基于灰色關(guān)聯(lián)的電纜改造工程費用因子重要度評價

易 濤， 張一凡

(華北電力大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院， 北京 102206)

0 引言

根據(jù)國家電網(wǎng)公司“三集五大”體系建設(shè)方案中“大檢修”體系建設(shè)的要求，為實現(xiàn)“集團化運作、集約化發(fā)展、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”，應(yīng)該以安全穩(wěn)定生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以降低電網(wǎng)設(shè)備運維檢修成本為核心，從而提高投資效率。為了提高電力設(shè)備的技術(shù)水平，保障電網(wǎng)運行可靠性，電網(wǎng)公司對技改項目的重視程度日益提高，改造工程的數(shù)量和投資額日益增加。與一般的工程項目不同，電力技術(shù)改造項目技術(shù)較為復(fù)雜，項目涉及專業(yè)多，各專業(yè)之間銜接緊密[1]。根據(jù)國家電網(wǎng)規(guī)定，技術(shù)改造工程包括交流變電工程、變電站全站綜自改造工程、交流繼電保護工程、交流輸電工程、直流變電工程、換流站直流控制保護系統(tǒng)工程、直流繼電保護工程、直流輸電工程、通信工程、通信線路工程和調(diào)度自動化系統(tǒng)，其中輸電工程投資一般占比較大[2]。目前我國廣泛適用的輸電工程包括架空線路和電纜線路。隨著城市化水平逐漸提高，在滿足安全可靠性的基礎(chǔ)上，對城市美觀的要求也越來越高。電力電纜采用地下敷設(shè)，不僅有利于維護和保養(yǎng)，而且能夠節(jié)約用地、鋼材和木材，從而使得地下電纜敷設(shè)成為輸電線路架設(shè)的主要方式之一。隨著應(yīng)用比例不斷增加，投資額也在日益增長，需要對電纜工程造價進行重點管控。

國內(nèi)外對電纜工程造價方面做了一定的研究。肖慧霞[3]基于工程造價，從理論層面分析電纜工程造價中存在的問題，探究可行的優(yōu)化策略；廖家文等[4]結(jié)合工程實際，研究電纜隧道各種施工方法的原理、特性、工程量及造價指標(biāo)，分析造價指標(biāo)的構(gòu)成，找出影響造價的關(guān)鍵因素；李東格[5]基于隨機權(quán)重權(quán)衡粒子群和支持向量回歸的組合算法，建立電纜線路工程造價評估模型；劉琰等[6]在兩種定額體系下，分別計算電纜工程各分項費用單位造價指標(biāo)，并將造價指標(biāo)進行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)不同費用標(biāo)準(zhǔn)的原始數(shù)據(jù)，深入分析不同費用標(biāo)準(zhǔn)之間的費用差異形成的原因；關(guān)前鋒等[7]以某電網(wǎng)公司電纜隧道工程的投資情況為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照不同施工工法分析造價水平，探究影響電纜隧道工程造價的主要因素；Kristen R等[8]提出概率預(yù)測模型對海底電力電纜成本進行預(yù)測，提高成本預(yù)測的精度和可靠性。

通過以上分析可知，現(xiàn)有研究成果較多關(guān)注造價水平的測算以及造價影響因素的探究，對費用因子重要度方面的關(guān)注較少，而掌握各項費用的重要度是做好造價控制工作的重要前提。本文提出一種基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的電纜改造工程費用因子重要度分析方法，首先構(gòu)建費用因子重要度評價模型，然后通過運用灰色關(guān)聯(lián)度分析模型，利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分電壓等級對電纜改造工程各項費用進行數(shù)據(jù)分析，并以某電網(wǎng)公司2016年竣工的電纜改造工程為案例進行分析，得到各電壓等級下對工程費用影響較大的造價因素，深入挖掘影響工程造價的深層因素，提出相對應(yīng)的造價管控措施。最后對該模型提出改進建議，以進一步提高精度。

1 電纜改造工程費用因子重要度評價指標(biāo)體系構(gòu)建

電纜線路工程的投資總費用由本體費用和其他費用組成，其中本體費用包括建安工程費和設(shè)備購置費。由于其他費用中的建設(shè)場地征用及清理費受地理位置、地區(qū)發(fā)展情況、國家政策等宏觀因素的影響，其費用是不可控的且變動較大，所以本文主要對本體費用進行探討。由于電纜工程造價高，技術(shù)改造時應(yīng)在不影響工程的正常使用的前提下，遵循節(jié)約能源的原則，采用先進的安裝技術(shù)和工藝進行改造，所以本體費用中的安裝工程費用占比較大，這也體現(xiàn)了電纜改造工程自身的特點。為了便于比較和分析，在保證指標(biāo)體系準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，遵循其簡單適用性的原則，本文對電纜改造工程的安裝工程費用因子重要程度進行分析。安裝工程包括電纜參數(shù)測定費、電纜主絕緣試驗費、OWTS試驗費、外護套故障點定位、電力電纜、電纜接頭等，不同電壓等級由于工程內(nèi)容不同，其單位工程發(fā)生的費用略有差異[9]。根據(jù)電纜輸電工程費用性質(zhì)的劃分，綜合考慮各電壓等級的發(fā)生費用，構(gòu)建安裝工程費的指標(biāo)體系。安裝工程費為一級指標(biāo)，主材費和安裝費為二級指標(biāo)，具體三級指標(biāo)如表1所示。

2 基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的電纜改造工程費用因子重要度評價

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)度分析法(Grey Relational Analysis，GRA)是一種多因素統(tǒng)計分析方法，通過計算母子因素之間的關(guān)聯(lián)度來描述母子因素間關(guān)系強弱、大小和次序，對因素之間的聯(lián)系進行量化處理[10]?；疑P(guān)聯(lián)度是指存在于兩個不同樣本數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性的大小，其隨著時間或?qū)ο蟮牟町惗尸F(xiàn)出不同的變化趨勢。

表1 電纜安裝工程費用指標(biāo)體系

關(guān)聯(lián)度的幾何含義為比較序列與參考序列曲線的相似性與距離遠近程度，如果兩序列曲線形狀相似，距離接近，則兩者關(guān)聯(lián)度大，反之，兩者關(guān)聯(lián)度就小?；疑P(guān)聯(lián)度分析法通過對動態(tài)過程發(fā)展態(tài)勢的量化分析，完成對系統(tǒng)內(nèi)時間序列有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)幾何關(guān)系的比較，求出參考數(shù)列與各比較數(shù)列之間的灰色關(guān)聯(lián)度[11]。一般情況下，與參考數(shù)列關(guān)聯(lián)度越大的比較數(shù)列，其發(fā)展方向和速率與參考數(shù)列越接近，與參考數(shù)列的關(guān)系越緊密。

相較于傳統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計方法，灰色關(guān)聯(lián)分析方法對數(shù)據(jù)要求較低，不需要原始數(shù)據(jù)遵循特定的規(guī)律，適用于評價數(shù)據(jù)分布缺少規(guī)律且統(tǒng)計數(shù)據(jù)有限的分析對象[12]。電纜工程由于其改造內(nèi)容復(fù)雜多樣，其工程造價分布難以統(tǒng)計，利用該方法可以對影響造價的因素進行分析，描述各因素間關(guān)系的強弱、大小和次序，從而得到對工程費用影響較大的因素，增強造價管控的力度，提高技經(jīng)工作效率。

2.2 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.2.1 分析數(shù)列的確定

分析數(shù)列由參考數(shù)列和比較數(shù)列組成。其中，參考數(shù)列是反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列，比較數(shù)列是影響系統(tǒng)行為的因素組成的數(shù)據(jù)序列[13]。設(shè)參考數(shù)列(又稱母序列)為Y={Y(k)|k=1,2，…,n}；比較數(shù)列(又稱子序列)X={Xi(k)|k=1,2，…,n},i=1,2,…,m。

在電纜改造工程的安裝工程費中，將安裝費和主材費依次設(shè)為參考數(shù)列Y，相應(yīng)的各分項費用設(shè)為比較數(shù)列X，由此組成分析數(shù)列矩陣，如公式(1)所示。

(1)

其中，xij(1≤i≤m，1≤j≤n，n表示工程樣本數(shù))表示構(gòu)成第j個工程安裝費(或主材費)的第i個分項費用，yi表示二級指標(biāo)中的安裝費(或主材費)的單位投資。

2.2.2 變量的無量綱化

系統(tǒng)中各因素數(shù)列中的數(shù)據(jù)可能由于量綱不同，不便于比較或在比較時難以得到正確的結(jié)論。因此在進行灰色關(guān)聯(lián)度分析時，一般都要對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。常用的變換方法有最大最小標(biāo)準(zhǔn)化、均值化方法、小數(shù)定標(biāo)規(guī)范化等。為了綜合考慮每個數(shù)據(jù)特征，本文采用均值化方法，按式(2)和式(3)計算：

i=0,1,2,…,m

(2)

(3)

其中，Xi(k),Y(k)分別表示第i項電纜改造工程中安裝工程費下三級費用指標(biāo)和二級費用指標(biāo)；Xi(l),Y(l)分別表示相應(yīng)的三級費用指標(biāo)和二級費用指標(biāo)的平均值。

2.2.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算

灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)表示兩個被比較序列在某一時刻的緊密程度[14]。對于電纜改造工程，引用ξi(k)表示關(guān)聯(lián)系數(shù)，其含義為第k個工程的第i項分項費用與第k個工程的安裝費(或主材費)之間的相對差值。原始數(shù)據(jù)經(jīng)過無量綱變換之后，x0(k)與xi(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)可以按照公式(4)計算：

ξi(k)=

(4)

其中，ρ為分辨系數(shù)，其值越小，關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異越大，分辨力越大，一般的取值范圍為(0,1)，具體取值可視情況而定。當(dāng)ρ≤0.543 6時，分辨力最好，通常取ρ=0.5。

2.2.4 計算灰色關(guān)聯(lián)度

因為關(guān)聯(lián)系數(shù)是比較數(shù)列與參考數(shù)列在各個時刻的關(guān)聯(lián)程度值，每個時刻的數(shù)值各有不同，其信息過于分散不便于進行整體性比較[15]。因此有必要將各個時刻的信息整合，即求其平均值，用來表示比較數(shù)列與參考數(shù)列間的關(guān)聯(lián)程度，其關(guān)聯(lián)度ri按公式(5)計算：

(5)

2.2.5 關(guān)聯(lián)度排序

比較序列Xi(k)對同一參考序列Y(k)的關(guān)聯(lián)度按照大小順序排列起來，便組成了關(guān)聯(lián)序，它反映了各比較序列之間的優(yōu)劣關(guān)系[16]。在電纜改造工程中，通過將不同電壓等級下各安裝工程三級指標(biāo)(分項費用)對二級指標(biāo)(安裝費或主材費)的關(guān)聯(lián)度進行排序，得出不同費用因子的重要程度，進而為造價的合理管控提供依據(jù)。

3 算例分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取2016年期間某電網(wǎng)公司竣工投產(chǎn)的220 kV、110 kV和35 kV技改交流輸電工程中的電纜改造工程結(jié)算數(shù)據(jù)進行費用因子重要度分析。電纜工程50項，靜態(tài)投資4 356.45萬元，各電壓等級樣本工程分項費用占比如圖1所示。由圖1可知，安裝工程費用占比均超過95%，拆除及其他費用占比較小，對總費用的影響程度較弱，由此驗證了前文構(gòu)建指標(biāo)體系的合理性。線路長度的不同會對工程費用造成誤差，為了便于分析和比較，本文采用單位造價數(shù)據(jù)對電纜改造工程下的安裝工程費用因子重要程度進行分析。

圖1 各電壓等級樣本工程分項費用占比圖

在收集整理工程造價數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)各電壓等級實際發(fā)生的費用選取相應(yīng)的指標(biāo)構(gòu)建費用因子評價指標(biāo)，并運用灰色關(guān)聯(lián)分析理論，借助DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對各自的費用因子關(guān)聯(lián)度進行排序，找出影響單位費用的關(guān)鍵分項費用，幫助電網(wǎng)企業(yè)明確交流輸電電纜改造工程造價控制的重點，為公司的造價管理提供科學(xué)化的處理手段。

3.2 220 kV電纜改造工程費用因子重要度分析

220 kV電纜改造工程10項，靜態(tài)投資 1 022.65萬元，改造線路長度800 m，其中安裝工程費用1 008.10萬元，占靜態(tài)投資98.58%。通過灰色關(guān)聯(lián)分析模型，得到上述電纜改造安裝工程費用因子關(guān)聯(lián)度，如表2所示。

表2 220 kV電纜安裝工程費用因子關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度是表示變量之間關(guān)系緊密程度的直觀尺度，其值越大，說明比較數(shù)列與參考數(shù)列變化趨勢越一致，即三級費用指標(biāo)對二級費用指標(biāo)影響越明顯。通過對關(guān)聯(lián)度的排序可以得出220 kV工程下各分項費用因子對電纜安裝工程總費用影響程度的大小關(guān)系，如表3所示。

表3 220 kV電纜安裝工程費用因子重要度排序

由于安裝費中三級費用指標(biāo)較多，因此僅對影響安裝費用最重要的前10項費用因子進行排序。根據(jù)表3排序結(jié)果，220 kV電纜改造工程中，電纜更換費用對安裝費影響最大，電力電纜費用對主材費影響最大。

在開展以220 kV電纜改造工程為對象的工程造價水平管控實際工作時，對于安裝費的控制，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)以控制電纜更換為主，以影響程度排序在前三到四位的汽車運輸、電纜護層保護器檢修、電纜主絕緣試驗和電纜接頭局放監(jiān)測、電纜穿倉為輔，推廣使用新技術(shù)、新工藝，降低安裝難度，提高投資效益；對于主材費的控制，應(yīng)以電力電纜費用控制為主，深入市場調(diào)研，及時更新設(shè)備材料價格，合理控制造價。

3.3 110 kV電纜改造工程費用因子重要度分析

110 kV電纜改造工程20項，靜態(tài)投資 2 284.85萬元，改造線路長度7 550 m，其中安裝工程費用2 149.60萬元，占靜態(tài)投資94.08%，通過灰色關(guān)聯(lián)分析模型，得到上述電纜改造安裝工程費用因子關(guān)聯(lián)度如表4所示。通過對關(guān)聯(lián)度的排序可以得出110 kV工程下各分項費用因子對電纜安裝工程總費用影響程度的大小關(guān)系，如表5所示。

根據(jù)表5排序結(jié)果，110 kV電纜改造工程中，電纜主絕緣試驗費用對安裝費影響最大，電纜終端費用對主材費影響最大。

在開展以110 kV電纜改造工程為對象的工程造價水平管控實際工作時，對于安裝費的控制，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)以控制電纜主絕緣試驗費為主，以影響程度排序在前三到四位的電纜參數(shù)測定、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜制作安裝、有限空間作業(yè)技術(shù)服務(wù)和電纜穿倉為輔；對于主材費的控制，應(yīng)以電纜終端費用控制為主，抓住重點，規(guī)范前期管理，提高造價管理準(zhǔn)確性，加強設(shè)備和材料的采購管理，控制各項費用支出，從根本上管控電纜改造工程造價水平。

表4 110 kV電纜安裝工程費用因子關(guān)聯(lián)度

表5 110 kV電纜安裝工程費用因子重要度排序

3.4 35 kV電纜改造工程費用因子重要度分析

35 kV電纜改造工程20項，靜態(tài)投資 1 048.95萬元，改造線路長度7 200 m，其中安裝工程費用 1 022.20萬元，占靜態(tài)投資97.45%。通過灰色關(guān)聯(lián)分析模型，得到上述電纜改造安裝工程費用因子關(guān)聯(lián)度，如表6所示，通過對關(guān)聯(lián)度的排序可以得出35 kV工程下各分項費用因子對電纜安裝工程總費用影響程度的大小關(guān)系，如表7所示。

表6 35 kV電纜安裝工程費用因子關(guān)聯(lián)度

表7 35 kV電纜安裝工程費用因子重要度排序

根據(jù)表7排序結(jié)果，35 kV電纜改造工程中，OWTS 試驗費用對安裝費影響最大，電纜接頭費用對主材費影響最大。

在開展以35 kV電纜改造工程為對象的工程造價水平管控實際工作時，對于安裝費的控制，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)以控制OWTS 試驗費為主，以影響程度排序在前三到四位的破路面、電纜主絕緣試驗、隧道抽水、有限空間作業(yè)技術(shù)服務(wù)為輔；對于主材費的控制，應(yīng)以電纜接頭費用控制為主，抓住重點，加強設(shè)備和材料的采購管理，控制各項費用支出，從根本上管控好電纜改造工程造價水平。

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