王海燕

(云南電網(wǎng)公司，昆明 650011)

基于層次分析和模糊綜合評(píng)價(jià)智能電網(wǎng)綜合效益研究

王海燕

(云南電網(wǎng)公司，昆明 650011)

針對(duì)智能電網(wǎng)效益評(píng)價(jià)的相關(guān)研究及我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境四個(gè)方面構(gòu)建了智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。基于層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)方法，結(jié)合定性與定量分析，建立智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)模型，并對(duì)云南智能電網(wǎng)的綜合效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

智能電網(wǎng)；綜合效益；層次分析法；模糊綜合評(píng)價(jià)法

0　前言

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)具有重要意義[1]。文獻(xiàn)[2]結(jié)合我國(guó)國(guó)情，基于國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展模式，從可靠性和電壓質(zhì)量、發(fā)展靈活性和協(xié)調(diào)性、設(shè)備利用率和技術(shù)設(shè)備水平以及經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益五個(gè)方面建立了智能電網(wǎng)綜合評(píng)估指標(biāo)體系；文獻(xiàn) [3]遵循全面性、對(duì)比性等原則，實(shí)現(xiàn)定性分析和定量評(píng)估相結(jié)合，采用對(duì)比分析法對(duì)智能電網(wǎng)的社會(huì)效益進(jìn)行梳理與評(píng)價(jià)；文獻(xiàn) [4]基于我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，從發(fā)電、電網(wǎng)、用電和其他經(jīng)濟(jì)效益四個(gè)方面構(gòu)建了智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并以模糊綜合評(píng)價(jià)法為基礎(chǔ)，建立了基于區(qū)間數(shù)的智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)模型；文獻(xiàn) [5]考慮到環(huán)境對(duì)智能電網(wǎng)低碳效益的重大影響，提出了基于三階段-超效率DEA方法的針對(duì)智能電網(wǎng)低碳效益的評(píng)價(jià)模型；文獻(xiàn) [6]從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和安全性四個(gè)方面建立了智能電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并利用記分函數(shù)和指標(biāo)的確信度及D-S合成法進(jìn)行綜合評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了智能電網(wǎng)的綜合效益評(píng)價(jià)。

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，綜合智能電網(wǎng)的各個(gè)方面，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益四方面構(gòu)建智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后結(jié)合AHP法和模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)綜合效益的合理、全面評(píng)價(jià)。

1　智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

智能電網(wǎng)效益體現(xiàn)在各個(gè)方面，包括技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境等多個(gè)方面，依據(jù)準(zhǔn)確性、規(guī)范性、可比性、可靠性、客觀性和全面性的智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則[2]，本文從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境四方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1　智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2　評(píng)價(jià)模型

智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)模型的基本思路為：利用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，在此基礎(chǔ)上采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行智能電網(wǎng)綜合效益的評(píng)價(jià)。

2.1 層次分析法

層次分析法 (Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱AHP)是通過建立遞階層次結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過兩兩比較確定層次中各要素的相對(duì)重要程度，實(shí)現(xiàn)了定性與定量的結(jié)合，使復(fù)雜的評(píng)價(jià)問題明朗化，使得到的分析結(jié)果更加客觀。運(yùn)用AHP法大概需要如下四步：

1)建立指標(biāo)體系的遞階層次結(jié)構(gòu)。

2)對(duì)同一層次的各元素關(guān)于上一層中某一準(zhǔn)則的重要性確定兩兩比較的評(píng)判矩陣，得到各階層的判斷矩陣A=(aij)m×n；其中，確定判斷矩陣的標(biāo)度見表1。

表1　判斷矩陣標(biāo)度定義

3)進(jìn)行層次單排序和一致性檢驗(yàn)，層次單排序即確定各層次要素的權(quán)重以及λmax，然后計(jì)算一致性指標(biāo)CI，

計(jì)算一致性比例CR，

其中，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，其取值見表2。

表2　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

當(dāng)CR＜0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有一致性，否則需要調(diào)整判斷矩陣的標(biāo)度。

4)進(jìn)行層次總排序，得到各指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的組合權(quán)重，即各指標(biāo)在智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)中的重要程度。

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法是利用精確的數(shù)學(xué)手段處理模糊的評(píng)價(jià)對(duì)象，能對(duì)模糊現(xiàn)象做出較為科學(xué)、合理的量化評(píng)價(jià)。具體步驟如下：

1)確定因素集U和評(píng)語集V，其中因素集由具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系得出，評(píng)語集是評(píng)價(jià)者對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象可能的評(píng)價(jià)結(jié)果的評(píng)語等級(jí)的集合。

2)建立模糊關(guān)系矩陣，即確定各個(gè)因素對(duì)評(píng)語集的隸屬度，得到各個(gè)指標(biāo)的單因素評(píng)判結(jié)果，組合可得到模糊關(guān)系矩陣。在確定隸屬度時(shí)，針對(duì)于定性指標(biāo)采用模糊統(tǒng)計(jì)的方法，針對(duì)于定量采用半梯形隸屬度模型。

3)利用AHP法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量。

4)進(jìn)行模糊綜合，首先將各一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重與其模糊評(píng)判矩陣進(jìn)行綜合，得到各個(gè)一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果；然后，將各一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果組成其評(píng)判矩陣與各一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量進(jìn)行模糊合成，得到總的評(píng)價(jià)結(jié)果。

5)根據(jù)最大隸屬度原則，進(jìn)行評(píng)價(jià)結(jié)果分析。

3　算例分析

現(xiàn)以云南省智能電網(wǎng)建設(shè)為例，運(yùn)用前面所述的綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模型，對(duì)該省的智能電網(wǎng)綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

3.1 確定因素集和評(píng)語集

3.2 建立模糊關(guān)系矩陣

基于前文建立的智能電網(wǎng)綜合效益的因素集和評(píng)語集，在確定單因素評(píng)判矩陣時(shí)，對(duì)于 “增加電網(wǎng)企業(yè)收益”這一正指標(biāo)采用升半梯形隸屬度模型確定；對(duì)于 “降低停電損失成本”和 “減少溫室氣體及污染氣體排放”這兩個(gè)逆指標(biāo)采用降半梯形隸屬度模型確定；對(duì)于其余的定性指標(biāo)采用模糊統(tǒng)計(jì)的方法確定。由此，可得出該省市智能電網(wǎng)綜合效益的模糊評(píng)判矩陣，如表3所示。

表3　智能電網(wǎng)綜合效益模糊評(píng)判矩陣

3.3 確定權(quán)重向量

依據(jù)層次分析法的具體步驟，采用專家調(diào)查的方式，邀請(qǐng)10位資深專家根據(jù)表1中的標(biāo)度定義，對(duì)每個(gè)層次中各元素的重要性進(jìn)行兩兩比較，并對(duì)所有專家的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)整理，得到表5的判斷矩陣 (限于篇幅，僅對(duì)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，其余判斷矩陣不再列出)。

表4　各一級(jí)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的兩兩比較矩陣

運(yùn)用Matlab2011b計(jì)算，得到上述判斷矩陣的最大特征值λmax=4.071，該特征值對(duì)應(yīng)的特征向量為ω=(0.293，0.411 8，0.187 2，0.108)，其一致性指標(biāo) CI==(4.071-4)/(4-1)= 0.024，當(dāng)n=4時(shí)，查表2可知RI=0.89，那么，0.024/0.89=0.021＜0.1，通過一致性檢驗(yàn)。同理，我們可以得到各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量：

ω1=(0.623 2，0.239 5，0.137 3)，λmax1= 3.018 3，CI=0.009 2，CR=0.018＜0.1，通過一致性檢驗(yàn)；

ω2=(0.163 8，0.539，0.297 3)，λmax2= 3.009 2，CI=0.004 6，CR=0.009＜0.1，通過一致性檢驗(yàn)；

ω3=(0.25，0.75)，λmax3=2，通過一致性檢驗(yàn)；

ω4==(0.666 7，0.333 3)，λmax4=2，通過一致性檢驗(yàn)。

3.4 模糊運(yùn)算

針對(duì)各二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)Bi= ωi·Ri，得到總的模糊評(píng)判矩陣

3.5 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

做二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，結(jié)合一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，得到最后的評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)最大隸屬度原則，我國(guó)云南省智能電網(wǎng)的綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果為 “較好”，即該省智能電網(wǎng)的綜合效益較為樂觀，符合其智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好的現(xiàn)狀，今后該省可繼續(xù)加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，進(jìn)一步提升其綜合效益。

4　結(jié)束語

文中從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境四方面構(gòu)建了智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并基于層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法建立了智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià)模型，并以云南省的智能電網(wǎng)建設(shè)為例進(jìn)行了實(shí)例分析。評(píng)價(jià)結(jié)果表明該省智能電網(wǎng)的綜合效益較為樂觀，與實(shí)際相符，驗(yàn)證了指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型的合理性，為其智能電網(wǎng)提供戰(zhàn)略指導(dǎo)。

[1] 王敏.“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)——21世紀(jì)能源發(fā)展驅(qū)動(dòng)力”2011智能電網(wǎng)國(guó)際論壇綜述 [J].華東電力，2012，39(12)：1989-1992.

[2] 王敬敏，施婷.智能電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建 [J].華東電力，2012，40(2)：193-197.

[3] 劉秋華，陳潔.我國(guó)智能電網(wǎng)社會(huì)效益評(píng)價(jià) [J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2012，4：127-129.

[4] 曾鳴，李凌云，馬明娟，等.基于區(qū)間數(shù)的智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)研究 [J].華東電力，2013，41(2)：249-253.

[5] 周黎莎，余順坤.考慮環(huán)境因素的智能電網(wǎng)低碳效益評(píng)價(jià)模型研究 [J].華東電力，2013，41(2)：275-280.

[6]陳守軍，黎建強(qiáng)，魏亞楠.基于證據(jù)集成軟集的智能電網(wǎng)綜合效益評(píng)價(jià) [J].華東電力，2013，41(012)：2590-2593.

Research on Comprehensive Benefits Evaluation for Smart Power Grid Based on Analytic Hierarchy Process and Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

WANG Haiyan
(Yunnan Power Grid Corporation，Kunming 650011，China)

For the research of Smart grid benefits evaluation and smart grid development situation in our country，we built a comprehensive benefit evaluation indexes system of smart grid from technical，economic，social and environmental aspects.Based on analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation methods，combined qualitative and quantitative analysis，smart power grid comprehensive benefit evaluation model is set up，and comprehensive benefits of the smart grid in Yunnan province are analyzed.

smart power grid；comprehensive benefits；analytic hierarchy process；fuzzy comprehensive evaluation method.

TM76

B

1006-7345(2014)06-0054-04

2014-07-15

王海燕 (1977)，女，碩士，經(jīng)濟(jì)師，云南電網(wǎng)公司，從事電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)、投資計(jì)劃管理、投資分析相關(guān)工作 (e-mail) whyan_07＠163.com。