劉勝利，高 英，姜金虹

(國網(wǎng)浙江平湖市供電公司，浙江 嘉興 314200)

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一種配電網(wǎng)單體項目投資效益評價方法研究

劉勝利，高 英，姜金虹

(國網(wǎng)浙江平湖市供電公司，浙江 嘉興 314200)

目前配電網(wǎng)評價體系的研究主要著重于規(guī)劃成效、綜合評價、可靠性等全網(wǎng)或整體評價方面的內(nèi)容，缺乏對單體項目投資效益評價方法的研究，項目的可行性研究報告也缺乏對投資效益的論證。介紹了針對上述問題，從安全性、可靠性、經(jīng)濟性等方面建立的一種35 kV及以下配電網(wǎng)單體項目投資效益評價方法。

配電網(wǎng)；單體項目；投資效益評價

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，電力的需求不斷提高，近年來，35 kV及以下配電網(wǎng)建設(shè)與改造需求規(guī)模持續(xù)上升, 而用于配電網(wǎng)建設(shè)與改造的投資有限，需要充分利用每一分投資，使其產(chǎn)生效益最大化。如何科學(xué)評價單體項目投資效益，合理安排投資項目，注重投入產(chǎn)出效益，避免低效、無效投資，成為供電企業(yè)亟待深入研究和解決的問題。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)項目的可行性研究報告僅側(cè)重于項目的必要性與可行性的論證，缺乏對項目的投資效益的論證；目前有較多文獻(xiàn)對配網(wǎng)評價模型或體系進(jìn)行研究，文獻(xiàn)[1-3]研究了配電網(wǎng)綜合評價體系、模型；而針對研究配電網(wǎng)投資效益評價與決策模型方面的文獻(xiàn)較少，文獻(xiàn)[4] 研究了配電網(wǎng)規(guī)劃評價指標(biāo)體系和綜合評價模型；文獻(xiàn)[5-11]研究了電網(wǎng)安全性評估、經(jīng)濟性運行、協(xié)調(diào)性評估、可靠性評估等方面的問題；文獻(xiàn)[12]針對35 kV和110 kV這兩個電壓等級配電網(wǎng)投資從項目效益和管理效益兩個方面構(gòu)建配網(wǎng)投資效益評價指標(biāo)和體系，但只能用于配電網(wǎng)投資效益的后評價且主要針對高壓配電網(wǎng)；文獻(xiàn)[13-15]對電網(wǎng)投資決策、經(jīng)濟性、外部效益等方面做了一定研究，但缺乏單體配網(wǎng)項目投資效益的評價。以上文獻(xiàn)主要著重于規(guī)劃成效、綜合評價、可靠性等全網(wǎng)或整體評價方面的內(nèi)容，缺乏對單體項目投資效益評價方法的研究。本文針對上述問題，從安全性、可靠性、經(jīng)濟性等方面建立一種科學(xué)的、合理的、實用的、量化的35 kV及以下配電網(wǎng)單體項目投資效益評價方法。該方法包括單體項目投資效益評價新指標(biāo)，計算單體項目各指標(biāo)得分的評分函數(shù)，計算單體項目投資效益得分的公式，單體項目投資效益評價得分的標(biāo)準(zhǔn)分。運用該方法對歷史年單體項目進(jìn)行后評價；對在建或擬建的年度配電網(wǎng)總體投資效益和單體項目投資效益進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)投資效益評價得分高低判斷各單體項目投資效益優(yōu)良，安排單體項目投資優(yōu)先順序。

1 評價方法構(gòu)架

配電網(wǎng)單體項目投資效益評價方法包括三部分內(nèi)容：

(1)指標(biāo)體系與權(quán)重?？茖W(xué)合理的指標(biāo)體系與權(quán)重是投資效益評價的基礎(chǔ)和評價目標(biāo)的具體化實現(xiàn)。合理選取指標(biāo)，保證指標(biāo)體系的完整性與指標(biāo)間的相互獨立性，同時對每個指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)定義并給出計算方法[1]。

(2)各指標(biāo)得分的評分函數(shù)。用于計算某一單體項目各指標(biāo)投資效益得分。

(3)單體項目投資效益的綜合得分計算公式與標(biāo)準(zhǔn)分。其中綜合得分計算公式用于計算某一單體項目投資效益各指標(biāo)綜合得分；標(biāo)準(zhǔn)分為配電網(wǎng)單體項目投資綜合得分的基準(zhǔn)分，用于衡量某一單體項目投資效益得分是否達(dá)標(biāo)以及與標(biāo)準(zhǔn)分的差距。

2 指標(biāo)體系

在構(gòu)建指標(biāo)體系時按照系統(tǒng)、科學(xué)和實用的原則選擇考核指標(biāo)，使其能夠全面、準(zhǔn)確、有效地反映配電網(wǎng)運行的主要狀態(tài)和實際情況。

配電網(wǎng)規(guī)劃是配電網(wǎng)年度投資建設(shè)計劃的依據(jù)，為了實現(xiàn)投資效益的最大化，需要對配電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)合理性進(jìn)行檢驗，因此對配電網(wǎng)規(guī)劃成效進(jìn)行評價就成為了配電網(wǎng)投資效益評價的重要內(nèi)容之一。此外，從供電公司經(jīng)營管理的角度來講，投資計劃和投資效益也是重點關(guān)注的內(nèi)容。本文構(gòu)建評價指標(biāo)體系根據(jù)上述內(nèi)容，緊緊圍繞配電網(wǎng)投資效益這一核心評價目標(biāo)，多方面收集資料作為指標(biāo)源，并梳理出相應(yīng)的評價指標(biāo)。參照層次分析方法建立初步的評價指標(biāo)體系，通過配電網(wǎng)項目關(guān)聯(lián)性分析、專家打分等方式構(gòu)建出指標(biāo)體系。最后選取得分較高的指標(biāo)作為最終評價指標(biāo),共選取19個二級指標(biāo)，如表1所示。

表1 指標(biāo)體系

3 指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定是投資效益評價模型中的重要環(huán)節(jié)。賦權(quán)方法有主客觀之分，常見權(quán)重計算方法有德爾菲法、層次分析法、變異系數(shù)法、熵權(quán)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

德爾菲法與層次分析法同屬于主觀賦權(quán)方法，變異系數(shù)法、熵權(quán)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法屬于客觀賦權(quán)方法。雖然客觀方法能夠最小限度地減少人為因素的干預(yù)，但是無法獲得統(tǒng)一的權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)，因此必須采用主觀性的賦權(quán)方法。德爾菲法具有直觀的特點，宜實際操作，與層次分析法相比較，更適合電網(wǎng)企業(yè)投資效益指標(biāo)的權(quán)重確定。本文采用德爾菲法來設(shè)定指標(biāo)權(quán)重。最終確定標(biāo)層的規(guī)劃成效、投資計劃和投資效益，分別賦權(quán)值為0.3、0.3和0.4。指標(biāo)權(quán)重值如表2所示。

表2 指標(biāo)權(quán)重

4 指標(biāo)評分函數(shù)

通過分?jǐn)?shù)可以直觀比較不同配電網(wǎng)的優(yōu)劣，簡單地采用五分位法來進(jìn)行衡量不夠科學(xué)。指標(biāo)評分函數(shù)的歸一化方法有最大值法、差值法、模糊數(shù)學(xué)法等，各種方法歸一化計算結(jié)果一般不影響評價結(jié)論，都滿足要求，本文綜合采用以上方法。其基本步驟是：

(1)確定各指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類型。隸屬度函數(shù)可以是線性的，也可以是非線性的，視指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布情況來擬合。因為單位電網(wǎng)投資額與其投資效果評分關(guān)系可用多種函數(shù)表示，為得到兩個變量間的最優(yōu)函數(shù)，可使用線性(Linear)、二次函數(shù)(Quadratic)、三次函數(shù)(Cubic)、對數(shù)函數(shù)(Logarithmic)、指數(shù)函數(shù)(Exponential)、S 函數(shù)、冪函數(shù)(Power)等函數(shù)形式對其之間的關(guān)系進(jìn)行擬合。

這些函數(shù)的擬合程度都較高，其中以三次函數(shù)的擬合程度最高。二次函數(shù)與三次函數(shù)的擬合程度相近，隨著配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的深入，很多指標(biāo)值的改進(jìn)將會越來越困難，或者每一點的改進(jìn)所需要的投入將更多，因此評價判據(jù)應(yīng)能體現(xiàn)出這一特點(線性函數(shù)不能體現(xiàn)這一特點)，同時為計算方便并考慮實際曲線的可能趨勢，最終采用二次函數(shù)作為該電網(wǎng)現(xiàn)階段電量需求與電網(wǎng)投資總額的關(guān)系函數(shù)。即有：

y=ax2+bx+c

(1)

式中x——指標(biāo)值；

y——分?jǐn)?shù)；

a,b——二次、一次項系數(shù)；

c——隨機誤差項。

(2)確定各評分函數(shù)的二次函數(shù)曲線。先設(shè)定各指標(biāo)最大值對應(yīng)的評分為100分(逆向指標(biāo)為0分)，標(biāo)準(zhǔn)值對應(yīng)的評分為70分，最小值對應(yīng)的評分為0分(逆向指標(biāo)為100分)。再研究出各指標(biāo)的最大值、標(biāo)準(zhǔn)值、最小值。由以上3個坐標(biāo)點即可確定評分函數(shù)的二次函數(shù)曲線。

由于單體項目投資效益評價指標(biāo)為本文首次提出，無成熟的應(yīng)用經(jīng)驗，故采用矩陣可分析法得出各個指標(biāo)的最大值、標(biāo)準(zhǔn)值、最小值。矩陣為：

(2)

式中xij——第i個對象的第j個指標(biāo)的數(shù)值。

按式(2)計算歷史年配電網(wǎng)總體投資和單體項目投資效益評價指標(biāo)數(shù)值，剔除不合理數(shù)據(jù)后，按數(shù)值大小把數(shù)據(jù)分成若干組，統(tǒng)計數(shù)據(jù)落入各組的頻數(shù)，根據(jù)頻數(shù)確定指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值、最大值、最小值。由于篇幅有限，本文只列出部分指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值、最大值、最小值，如表3所示。

表3 指標(biāo)值

由以上3個坐標(biāo)點確定各評分函數(shù)的二次函數(shù)曲線。由于篇幅有限，本文只列出部分指標(biāo)評分函數(shù)，如表4所示。

表4 部分指標(biāo)評分函數(shù)

5 投資效益綜合評分

根據(jù)表4給出的評分函數(shù)可以計算出評價對象的指標(biāo)得分，然后根據(jù)層次分析法向上計算得到某單體項目投資效益評價得分，式為：

(3)

式中Yj——指標(biāo)的評分；

Wj——該指標(biāo)權(quán)重。

6 投資效益評價標(biāo)準(zhǔn)分

6.1 理論依據(jù)

按式(3)計算出某單體項目投資效益綜合評分結(jié)果后，對該項目投資投資效益水平有了直觀的認(rèn)識，但卻很難得知該水平與標(biāo)準(zhǔn)投資效益的差異，因此投資效益評價標(biāo)準(zhǔn)分的研究具有重要意義。

標(biāo)準(zhǔn)分的研究，按照統(tǒng)計學(xué)中的正態(tài)分布曲線、標(biāo)準(zhǔn)差、六西格瑪理論來實現(xiàn)。該理論簡要介紹如下。

6.1.1 正態(tài)分布曲線

正態(tài)分布(Normal distribution)又名高斯分布(Gaussian distribution)，是一個在數(shù)學(xué)、物理及工程等領(lǐng)域都非常重要的概率分布，在統(tǒng)計學(xué)的許多方面有著重大的影響力。若隨機變量x服從一個數(shù)學(xué)期望為μ、方差為σ2的高斯分布，記為N(μ，σ2)。其概率密度函數(shù)為正態(tài)分布的期望值μ決定了其位置，其標(biāo)準(zhǔn)差σ決定了分布的幅度。因其曲線呈鐘形，因此人們又經(jīng)常稱之為鐘形曲線。我們通常所說的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布是μ=0,σ=1的正態(tài)分布。正態(tài)分布曲線如圖1所示：

圖1 正態(tài)分布圖

深藍(lán)區(qū)域是距平均值小于一個標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)的數(shù)值范圍。在正態(tài)分布中，此范圍所占比率為全部數(shù)值之 68.26%。根據(jù)正態(tài)分布，兩個標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)(深藍(lán)，藍(lán))的比率為 95.45%。根據(jù)正態(tài)分布，正負(fù)3個標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)(深藍(lán)，藍(lán)，淺藍(lán))的比率為 99.73%。

6.1.2 標(biāo)準(zhǔn)差和六西格瑪

一組數(shù)據(jù)中，所有數(shù)減去其平均值的平方和，所得結(jié)果除以該組數(shù)的個數(shù)(或個數(shù)減一，即變異數(shù))，再把所得值開根號，最后所得值就是這組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。計算標(biāo)準(zhǔn)差的作用：

(1)表示變量分布的離散程度。標(biāo)準(zhǔn)差小，說明變量較多地分布在平均數(shù)的附近，比較密集。

(2)概括估計變量的次數(shù)分布，即各類觀測值在總體中所占比例。

(3)估計平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差。

(4)進(jìn)行平均數(shù)的區(qū)間估計和變異系數(shù)的計算。

在描述一組數(shù)據(jù)資料時，集中量常用x表示，變異量常用S表示，樣本觀察值分布如下：

(1)在x±1S的范圍內(nèi)，觀察值個數(shù)約占全部總數(shù)的68.26%。

(2)在x±2S的范圍內(nèi)，觀察值約占總數(shù)的95.45%。

(3)在x±3S的范圍內(nèi)，觀察值約占99.73%。

全距近似等于6倍標(biāo)準(zhǔn)差，可用(全距/6)粗略估計標(biāo)準(zhǔn)差。

6.2 標(biāo)準(zhǔn)分

在研究單體項目投資效益評價標(biāo)準(zhǔn)分時，利用標(biāo)準(zhǔn)差、正態(tài)分布曲線的性質(zhì)，把占68.26%的基區(qū)作為主體。對國網(wǎng)平湖市供電公司歷年131個配電網(wǎng)單體項目投資效益評價綜合得分進(jìn)行研究，最高分MAX(x)為63.5，最低分MIN(x)為17.1，其它結(jié)果如下：

全距：R=MAX(x)- MIN(x)=63.5-17.1(分)。

標(biāo)準(zhǔn)差：S=R/6=7.7(分)。

平均分：Savg=30.8(分)。

集中量x±1S的范圍為30.8±.7，即23.1～38.5。根據(jù)正態(tài)分布曲線性質(zhì)，分值在23.1～38.5之間占比為68.26%，所以，將單體項目投資效益評價標(biāo)準(zhǔn)分為23.1分。

7 算列

以國網(wǎng)浙江平湖市供電公司2015年配電網(wǎng)項目為算列，各單體項目投資效益評價得分如表5所示。表5中各單體項目順序為按評價得分高低排列，最高分為56.7分，最低分為17.2分。有9個項目分?jǐn)?shù)低于標(biāo)準(zhǔn)分23.1分，說明這9個項目投資效益未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，可以考慮不安排實施或暫緩。另外22個項目分?jǐn)?shù)高于標(biāo)準(zhǔn)分23.1分，說明投資效益達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)得分高低順序排定項目年度實施優(yōu)先順序，也可為年底申報增減投資項目提供依據(jù)。

表5 2015年各單體項目投資效益評價得分

8 結(jié)語

本文從安全性、可靠性、經(jīng)濟性等方面建立一種科學(xué)的、合理的、實用的、量化的35 kV及以下配電網(wǎng)單體項目投資效益評價方法。提出19項用于評價單體項目投資效益的新指標(biāo)，研究出計算單體項目各指標(biāo)得分的評分函數(shù)，首次提出單體項目投資效益的得分公式，研究出單體項目投資效益評價得分的標(biāo)準(zhǔn)分。根據(jù)投資效益評價得分高低判斷各單體項目投資效益優(yōu)良，安排單體項目投資優(yōu)先順序。實例驗證，該方法科學(xué)實用性，對建立配電網(wǎng)單體項目投資效益評價體系和以投資效益為導(dǎo)向的投資決策工作體系有重要意義。

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(本文編輯：嚴(yán) 加)

Evaluation Method for Distribution Network Single Project Investment Effectiveness

LIU Sheng-li, GAO Ying, JIANG Jin-hong

(State Grid Zhejiang Pinghu Power Supply Company, Jiaxing 314200, China)

Currently, the research on the distribution network evaluation system pays attention to the whole or overall grid evaluation content such as planning effectiveness, comprehensive evaluation, reliability, etc. The research on single project investment effectiveness evaluation method is insuffiecient. The Project feasibility study reports also fail to demonstrate the project investment efficiency. Therefore, this paper establishes an investment effectiveness evaluation model for 35kV or below distribution network single project considering the safety, reliability and economic efficiency.

distribution network; single project; investment effectiveness evaluation

10.11973/dlyny201605004

劉勝利(1981)，男，工程師，研究方向為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、電網(wǎng)項目投資分析。

TM715

B

2095-1256(2016)05-0548-06

2016-03-17