基于改進(jìn)復(fù)合賦權(quán)的配電網(wǎng)建設(shè)多維度綜合評(píng)價(jià)

陳 雪，陳大才，李繼宇，郭智源，唐 琦

(1.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，福建 福州 350012；2.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司 福州供電公司，福建 福州 350009)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及生活水平的持續(xù)提高，在生活和生產(chǎn)等方面對(duì)電力的供電要求越來(lái)越高[1]。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)和用戶連接的中介，其在電網(wǎng)中占據(jù)了重要位置[2]。配電網(wǎng)建設(shè)和改造的直接依據(jù)是供電用戶的用電需求，因此需要對(duì)配電網(wǎng)工作建設(shè)進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)估，不僅能夠?qū)ㄔO(shè)質(zhì)量進(jìn)行把控，還能保障用戶的供電可靠性[3-5]。

配電網(wǎng)建設(shè)工程的評(píng)估是配電網(wǎng)規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。目前在配電網(wǎng)建設(shè)工程中有眾多因素是工程建設(shè)中需要把控的重點(diǎn)，如果僅從單一角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，則無(wú)法全面且準(zhǔn)確獲得評(píng)估結(jié)果[6-8]。因此，需要從可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性各個(gè)方面對(duì)工程進(jìn)行深入評(píng)價(jià)，建立起能夠符合配電網(wǎng)建設(shè)工程實(shí)際的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需構(gòu)造合適的評(píng)價(jià)方法，目前在對(duì)配電網(wǎng)的綜合評(píng)估方面已有較多成果[9-10]。一些學(xué)者通過(guò)矩估計(jì)方法對(duì)電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，并構(gòu)造基于灰色理論的綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)配電網(wǎng)供電質(zhì)量進(jìn)行分析[11]。利用層次分析法(AHP)、熵權(quán)法以及灰色關(guān)聯(lián)度方法建立配電網(wǎng)的線性賦權(quán)和評(píng)估方法[12]。還有學(xué)者根據(jù)魚骨原理，針對(duì)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷供應(yīng)能力以及運(yùn)行管理等方面，利用德?tīng)柗品▽?duì)配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)[13]。此外，還有一些改進(jìn)的評(píng)價(jià)方法也被研究[14-16]。然而針對(duì)配電網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)仍鮮有研究，上述方法對(duì)工程建設(shè)評(píng)價(jià)時(shí)仍無(wú)法考慮全面，亦無(wú)法滿足其多樣性。因此，亟待研究一種能夠有效且全面對(duì)配電網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，進(jìn)而能夠分析工程問(wèn)題，提高工程建設(shè)效率。

本文針對(duì)基于改進(jìn)復(fù)合賦權(quán)的配電網(wǎng)建設(shè)多維度綜合評(píng)價(jià)方法展開(kāi)了一系列的研究分析。①針對(duì)配電網(wǎng)工程建設(shè)的主要因素進(jìn)行分析，建立配電網(wǎng)多維度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；②基于改進(jìn)的AHP和反熵權(quán)法，對(duì)各指標(biāo)權(quán)重從客觀和主觀2個(gè)方面進(jìn)行賦權(quán)；③構(gòu)建基于多維度的建設(shè)綜合評(píng)價(jià)模型；④利用所提方法對(duì)實(shí)際配電網(wǎng)工程進(jìn)行評(píng)估分析，其結(jié)果為配電網(wǎng)工程建設(shè)提供重要參考。

1 配電網(wǎng)多維度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

為了對(duì)配電網(wǎng)的建設(shè)工程情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)體系。綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)和幾個(gè)相互獨(dú)立的因素根據(jù)設(shè)定的層次結(jié)構(gòu)所組成的一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)整體。本文針對(duì)福建省內(nèi)幾個(gè)配電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)合理的多維度綜合評(píng)價(jià)體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行有效的把控，進(jìn)一步找出在建設(shè)過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題以及待優(yōu)化的環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)促進(jìn)今后配電網(wǎng)工程更經(jīng)濟(jì)更安全的建設(shè)和發(fā)展。所以在針對(duì)評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)要秉承具有獨(dú)立性、經(jīng)濟(jì)性、可行性以及安全性的理念，建立合理的、易獲取的評(píng)價(jià)參數(shù)。根據(jù)《福建省城市架空線路入地工程管理規(guī)定(試行)》《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》《“十三五”電網(wǎng)發(fā)展若干指導(dǎo)意見(jiàn)》等有關(guān)規(guī)定[17]，構(gòu)建由一級(jí)基本指標(biāo)和二級(jí)細(xì)化指標(biāo)組成的多層次綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)多維度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Multi-dimensional comprehensive evaluation index system of distribution network

所設(shè)計(jì)的配電網(wǎng)多層次綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由規(guī)范合理性核查指標(biāo)、建設(shè)必要和可行性指標(biāo)、建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)核查指標(biāo)以及整體把控指標(biāo)構(gòu)成一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其中規(guī)范合理性核查指標(biāo)、建設(shè)必要和可行性指標(biāo)2個(gè)指標(biāo)主要針對(duì)工程建設(shè)初期階段進(jìn)行評(píng)價(jià)；建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)核查指標(biāo)、整體把控指標(biāo)主要針對(duì)工程建設(shè)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。在一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系下涵蓋了24個(gè)二級(jí)細(xì)化指標(biāo)，通過(guò)對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)，進(jìn)而得到評(píng)價(jià)對(duì)象的最終綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 基于改進(jìn)AHP—反熵權(quán)法的復(fù)合賦權(quán)

在實(shí)際的指標(biāo)評(píng)價(jià)過(guò)程中，由于指標(biāo)評(píng)價(jià)存在一定的主觀性與不確定性，若僅使用單一的評(píng)價(jià)方法則可能造成評(píng)價(jià)結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，采用改進(jìn)AHP和反熵權(quán)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合賦權(quán)，能夠降低賦權(quán)法引起的結(jié)果的不確定性，提高評(píng)價(jià)可靠性。

2.1 改進(jìn)AHP的主觀賦權(quán)

利用改進(jìn)的AHP法對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重進(jìn)行分析[18]，該流程分為5個(gè)步驟。

(1)獲取評(píng)價(jià)指標(biāo)的多維度結(jié)構(gòu)并建立對(duì)比矩陣。依據(jù)圖1所示的多維度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系明確各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)評(píng)價(jià)體系中相同維度的不同指標(biāo)進(jìn)行相互對(duì)比，建立對(duì)比關(guān)系，并設(shè)定若指標(biāo)m比指標(biāo)n優(yōu)先級(jí)，則賦值為0；若指標(biāo)m比指標(biāo)n一樣重要，則賦值為1；若指標(biāo)n比指標(biāo)m優(yōu)先級(jí)，則賦值為2。因此得到對(duì)比矩陣C，表達(dá)式被定義為：

(1)

式中，參數(shù)cmn為指標(biāo)體系中第m個(gè)指標(biāo)和第n個(gè)指標(biāo)的優(yōu)先順序?qū)Ρ冉Y(jié)果，且當(dāng)m與n值相等時(shí)，即為自身對(duì)比，則cmn值為1；此外，N為指標(biāo)數(shù)量，則m和n的取值為1，2，…，N。

(2)通過(guò)優(yōu)先指數(shù)Rm對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行判斷，其指數(shù)Rm為：

(2)

(3)把對(duì)比矩陣C換算成判斷矩陣B，判斷矩陣系數(shù)計(jì)算公式為：

(3)

式中，參數(shù)Rmax和Rmin的差值為兩行元素和的極差，利用最大值Rmax和最小值Rmin當(dāng)作基本點(diǎn)，優(yōu)先級(jí)在此之后的則定義為Bk，由于矩陣一致性，因此該判斷矩陣B滿足下式：

Bmn=Bmk·Bkn

(4)

(4)明確不同指標(biāo)的主觀相對(duì)權(quán)重ω1m，該計(jì)算公式被定義為：

(5)

式中，參數(shù)為矩陣B里第m行參數(shù)相乘后開(kāi)N次方，即為該第m項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。

(5)判斷矩陣的一致性校驗(yàn)。通過(guò)引入一致性參數(shù)CI，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行校驗(yàn)。一致性參數(shù)CI被定義為：

(6)

式中，參數(shù)λmax為判斷矩陣B中最大的特征值。若參數(shù)CI的值越小，則說(shuō)明該矩陣的一致性效果也越佳。

2.2 反熵權(quán)法的客觀賦權(quán)

熵權(quán)法的基本理論為：一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的混亂程度越大，那么該熵值就較小，表征該指標(biāo)的離散程度越大，則其對(duì)整體評(píng)價(jià)系統(tǒng)的影響程度高，權(quán)重也就更大[19]。但是傳統(tǒng)的熵權(quán)法存在對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)混亂程度尤為靈敏，則造成權(quán)重偏離較為嚴(yán)重，因此通過(guò)反熵權(quán)法進(jìn)行指標(biāo)的客觀賦權(quán)，能夠有效的克服該問(wèn)題[20]。反熵權(quán)法H′具體被定義為：

(7)

其中參數(shù)Qim被定義為：

(8)

式中，參數(shù)dim為評(píng)價(jià)矩陣的數(shù)據(jù)信息，即為第i個(gè)對(duì)象的第m項(xiàng)指標(biāo)信息，其指標(biāo)信息矩陣D定義為：

D=[dim]M×N

(9)

其中，參數(shù)M和N分別表示共有M個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象和N項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

把不同指標(biāo)的反熵結(jié)果通過(guò)歸一化得到各個(gè)指標(biāo)的客觀權(quán)重結(jié)果：

(10)

2.3 復(fù)合權(quán)重計(jì)算

利用改進(jìn)的AHP和反熵權(quán)法進(jìn)行復(fù)合賦權(quán)，其指標(biāo)的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重分別是ω1m和ω2m，因此令指數(shù)的復(fù)合權(quán)重為Wm，其表達(dá)式為：

Wm=β1ω1m+β2ω2m

(11)

式中，參數(shù)β1和β2為權(quán)重系數(shù)，取值為0～1，且兩者的和等于1。

指標(biāo)參數(shù)的綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)得分P的表達(dá)式為：

(12)

式中，參數(shù)pBm為指標(biāo)對(duì)應(yīng)的得分。

3 基于多維度的綜合評(píng)價(jià)模型

根據(jù)所得到的復(fù)合權(quán)重計(jì)算結(jié)果，利用多屬性法對(duì)配電網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并結(jié)合置信度展開(kāi)進(jìn)一步分析。因?yàn)椴煌u(píng)價(jià)參數(shù)的數(shù)量綱也不一樣，所以要將其屬性測(cè)度進(jìn)行統(tǒng)一。把不同指標(biāo)屬性分成5個(gè)等級(jí)，分別為評(píng)價(jià)成功、基本成功、合格、基本不成功以及失敗。

設(shè)定每個(gè)指標(biāo)的上限為dm，s，其下限為dm，s+1，因此其單指標(biāo)的屬性度S表達(dá)式為：

(13)

在多維度下的傳遞函數(shù)sd表達(dá)式為：

sd=min(|Sm，s-dm，s+1|，|Sm，s+1-dm，s+1|)

(14)

因此單維度測(cè)度Um，s的表達(dá)式為：

(15)

同時(shí)，該單維度測(cè)度Um，s還應(yīng)該滿足：

(16)

根據(jù)單維度測(cè)度以及評(píng)價(jià)結(jié)果構(gòu)造多維度綜合指標(biāo)測(cè)度，并基于置信度準(zhǔn)則進(jìn)行等級(jí)劃分。多維度綜合指標(biāo)測(cè)度表達(dá)式為：

um=∑WmUm，s

(17)

令置信度參數(shù)是ρ，其屬性等級(jí)LS的計(jì)算方程被定義為：

(18)

式中，等級(jí)LS的值分別有1、2、3、4和5，其值分別表示綜合評(píng)估結(jié)果為評(píng)價(jià)失敗、基本不成功、合格、基本成功以及成功。具體的評(píng)價(jià)判據(jù)見(jiàn)表1。

表1 結(jié)果置信度劃分Tab.1 Result confidence partition

4 案例分析

為了驗(yàn)證所提的配電網(wǎng)建設(shè)工程評(píng)價(jià)方法是否準(zhǔn)確及有效，選擇CM線路改造工程、QZB配套線路新建工程、NM線路改造工程以及FYB電廠線路送出工程4個(gè)福建省配電網(wǎng)工程項(xiàng)目的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

利用改進(jìn)AHP和反熵權(quán)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合賦權(quán)，得到復(fù)合權(quán)重對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

圖2 多維度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)復(fù)合權(quán)重Fig.2 Composite weight of multi-dimensional comprehensive evaluation index

圖2能夠直觀地反映出在設(shè)定的配電網(wǎng)工程綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重占比，其中建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)核查B3的幾個(gè)指標(biāo)占比最大，該二級(jí)指標(biāo)占比達(dá)到32%。并且建設(shè)工程安全指標(biāo)C35的權(quán)重達(dá)到了8.2%，占比為所有二級(jí)指標(biāo)權(quán)重最大，表明在建設(shè)工程中安全因素是重中之重，不僅要保障設(shè)備安全，更要保障人身安全，合理開(kāi)展建設(shè)。

根據(jù)計(jì)算所得到的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)復(fù)合權(quán)重結(jié)果，利用多維度綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)CM線路改造工程、QZB配套線路新建工程、NM線路改造工程以及FYB電廠線路送出工程進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)分及判定，其結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2中能到得到CM線路改造工程、QZB配套線路新建工程以及FYB電廠線路送出工程的綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)得分均超過(guò)了90分，且等級(jí)LS的值均為1，則表明該項(xiàng)目評(píng)價(jià)成功。進(jìn)而表明該配電網(wǎng)工程在建設(shè)過(guò)程中均有嚴(yán)格把關(guān)，基本符合工程建設(shè)的規(guī)范，多維度的評(píng)定結(jié)果都是成功，基本達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

表2 多維度綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.2 Multi-dimensional comprehensive evaluation results

NM線路改造工程的綜合指數(shù)評(píng)分低于90分，表明該工程還存在一些問(wèn)題，仍待進(jìn)一步改善。造成該工程的評(píng)價(jià)結(jié)果僅為基本成功的主要因素是由于在工程中期評(píng)價(jià)中項(xiàng)目階段建設(shè)合格率C45和建設(shè)問(wèn)題整改情況C32得分偏低。在此2個(gè)項(xiàng)目的得分上，該項(xiàng)目與其他3個(gè)優(yōu)秀工程進(jìn)行對(duì)比，具體結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同工程的C32和C45指標(biāo)對(duì)比結(jié)果Fig.3 Comparison results of C32 and C45 indexes of different projects

從圖3中更為直觀地表明，在NM線路改造工程中項(xiàng)目階段建設(shè)合格率C45和建設(shè)問(wèn)題整改情況C32得分分別為67.1和61.2，大大低于其余工程。造成該問(wèn)題，主要是由于工程中期遇惡劣天氣影響，加大了現(xiàn)場(chǎng)把控難度，造成有所不足，因此還需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管控力度，保障建設(shè)質(zhì)量。

綜述上述，通過(guò)基于改進(jìn)復(fù)合賦權(quán)的配電網(wǎng)建設(shè)多維度綜合評(píng)價(jià)方法，能夠從不同方面、不同階段對(duì)配電網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)行有效評(píng)估和把控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，并提供有效整改措施，提高建設(shè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

本文研究了基于改進(jìn)復(fù)合賦權(quán)的配電網(wǎng)建設(shè)多維度綜合評(píng)價(jià)方法。根據(jù)配電網(wǎng)工程建設(shè)的主要因素，建立含4個(gè)一級(jí)指標(biāo)的配電網(wǎng)多維度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)配電網(wǎng)工程進(jìn)行全面的系統(tǒng)分析?；诟倪M(jìn)的AHP和反熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)權(quán)重從主觀賦值和客觀賦值2個(gè)方面進(jìn)行復(fù)合賦權(quán)，并建立基于多維度綜合評(píng)價(jià)模型，讓評(píng)價(jià)方法更為科學(xué)和合理。利用所提方法對(duì)實(shí)際的配電網(wǎng)工程進(jìn)行分析，能夠得到各個(gè)工程的最終綜合評(píng)分，并展開(kāi)成功度分析。結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)以及項(xiàng)目建設(shè)情況，可以較為全面并客觀地獲得該項(xiàng)目建設(shè)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，從而提供有效整改措施，提高建設(shè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。該方法能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)一步的發(fā)展提供重要的理論指導(dǎo)意義和可靠性依據(jù)。