王佳仁

國網(wǎng)上海市電力公司奉賢供電公司

0 引言

目前，電網(wǎng)評價指標體系的相關研究主要集中在電網(wǎng)的某個或某幾個方面進行評價[1-2]，如供電可靠性[3]、經(jīng)濟性[4]、安全性[5]、供電質量[6]等。在常規(guī)的電網(wǎng)評價中，通常對待選的方案就潮流分布、穩(wěn)定水平、短路水平和經(jīng)濟比較等方面進行評價。電網(wǎng)評價方法通常采用較主觀的方法，如層次分析法、德爾菲法、熵權法等。

文獻［7］從電力市場化的角度出發(fā)，考慮在電源側引入了競爭機制的情況下，建立了一套較為完整的電網(wǎng)評價指標體系，以便于對規(guī)劃和運行進行全面的評估。文獻［8］從環(huán)境保護與電網(wǎng)相結合的角度出發(fā)，開展低碳電網(wǎng)指標體系與評價方法的研究。文獻［9-10］從可靠性的角度出發(fā)，采用概率分析法，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及充分性建立了指標體系。文獻［11]從城市電網(wǎng)最大供電能力的角度對電網(wǎng)進行評價。文獻［12］提出了系統(tǒng)余裕度的概念，以此來評價電網(wǎng)的性能。文獻［13］通過對世界一流電網(wǎng)核心特質的總結，并結合魚骨圖分析法提煉出關鍵的二級指標，并應用指標體系分析目標電網(wǎng)與世界一流水平電網(wǎng)之間的差距。

通過對一流電網(wǎng)指標特性進行總結，并結合關聯(lián)度分析法、高斯分布法以及數(shù)據(jù)標準處理對電網(wǎng)評價指標進行數(shù)量以及區(qū)間的優(yōu)化。提出指標偏離度的概念，結合指標關聯(lián)度對電網(wǎng)評價指標進行評價。最后采用某電網(wǎng)作為實例，驗證了所提出方法的有效性、合理性。

1 電網(wǎng)評價指標體系研究方法

1.1 關聯(lián)度分析法

關聯(lián)度分析的含義是指對系統(tǒng)或事物因周圍條件變化顯示出來的敏感程度的分析。線性規(guī)劃的關聯(lián)度分析是在建立數(shù)學模型和求得最優(yōu)解之后，針對數(shù)據(jù)資料變化而作的研究和分析。這種分析可以從兩個方面來看：希望知道根據(jù)一定數(shù)據(jù)得到的最優(yōu)結果，在數(shù)據(jù)變化到一定程度時，對最優(yōu)解有什么影響；希望知道要使最優(yōu)解保持不變，各個數(shù)據(jù)可以有多大幅度的變動。

對于多維指標體系，兩個不同級別指標之間隨時間或不同對象而變化的關聯(lián)性大小的量度稱為關聯(lián)度。多目標決策是指在考慮多個目標的情況下，選擇最優(yōu)備選方案或進行方案排序的決策問題，在管理學、經(jīng)濟學、運籌學以及系統(tǒng)工程等學科研究中占有十分重要的地位，具有廣泛的理論價值和應用前景。多指標權重大小的確定，往往比較困難，目前主要有特征向量法、層次分析法、模糊層次分析法及熵權法等主客觀權重法。但是這些方法往往方法復雜，計算困難，當有大量數(shù)據(jù)時，計算量大。同時，這些方法易受到?jīng)Q策者知識、能力、經(jīng)驗等限制，隨意性很大，主觀性較強。所提出的多指標評價分析方法——關聯(lián)度分析法，該方法能夠適用于多指標體系的電網(wǎng)現(xiàn)狀內(nèi)部各指標縱向比較，能快速、客觀、簡便地求出各指標的影響程度，更加適用于工程人員的實際運用。

首先，通過泰勒公式的近似簡化處理，得出的公式(1)如下所示：

通過求偏導數(shù)，形成關聯(lián)度矩陣，如式(2)所示，就可以得到影響系統(tǒng)特性因素的關聯(lián)度，如式(3)所示，進行關聯(lián)度分析。

1.2 高斯分布法

高斯分布（Gaussian distribution）又名正態(tài)分布（Normal distribution），是一種在數(shù)學、物理及工程等領域都非常重要的概率分布，在統(tǒng)計學的許多方面有著重大的影響力。

則這個隨機變量就稱為正態(tài)隨機變量，正態(tài)隨機變量服從的分布就成為正態(tài)分布，記作

2 電網(wǎng)評價指標優(yōu)化

2.1 指標體系區(qū)間優(yōu)化

指標體系的區(qū)間優(yōu)化，即在一些已知的樣本中對指標進行區(qū)間優(yōu)化，得出指標在各個區(qū)間內(nèi)的評價。采用高斯分布法，將所有已知樣本的指標數(shù)值進行高斯分布法分析，求得其均值以及標準差，再根據(jù)高斯分布最優(yōu)原則，將指標劃分為幾個區(qū)間，并給出相應的評價級別。

對于收集不到指標的數(shù)據(jù)或是現(xiàn)階段還未統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，比如電壓暫降，本報告結合專家評定和專家調研給出一個目前較為合理的指標最優(yōu)區(qū)間。隨著數(shù)據(jù)樣本的增加，就可以利用高斯分布法再重新確定準確的一流區(qū)間。

2.2 指標體系數(shù)量優(yōu)化

結合電網(wǎng)提供的指標，利用關聯(lián)度分析法，可以將關聯(lián)度低的指標舍去。關聯(lián)度低的指標有兩類：一類是關聯(lián)度低但是已經(jīng)達到很高的水平，甚至達到一流區(qū)間的極限值，這一類指標舍去，因為已經(jīng)無法再提升，但需要不斷保持；另一類是關聯(lián)度低但是遠遠未達到一流水平，這一類指標單獨分析，視指標實際影響程度進行取舍，具體步驟如下所示：

1)收集指標

2)數(shù)據(jù)標準化處理

將電網(wǎng)各指標n年數(shù)據(jù)、n+1年數(shù)據(jù)和“世界一流水平”的數(shù)據(jù)，按照直線型無量綱化方法中的極值法進行數(shù)據(jù)標準化處理，如式(5)所示。

3)構建電網(wǎng)特性函數(shù)

根據(jù)標準化處理后的數(shù)據(jù)，構建電網(wǎng)特性函數(shù)，如式(2)、(3)所示，從而得到指標與電網(wǎng)特性間的關系表達式。

4)關聯(lián)度求解

結合統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)標準化法和關聯(lián)度計算，求得各個指標的關聯(lián)度，并根據(jù)計算所得各個指標關聯(lián)度的值將關聯(lián)度較低的指標舍去，得到最優(yōu)電網(wǎng)評價指標體系。將關聯(lián)度低但是已經(jīng)達到很高水平的這類指標去掉，因為這類指標已經(jīng)無法再進一步提升，不納入評價指標內(nèi)。

3 電網(wǎng)評價指標分級

3.1 指標評價偏離度

上面兩節(jié)提出了指標的區(qū)間優(yōu)化以及數(shù)量優(yōu)化，針對關聯(lián)度分析法存在的局限性，通過引入偏離度的概念，在區(qū)間和數(shù)量優(yōu)化分析的基礎上，對指標進行級別分類，更加明確指標對電網(wǎng)的影響程度關系。

結合工程建設的可實行性和完成的難易情況，將指標關聯(lián)度分為前期、中期和后期。前期是指標改善初期，基本處于很差的水平，此時關聯(lián)度會很高；中期是指標改善快速時期，基本處于中等水平，關聯(lián)度較大；后期是指標改善末期，這個時期已經(jīng)基本達到一流水平，可提升量很低或是很難。在這個時期會出現(xiàn)關聯(lián)度分析法的局限，因為此時的關聯(lián)度理論上應該是很小的，但是提升量低會導致關聯(lián)度大，甚至會超過建設初期的關聯(lián)度，所以這種情況很顯然已經(jīng)不屬于關聯(lián)度分析法的范疇。具體關聯(lián)度變化趨勢如圖1所示。

圖1 關聯(lián)度隨時間的變化

從上圖可知，針對關聯(lián)度分析法存在的局限性，引入一個新的概念偏離度。偏離度用字母D來表示，如式(8)所示。

3.2 電網(wǎng)評價指標分級

通過偏離度D雖然也可以判斷指標與一流水平存在差距，但是并不能評判指標對電網(wǎng)特性的影響程度，但是卻可以利用偏離度來彌補關聯(lián)度分析法的局限。因為當指標發(fā)展到后期，此時關聯(lián)度很大，但是卻不能說明該指標對電網(wǎng)的影響程度大，因為此時該指標的偏離度非常小，所以也就說明只有當靈敏度大且偏離度也大的指標，才能說該指標對電網(wǎng)特性的影響程度很大。

綜上分析，在前兩節(jié)通過指標數(shù)量優(yōu)化和區(qū)間優(yōu)化指標的基礎上，引入偏離度的概念，結合關聯(lián)度，對指標進行級別劃分，具體指標變化趨勢如圖2所示。

圖2 電網(wǎng)評價指標分級

3.3 特殊情況

從上一節(jié)可知，指標變化的總體趨勢會隨著電網(wǎng)不斷完善由Ⅰ級指標變?yōu)棰蚣壷笜?，再由Ⅱ級指標變?yōu)棰蠹壷笜恕５侵笜俗兓瘯霈F(xiàn)兩種情況：

1)Ⅰ級指標和Ⅱ級指標可以相互轉換

因為實際工程建設的原因，可能會導致某一些指標因為缺乏改善，使得指標變化量較小，而使得靈敏度增加，從而會使得原本的Ⅱ級指標變?yōu)棰窦壷笜?。但是Ⅲ級指標不能變?yōu)槠渌燃壍闹笜?，因為Ⅲ級指標已?jīng)基本達到一流水平或是非常接近一流水平，所以認為該級指標不需要提出改善的措施，不對該級指標進行單獨研究，但是依然采取措施繼續(xù)保持。

在自助服務方面，醫(yī)院運用互聯(lián)網(wǎng)技術，開通了自助機（銀行卡、現(xiàn)金、醫(yī)?？ā叽a付）、微信、支付寶等多途徑掛號、繳費、查詢功能。自助服務成交筆數(shù)、建卡量及自助繳費金額與日俱增，自助成交量屢創(chuàng)新高。據(jù)統(tǒng)計，自助機掛號日均交易達10278筆以上，日均最高繳費達210萬元左右，自助服務成交量穩(wěn)步增長，而人工窗口的繳費筆數(shù)逐月下降。2018年4月最新數(shù)據(jù)顯示，自助機掛號占掛號量的44.14%；自助機掛號量占自助掛號量的54.53%。

2)指標“逆增長”

某些指標會因為電網(wǎng)計劃施工或是改造，而使得某一年的指標參數(shù)未能按照正常的趨勢往一流水平發(fā)展，比如說2015年安全質量類特性內(nèi)的系統(tǒng)平均停電時間（SAIDI）為796.9 min/a/戶，2014年系統(tǒng)平均停電時間（SAIDI）為622.7 min/a/戶。相比較而言，系統(tǒng)平均停電時間不減少反而增加，這種情況本報告稱為指標“逆增長”。“逆增長”會造成指標關聯(lián)度不按照正常的趨勢變化，此時不能再考慮關聯(lián)度的大小來評價指標的影響程度。換句話說，對于“逆增長”指標，如果D＞0.4，則該指標為Ⅰ級指標；如果D＞0.12，則該指標為Ⅱ級指標，此時不考慮關聯(lián)度的大小，而只考慮偏離度的大小。

4 算例

采用某地區(qū)2014年、2015年電網(wǎng)安全質量方面的指標為例，驗證了所提出方法的有效性、合理性。

首先，收集某地區(qū)電網(wǎng)2014年、2015年安全質量指標的原始數(shù)據(jù)，共計24項某地區(qū)電網(wǎng)安全質量方面的相關指標，如表1所示。

表1 某電網(wǎng)安全質量指標

其次，采用第二節(jié)提出的關聯(lián)度分析法以及高斯分布法對24項指標進行計算，得出相應的一流區(qū)間以及指標關聯(lián)度，并將關聯(lián)度低但已經(jīng)達到很高水平的2項指標舍去，如表2所示。

表2 優(yōu)化后的電網(wǎng)安全質量指標

根據(jù)第三節(jié)提出的偏離度的概念以及分級方式對有待提升的22項指標進行分級，如表3所示。觀察這22項指標，可以發(fā)現(xiàn)共有16項3級指標，此類指標對電網(wǎng)的影響程度較大，且可提升空間大，其余6項都為1級指標。

表3 某電網(wǎng)安全質量指標分級

續(xù)表

5 結論

通過對某電網(wǎng)指標數(shù)據(jù)的收集以及特性的總結，給出了某電網(wǎng)的初始24個指標。采用關聯(lián)度分析法、高斯分布法以及數(shù)據(jù)標準處理對某電網(wǎng)評價指標進行數(shù)量以及區(qū)間的優(yōu)化，通過優(yōu)化將指標數(shù)量刪減至22個，并得到一流指標的區(qū)間。利用指標偏離度的概念，結合指標關聯(lián)度對電網(wǎng)評價指標進行評價，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的指標中共有16項3級指標，此類指標對電網(wǎng)的影響程度較大，且可提升空間大，其余6項都為1級指標。通過某電網(wǎng)的實例分析，驗證了所提出方法的合理性、有效性。