劉 宣，趙振宇，包格日樂圖

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100038；2.華北電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京102206，E-mail：baogeriletu111@163.com）

城鄉(xiāng)配電網(wǎng)不停電作業(yè)是提高配網(wǎng)供電可靠性和提升供電服務(wù)質(zhì)量的重要手段，技術(shù)應(yīng)用比率逐年攀升。為提高配電網(wǎng)各情景下采用不停電作業(yè)技術(shù)的項目成本管控能力，適應(yīng)配電網(wǎng)高質(zhì)量建設(shè)及智能化管理發(fā)展趨勢，在配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)上，有必要從采用不停電作業(yè)技術(shù)的項目造價分析角度開展項目成本管控的綜合評價指標(biāo)體系構(gòu)建及聚類分析與預(yù)測研究，目的是建立并基于既有成功典型案例庫研究不停電作業(yè)情境下配電網(wǎng)同屬類項目成本構(gòu)成及相應(yīng)成本管控策略。

基于項目管控優(yōu)化角度開展配電網(wǎng)項目建設(shè)不停電作業(yè)，可有效實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)高質(zhì)量供給服務(wù)及設(shè)施高效迭代目標(biāo)。現(xiàn)階段，有學(xué)者基于配電網(wǎng)建設(shè)不停電作業(yè)項目技術(shù)管理角度展開研究，如黃湛華等[1]創(chuàng)建了一套城市配電網(wǎng)不停電作業(yè)項目全流程管控體系，實現(xiàn)項目流暢性、安全性等優(yōu)化目標(biāo)。孫偉等[2]使用多因素Logistic 回歸方法構(gòu)建不停電作業(yè)等級評估模型，完成對線路不停電作業(yè)能力的評估。為提升配網(wǎng)項目管理技術(shù)分析能力，楊帆等[3]通過開展不停電方案智能編制、工器具全生命周期管控等應(yīng)用場景研究，完善不停電作業(yè)全流程智能化、自動化管理。廖天明等[4]提出基于聚類算法的配電網(wǎng)基建改造項目綜合評估方法，實現(xiàn)電網(wǎng)改造投資精確管理的指導(dǎo)目標(biāo)。針對不停電作業(yè)技術(shù)下配電網(wǎng)改造及新建項目階段性成本管控特點，祝健勛[5]提出通過采用項目整體規(guī)劃、工期縮減、及招標(biāo)階段造價管理等手段實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)高效管控的建設(shè)成本目標(biāo)?；诂F(xiàn)有研究基礎(chǔ)，本文根據(jù)配電網(wǎng)項目成本管理的不停電作業(yè)趨勢化及智能化特點，采用科學(xué)合理的綜合評價指標(biāo)體系及聚類分析算法，可有效開展不同屬類不停電作業(yè)項目工程造價輔助性分析及成本管控策略研究。

1 建立項目綜合評價指標(biāo)體系

考慮配電網(wǎng)不停電作業(yè)項目多發(fā)生于區(qū)域負(fù)荷增長顯著，設(shè)備、線路老化及故障頻發(fā)等情況區(qū)域，配電網(wǎng)潛在事故癥結(jié)的有效甄別及問題篩選對項目預(yù)防性工作具有參考借鑒意義[6，7]。配電網(wǎng)不停電作業(yè)項目樣本數(shù)據(jù)多存在時空隨機(jī)性及區(qū)域分散性特征[8，9]，不同項目發(fā)生區(qū)域地形復(fù)雜程度對項目土建和安裝工程費等費用產(chǎn)生較大影響，同時受區(qū)域組織管理及物資價格水平影響，地區(qū)配網(wǎng)成本構(gòu)成和造價水平管控也存在較大差異?？紤]不停電作業(yè)項目區(qū)域異質(zhì)性及成本波動性特點，有必要構(gòu)建考慮不停電作業(yè)項目基本特征及衍生指標(biāo)的綜合評價指標(biāo)體系[10]，輔助參考既有案例進(jìn)行數(shù)據(jù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)及分析輸出，采用經(jīng)驗性手段提高項目成本管控分析及指導(dǎo)能力。

依據(jù)指標(biāo)針對性考量，項目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指標(biāo)如項目概預(yù)算投資、竣工結(jié)（決）算投資、技術(shù)條件（不停電作業(yè)次數(shù)、涵蓋減少停電量）、地形分布占比及項目分項費用構(gòu)成指標(biāo)等，突出不停電作業(yè)項目成本構(gòu)成要素差異性；衍生指標(biāo)建立在基礎(chǔ)指標(biāo)之上，為突出不停電作業(yè)項目成本管控差距和深入發(fā)掘項目特征，通過數(shù)據(jù)再整合及計算獲得如多供電量和單位多供電量費用成本指標(biāo)。同時，為實現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)有效經(jīng)濟(jì)性研究，通過不停電作業(yè)項目結(jié)余率分析及聚類分析實現(xiàn)項目內(nèi)在規(guī)律性及聯(lián)系性挖掘，輔助未來同類項目經(jīng)濟(jì)性分析及分類管理，指標(biāo)體系構(gòu)建及研究流程如圖1 所示。

圖1 不停電作業(yè)項目造價控制綜合評價指標(biāo)體系及研究框架圖

2 建立項目復(fù)合聚類模型

本文采用的GS-FCM 復(fù)合聚類模型將隸屬度模糊聚類與初始聚類尋優(yōu)算法相結(jié)合，有效聚焦聚類算法初始數(shù)據(jù)條件解及提高高維度數(shù)據(jù)聚類精度。

2.1 間隔統(tǒng)計量算法

考慮樣本數(shù)據(jù)龐大及影響因素高維情況下存在類群數(shù)確定困難的問題，采用間隔統(tǒng)計量算法（Gap statistic）對FCM 初始聚類數(shù)展開迭代尋優(yōu)并確定最佳聚類數(shù)目[11，12]，通過有效估計最佳聚類數(shù)目以優(yōu)化改進(jìn)聚類過程，公式如下：

假設(shè)類群數(shù)為k類，其中，Ck表示聚類得到的第k類；nk為類中所有成員數(shù)目；該類中所有成員彼此距離平方和為DK。Wk代表該類內(nèi)平方和的平均值，對Wk取對數(shù)處理并與構(gòu)造的零均值均勻分布進(jìn)行比較；{logWk}是通過B次對參考分布的Monte Carlo 模擬所得logWk期望值；Gapn(k)為參考數(shù)據(jù)集隨機(jī)樣本損失和實際樣本損失之差，假設(shè)實際樣本對應(yīng)最佳簇數(shù)是K，Gap取得最大值所對應(yīng)K值為最佳類群數(shù)。相關(guān)計算式為：

式中，sdk為B次Monte Carlo 模擬logWk的標(biāo)準(zhǔn)差。

2.2 模糊C 均值聚類

模糊C均值聚類算法是一種基于獲取目標(biāo)函數(shù)最小值的無監(jiān)督模糊聚類算法[13]。通過該算法可確定數(shù)據(jù)不同屬類聚類中心參數(shù)，再通過各數(shù)據(jù)點與各聚類中心距離判定其隸屬度。FCM 聚類算法目標(biāo)函數(shù)Jm(U，V)及約束條件[14,，15]如下式：

式中，uij為某個樣本屬于某一類屬隸屬度；n為樣本總個數(shù)；k為類群分類數(shù)，k∈[2，n]；m為平滑指數(shù)，m∈[1，+∞]，用于控制屬類間模糊程度；vi為某類屬聚類中心；xj為第j個樣本值。當(dāng)完成迭代時，根據(jù)uij對樣本進(jìn)行分類。

采用拉格朗日乘子法求Jm(U，V)在達(dá)到全局極值時的uij和vi，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極小值，計算公式為：

具體GS-FCM 算法流程如圖2 所示。

圖2 GS-FCM 復(fù)合聚類算法流程示意圖

3 案例分析

3.1 案例信息

某地區(qū)10kV 及以下配網(wǎng)工程采用不停電作業(yè)方式開展工程項目建設(shè)，據(jù)統(tǒng)計，該地區(qū)兩年內(nèi)10kV 及以下配網(wǎng)工程累計完成不停電作業(yè)項目43項，累計87 次，減少停電6.61 萬時·戶，增供電量6.13 萬千瓦時。

案例數(shù)據(jù)來源于該地區(qū)工程項目造價數(shù)據(jù)庫，考慮區(qū)域配網(wǎng)項目通常為涵蓋各型號配電工程、配電線路（架空線路、電纜線路）的綜合建設(shè)項目，項目總體工程量較難精確且綜合統(tǒng)計，項目單位造價數(shù)據(jù)無法及時給定。因此，案例基于綜合評價指標(biāo)數(shù)據(jù)開展基于不停電作業(yè)項目視角的項目聚類及造價對策分析，建立“基礎(chǔ)+衍生”兩個層次共11 項指標(biāo)，指標(biāo)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 不停電作業(yè)工程項目綜合評價指標(biāo)體系

3.2 項目分析

如表1 所示，本案例不停電作業(yè)項目均為配電網(wǎng)新建工程項目，安裝工程費為項目成本控制重要目標(biāo)?？紤]短期內(nèi)不同區(qū)域設(shè)備采購價格及設(shè)備技術(shù)規(guī)格存在較小浮動，實施設(shè)備成本管控帶來的經(jīng)濟(jì)效益變量并不明顯；不停電作業(yè)費用雖總成本占比較小，但考慮項目施工實施環(huán)節(jié)，不停電作業(yè)貫穿始終，對項目的施工工藝及成本控制起到?jīng)Q定性作用；通過項目概預(yù)算、結(jié)（決）算及資金結(jié)余率等常規(guī)數(shù)據(jù)分析，可直觀評估項目建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模及成本控制效率等項目參數(shù)，為項目提供評估基礎(chǔ)。

基于綜合評價指標(biāo)體系，采用GS-FCM 模糊聚類模型開展類屬數(shù)迭代尋優(yōu)測算，通過計算最大Gap值及最大Gapn(k-1)-(Gapn(k)+sk)值，確定最優(yōu)聚類數(shù)目K=8，最大Gap值數(shù)據(jù)參考如圖3 所示。

圖3 GS-FCM 復(fù)合聚類算法聚類數(shù)尋優(yōu)路徑圖

GS-FCM 聚類算法將以上43 個項目進(jìn)行聚類為6 至9 類的數(shù)據(jù)迭代尋優(yōu)，具體聚類數(shù)目變更過程數(shù)據(jù)如圖4 所示。

圖4 項目聚類數(shù)目迭代優(yōu)化對比圖

從聚類劃分?jǐn)?shù)目增長趨勢分析，隨著聚類迭代數(shù)目增加，屬類3、5 和7 始終趨于穩(wěn)定，屬類9在聚類數(shù)目達(dá)到9 之后從屬類2 中分離，存在變異擴(kuò)展情況，剩余其他類在聚類數(shù)8 階段之后基本趨于聚類穩(wěn)定，隸屬度數(shù)值變更不明顯。

為避免造價項目數(shù)據(jù)硬歸類效果，采用隸屬度函數(shù)實現(xiàn)項目的聚類靈活性，如項目3、4、5、6等均存在絕對優(yōu)勢隸屬度情況（隸屬度在90%以上），項目聚類屬性明顯。高隸屬度類項目在進(jìn)行成本管理時可為后期同類項目提供重要參考依據(jù)，并通過采用相似技術(shù)、組織管理等手段實現(xiàn)項目成本管控及方案歸檔。因此，為提高項目成本管控效率，可通過該聚類分析方法實現(xiàn)項目立項及設(shè)計階段項目建設(shè)規(guī)模及成本構(gòu)成預(yù)測。案例具體項目聚類劃分情況如表2 所示。

表2 項目最優(yōu)聚類及隸屬度

該研究對象在聚類數(shù)達(dá)到8 階后，聚類趨于穩(wěn)定。如表2，聚類4、7 和5 的項目基礎(chǔ)及衍生指標(biāo)數(shù)值較為接近，高度相似并聚類研究，普通造價及帶電作業(yè)造價水平可共同作為項目評價聚類依據(jù)。其中，聚類7 樣本數(shù)占比各分類階段均達(dá)21%，聚類5 樣本數(shù)占比各分類階段均達(dá)19%，具有高聚類穩(wěn)定性且樣本數(shù)量龐大，可作為典型工程研究；聚類1 項目衍生指標(biāo)數(shù)值較為接近，基礎(chǔ)指標(biāo)結(jié)構(gòu)存在差異性，項目存在較高相似性并聚類研究；聚類2 及聚類8 項目基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)值較為接近，衍生指標(biāo)結(jié)構(gòu)存在差異，項目存在較高相似性并聚類研究，該類樣本數(shù)占比各分類階段均達(dá)16%；聚類6 項目基礎(chǔ)及衍生指標(biāo)結(jié)構(gòu)均存在一定差異性，項目可暫歸一類；聚類3 項目在各聚類劃分階段隸屬度占據(jù)絕對優(yōu)勢，可單獨研究。具體特征劃分如表3 所示。

表3 項目基于指標(biāo)傾向的聚類劃分及特征描述

通過以上分析，可基于兩類指標(biāo)應(yīng)用場景及參評重要性對項目劃分三類，具體特征如下：

第一類：依據(jù)基礎(chǔ)及衍生雙重指標(biāo)聚類項目，該類項目基于歐氏距離原理利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的整體異質(zhì)性開展特定類型項目聚類。相同屬類數(shù)據(jù)特點為，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相似，各評價指標(biāo)數(shù)值差異較小，整體性較為一致。

第二類：依據(jù)基礎(chǔ)或衍生單一型指標(biāo)聚類項目，該類項目評價依據(jù)通常為常規(guī)項目費用構(gòu)成及造價控制指標(biāo)，或二次衍生的不停電作業(yè)造價控制等指標(biāo)。以上項目多在基礎(chǔ)指標(biāo)的分項費用構(gòu)成、靜態(tài)投資額或衍生指標(biāo)的多供電量、單位多供電量費用成本、不停電作業(yè)項目結(jié)余率角度，存在較高結(jié)構(gòu)相似性或數(shù)據(jù)比例相似性。

第三類：基礎(chǔ)和衍生參考性均不明顯型聚類項目，該類項目可歸納如下兩子類：一是受項目樣本數(shù)量限制，項目暫無可匹配及歸類對象；二是隨著聚類數(shù)目迭代尋優(yōu)，項目存在不同階段聚類隸屬度變更情況，項目屬類產(chǎn)生跳躍性變換。

3.3 項目造價控制應(yīng)對策略

（1）針對基礎(chǔ)與衍生指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均相似項目，分項費用占比數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較接近，安裝工程費用占比、總靜態(tài)投資額與建設(shè)規(guī)模存在較強(qiáng)相關(guān)性，導(dǎo)致項目多供電量及單位多供電量費用成本較高。考慮該類屬項目規(guī)模特點，建議通過樣本數(shù)據(jù)加權(quán)形式確定各類屬基礎(chǔ)及衍生指標(biāo)均值及浮動范圍，構(gòu)建指標(biāo)參考幅值及最優(yōu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框架。

考慮該類屬項目數(shù)量優(yōu)勢，重點發(fā)掘成本管控特點，造價管理可從項目可研及初步設(shè)計環(huán)節(jié)，增加各部門與咨詢、設(shè)計機(jī)構(gòu)信息溝通接觸面，從方案設(shè)計階段鎖定設(shè)備及材料采購清單和相應(yīng)安裝工程費用構(gòu)成，對項目投資開展精細(xì)化控制，充分考慮帶電作業(yè)技術(shù)介入的項目施工定額設(shè)計及變更，提高投資估算精度，構(gòu)建典型性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框架；項目可行性初步落實后，多部門聯(lián)合開展項目可行性成本控制再論證工作，將不停電作業(yè)技術(shù)貫通于項目各環(huán)節(jié)并優(yōu)化各環(huán)節(jié)安裝工程費用。

（2）針對基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相似項目，靜態(tài)投資水平、分項費用占比及地形占比等指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較接近，但衍生指標(biāo)差距較大，造成此類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點主要原因為不同項目不停電作業(yè)技術(shù)施工水平及項目停電總時長差距較大，多供電量等數(shù)據(jù)較為離散，不停電作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用滲透率直接影響項目設(shè)計及施工環(huán)節(jié)造價成本控制，從而導(dǎo)致區(qū)域項目結(jié)余率差距較大?？紤]該類屬項目規(guī)模特點，建議通過樣本數(shù)據(jù)加權(quán)形式確定基礎(chǔ)指標(biāo)均值及浮動范圍，通過基礎(chǔ)指標(biāo)均值及適中或較低的衍生指標(biāo)數(shù)值推算項目各類指標(biāo)浮動范圍，構(gòu)建指標(biāo)參考幅值及最優(yōu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框架。數(shù)據(jù)框架的制定應(yīng)基于樣本衍生指標(biāo)的概率分布特點，酌情確定衍生指標(biāo)數(shù)值以兼顧不同區(qū)域不停電作業(yè)技術(shù)差異特點。

針對衍生指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相似項目，多供電量、單位多供電量費用成本及不停電作業(yè)項目結(jié)余率指標(biāo)數(shù)據(jù)存在較高結(jié)構(gòu)相似性。當(dāng)基礎(chǔ)指標(biāo)中總量型指標(biāo)數(shù)值偏高時，說明不停電作業(yè)技術(shù)滲透率較高，采用該技術(shù)的項目成本管控水平較高，項目的安裝工程費用占比偏低，設(shè)備購置費占比普遍偏高。對該類屬項目，建議提高靜態(tài)投資較高項目的指標(biāo)權(quán)重占比，建立成本管控較為嚴(yán)格的屬類結(jié)構(gòu)框架。對衍生指標(biāo)合理但基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)值較高的項目建立成本管控閾值，設(shè)立成本警戒線。如條件允許，通過配電網(wǎng)容量需求模擬等系統(tǒng)對該屬類開展容量規(guī)模測算，將多供電量等衍生指標(biāo)作為成本管控的下臨界值，反推項目建設(shè)規(guī)模、總投資額及項目費用構(gòu)成。

（3）考慮兩類指標(biāo)參考性均不明顯型項目的數(shù)量占比特點，建議加強(qiáng)項目信息搜集管理能力，擴(kuò)大樣本資源庫。鑒于樣本數(shù)量限制，該類屬可單獨進(jìn)行項目成本管控，依據(jù)基礎(chǔ)指標(biāo)開展衍生指標(biāo)的評估，判斷項目不停電作業(yè)技術(shù)對成本管控的滲透率及實施效率，發(fā)掘項目成本改善措施。

依據(jù)以上屬類項目造價控制策略，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如表4 所示，括號內(nèi)為數(shù)據(jù)上下波動幅值。未來可根據(jù)項目實際需求及設(shè)計階段指標(biāo)特征，采用如下典型屬類數(shù)據(jù)框架模板開展項目成本管控方案選取工作。

表4 各屬類項目數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)表

考慮以上項目從儲備入庫到過程實施歷時較長，易導(dǎo)致項目實施規(guī)模大幅變動，造成資金大量節(jié)余或超出概算情況。建議相關(guān)部門建立增量型數(shù)據(jù)庫并依據(jù)典型聚類案例情況，優(yōu)化投資計劃目標(biāo)及下達(dá)流程，在下達(dá)計劃之前增加可研復(fù)核環(huán)節(jié)，根據(jù)實際情況及相似案例數(shù)據(jù)調(diào)整項目建設(shè)規(guī)模和設(shè)備材料價格，針對性地設(shè)計及采用帶電作業(yè)技術(shù)手段輔助減少工程非必要性成本支出，從源頭提高該類項目投資管控能力。

4 結(jié)語

針對不停電作業(yè)技術(shù)應(yīng)用情境下的工程項目造價管控問題，提出適用于該類型項目的綜合評價指標(biāo)體系，并且采用基于“基礎(chǔ)+衍生”指標(biāo)體系GS-FCM 復(fù)合聚類模型對既有案例項目開展聚類數(shù)目迭代尋優(yōu)及屬類劃分動態(tài)分析。高效確定項目聚類數(shù)目及聚類群落，基于模型出色的運算輸出能力，從動態(tài)角度對案例項目開展特征傾向及潛在變異趨勢研究。最終，基于所得案例聚類結(jié)果對各屬類項目進(jìn)行屬類特征傾向研究，并針對項目個性及通性特征提出在不停電作業(yè)技術(shù)應(yīng)用情境下的造價管控策略，提出項目針對性指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)框架，為后續(xù)項目造價管控提供參考性指導(dǎo)。