(lián)合實(shí)驗(yàn)中心JRC（joint research center）的主動(dòng)配電網(wǎng)示范工程ADINE（active distribution network），其核心理念是利用自動(dòng)化、信息、通信，以及電力電子等新技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模接入分布式能源的電網(wǎng)進(jìn)行主動(dòng)管理，通過(guò)能源協(xié)調(diào)管理技術(shù)，便于分布式能源接入配電網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運(yùn)行[8-9]。

以JRC與當(dāng)?shù)刈畲蟮呐潆娤到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)商ACEA電力公司合作建設(shè)的示范項(xiàng)目Malagrotta為例。該項(xiàng)目包含3個(gè)子項(xiàng)，分別為配電自動(dòng)化、中低電壓等級(jí)下的遠(yuǎn)程控制、智能電網(wǎng)的管理標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于該項(xiàng)目的效益分析，其特點(diǎn)是將一些無(wú)法用貨幣直接衡量的技術(shù)性指標(biāo)進(jìn)行量化，從而直觀地對(duì)地區(qū)區(qū)政策等行為所產(chǎn)生的效益進(jìn)行評(píng)估，也為該項(xiàng)目向全羅馬推廣做重要支撐。其評(píng)估方法的總體思路與美國(guó)智能電網(wǎng)評(píng)估方法相近，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，從而更加適應(yīng)歐洲（意大利）智能電網(wǎng)建設(shè)的特點(diǎn)。在進(jìn)行成本效益分析時(shí)，用戶需要定義邊界值及設(shè)定相關(guān)參數(shù)，然后分別進(jìn)行成本效益分析和明感度分析，最后對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行匯總從而得出正相關(guān)結(jié)果以證明項(xiàng)目可行性。基于項(xiàng)目的總體規(guī)模，一些敏感性參數(shù)更加趨向于定值而不是范圍，如二氧化碳排放參數(shù)為0.708 t/（MW·h），電力需求增長(zhǎng)率為1%/a，歐洲二氧化碳折換相對(duì)價(jià)格為15€/d等，從而方便進(jìn)行量化評(píng)估。

1.3 中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)

2009年以來(lái)，我國(guó)在上海、天津、江西、江蘇等地分別開(kāi)展了針對(duì)城市區(qū)域的智能電網(wǎng)綜合技術(shù)研究和工程應(yīng)用。在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度、通信信息等各個(gè)環(huán)節(jié)均取得了突破性進(jìn)展。同時(shí)，制定了配套的建設(shè)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)辦法來(lái)充分發(fā)揮智能電網(wǎng)的綜合效益，旨在提高城市綜合能源利用效率，提出創(chuàng)新電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式，從而支撐智慧城市建設(shè)。

中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程一期2011年9月建成投運(yùn)，按照電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)將綜合示范工程劃分為12個(gè)子項(xiàng)。采用與工程建設(shè)過(guò)程相結(jié)合的全壽命周期評(píng)價(jià)策略，通過(guò)4個(gè)階段實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)過(guò)程的自反饋。首先在論證階段對(duì)項(xiàng)目前期建設(shè)構(gòu)建項(xiàng)目總體目標(biāo)，其次在建設(shè)階段對(duì)總體目標(biāo)進(jìn)行分解并建立個(gè)子項(xiàng)目標(biāo)，接著在運(yùn)行階段據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)積累，最后對(duì)項(xiàng)目全過(guò)程的目標(biāo)、效益、影響進(jìn)行總結(jié)與評(píng)價(jià)[10-11]。

2 智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則

智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目具有典型示范、推廣應(yīng)用的效果，本文采用世界銀行及國(guó)家政府部門普遍采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系準(zhǔn)則—SMART準(zhǔn)則來(lái)構(gòu)建智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合智能電網(wǎng)的特點(diǎn)，提出選取智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程評(píng)價(jià)指標(biāo)的4項(xiàng)原則：①全面性，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡可能地反映智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目的特點(diǎn)和內(nèi)涵；②客觀性，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)能夠真實(shí)地揭示智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程的實(shí)際情況；③實(shí)用性，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)以方便計(jì)算為基礎(chǔ)，所需數(shù)據(jù)應(yīng)能和電網(wǎng)目前的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)相銜接；④典型性，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇應(yīng)突出重點(diǎn)，把握問(wèn)題主要方面。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

為了進(jìn)一步掌握試點(diǎn)工程選擇的關(guān)鍵因素，充分把握不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)試點(diǎn)工程的影響程度，將智能電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)、分類，構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系，如圖1所示。該指標(biāo)體系主要分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層和被評(píng)價(jià)方案4個(gè)部分，其中，U1為1個(gè)指標(biāo)類，U1（1）為指標(biāo)類U1的1個(gè)具體指標(biāo)。

圖1 智能電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分類結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of smart grid evaluation index system

指標(biāo)體系構(gòu)建后，為有效地開(kāi)展智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程的評(píng)估，重點(diǎn)需要完成對(duì)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。本文通過(guò)將模糊評(píng)價(jià)方法和AHP結(jié)合，對(duì)智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重值進(jìn)行計(jì)算。

2.3 模糊AHP

AHP的基本原理是將評(píng)價(jià)系統(tǒng)方案的各種要素分解成若干層次，形成一個(gè)遞階有序的層次結(jié)構(gòu)模型，然后將每層次的各要素相對(duì)于其上一層次某要素進(jìn)行兩兩比較判斷，從而求出各要素的權(quán)重，根據(jù)綜合權(quán)重按最大權(quán)重原則確定最優(yōu)方案。

模糊綜合評(píng)價(jià)方法是應(yīng)用模糊關(guān)系合成的特性，從多個(gè)指標(biāo)對(duì)被評(píng)價(jià)事物隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合性評(píng)判的一種方法[12-16]。其數(shù)學(xué)模型可分為1級(jí)模型和多級(jí)模型。對(duì)于智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程評(píng)價(jià)，首先采用1級(jí)模糊評(píng)價(jià)進(jìn)行單項(xiàng)或單個(gè)維度評(píng)價(jià)，如技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性和實(shí)用性等；2級(jí)模糊評(píng)價(jià)以1級(jí)模糊評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，可以采用2級(jí)模糊評(píng)價(jià)進(jìn)行多維度綜合評(píng)價(jià)，即綜合考慮項(xiàng)目技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性和實(shí)用性，形成總評(píng)價(jià)。因此，模糊AHP的計(jì)算過(guò)程如下。

1）構(gòu)建判斷矩陣

依據(jù)指標(biāo)分布情況，構(gòu)建模糊判斷矩陣AF，其中元素滿足aii=0.5,i=1,2,…,n,aij+aji=1,j=1, 2,…,n，則其判斷矩陣為

2） 權(quán)重計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[17-21]，權(quán)重計(jì)算公式為

式中，n為同一層次指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。

3）一致性檢驗(yàn)

若判斷矩陣的相對(duì)一致性CR小于0.1，則認(rèn)為判斷矩陣可行，通過(guò)一致性檢驗(yàn)，通常CR值越小越好。若判斷矩陣的CR不滿足小于0.1，則沒(méi)有通過(guò)一致性檢驗(yàn)，退回第1步，請(qǐng)打分專家重新比較，構(gòu)造合格的判斷矩陣。CR的計(jì)算公式為

式中：CI為計(jì)算一致性指標(biāo)；RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，取值與判斷矩陣的階數(shù)有關(guān)；λmax為判斷矩陣的最大特征根。

3 智能電網(wǎng)示范工程案例分析

3.1 配電自動(dòng)化子項(xiàng)案例分析

3.1.1 指標(biāo)構(gòu)建

1）技術(shù)性指標(biāo)

配電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA（super?visory control and data acquisition）功能是指實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、記錄以及操作與控制、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?、信息分流分區(qū)等。

設(shè)備故障分析與搶修指揮管理是指系統(tǒng)具有設(shè)備故障分析統(tǒng)計(jì)功能，具備搶修指揮管理功能或相關(guān)接口，通過(guò)和其他系統(tǒng)信息交互，形成一個(gè)自動(dòng)化的閉環(huán)搶修管理流程。

2）社會(huì)性指標(biāo)

減少停電時(shí)間比率為

式中：pT，red為減少停電時(shí)間比率；Tred為改造后減少停電時(shí)間；Tf為故障時(shí)間；Trec為檢修時(shí)間。

提高電壓合格率比率為

式中：Vinc為提高電壓合格率比率；Vinc，1為改造后電壓合格率；Vinc，0為改造前電壓合格率。

3）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

供電可靠增益為

式中：Prel為供電可靠增益；Toff，0、Toff，1分別為項(xiàng)目智能化之前和之后的平均停電時(shí)間；Sa為年供電量；PL，red為購(gòu)售電價(jià)差降低線損增益；L0、L1分別為項(xiàng)目智能化前后的線損率；Ee為售電價(jià)。

總投資變化率為

式中：pE，tot為總投資變化率；Eest為概算金額；Eact為決算金額。

4）實(shí)用性指標(biāo)

建立配電自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理制度，主要反映配電自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理制度的建立和落實(shí)情況。

建立人才隊(duì)伍培養(yǎng)機(jī)制，主要反映高水平的人才隊(duì)伍、培訓(xùn)、鍛煉等培養(yǎng)機(jī)制是否建立。

依據(jù)以上的指標(biāo)計(jì)算，從而構(gòu)建了智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化子項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 配電自動(dòng)化子項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Assessment indexes of distribution automation subproject

依據(jù)第2.3節(jié)中指標(biāo)權(quán)重求解方法，求取各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重值如表1所示。

表1 配電自動(dòng)化子項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.1 Weights of assessment indexes of distribution automation subproject

3.1.2 結(jié)果分析

配電自動(dòng)化系統(tǒng)依托于配電一次網(wǎng)架，由配電主站、配電子站、配電終端、通信通道組成，具有完整的配電網(wǎng)SCADA功能、自愈控制功能和智能分析等功能，因此該子項(xiàng)具有較強(qiáng)的技術(shù)性。同時(shí)，該子項(xiàng)實(shí)施后，可提升該區(qū)域的供電可靠性，減少戶均停電時(shí)間及降低線損。但是，配電自動(dòng)化按照全電纜雙環(huán)網(wǎng)高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，配電站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)“三遙”，建設(shè)成本相對(duì)較高，目前經(jīng)濟(jì)性還不夠理想。

3.2 示范工程總體效益案例分析

3.2.1 指標(biāo)構(gòu)建

1）技術(shù)性指標(biāo)

智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程技術(shù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括可靠性、安全性、互動(dòng)性、全面性、優(yōu)質(zhì)性和先進(jìn)性指標(biāo)等。

可靠性指標(biāo)為

式中：Rimp為供電可靠性比值；RSS為中新生態(tài)城供電可靠性；RBH為濱海城網(wǎng)供電可靠性。

安全性指標(biāo)為

式中：RN-1為N-1準(zhǔn)則通過(guò)率提高值；RSS，N-1為中新生態(tài)城電網(wǎng)10 kV線路的N-1準(zhǔn)則通過(guò)率；RBH，N-1為濱海城電網(wǎng)10 kV線路的N-1準(zhǔn)則通過(guò)率。

信息化指標(biāo)主要反映智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的信息化水平，包括信息安全防護(hù)、信息化系統(tǒng)可用率、信息化系統(tǒng)覆蓋率等。

自動(dòng)化指標(biāo)為

式中：Gload為實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制或監(jiān)測(cè)的大用戶占比；Nload，c為實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制或監(jiān)測(cè)的大用戶數(shù)量；Nload為大用戶總數(shù)。

互動(dòng)性指標(biāo)為

式中：Gfib為電力光纖到戶占比；Nfib為電力光纖到戶用戶數(shù)；Ncus為小區(qū)用戶數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)先性指標(biāo)是指采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)國(guó)際或國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的功能數(shù)量。

2）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

全壽命周期投入產(chǎn)出比為

式中：Gpro為投入產(chǎn)出比；Psav，i為第i項(xiàng)工程節(jié)約建設(shè)投資增益；Preap，i為第i項(xiàng)工程提高供電可靠性增益；Pmai，i為第i項(xiàng)工程節(jié)約運(yùn)維費(fèi)增益；Pope，i為第i項(xiàng)工程的運(yùn)營(yíng)增益；Pinv，i為第i項(xiàng)試點(diǎn)工程的投入；Na為試點(diǎn)工程運(yùn)行年限；α為殘值率；Einv，i為第i項(xiàng)工程的投資；Egov，i為第i項(xiàng)工程的政府補(bǔ)助投資；N為工程總數(shù)。

3）社會(huì)性指標(biāo)

社會(huì)效益主要內(nèi)容包括提高社會(huì)可持續(xù)發(fā)展能力、提升企業(yè)社會(huì)形象和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步等。智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程項(xiàng)目由于數(shù)字、通信技術(shù)改造而減少建設(shè)需求，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約占地，并產(chǎn)生了相應(yīng)建筑工程量的節(jié)約。其中，建筑工程量節(jié)約主要包括因節(jié)約變電站建筑面積而節(jié)約的土石方量、鋼材量、電纜數(shù)量等。

環(huán)境影響是指通過(guò)風(fēng)電、太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)電，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電設(shè)施等環(huán)保型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排。

社會(huì)效益是指通過(guò)系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)培養(yǎng)電力系統(tǒng)項(xiàng)目管理、技術(shù)研發(fā)、科研創(chuàng)新等方面專業(yè)技術(shù)人才，提高國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)水平，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展能力。

4）實(shí)用性指標(biāo)

分析評(píng)價(jià)智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程的驗(yàn)收情況和智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程是否在生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)揮實(shí)際的作用，主要反映試點(diǎn)工程的承載公共服務(wù)和健全運(yùn)維制度的能力、用戶滿意度等。

其中，承載公共服務(wù)業(yè)務(wù)種類是指開(kāi)通通道租賃、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)等業(yè)務(wù)的種類；建立健全運(yùn)行管理制度是指工程是否都建立了相應(yīng)的運(yùn)行管理制度；用戶滿意度指標(biāo)是指對(duì)不少于10%的用戶采取隨機(jī)訪談?wù){(diào)查，形成用戶滿意度；論文、專利、標(biāo)準(zhǔn)等成果是指是否發(fā)表論文、申請(qǐng)專利、形成標(biāo)準(zhǔn)。

依據(jù)以上的指標(biāo)計(jì)算，從而構(gòu)建了智能電網(wǎng)示范工程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖3所示。

圖3 智能電網(wǎng)綜合示范工程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.3 Assessment indexes of smart grid comprehensive demonstration project

依據(jù)第2.3節(jié)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，智能電網(wǎng)綜合示范工程評(píng)分指標(biāo)分為技術(shù)性、社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性4類，指標(biāo)權(quán)重分別為60%、20%、10%和10%，共包含17個(gè)小類指標(biāo)。具體指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表2。

表2 智能電網(wǎng)綜合示范工程評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.2 Weights of assessment indexes of smart grid comprehensive demonstration project

3.2.2 結(jié)果分析

經(jīng)上述體系評(píng)價(jià)，示范工程總體表現(xiàn)良好，但在經(jīng)濟(jì)性方面還有所不足，其百分制表示的總體得分為87。其中技術(shù)性、社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性評(píng)價(jià)分值分別為96、93、64、80，如圖4所示。中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程包括了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度、通信信息網(wǎng)絡(luò)“6個(gè)環(huán)節(jié)1個(gè)平臺(tái)”，涵蓋了電力系統(tǒng)的全過(guò)程，是中國(guó)首個(gè)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性建設(shè)并投入實(shí)際運(yùn)行的智能電網(wǎng)綜合工程，也是目前世界上功能最強(qiáng)、覆蓋范圍最廣的智能電網(wǎng)綜合工程。試點(diǎn)工程通過(guò)智能變電站、配電自動(dòng)化等電網(wǎng)側(cè)技術(shù)有效提高了電網(wǎng)的安全性、可靠性、環(huán)保性和實(shí)用性，總體表現(xiàn)優(yōu)良。

圖4 天津中新生態(tài)城各項(xiàng)評(píng)價(jià)分值Fig.4 Evaluation score for each section in Sino-Singapore Tianjin Eco-city

4 結(jié)語(yǔ)

中新生態(tài)城綜合示范工程，從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)構(gòu)成了一個(gè)完整的城市區(qū)域智能電網(wǎng)，同時(shí)集成了可視化運(yùn)行平臺(tái)、智能用能管理、配用電融合、微網(wǎng)、營(yíng)業(yè)廳互動(dòng)服務(wù)等原創(chuàng)性系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，并建立了涵蓋城市區(qū)域智能電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，成為智能電網(wǎng)“能實(shí)行，能復(fù)制，能推廣”的典范。在經(jīng)濟(jì)上，中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在5個(gè)方面：①通過(guò)智能用電削峰填谷，節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)資金；②通過(guò)配電自動(dòng)化、用電信息采集系統(tǒng)等智能化建設(shè)，有效降低線損；③智能型配電自動(dòng)化在提高電網(wǎng)可靠性并增加了售電量；④智能電網(wǎng)自動(dòng)化水平的提高有效節(jié)約了電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)管理成本；⑤以電力光纖到戶的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式增加了智能電網(wǎng)的收益。在社會(huì)性和實(shí)用化方面，一方面綜合示范工程從節(jié)能減排、保障電能供應(yīng)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、改善人民生活、助力智能城市等，全方位地展現(xiàn)了智能電網(wǎng)的巨大社會(huì)效益；另一方面，綜合示范工程自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行效果良好，各項(xiàng)功能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)性能均滿足運(yùn)行要求。

由于綜合示范工程為試點(diǎn)工程以驗(yàn)證智能電網(wǎng)新技術(shù)、規(guī)范和設(shè)備性能，綜合宣傳展示智能電網(wǎng)理念為主要目的，因此其經(jīng)濟(jì)性方面存在一些不足。其中一個(gè)原因是由于智能電網(wǎng)相關(guān)的政府政策法規(guī)尚不健全和不完善，一定程度上影響到綜合示范工程的實(shí)用性。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用，智能電網(wǎng)的投資成本將隨之降低，相關(guān)的政策法規(guī)也將進(jìn)一步完善，該工程成果的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性必將有效提高。

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Fuzzy AHP Method for the Assessment on Smart Grid Demonstration Project

GE Leijiao1，ZHANG Dong1，WANG Xudong2，YU Jiancheng3，CHI Fujian3
（1.School of Electrical Automation and Information Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.Electric Power Research Institute，State Grid Tianjin Electric Power Company，Tianjin 300384，China；3.State Grid Tianjin Electric Power Company，Tianjin 300055，China）

TM71

A

1003-8930（2017）09-0054-07

10.3969/j.issn.1003-8930.2017.09.009

2016-04-27；

2017-06-06

天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（14JCYBJC21100）；國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助項(xiàng)目（SGTJDK00DWJS1500101，B3441515K001）

葛磊蛟（1984—），男，通信作者，博士，講師，研究方向?yàn)橹悄芘溆秒娕c不確定性仿真。Email：legendglj99@tju.edu.cn

張 東（1985—），男，博士，工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)需求響應(yīng)、競(jìng)爭(zhēng)型電力市場(chǎng)、分布式能源、負(fù)荷分析與預(yù)測(cè)等。Email：jackzhangua@sina.com

王旭東（1984—），男，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橹悄芘溆秒娂夹g(shù)。Email：fupurep@163.com