基于熵權法的輸變電重大工程綜合效益后評價

刁海璨　李智康　朱壯明

[摘要]我國電力行業(yè)社會實踐步伐加快，但與之對應的社會評價理論研究相較于經濟評價研究而言略顯單薄，缺少深入剖析。在對輸變電重大工程進行項目評價時，只利用經濟指標來定量分析經濟效益遠遠不夠，主觀評價往往不能正確反映項目的真實情況，因此文章以包含經濟效益和社會效益的綜合效益最大化為目標，利用熵權法這種客觀賦權的方法建立協(xié)同優(yōu)化模型，充分發(fā)揮其能夠客觀賦權的特點。這樣不但能夠提高項目決策的準確性，使得在此基礎上構建的輸變電重大工程協(xié)同優(yōu)化模型更加的準確和科學，為工程綜合效益的提高提供有效的規(guī)劃方向。

[關鍵詞]熵權法；輸變電工程；綜合效益評價

[DOI]1013939/jcnkizgsc201736049

通常評價一項輸變電工程的做法是從階段性工作著手，從輸變電工程的生命周期入手，通過對各個分項工作的評價，可以從不同角度了解工程的實施效果。但由于各個分項內容一般具有一定的獨立性和較強的專業(yè)性，為了得到完整的結論性意見，需要在各個分項工作評價的基礎上進行綜合評價。將社會效益評價方法引入電力行業(yè)也是近幾年來的嘗試。

針對經濟效益與社會效益協(xié)同優(yōu)化問題，有些研究者將重點放在數(shù)據分析預估方面：對于泰國的核電廠建設，從公用事業(yè)和客戶的角度，對經濟價值、性能和環(huán)境方面進行了討論，并從火電廠發(fā)電的經濟損失、性能危機、供電損失和環(huán)境等方面對泰國核電的最壞情況進行了評價；有些研究者拓展了社會效益的考量范圍：除了利用效率指標：損失、利用系數(shù)、功率因數(shù)、負荷系數(shù)、能源供應量和人力資源生產率以反映資源的利用效率外，還研究了治理、社會行為和城市規(guī)劃等外部因素如何直接影響系統(tǒng)的運行效率；有些研究者使用數(shù)據包絡分析和層次分析法來建立模型研究各個行業(yè)經濟、社會、環(huán)境協(xié)調發(fā)展問題，還有一些學者使用多目標規(guī)劃的方法，通過分析發(fā)電效益與生態(tài)效益之間的制約競爭關系，以發(fā)電量最大和生態(tài)缺水量最小為目標建立梯級電站多目標生態(tài)優(yōu)化調度模型，對三峽梯級樞紐多目標生態(tài)優(yōu)化調度進行研究，或是使用同樣的方法建立多目標線性規(guī)劃模型并求解出未來預估情況：以經濟、社會、生態(tài)效益多目標協(xié)同為導向，引入相對權益系數(shù)和生態(tài)價值服務當量構建出目標函數(shù)，并通過約束條件體現(xiàn)社會效益目標，最后運用多目標線性規(guī)劃方法求解出榆林市2020年土地利用的優(yōu)化結構；更有研究人員將這些方法分別應用于石油、市政服務、公共交通等行業(yè)。

1熵權法及其原理

輸變電工程綜合評價通常采用的方法包括層次分析法、模糊綜合評價法以及這兩種方法的組合，然而這些方法在考慮輸變電工程各階段的協(xié)調發(fā)展方面略顯不足。多目標規(guī)劃是解決輸變電工程綜合效益協(xié)同優(yōu)化的有效方法之一，但目前這種方法的應用較少，因此，有待在輸變電工程領域進一步地完善和實踐。

對于經濟效益和社會效益的權重設定，張蔓（2009）在電能質量評估的賦權方法中，提出了應用廣泛的層次分析法，但其判斷矩陣需要進行一致性檢驗，計算量較大。李國棟（2010）提出了實用功能比較強的序關系分析法，可以不用構造判斷矩陣，無須進行一致性檢驗，計算簡便，但要求評價指標間滿足強一致性的條件。楊惠敏（2005）指出熵權法突出局部差異的特性，即在各評估對象之間的水平差異越大，該指標得到的權重就越大，對評估結果的影響也越大。

一般來說，若某個指標的信息熵Ej越小，表明指標值得變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評價中所能起到的作用也越大，其權重也就越大。

（1）首先請專家對各指標進行打分。

（2）對回收的數(shù)據進行數(shù)據預處理，假設給定了k個指標，x1，x2，…，xk其中Xi={x1，x2，…，xn}。假設對各指標數(shù)據標準化后的值為Y1，Y2，…，Yk，那么Yij=[SX（]xij-min（xi）[]max（xi）-min（xi）[SX）]。

（3）將已得到的樣本數(shù)據求信息熵，根據信息論中信息熵的定義，一組數(shù)據的信息熵Ej=-ln（n）-1[DD（]n[]i=1[DD）]pijlnpij。其中pij=Yij[DD（]n[]i=1[DD）]Yij，如果pij=0，則定義lim[DD（X]pij→0[DD）]pijlnpij=0。

（4）根據信息熵確定指標權重。

通過信息熵計算各指標的權重：Wj=[SX（]1-Ei[]k-Ei[SX）]（i=1，2，…，k）

2熵權法在輸變電工程綜合效益評價中的應用

21輸變電工程概況

寧東直流工程是世界上第一個±660千伏電壓等級直流輸電工程，電網工程的建設和運維階段，除直接經濟效益外，會產生大量的社會效益，主要包括：狹義社會效益、環(huán)境效益、間接經濟效益。其中，環(huán)境負效益的減少可以帶來更大的狹義社會效益，同時間接經濟效益的增加一定程度上會增加環(huán)境負效益，三者相互依存，相互影響。因此需要合理地解決各個目標之間的關系，平衡好各方權益，使得優(yōu)化方案的綜合效益達到較滿意狀態(tài)。

22建立綜合評價指標體系

根據所構建的評價指標體系整理評價指標數(shù)據。對于社會發(fā)展指標，是通過梳理近些年社會效益評價領域的研究成果，并結合電網工程自身特點得到的，并進行了模糊社會網絡分析方法和神經網絡方法的綜合篩選。

輸變電重大工程指標體系

輸變電重大工程指標體系

社會發(fā)展指標[]就業(yè)影響x1

城鎮(zhèn)化x2

戶均電器擁有量增長貢獻x3

居民配電容量增長貢獻x4

居民限電時長減少量x5

新能源交通增長貢獻x6

標桿電價上漲減少量x7

可再生能源配置優(yōu)化貢獻x8

系統(tǒng)安全充裕效益x9

電能質量改善效益x10

電能利用效率增長貢獻x11

工程投運增長貢獻x12

經濟發(fā)展指標工程經濟凈現(xiàn)值（ENPV）x13

稅收效益x14

售電增長效益x15

人均地區(qū)生產增長值x16

能源運輸成本x17

資源發(fā)展指標[]水資源成本x18

大氣資源成本x19

土地資源成本x20

環(huán)境治理費用x21

環(huán)保投入成本x22

耗材成本x23

治理電磁干擾噪聲所消耗的費用x24

治理無線電干擾噪聲所消耗的費用x25

化石能源消耗變化量x26

23數(shù)據處理

請30位電力相關專業(yè)的專家根據輸變電工程的性質和特點對工程的評價指標進行打分；回收30位專家打分的原始評分表，從專家打分表中獲取有用數(shù)據對數(shù)據進行標準化。

24熵權計算

根據信息熵的計算公式以及指標權重的計算公式求得社會效益和經濟效益各指標的權重如下：

Wi=[00012 00026 00001 01079 01140 00002 00495 00937 00001 01027 00244 00575 01361 00006 01882 00000 01830 01105 00012 00020 00017 00081 00002 00050 00862 00768]

25模型計算

根據構建的以經濟效益和社會效益綜合效益最大化為目標的協(xié)同優(yōu)化模型，將熵權法得到的權重代入得：

Max=-3814667×10-11×Q2+402544627060275192641×Q+16020048072488

根據實際情況約束確定最優(yōu)輸電量為最大輸電量2429624kWh，工程綜合效益為1699707790萬元。

26結果分析

通過利用熵權法實際測算輸變電工程的經濟效益和社會效益，發(fā)現(xiàn)得到的評價指標權重中資源發(fā)展指標的權重較高，這與工程實際情況比較吻合。因此，根據熵權法得到的寧東直流工程的評價指標權重具有準確性和科學性。作為客觀確定評價指標權重的重要方法，熵權法在進行定量化評價研究中具有可行性。同時，也為輸變電工程綜合效益評價提供了新的評價手段和科學準確的分析方法。在相關領域也有一定的推廣意義。

3結論

本文通過對相關輸變電工程進行研究，構建了輸變電工程經濟效益和社會效益綜合評價指標體系，并利用熵權法完成了對評價指標同時進行定性和定量分析的結合。綜合看來，輸變電重大工程經濟效益與社會效益協(xié)同優(yōu)化模型是一項綜合性的富有實際意義的評價工作。伴隨著經濟的迅速發(fā)展，我國對于電的需要也在逐步加大，因此電網面臨著十分嚴峻的形勢。為了適應經濟發(fā)展新形態(tài)、電網發(fā)展的新要求，保障高壓輸變電的經濟效益與社會效益具有著重要的社會意義。

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