基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性評價方法

苗福豐 趙瓊婧 田春箏 劉永民 王世謙 王圓圓

（1.國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，河南鄭州 450052；

2.中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華中分公司，河南鄭州 450052）

基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性評價方法

苗福豐1趙瓊婧2田春箏1劉永民1王世謙1王圓圓1

（1.國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，河南鄭州 450052；

2.中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華中分公司，河南鄭州 450052）

本文提出基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的協(xié)調(diào)性評價方法：首先，采用頻度法、專家咨詢和主成分法篩選出表征電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的評價指標(biāo)體系；其次，采用主觀的層次分析法和客觀的熵權(quán)法相結(jié)合的綜合賦權(quán)法確定評價指標(biāo)權(quán)重；最后，建立灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度模型評價電網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)性。以某地區(qū)為例，驗證提出評估方法的可行性，以期為未來電網(wǎng)發(fā)展和規(guī)劃決策提供科學(xué)支撐。

電網(wǎng)；經(jīng)濟(jì)；協(xié)調(diào)性；灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，電網(wǎng)作為關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)行業(yè)，其發(fā)展對經(jīng)濟(jì)穩(wěn)增長、保態(tài)勢、調(diào)結(jié)構(gòu)具有重要作用。因此，電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和發(fā)展水平相適應(yīng)，使電網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)之間相互促進(jìn)協(xié)調(diào)發(fā)展［1］。科學(xué)評價電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性：一方面，電網(wǎng)發(fā)展?jié)M足經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展對電能的需求；另一方面，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展的不足，提高電網(wǎng)投資的針對性和有效性，提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，已有專家學(xué)者開展電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性的研究。葉彬［2］、李金超［3］等分析了電網(wǎng)自身發(fā)展的協(xié)調(diào)度；熊威［4］、楊衛(wèi)紅［5］等研究了北京和天津電網(wǎng)發(fā)展與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性；吳鴻亮等人采用模糊積分法，從整體上評價了電網(wǎng)建設(shè)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)性，但缺乏具體分析，無法解決電網(wǎng)發(fā)展中哪些因素對國民經(jīng)濟(jì)具有重要影響。張曉紅［6］、李泓澤［7］等基于灰色理論分析了我國電力產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢，采用等權(quán)法忽視了不同指標(biāo)的重要程度差別。

總體來看，當(dāng)前針對電網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的研究還比較少；已有研究中構(gòu)建的評價模型側(cè)重于靜態(tài)評價，得出比較宏觀的協(xié)調(diào)與不協(xié)調(diào)的結(jié)論，難以通過對結(jié)果細(xì)致分析，找出導(dǎo)致不協(xié)調(diào)的具體因素，實用性相對不足。在此基礎(chǔ)上，本文提出基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度評價電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性，以克服平均灰色關(guān)聯(lián)度模型，忽略不同指標(biāo)重要程度的缺陷。并以某地區(qū)為例驗證了提出的協(xié)調(diào)性評價方法，為電網(wǎng)未來規(guī)劃和建設(shè)提供科學(xué)指導(dǎo)和決策支撐。

表1 電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)

1 電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性評價方法

1.1 評價指標(biāo)體系

評價指標(biāo)作為分析電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性的載體，是表征兩子系統(tǒng)特性的基本單元，應(yīng)該全面、真實地體現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)和兩者之間的關(guān)系。評價指標(biāo)應(yīng)滿足科學(xué)性、獨立性和可行性原則：①科學(xué)性，既不遺漏關(guān)鍵性指標(biāo)，又不選擇重要性低的指標(biāo)，從而使評價結(jié)果科學(xué)、可信；②獨立性，指標(biāo)體系層次分明，結(jié)構(gòu)清晰，指標(biāo)之間具有獨立性，避免重復(fù)；③可行性，指標(biāo)盡可能量化，明確界定定性指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)，確定定量指標(biāo)的指標(biāo)值。

本文首先對中國知識基礎(chǔ)設(shè)施工程數(shù)據(jù)庫中2003-2014年有關(guān)電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長的指標(biāo)相關(guān)文獻(xiàn)采用頻度法進(jìn)行統(tǒng)計，選擇其中使用頻率較高的指標(biāo)；然后與電力專家、經(jīng)濟(jì)學(xué)者等交流和分析，基于相關(guān)性原則進(jìn)行篩選；最后，結(jié)合《2014年河南統(tǒng)計年鑒》和《河南電力年鑒2014》中的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案軟件進(jìn)行主成分分析，以克服指標(biāo)間的相關(guān)性，確定評價電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性的指標(biāo)（如表1所示）。其中，電網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)包括電網(wǎng)總資產(chǎn)、電網(wǎng)年度投資、全社會用電量、全社會最大負(fù)荷、城鄉(xiāng)人均生活用電量、35kV及以上變電容量和35kV及以上線路長度；國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括國內(nèi)生產(chǎn)總值、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值和第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值。

1.2 評價指標(biāo)規(guī)范化

為避免評價指標(biāo)不同量綱對研究結(jié)果的影響，對電網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理，正向指標(biāo)采用式（1），逆向指標(biāo)采用式（2）。

式（1）（2）中：xi(t)為評價指標(biāo)，xi(t)為評價指標(biāo)規(guī)范化的值，t為時間，i為指標(biāo)數(shù)。

1.3 評價指標(biāo)賦權(quán)

權(quán)重的合理性影響評價結(jié)果可信度和準(zhǔn)確性。常用的指標(biāo)賦權(quán)法有熵權(quán)法和層次分析法。

熵權(quán)法是基于評價系統(tǒng)的有序度及其效用來確定指標(biāo)權(quán)重，盡量消除權(quán)重計算的人為干擾，使評價結(jié)果更符合實際。其具體步驟為：①原始數(shù)據(jù)歸一化處理；②確定各評價指標(biāo)的熵；③確定各評價指標(biāo)的熵權(quán)。

層次分析法是對較為模糊或較為復(fù)雜決策問題采用定性與定量分析相結(jié)合的手段做出決策的簡易方法。其基本步驟為：①確定各指標(biāo)因子；②構(gòu)造判斷矩陣；③對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗；④確定權(quán)重向量。

為避免單一方法的不足，本文將主觀的層次分析法和客觀的熵值法相結(jié)合形成綜合集成賦權(quán)法，以科學(xué)確定不同評價指標(biāo)的權(quán)重。各指標(biāo)的綜合權(quán)重：

式（3）中：為熵權(quán)法確定的指標(biāo)i權(quán)重，為層次分析法確定的指標(biāo)i權(quán)重，ωi為綜合賦權(quán)法確定的指標(biāo)i權(quán)重。

1.4 基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的協(xié)調(diào)性評價方法

灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容之一，是灰關(guān)聯(lián)評估與決策、灰關(guān)聯(lián)控制的基礎(chǔ)。具有對樣本量的大小沒有過高的要求、不需要典型的分布規(guī)律且計算量小、定性與定量分析結(jié)果一般能夠吻合等特點。

灰色關(guān)聯(lián)度模型一般以各時點灰關(guān)聯(lián)系數(shù)的簡單算術(shù)平均數(shù)作為灰色關(guān)聯(lián)度，忽視了各個指標(biāo)的重要程度。為使分析結(jié)果更符合實際，在灰色關(guān)聯(lián)度的基礎(chǔ)上，本文引入影響權(quán)重，采用灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度解決這一問題。詳細(xì)步驟如下：

①電網(wǎng)發(fā)展評價指標(biāo)數(shù)列表示為：

(t)={(t)|t=1,2,…，m},i=1,2,…，m，m為電網(wǎng)指標(biāo)數(shù)；國民經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)數(shù)列為(t)={(t)|t=1,2,…，l},j=1,2,…，l，l為國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)。

表2 電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性等級分類

表3 2003-2014年電網(wǎng)指標(biāo)數(shù)值

表4 2003-2014年經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)值

②計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。兩系統(tǒng)指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)系數(shù)計算公式如下：

式（4）中：(t)，(t)分別為t時刻電網(wǎng)與國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的規(guī)范化值；ρ為規(guī)范化系數(shù)，一般取為0.5；Cij()t是t時刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)。將關(guān)聯(lián)系數(shù)按樣本數(shù)求其平均值可以得到一個關(guān)聯(lián)度矩陣，反映電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)增長之間的相互關(guān)系。在關(guān)聯(lián)度矩陣基礎(chǔ)上分別按行或列求其平均值，根據(jù)其大小及對應(yīng)的值域范圍，可以遴選出電網(wǎng)發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)增長最主要約束因素和促進(jìn)因素。

③計算灰色關(guān)聯(lián)權(quán)重。兩子系統(tǒng)各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)權(quán)重計算公式如下：

式（5）中：ωi為電網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)權(quán)重；ωj為國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)權(quán)重；m為電網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)數(shù)；l為國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)；ωij為電網(wǎng)第i個指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)第j個指標(biāo)的關(guān)聯(lián)權(quán)重。

④基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)法構(gòu)造電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)度評價模型，通過該模型可定量評價電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)程度。其計算公式為：

式（6）中：C(t)表示電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)度。

綜上，電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性的評價體系其主要步驟為：①通過頻度法、專家咨詢法和主成分法選擇電網(wǎng)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的評價指標(biāo)體系；②將主觀的層次分析法和客觀的熵權(quán)法相結(jié)合的綜合賦權(quán)法對評價指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)；③采用灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度模型評價電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)程度，④分析電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)度以及關(guān)鍵指標(biāo)，以為未來電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)提供決策參考。

2 算例分析

下文以某地區(qū)為例分析電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)性，其協(xié)調(diào)性等級分類如表2所示，表3為2003-2014年某地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)數(shù)值，表4為2003-2014年某地區(qū)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)值。

根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性評價體系的主要步驟評價2003-2014年該地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)度，如圖1所示。

圖1 2003—2014年某地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度

由圖1可知：2003年該地區(qū)發(fā)展滯后，缺電嚴(yán)重，阻礙了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使得電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)很不協(xié)調(diào)；隨著電力體制改革的推進(jìn)，該地區(qū)加大電網(wǎng)投資和建設(shè)，有效改善了電網(wǎng)狀況，電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性不斷提高；2008年金融危機(jī)爆發(fā)，經(jīng)濟(jì)下滑，二者協(xié)調(diào)性有所下降；隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，2012年協(xié)調(diào)性達(dá)到最高；2013—2014年，隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的深入，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，二者協(xié)調(diào)性小幅降低?？傮w而言，自2006年以來，電網(wǎng)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)處于基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，但還未達(dá)到完全協(xié)調(diào)，這與該地區(qū)所處的發(fā)展階段和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著該地區(qū)經(jīng)濟(jì)不斷增長，電網(wǎng)發(fā)展不斷加快，未來電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)之間將會達(dá)到完全協(xié)調(diào)狀態(tài)。

3 結(jié)語

本文針對電網(wǎng)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性提出了基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的評估方法，采用頻度法、專家咨詢和主成分法得到電網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)體系，提高了指標(biāo)的科學(xué)性和可行性；采用主客觀相結(jié)合的綜合賦權(quán)法確定評價指標(biāo)權(quán)重，降低了單一賦權(quán)法的不足；采用灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度方法進(jìn)行評估，考慮了不同指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)程度，算例分析驗證了提出方法的有效性和可行性，為未來電網(wǎng)精準(zhǔn)投資和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長提供了科學(xué)方法。

［1］吳鴻亮，陳穎，王玲.電網(wǎng)建設(shè)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)性評價研究［J］.中國電力，2014（11）：134-139.

［2］葉彬，葛斐，陳學(xué)全，等.配電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性評估［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2012（5）：154-160.

［3］李金超，牛車曉，李金穎，等.基于GRA與PCA的電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性評估研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（18）：49-53.

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［6］張曉紅，戴昌鈞.基于灰色理論的我國電力產(chǎn)業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢分析［J］.東華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（4）：483-487.

［7］李泓澤，郭森，王寶.基于MREC灰色模型的電力工業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢預(yù)測和分析［J］.華北電力大學(xué)學(xué)報，2011（5）：67-71.

Coordination Evaluation Method of Power Grid and Economic based on Grey Weighted Correlation Degree

Miao Fufeng1Zhao Qiongjing2Tian Chunzheng1Liu Yongmin1Wang Shiqian1Wang Yuanyuan1
（1.State Grid Henan Power Company，Economic and Technology Research Institute，Zhengzhou Henan 450052；2.China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Central-China Branch，Zhengzhou Henan 450052）

Grey weighted correlation degree is proposed in this paper:firstly,the evaluation index system of power grid and economic is selected by frequency method,expert consultation and principal component analysis;Secondly, the weight of evaluation index is determined by the combination of subjective analytic hierarchy process and objec?tive entropy method;Finally,grey weighted correlation degree model is established to evaluate the coordination be?tween power grid and economic.An example is given to verify the feasibility of the proposed method,which provides scientific support for future power grid development and planning decision.

power grid；economic；coordination；grey weighted correlation degree

N941.5；TP311.52

A

1003-5168（2017）08-0128-04

2017-07-01

苗福豐（1986-），男，博士，工程師，研究方向：電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、新能源與儲能技術(shù)、智能電網(wǎng)等。