楊紅磊，盛萬興，王金宇，李寧，王金麗

(中國電力科學(xué)研究院，北京100192)

基于模糊評價(jià)方法的農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果分析

楊紅磊，盛萬興，王金宇，李寧，王金麗

(中國電力科學(xué)研究院，北京100192)

2010年國家啟動了新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程，目前已累計(jì)投資2800億元，農(nóng)網(wǎng)在建設(shè)規(guī)模、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、裝備水平、運(yùn)行自動化及管理信息化等方面取得顯著成效。為全面總結(jié)分析農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)效果，準(zhǔn)確把握當(dāng)前農(nóng)網(wǎng)存在的突出問題，提高農(nóng)網(wǎng)改造升級后評估工作的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，本文系統(tǒng)調(diào)查與分析了公司系統(tǒng)27個(gè)省(區(qū)、市)公司的農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)效果，建立3類16項(xiàng)農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合評估指標(biāo)體系，通過指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理和指標(biāo)權(quán)重確定后，采用模糊評價(jià)方法對不同發(fā)展水平的A、B和C三個(gè)典型縣的農(nóng)網(wǎng)建設(shè)與改造情況進(jìn)行綜合評價(jià)，依據(jù)評價(jià)結(jié)果提出下一步農(nóng)網(wǎng)改造升級工作投資重點(diǎn)和建議。

農(nóng)村電網(wǎng);改造升級;指標(biāo)體系;投資效果;模糊評價(jià)方法

1 引言

2010年國家啟動了新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工作，三年來完成農(nóng)網(wǎng)總投資超過2800億元，農(nóng)網(wǎng)在建設(shè)規(guī)模、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、裝備水平、運(yùn)行自動化及管理信息化等方面取得了顯著成效，同時(shí)也暴露出一些問題，如部分單位對縣城與鄉(xiāng)村電網(wǎng)的投資比例以及高、中、低壓電網(wǎng)設(shè)施投資比例不協(xié)調(diào)，電網(wǎng)性能指標(biāo)提升不明顯，綜合效益不突出。此外，農(nóng)網(wǎng)前期工程評價(jià)工作已趨于完善［1-3］，但對于電網(wǎng)建設(shè)后評估工作仍缺乏相關(guān)理論研究和實(shí)例論證［4］。

為全面總結(jié)分析農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)效果，進(jìn)一步明確今后農(nóng)網(wǎng)建設(shè)與改造的投資重點(diǎn)，提高工程建設(shè)成效，如期實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)改造升級工作目標(biāo)，本文結(jié)合公司系統(tǒng)27個(gè)省(區(qū)、市)公司的農(nóng)網(wǎng)工程投資建設(shè)情況，深入分析近三年農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造成效及存在的突出問題，通過建立農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合評價(jià)指標(biāo)體系［5-8］，采用模糊評價(jià)方法對部分縣級供電企業(yè)農(nóng)網(wǎng)改造升級投資效果進(jìn)行綜合評價(jià)［9，10］。針對分析與評價(jià)情況，提出下一步農(nóng)網(wǎng)改造升級的投資意見和建議。

2 近三年農(nóng)網(wǎng)改造升級投資情況

2.1 縣城、鄉(xiāng)村農(nóng)網(wǎng)投資比例情況

總體上講，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)投向縣城和鄉(xiāng)村電網(wǎng)的資金比例與其電網(wǎng)規(guī)模基本匹配，其中鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資占七成以上。2011年縣城和鄉(xiāng)村高、低壓客戶容量分別為68.9萬MVA和192.9萬MVA，客戶容量比為1∶2.8，縣城、鄉(xiāng)村電網(wǎng)變配電設(shè)施投資分別為711億元和2106億元，比例大致同為1∶3。城鄉(xiāng)電網(wǎng)投資比例情況如圖1所示。

部分單位鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比重偏低，鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比重與農(nóng)村人口比重不協(xié)調(diào)，特別是一些城鎮(zhèn)化水平不高的中西部地區(qū)，如河南(城鎮(zhèn)化率40.5%，下同)、陜西(47.3%)、甘肅(37.2%)、青海(46.2%)鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比重與農(nóng)村人口比重之比分別為0.91、0.96、1.16、0.91，低于公司系統(tǒng)1.53的平均值，各單位鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比例情況如圖2所示。

2.2 農(nóng)網(wǎng)各電壓等級投資比例情況

農(nóng)網(wǎng)35kV及以上高壓電網(wǎng)投資占比47%，10kV及以下中低壓電網(wǎng)投資占比53%，高低壓電網(wǎng)投資比例基本平衡。部分單位高壓電網(wǎng)、中低壓電網(wǎng)投資比例不協(xié)調(diào)，如冀北、陜西、福建、北京、四川、青海等省市中低壓電網(wǎng)投資比例低于40%，而湖南中低壓電網(wǎng)投資比例達(dá)88%，是高壓電網(wǎng)投資的7倍以上，投資比例不協(xié)調(diào)現(xiàn)象明顯，各單位中低壓電網(wǎng)投資比例情況如圖3所示。

圖1 城鄉(xiāng)電網(wǎng)投資比例情況Fig．1Investment ratio of urban and rural power grid

圖2 各單位鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比例情況Fig．2Investment ratio of rural power grid for different regions

圖3 各單位中低壓電網(wǎng)投資比例情況Fig．3Investment ratio in medium and low voltage power grid of different regions

2.3 農(nóng)網(wǎng)各工程類別投資比例情況

為適應(yīng)農(nóng)村地區(qū)快速增長的用電需求，本次改造升級工程注重解決已改造農(nóng)村電網(wǎng)新的不適應(yīng)問題，實(shí)現(xiàn)供電能力、裝備水平的“升級”。由于過去農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造標(biāo)準(zhǔn)偏低，加之已改造地區(qū)負(fù)荷呈現(xiàn)持續(xù)快速增長態(tài)勢，電網(wǎng)供需矛盾更為突出，電網(wǎng)改造升級需求更加迫切，因此近三年各省將投資重點(diǎn)放在已改造地區(qū)的建設(shè)改造上，各單位已改造地區(qū)投資占比情況如圖4所示。

圖4 各單位已改造地區(qū)投資占比情況Fig．4Investment proportion of reconstructed regions

2.4 農(nóng)網(wǎng)各投資重點(diǎn)占比情況

用于提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的投資比例較大，占總投資的2/3左右，東部和中西部地區(qū)投資方向和建設(shè)側(cè)重點(diǎn)不同。東、西部地區(qū)投資方向差異性較大，東部發(fā)達(dá)省份如北京(投資比例100%，下同)、天津(75.6%)、山東(79.8%)、江蘇(74.6%)、浙江(98%)投資重點(diǎn)放在提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上，而中西部欠發(fā)達(dá)省份如蒙東(52.7%)、四川(53%)、陜西(54.2%)、重慶(58.5%)、江西(60.6%)、新疆(80%)投資側(cè)重于提高電網(wǎng)安全，解決“低電壓”及無電地區(qū)電力建設(shè)等方面，各單位提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的投資比例情況如圖5所示。

圖5 各單位提高電網(wǎng)供電能力和改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的投資比例Fig．5Investment proportion of improved power supply and frame structure

3 近三年農(nóng)網(wǎng)改造升級投資成效

3.1 農(nóng)網(wǎng)改造面不斷擴(kuò)大

累計(jì)新建和改造110kV線路51018km、變電站2465座、容量145656MVA;新建與改造35kV線路36306 km、變電站3636座、容量33699 MVA;新建與改造10kV線路32.02萬km、配電變壓器39.41萬臺、容量54038 MVA;改造低壓線路42.52萬km、居民戶表設(shè)施2076.8萬戶;為偏遠(yuǎn)地區(qū)22.9萬戶、96.4萬人解決了通電問題。

3.2 農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐步加強(qiáng)

累計(jì)解決縣域“孤網(wǎng)”8個(gè)，解決與主網(wǎng)聯(lián)系薄弱的縣域電網(wǎng)146個(gè);改造變電站單電源、單主變數(shù)量1668座，110kV變電站、35kV變電站滿足“N-1”供電安全要求的比例分別達(dá)到59.3%和59.7%;改造超供電半徑的10kV線路數(shù)量3727條，縣城10kV主干線路聯(lián)絡(luò)率達(dá)到67.27%，較2010年提高20%。

3.3 農(nóng)網(wǎng)供電能力進(jìn)一步提升

供電可靠性由2010年的99.636%提高到99.735%，提高0.099個(gè)百分點(diǎn);供電質(zhì)量由2010年的97.477%提高到98.074%，提高0.597個(gè)百分點(diǎn)。通過農(nóng)網(wǎng)改造和綜合治理累計(jì)解決“低電壓”1865萬戶。綜合線損率由2010年的6.12%下降到5.75%，降低0.37個(gè)百分點(diǎn)。

3.4 農(nóng)網(wǎng)裝備科技含量顯著提升

農(nóng)網(wǎng)35kV及以上變電站有載調(diào)壓主變比率達(dá)到85.44%(比2010年提高1.35%，下同)，斷路器無油化率達(dá)到96.93%(1.83%)，實(shí)現(xiàn)無人值班比例為81.07%(26.74%)，實(shí)現(xiàn)光纖通信比例為86.18%，采用電壓無功自動補(bǔ)償裝置比例為46.79%(3.46%)，具備“五遙”功能比例為71.83%;農(nóng)網(wǎng)10kV主干線路有5529條線路實(shí)現(xiàn)配電(饋線)自動化，占比3.89%，配變實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)測功能的比例達(dá)到32.24%。

4 農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合效益評估

4.1 綜合評價(jià)指標(biāo)體系

為充分評價(jià)近三年農(nóng)網(wǎng)改造升級建設(shè)成效，建立了3類一級指標(biāo)和16項(xiàng)二級指標(biāo)［11-13］，并以代表不同發(fā)展水平的A、B和C三縣為典型代表，建立綜合評價(jià)指標(biāo)體系，對其改造升級效果進(jìn)行評價(jià)，見表1。其中A為我國東部發(fā)達(dá)縣(人均GDP≥5萬元)，B為我國中部地區(qū)一般發(fā)達(dá)縣(5萬元≥人均GDP≥3萬元)，C為我國西部地區(qū)欠發(fā)達(dá)縣(人均GDP＜3萬元)。

表1 農(nóng)網(wǎng)改造升級綜合評估指標(biāo)體系Tab．1Comprehensive evaluation system in rural network transform and upgrade project

4.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)重確定

在進(jìn)行綜合評價(jià)的過程中，由于各指標(biāo)量綱和量級的不同而無法直接做運(yùn)算處理，因此首先應(yīng)對指標(biāo)類型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和無量綱化處理［14，15］。

(1)樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

設(shè)隨機(jī)向量X=［X1，X2，…，XP］T樣本數(shù)據(jù)為:

采用線性比例法對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式為:

采用均方差法確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，如式(4)所示。該方法通過計(jì)算各指標(biāo)的均方差與各均方差之和的比而得到權(quán)重系數(shù)。

(2)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

下面以社會性評價(jià)指標(biāo)的6個(gè)二級指標(biāo)為例，按式(2)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到:

由式(4)計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)分別為:

同理，按照上述方法可得電網(wǎng)性能評價(jià)指標(biāo)(w2)、經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)(w3)以及三個(gè)一級指標(biāo)權(quán)重(w):

4.3 模糊綜合評價(jià)

(1)一級模糊綜合評判

綜合評價(jià)模型的評語分為五個(gè)等級，建立評價(jià)集為:

相應(yīng)地，建立測量標(biāo)度向量H={5，4，3，2，1}。本案例以問卷調(diào)查的形式，通過邀請電力公司、供電局、高校、政府部門等30名專家學(xué)者，對各項(xiàng)二級指標(biāo)的滿意程度進(jìn)行評價(jià)打分，所發(fā)問卷全部收回。下面以公司系統(tǒng)社會性指標(biāo)為例進(jìn)行說明，其各項(xiàng)子因素評價(jià)結(jié)果見表2。

表2 社會性指標(biāo)各項(xiàng)子因素評價(jià)結(jié)果Tab．2Evaluation results of various factors in social indicators

通過模糊統(tǒng)計(jì)方法，求得社會性指標(biāo)模糊評價(jià)矩陣R1為:

本文選用加權(quán)平均型的M(·，+)算子對R1進(jìn)行模糊運(yùn)算，由4.2節(jié)中w1求得社會性指標(biāo)綜合評價(jià)向量B1為:

同理可計(jì)算出電網(wǎng)性能評價(jià)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)的綜合評價(jià)向量B2、B3:

(2)二級模糊綜合評判

在一級模糊綜合評判的基礎(chǔ)上，由B1、B2、B3，可得第一層次因素集模糊綜合評價(jià)矩陣R:

用M(·，+)算子對R進(jìn)行模糊運(yùn)算:

根據(jù)最大隸屬度原則，從公司系統(tǒng)農(nóng)網(wǎng)改造升級成效的評價(jià)結(jié)果可以看出，在五個(gè)等級的隸屬度中，0.403的數(shù)值最大，綜合隸屬度值為0.403，評語值為“較好”。其中88.6%(20.3%+40.3%+ 28%)的專家評價(jià)是持認(rèn)可態(tài)度的，但仍有11.4%的專家對改造升級成效不夠滿意。將評價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化為分值進(jìn)行分析，設(shè)評語集

則各指標(biāo)分值如下:

社會性評價(jià)得分=0.18×100+0.42×80+ 0.31×60+0.09×40=73.8分

電網(wǎng)性能評價(jià)得分=0.26×100+0.4×80+ 0.22×60+0.12×40=76分

經(jīng)濟(jì)性評價(jià)得分=0.15×100+0.39×80+ 0.33×60+0.12×40=70.8分

綜合評價(jià)得分=0.203×100+0.403×80+ 0.28×60+0.111×40=73.78分

同理，利用上述方法可對B、C兩縣農(nóng)網(wǎng)改造升級成效進(jìn)行綜合評價(jià)，計(jì)算得分分別為70.3分和68.2分。本文不再展開計(jì)算。

5 結(jié)論

本文從社會性評價(jià)、電網(wǎng)性能評價(jià)、經(jīng)濟(jì)性評價(jià)三個(gè)方面建立了3類16項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)體系，應(yīng)用模糊評價(jià)方法對A、B和C三縣農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果進(jìn)行了綜合評價(jià)，從評價(jià)結(jié)果看，目前農(nóng)網(wǎng)改造升級工程總體效果良好，但評價(jià)滿意程度不是太高，整體水平還有待提升。下一步農(nóng)網(wǎng)改造升級任務(wù)仍然十分繁重，還需進(jìn)一步加大投資力度，力求社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、電網(wǎng)性能的均衡、穩(wěn)步提升。建議下一步合理確定各電壓等級電網(wǎng)投資比例，原則上鄉(xiāng)村電網(wǎng)投資比例不低于60%，10kV及以下電網(wǎng)投資比例不低于50%，加快解決比較敏感和緊迫的問題，特別是涉及農(nóng)民生產(chǎn)、生活和中央1號文件所強(qiáng)調(diào)的發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和小城鎮(zhèn)建設(shè)等供電保障問題。

［1］唐鎮(zhèn)(Tang Zhen)．農(nóng)網(wǎng)改造項(xiàng)目后評價(jià)理論方法及應(yīng)用研究(The evaluation theory method and application research on rural distribution network retrofit project)［D］．北京:華北電力大學(xué)(Beijing:North China E-lectric Power University)，2003．

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Fuzzy evaluation method of investment efficiency evaluation in rural distribution network transform and upgrade project

YANG Hong-lei，SHENG Wan-xing，WANG Jin-yu，LI Ning，WANG Jin-li
(China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China)

A new round of reconstruction and upgrade project was activated by our country in 2010．Up to now，280 billion Yuan was accumulated for the investment in rural distribution network，which already made remarkable achievement in construction scale，power grid structure，equipment level，running automation and management informatization．In order to comprehensively summarize and analyze investment effect in rural electric construction project，accurately know the problems existing in rural distribution network，further define the future reconstruction and upgrade construction and retrofit investment，improve the efficiency of project construction，achieve the goal of upgrading the rural electric reform work on schedule，the paper invested and analyzed the construction project investment effect of systems of 27 provinces，and established sixteen evaluation indexes of three kinds．Fuzzy evaluation method was used for rural electric reconstruction and upgrade for three counties．In the end，the investment suggestions were put forward for the next step of rural distribution network reconstruction and upgrade project．

rural distribution network;reconstruction and upgrade;index system;investment efficiency;fuzzy evaluation method

TM715

A

1003-3076(2015)02-0055-06

2013-06-25

國家電網(wǎng)公司“新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程投資效果評估”項(xiàng)目(SGNDPKT【2013】321號)

楊紅磊(1982-)，男，山東籍，工程師，碩士，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)規(guī)劃、智能電網(wǎng)技術(shù)研究工作;盛萬興(1965-)，男，河南籍，教授級高工，博士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動化、計(jì)算機(jī)控制、人工智能、電力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)及電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。