凌盛，劉儒

(1.廣西電網(wǎng)融安供電公司，廣西 柳州 545400;2.柳州電力勘察設(shè)計有限公司，廣西 柳州545000)

1 引言

項目的可行性評價研究工作能夠為項目的投資決策者提供科學(xué)合理的建議，有助于工作人員更好地認識和分析項目建設(shè)過程中受到的諸如自然、技術(shù)、環(huán)境等不確定因素的影，從而為項目的投資決策提供強有力的證據(jù)［1］。

為了改革農(nóng)電管理體制，提高農(nóng)村電網(wǎng)供電能力，實現(xiàn)城鄉(xiāng)用電同網(wǎng)同價，伴隨著農(nóng)村電網(wǎng)改造升級戰(zhàn)略部署的敲定，新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程將會全面提速。變電站項目是農(nóng)網(wǎng)輸變電建設(shè)的核心工程之一，為了使變電站建成后獲得良好的經(jīng)濟、社會效益，應(yīng)切實做好項目前期可行性研究報告，以供決策者參考。

農(nóng)網(wǎng)變電站項目和主干電網(wǎng)變電站項目類似，可行性評價研究一般涉及技術(shù)設(shè)備條件、經(jīng)濟財務(wù)狀況、社會環(huán)境影響等眾多因素，而各因素下又包含有多個二級指標(biāo)。為了綜合考慮各因素及二級指標(biāo)的影響，保證評價結(jié)果的全面性，可以采用模糊綜合評判方法。該方法是綜合決策的一種常用數(shù)學(xué)工具，廣泛應(yīng)用于項目的可行性評價研究工作中。以35kV雅瑤變電站項目為實例，借鑒國內(nèi)學(xué)者對于變電站項目可行性評價的相關(guān)研究內(nèi)容［2－5］，構(gòu)建一套關(guān)于農(nóng)網(wǎng)變電站項目可行性評價指標(biāo)體系，并采用模糊綜合評判法對該項目進行綜合能力評價，得出具體的評價結(jié)果可直接為項目決策者提供參考依據(jù)。

2 模糊綜合評判法的基本原理

運用模糊綜合評判法進行項目可行性評價時，首先應(yīng)構(gòu)建合理的遞階層次評價指標(biāo)體系，一般來說包含三層，即總的評價目標(biāo)、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層;其次計算每一層次各元素的權(quán)重系數(shù);再次利用綜合評判對指標(biāo)層實施單因素評價;最后從指標(biāo)層開始，選取一種模糊運算形式，依次完成因素層和目標(biāo)層的評價結(jié)果。

2.1 模糊層次分析法

本文采用層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)確定指標(biāo)體系中各層次的因素權(quán)重。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的多屬性決策分析方法。AHP法在諸如方案選定、項目評估、工程設(shè)計、軍事管理等復(fù)雜決策問題上具有廣泛的實用性［6］。一般來說，由于客觀事物本身的復(fù)雜性和人們主觀判斷的多樣性，使得人們在同一準(zhǔn)則下對不同因素的相對重要性判斷不是十分準(zhǔn)確，導(dǎo)致應(yīng)用AHP法時，構(gòu)造的正互反判斷矩陣難以滿足一致性條件，需要不斷修正判斷矩陣，直到通過一致性檢驗，這給AHP法應(yīng)用帶來了不便［7］。

為了克服傳統(tǒng)層次分析法判斷矩陣不滿足一致性條件的缺點，本文采用模糊層次分析法(fuzzy-AHP，F(xiàn)AHP)，構(gòu)造模糊一致性矩陣，無需進行一致性檢驗，即可完成同一準(zhǔn)則下不同因素的權(quán)重系數(shù)計算。在傳統(tǒng)的AHP法基礎(chǔ)上，F(xiàn)AHP法做如下改進:

(1)利用所謂的“三標(biāo)度法”代替“1～9標(biāo)度法”構(gòu)造基于優(yōu)先關(guān)系的模糊判斷矩陣F=(fij)n×n。其中F中的元素fij定義如下:在同一準(zhǔn)則下，若因素i優(yōu)于因素j，則fij=1;若因素j優(yōu)于因素i，則fij=0;若因素j的地位等同于因素i，則fij=0.5。

(2)在F基礎(chǔ)上，形成模糊一致性判斷矩陣。計算矩陣F中每一行和ai:

然后進行如下數(shù)學(xué)變換:

記模糊一致性判斷矩陣A=(aij)n×n，它是滿足一致性條件的。

構(gòu)造基于優(yōu)先關(guān)系的模糊判斷矩陣采用“三標(biāo)度法”簡單方便，而且自動滿足一致性條件，無需進行一致性檢驗。

(3)通過特征向量法計算A的最大特征值λmax，對應(yīng)的特征向量 w=［w1，w2，…，wn］，將特征向量 w歸一化，得到權(quán)重向量

2.2 模糊綜合評判法

2.2.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

多層次的評價指標(biāo)體系一般可分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，如圖1所示。目標(biāo)層是評價的最終目的，也稱最高層;準(zhǔn)則層直接影響目標(biāo)的實現(xiàn)，有時候也稱一級指標(biāo)層或因素層;指標(biāo)層是實現(xiàn)目標(biāo)采取的具體措施，也稱二級指標(biāo)層或措施層。同層各指標(biāo)對上層指標(biāo)有影響，同時也受到下層指標(biāo)的作用。

圖1 遞階層次評價指標(biāo)體系

2.2.2 因素集和評語集的構(gòu)建

圖1為典型的二級模糊綜合評判模型，若準(zhǔn)則層含有m個元素，因素集表示成U={U1，U2，…，Um}，每個因素集Ui含有mi個指標(biāo)，二級指標(biāo)集表示為Ui={ui1，ui2，…，uimi}。評語集是評判者對評價對象做出的各種可能評價等級隸屬度組成的集合。若評語等級集合元素的個數(shù)為p個，則評語集可以表示為V={v1，v2，…，vp}。

2.2.3 相對權(quán)重系數(shù)的計算

利用上述的模糊層次分析法，分別計算不同層次各指標(biāo)相對權(quán)重。圖1中，準(zhǔn)則層各因素相對于總目標(biāo)的權(quán)重向量為 w=［w1，w2，…，wm］。對于一級指標(biāo)Ui，各二級指標(biāo)的相對權(quán)重向量為 w(i)=［wi1，wi2，…，wimi］(i=1，2，…，m)。

2.2.4 單因素模糊評判矩陣的建立

以因素Ui為例，從最底層起，對所包含的每一個指標(biāo)uij(j=1，2，…，mi)，分別確定其在評語集V中各等級vk(k=1，2，…，p)的隸屬度大小，得到一個評判向量Rij=(rij1，rij2，…，rijp)，從而得到模糊判斷矩陣Ri(i=1，2，…，m)，它可以看成是因素集Ui到評語集V的一個模糊關(guān)系矩陣。

Rij可以利用“專家咨詢法”得到:設(shè)聘請的專家組總?cè)藬?shù)為s，對于指標(biāo)uij，評定等級為v1，v2，…，vp的專家人數(shù)分別為s1，s2，…，sp，那么評判向量各元素值表示為Rij=(s1/s，s2/s，…，sp/s)。

2.2.5 多層次模糊綜合評判

從最底層起，對包含的所有指標(biāo)進行單因素綜合評判，所得評判結(jié)果作為相鄰上一層評判矩陣的一個行向量;根據(jù)本層的相對權(quán)重向量和下一層評判行向量組成的評判矩陣，得到本層評判結(jié)果，將此結(jié)果作為上一層模糊評判矩陣的行向量;依次類推，最終得到目標(biāo)層的綜合評判結(jié)果。

以圖1所示的二級模糊綜合評判模型為例，評判過程描述如下:

(1)一級模糊綜合評判。對于因素Ui={ui1，ui2，…，uimi}，w(i)=［wi1，wi2，…，wimi］為對應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重集，Ri為單因素評價矩陣，可以做如下模糊變換來完成綜合評判。

其中，“?”代表某種模糊變換;Bi是對因素Ui的模糊綜合評判集;bik(k=1，2，…，p)表示綜合考慮Ui下的所有二級指標(biāo)時，評判對象Ui對評語集第k個等級的隸屬度。顯然，Bi是評語集V上的一個模糊集合。

(2)二級模糊綜合評判。由一級模糊綜合評判結(jié)果，得到準(zhǔn)則層的評判矩陣R:

將準(zhǔn)則層相對權(quán)重向量 w=［w1，w2，…，wm］與模糊評判矩陣R做模糊變換，得總目標(biāo)的綜合評判結(jié)果為

3 實例分析

以35kV雅瑤變電站為實例，根據(jù)《35kV雅瑤送變電工程可行性分析報告》，參考文獻［8］，分別從技術(shù)、經(jīng)濟、社會環(huán)境等方面對該變電站實施可行性分析，構(gòu)建的遞階層次評價指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 變電站可行性綜合能力評價指標(biāo)體系

(1)由圖2分別得到因素集U和評語集V。其中，U={U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8}，據(jù)各因素包含指標(biāo)，分別得到二級指標(biāo)集:U1={u11，u12，u13}，U2={u21，u22，u23}，U3={u31，u32，u33}，U4={u41，u42}，U5={u51，u52}，U6={u61，u62}，U7={u71，u72}，U8={u81，u82}。假定評價等級分5個等級，分別為:很好，較好，一般，較差，很差，則評語集表示為:

(2)計算各層次指標(biāo)權(quán)重。

①聘請專家小組分別對一級指標(biāo)相對于評價目標(biāo)的重要性程度以及二級指標(biāo)相對于一級指標(biāo)的重要性程度進行打分，給出評定意見，構(gòu)造出基于優(yōu)先關(guān)系的模糊判斷矩陣P-U、U1-u1、U2-u2、U3-u3、U4-u4、U5-u5、U6-u6、U7-u7、U8-u8，并根據(jù)公式(1)分別計算出，其數(shù)值如表1～9所示。

表1 矩陣P-U及a值

表2 矩陣U1-u1及a值

表3 U2-u2判斷矩陣及a值

表4 U3-u3判斷矩陣及a值

表5 U4-u4判斷矩陣及a值

表6 U5-u5判斷矩陣及a值

表7 U6-u6判斷矩陣及a值

表8 U7-u7判斷矩陣及a值

表9 U8-u8判斷矩陣及a值

②根據(jù)公式(2)，將上述基于優(yōu)先關(guān)系的判斷矩陣變換成模糊一致性矩陣，利用特征向量法計算其權(quán)重系數(shù)，結(jié)果分別見表10～18所示。

表10 模糊一致性矩陣P-U

表11 模糊一致性矩陣U1-u1

表12 模糊一致性矩陣U2-u2

表13 模糊一致性矩陣U3-u3

表14 模糊一致性矩陣U4-u4

表15 模糊一致性矩陣U5-u5

表16 模糊一致性矩陣U6-u6

表17 模糊一致性矩陣U7-u7

表18 模糊一致性矩陣U8-u8

(3)利用“專家咨詢法”，建立單因素評判矩陣。例如聘請10位專家組成專家小組，對指標(biāo)繼電保護裝置u11進行評價，其中評判結(jié)果為v1(很好)、v2(較好)、v3(一般)、v4(較差)、v1(很差)的專家人數(shù)分別為8、2、0、0、0。那么R11=［0.8 0.2 0 0 0 ］，同理可以得到其他二級指標(biāo)的評判向量，從而得到各因素評價矩陣:

(4)一級模糊綜合評判。模糊變換“?”采用加權(quán)平均“*”，利用公式(4)和(5)，得準(zhǔn)則層評判矩陣:

(5)二級模糊綜合評判。將表10中準(zhǔn)則層的相對權(quán)重向量w與由上述一級模糊綜合評判得到的準(zhǔn)則層評判矩陣R作模糊運算，得到總目標(biāo)的評價結(jié)果為

(6)評判結(jié)果的處理。將評語集各模糊等級數(shù)量化，取 V={95，85，70，50，30}，綜合評判結(jié)果中bj(j=1，2，3，4，5)已歸一化，記C=B*RT=87.9084。

計算結(jié)果表明該變電站項目可行性綜合能力評價用數(shù)值表示為87.9084，級別介于“好”和“很好”之間。

4 結(jié)論

在構(gòu)建35kV變電站項目可行性評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，采用模糊綜合評判法對其進行可行性綜合能力評價，評價過程結(jié)合了定性分析與定量分析，結(jié)果可直接為決策者提供重要的參考價值。

在權(quán)重的處理上，本文采用模糊層次分析法，對傳統(tǒng)層次分析法進行了改進，避免了判斷矩陣的不一致問題，方便了權(quán)重系數(shù)的求解。

在對農(nóng)網(wǎng)變電站項目可行性評價指標(biāo)的選取上，有必要進一步的深入研究，建立一套合理、全面、通用的指標(biāo)體系。

［1］ 張文泉.電力技術(shù)經(jīng)濟評價理論、方法與應(yīng)用［M］.中國電力出版社，2004:39－130.

［2］ 還一兵.大豐110kV草廟變電所擴建項目可行性研究［D］.華北電力大學(xué)，2009.

［3］ 厲劍.前房子220kV變電站項目綜合效益評價［D］.華北電力大學(xué)，2009.

［4］ 任懿靜.輸變電項目經(jīng)濟效益評價方法研究－以曹妃甸工程為例［D］.華北電力大學(xué)，2010.

［5］ 趙亮.變電站優(yōu)質(zhì)工程評價體系的構(gòu)建及應(yīng)用研究［D］.華北電力大學(xué)，2010.

［6］ 陶長琪.決策理論與方法［M］.北京:中國人民大學(xué)出版社，2010.

［7］ 基于Fuzzy-AHP農(nóng)村變電站選址新的方法［J］.電氣技術(shù)，2009，1:65－68.

［8］ 姚軍芬.衡水500kV變電站項目技術(shù)經(jīng)濟可行性評價研究［D］.華北電力大學(xué)，2009.